冷水可溶淀粉的物理法制备及应用研究进展

金征宇，李佳欣，周 星

(1.江南大学 食品学院，江苏 无锡 214122；2.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122)

淀粉作为自然界的一种可再生资源，来源广、成本低、应用范围十分广泛。但由于原淀粉在冷水中只溶胀不溶解，不能成糊产生黏度，在使用时常常需要先将淀粉加热糊化。冷水可溶淀粉是人们针对原淀粉不溶于冷水这一缺陷开发的一类改性淀粉，其在冷水中即可溶解成糊，并具有一定的冷糊黏度，应用时减少了加热这一工艺环节，被广泛地应用于食品、饲料[1]、医药、化工[2]、铸造业等各个行业[3]。冷水可溶淀粉的制备方法分为物理法和化学法两大类，由于化学法会引入大量的化学试剂，会造成安全以及环保问题，因此一般以物理法作为冷水可溶淀粉的主要生产方式。根据产品是否保留原淀粉的颗粒形态，冷水可溶淀粉可分为预糊化淀粉和颗粒状冷水可溶淀粉[4]，根据其具体制备工艺的不同各有优缺点，应用范围也有所不同，本文将分别进行具体论述。

1 预糊化淀粉

预糊化淀粉(pre-gelatinized starch, PGS)指的是通过某种方法将淀粉加热糊化，并在高温条件下迅速干燥形成的一种在冷水中可以调制成糊的改性淀粉。未糊化的淀粉结构为半结晶的微晶束，呈β-结构，糊化后的淀粉吸水膨胀、氢键断裂、结晶熔解、直链淀粉溶出[5-6]，呈α-结构。因此预糊化淀粉又称为α-淀粉。用偏光显微镜观察预糊化淀粉无偏光十字，X射线呈弥散的无定型峰，被认为是一种处于结晶和非结晶之间的亚微晶结构[7]。

1.1 预糊化淀粉的制备

PGS的制备工艺大致依次为：原淀粉经加热，糊化后干燥、粉碎、过筛和包装。常见的制备方法见表1，主要包括滚筒干燥法、喷雾干燥法、挤压膨化法等，目前主要的制备方法是滚筒干燥法[8]。PGS的制备工艺简单，对设备要求不高，因此产品价格较低，且有一定的冷水溶解性、保水性和黏弹性，被广泛应用于医药、食品、饲料、石油钻井、铸造等行业中。淀粉加水糊化后半结晶结构转化为无定型结构，这是PGS冷水溶解性的基础，但由于PGS不再具有原淀粉的颗粒形态，其糊液的流动性和稳定性较差，复水后糊液光泽度差、易受酸和碱的影响，性质与原淀粉成糊后相差较大[9-10]，同时，PGS的粒度大小对糊的性质也有较大影响，粒度细，复水快，分散性差；粒度粗，水合慢，冷糊黏度低[11-12]，在一定程度上影响了其应用[13]。从淀粉的种类来看，原料直链淀粉含量越高，改性后PGS崩解性越好，支链淀粉含量越高侧链越长，黏弹性越好。马铃薯淀粉生产得到的PGS黏弹性较其他种类淀粉要好[11]。

表1 预糊化淀粉的制备方法及优缺点

1.1.1滚筒干燥法

滚筒干燥法又称热筒法，指的是将质量分数为20%～40%的淀粉乳分散在温度较高的滚筒表面，通过控制滚筒的转速、表面温度(约1 200 r/min、150～180 ℃)使淀粉在滚筒表面糊化后干燥，形成一层较薄的淀粉层，粉碎后得到产品。滚筒法分为单滚筒和双滚筒。双滚筒法中，双鼓反向旋转更易操作，故国内外一般均采用这种方法[8]。2018年，Wiriyawattana等[19]研究了滚筒干燥法的工艺参数对预糊化米粉的物理性质以及抗氧化性能的影响，发现预糊化后米粉的吸水性和膨润力大幅度提高；糊化时间、糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、最终黏度以及回生值均明显降低；总酚含量和抗氧化能力降低；耐热性降低；且随滚筒干燥温度的升高，上述变化更为明显，提出当滚筒干燥温度为110 ℃时，预糊化米粉的抗氧化性、吸水性、总酚含量以及耐热耐剪切能力均处在较高水平。

滚筒干燥法制得的PGS多呈片状，具有一定的冷糊黏度，是目前生产PGS的主要方法，但其生产成本较高，耗能大[20-21]。1984年Björck等[22]研究了滚筒干燥工艺对小麦粉中淀粉的影响，并与蒸煮熟化和压力蒸煮预糊化的处理方式进行了比较，发现双滚筒干燥得到的PGS对唾液淀粉酶的敏感性低于蒸煮或压力蒸煮得到的PGS。2016年Sara等[23]研究发现在滚筒干燥法生产过程中，加入一定量的盐会改变淀粉的性质，变化的程度与盐的种类和浓度有关，CaCl2可以提高淀粉分子对水的亲和力以及交联效应，进而提高淀粉糊的吸水率、冷糊黏度以及力学性能，NaCl则表现为一种溶胀抑制剂，减弱了淀粉的上述性质；同时，两种盐的加入都提高了淀粉糊的冻融稳定性和浊度；此外，由于PGS的颗粒结构被破坏，使得盐和淀粉的相互作用增强，理化性质的变化比颗粒状冷水可溶淀粉明显。

1.1.2喷雾干燥法

传统的喷雾干燥法制备PGS是将质量分数为10%～40%的淀粉乳溶液加热糊化，直接喷入到干燥塔中，经过干燥、粉碎后制得。2019年，Santos等[24]通过响应面设计实验对木薯淀粉喷雾干燥工艺的预处理方法进行了研究，发现预处理温度、淀粉浓度越高(52 ℃、淀粉质量分数25%条件处理10 min)，得到的预糊化木薯淀粉糊化度越高，更适合工业化生产；2020年，He等[25]将大米淀粉和亲水胶体交联后进行喷雾干燥，得到的改性预糊化大米淀粉完全被糊化，与未交联得到的预糊化大米淀粉相比，冷糊黏度有所提高，得到的预糊化淀粉呈无定型结构的凹粒状。

喷雾干燥法制备PGS的过程中，直链淀粉在糊化时析出、氢键断裂，部分呈现多孔、无定型的颗粒形态[12]，部分呈片状形态[26]，部分呈球状或类球状，表面皱缩严重[27]；冷水溶解度方面，高温糊化使得淀粉由原来的半结晶型转变成为无定型的亚微晶结晶结构，使得其在冷水中的溶解度增大；糊液性质方面，喷雾干燥法得到的PGS糊化度较高，复水时能快速溶解成糊，具有一定的冷糊黏度。2012年，Fu等[27]研究了部分糊化预处理对喷雾干燥预糊化玉米淀粉的结构和热力学性质的影响，通过DSC测定了不同预处理条件下喷雾干燥改性玉米淀粉的糊化度，发现预糊化温度为70 ℃时，淀粉糊化度在96.78%左右，部分PGS样品的糊化温度高于原玉米淀粉，这可能是淀粉在干燥过程中发生了结晶结构重新排列导致的。

总体来说，喷雾干燥法得到的PGS冷水溶解度提高并不明显，糊液黏度较低，产品质量较差，同时反应条件较为苛刻，成本较高，目前工业上较少采用喷雾干燥法制备PGS。

1.1.3挤压膨化法

挤压膨化法指的是将含水约20%(质量分数)的湿淀粉送入挤压机，利用挤压机高温、高压、高剪切的条件使之糊化，挤压机出口处内外压差使淀粉瞬间膨化，温差使糊化淀粉汽化干燥，进而达到预糊化的作用。国内外实验室中多采用双螺杆挤压机，2014年，关英伟[28]将喷雾预制湿粉技术和挤压膨化法结合来制备PGS，生产工艺大致为：将雾化后的水喷洒入淀粉后送入双螺杆挤压机进行挤压膨化(挤压温度为120～140 ℃，加压至3 000～5 000 kPa，膨化模头直径约0.2～1 mm)，自然冷却后干燥粉碎。技术关键在于将水和淀粉均匀混合。

这种方法绿色高效，成本较低，可以实现工业连续化生产，但得到的PGS质量较差，产品黏度远低于滚筒干燥法，这是因为在挤压过程中，原淀粉的颗粒结构完全被破坏，糊化淀粉中分子间氢键和淀粉分子链之间的一些糖苷键在高温、高压、强剪切作用下断裂。

1.1.4其他方法

PGS的其他制备方法在工业上应用较少，如脉冲喷气法、微波法、机械活化法、真空冷冻干燥法、蒸汽升温法、干热法以及超声辅助等，这些方法较为新颖，目前仅在实验室阶段进行研究，有很大的发展空间[8]。

1.2 预糊化淀粉的应用

大部分PGS具有冷水成糊、吸水性较高的特点，可以为所在体系提供一定的黏稠度，常作为食品添加剂，通过加强水与原料之间的相互作用来提升食品感官品质以及加工性能。

1.2.1改善谷物蒸煮特性

PGS常被添加入某些食品当中，改善某些谷物食品的蒸煮性质以及感官特性。2017年，刘庆庆等[29]应用预糊化技术处理了萌芽糙米，发现预糊化糙米的蒸煮时间显著缩短，通过优化蒸煮条件改善了萌芽糙米的蒸煮特性，使其接近于白米；2019年，Wang等[30]将PGS加入米粉当中制成饺子皮，发现蒸煮后，饺子皮的透明度更高，开裂率和水分损失降低。此外，PGS还被应用到一些即食冲调粉等方便食品中[31]，如速溶红枣粉[32]、黑凉粉[33]等。但由于PGS经糊化、干燥粉碎后的粒径较大，颗粒之间易团聚，加水易结块，糊液的均一性、耐剪切性及稳定性较差，影响了应用效果。

1.2.2应用于焙烤食品以及速冻食品

1994年，有研究表明：PGS的吸水性可以提高体系产气的能力，应用在焙烤食品中可得到更为酥软的食品；同时PGS还具有一定的冻融稳定性，常常被用于速冻食品[34]。2013年，郭玉[35]以羟丙基木薯淀粉为原料，制备了预糊化羟丙基木薯淀粉，并将其加入到冷冻面条中，发现其对冷冻面条的品质有较好的改善，提高了面条的抗冻性。

1.2.3延长货架期以及应用于婴幼儿和老年人食品

PGS具有抗老化的性质，可以提高产品的贮藏稳定性，延长货架期。2014年，Hesso等[36]将PGS部分添加到小麦淀粉中制成磅饼，发现PGS的添加抑制了磅饼在储存过程中的老化。2017年，刘淑一[15]采用了滚筒干燥、挤压膨化、翻炒这3种预糊化方式对燕麦全粉进行预糊化处理，研究了不同预糊化方式对燕麦全粉理化性质的影响，发现预糊化处理可以提高燕麦全粉的贮藏稳定性，降低某些酶的活性等。此外预糊化工艺导致原淀粉结构被破坏，更容易被淀粉酶作用，因此更容易被人体消化，可用于老年人及婴幼儿食品的制备[11,20,37]。

1.2.4制备复合改性淀粉

淀粉的预糊化技术常和其他淀粉改性的方法一起连用，对淀粉进行复合改性，如2015年，Jaekel等[38]通过单螺杆挤压技术对羟丙基交联淀粉进行二次处理，探究挤压预糊化工艺对羟丙基交联木薯淀粉性质的影响，发现挤压条件中水分含量对二次改性后得到的预糊化羟丙基交联淀粉的峰值黏度和黏合性有显著影响。2010年，袁立军[18]以木薯淀粉为原料，对其进行了交联酯化和预糊化处理复合改性，得到了一种专用于乌冬面的交联复合变性淀粉。

1.2.5用于低脂保健型食品

2014年，Bortnowsk等[17]提出，预糊化蜡质玉米淀粉可以作为增稠剂代替非淀粉亲水胶体运用于低脂乳状液中，推荐使用量为质量分数4.0%～5.0%，有利于开发低脂保健型食品乳化剂。在干蛋黄和酪蛋白酸钠制备的乳状液模型中，预糊化蜡质玉米淀粉的加入对乳状液的理化性质和稳定性有显著影响，乳液均表现出非牛顿剪切稀化流体性质。

2 颗粒状冷水可溶淀粉

与PGS相比，颗粒状冷水可溶淀粉(granular cold-water-soluble starch, GCWSS)较大程度地保留了原淀粉的颗粒形态，此外在冷水中糊液的特性，如流动性、耐剪切性、光泽度和黏度都得到了提升[39]。在食品领域，GCWSS可以更好地改善某些食品的食用便捷性以及食用口感，在非食品领域，因其具有良好的生物相溶性、生物降解性、原料来源广等优点，也常被用于医药[3]、化工、纺织等领域。因此，对GCWSS的研究具有较强现实意义，应用前景极为广阔。

2.1 颗粒状冷水可溶淀粉的制备

目前，GCWSS的制备方法主要有乙醇碱法、高温高压醇法、热醇处理法、常压多元醇法、双流喷嘴喷雾干燥法、球磨研磨法等。由表2可知，不同方法制备的GCWSS在原料、制备原理、颗粒形态的完整程度、冷水中糊液的性质以及应用等方面存在差异[31]。

表2 颗粒状冷水可溶淀粉的制备方法及优缺点

2.1.1乙醇碱法

1991年，Jane等[45]通过乙醇碱法制备了GCWSS，这种方法在常温常压下即可进行，实验条件温和，因此被认为是制备GCWSS的理想方法，适用于各种类型的淀粉。乙醇碱法将质量比约为m(淀粉)∶m(乙醇)=1∶4～1∶7的原料配成淀粉溶液，加入淀粉质量2～5倍的3 mol/L NaOH溶液，在30～40 ℃水浴中搅拌15～30 min，室温下静置、过滤，用质量分数为40%的乙醇溶液洗涤，3 mol/L的HCl溶液中和，静置过滤，无水乙醇洗涤，80 ℃左右干燥，过筛后得到GCWSS。

该方法的原理是淀粉中的葡萄糖分子上有很多羟基，羟基在碱性环境中带负电荷，NaOH的浓度越高，淀粉分子所带负电荷越多，分子间斥力越大，这种斥力使得淀粉颗粒逐渐膨胀，进一步的分散，达到一定程度后使淀粉本身的双螺旋结构展开，而淀粉的颗粒形态在乙醇的抑制和直链、支链淀粉交联网状结构的作用下得以维持[46]。中和反应使乙醇和单螺旋的淀粉分子形成V型复合物，高温干燥过程中，乙醇被蒸出，留下V型亚稳态空腔结构，淀粉的冷水溶解度提高[47]。1994年，Jane等[48]以不同直链淀粉含量的玉米淀粉为原料，通过乙醇碱法制备了不同的GCWSS，发现普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉可以形成V型结晶，而蜡质玉米淀粉则呈现无定型。近年来，人们不断改进乙醇碱法并制备了不同来源淀粉的GCWSS，每种淀粉对应的最优条件均不相同，得到的冷水溶解度也不同，其中木薯淀粉改性效果最佳。2016年，Zhu等[49]提出利用超声辅助乙醇碱法制备GCWSS，即在加入碱液后将淀粉乳悬浊液放入超声波处理机中，以一定的频率处理一段时间，可以提高GCWSS的溶解度，并且可以明显降低溶剂的用量，2018年吉林大学刘静波团队也得出了类似的实验结果[50]。

乙醇碱法得到的GCWSS能保留一定的颗粒形态，但淀粉表面有较多的空穴和皱缩，2005年，秦海丽等[26]以木薯淀粉为原料，比较了滚筒干燥法制备的PGS和乙醇碱法制备的GCWSS的性质，发现滚筒干燥法制备的PGS完全失去了原颗粒形态，呈大小不一的片状结构，而乙醇碱法制备的GCWSS呈有皱缩凹痕的颗粒形态；2014年，蒋清民等[51]以木薯淀粉为原料，通过乙醇碱法制备了GCWSS，也观察到类似的现象，提出这样的空隙和皱缩是乙醇在高温干燥的过程中被蒸出而形成的[52-53]。在冷水溶解度方面，GCWSS的冷水溶解性与乙醇和碱的用量、浓度有关[42]，乙醇体积分数过高，容易限制淀粉结构的改变，冷水溶解度降低，碱浓度越大，使得淀粉结构改变越大，冷水溶解度越高，约为70%～94%，其原理与V型结晶的形成有关。关于冷水中糊液的性质，乙醇碱法得到的GCWSS在冷糊黏度、透明度、抗凝沉性、冻融稳定性和热稳定性上都优于PGS[26,54]，这主要是因为GCWSS保留了原淀粉的颗粒形态，淀粉分子和水的结合作用更强。热力学分析方面，Jane等[48]通过DSC分析，发现乙醇碱法制备的GCWSS基本检测不到糊化的吸热峰，即GCWSS在反应过程中已经糊化，与水接触后迅速溶胀成糊。总体来说，乙醇碱法制得的GCWSS具有较高的冷水溶解度，糊液性质较PGS来说有大幅度提升，但其制备过程需要大量的乙醇和酸碱液，会带来严重环境问题，因此，很难实现工业化生产。

2.1.2高温高压醇法

1984年，Eastman和Moore通过高温高压醇法制备了GCWSS[55]，该方法将淀粉、乙醇(或丙醇)、水配置成淀粉乳(其中淀粉干质量分数为10%～20%，醇质量分数为50%～75%，水质量分数为13%～30%)，在密闭容器中升高温度至149～182 ℃，保温1～30 min，依赖密闭体系中温度升高自身产生的压力来进行反应，压力为2 800～4 200 kPa。保温结束后，冷却到49 ℃左右，采用抽滤或离心的方法分离出淀粉，用大量乙醇洗涤后，在110 ℃下干燥4 h，得到GCWSS。1986年，Jane等[56]提出高温高压醇法改性使乙醇与直链淀粉形成V型复合物，在高温干燥过程中乙醇被蒸出，留下了单螺旋的空穴结构，具有一定冷水可溶的性质[39]，溶解度远高于A型和B型淀粉[57]，支链淀粉在V型结晶形成的过程中有所参与，但具体的作用不明确。

高温高压醇法制得的GCWSS虽工艺条件较为苛刻，但可以最大限度保留原淀粉的颗粒形态[58]，且颗粒表面较光滑，在室温条件下水合更迅速，冷水成糊后与原淀粉加热后糊液性质更为相似，同时，借助可以达到高温高压的机械设备，有望实现工业生产的连续化。

2.1.3热醇处理法

近年来针对高温高压醇法，一些科研团队对密闭环境中低温区(100 ℃以下)淀粉的热醇处理展开了研究，发现不同乙醇、淀粉、水的比例，反应的温度以及反应压力对GCWSS的性质均有较大影响。2009—2013年，赵永青等[59]、陈福泉等[60]研究了热醇处理对玉米淀粉的影响，在一定的淀粉、乙醇浓度下，制备出保留一定颗粒形态的预糊化淀粉样品，由于反应容器的密闭性较差，乙醇在反应过程中逐渐溢出，淀粉在高温下糊化，未能与乙醇形成V型结晶。2012年，Zhang等[58]通过对比不同来源淀粉在常压醇水体系下形成的V型预糊化颗粒淀粉的性质，提出在高温和乙醇的作用下，淀粉的糊化和颗粒形态的维持达成了一种平衡，并发现普通玉米淀粉和马铃薯淀粉在未糊化状态下转变为V型结晶，而蜡质玉米淀粉转变为无定型。2014—2016年，Dries等[61-62]在醇水体系下制备了冷水溶胀淀粉(granular cold-water swelling starch)，提出了 V型结晶的形成条件，即低聚合度的直链淀粉在加热的过程中部分和乙醇形成V型结晶；中、高聚合度的直链淀粉在冷却的过程中和乙醇形成V型结晶。2019年，Sarifudin等[63]通过广角X射线衍射和小角X射线散射研究了密闭环境下温度对醇水体系改性淀粉的影响，找到了在体积分数为50%的淀粉醇溶液中，淀粉原结晶结构熔解和V型结晶生成的临界温度。

从高温高压醇法和热醇加热法制备GCWSS的研究现状可知，GCWSS的形成条件宽泛，淀粉、乙醇以及温度的影响较大，由于实验条件限制，目前的研究较为片面，主要集中在低温、低淀粉浓度的常压实验条件下，缺乏在各个醇浓度、淀粉浓度和温度下的全面研究，关于乙醇浓度、水、温度、压力之间的交互作用仍然不明确，需要进一步挖掘。

2.1.4常压多元醇法

1992年，Rajagopalan等[64]在高温高压醇法的基础上，用高沸点的多元醇代替了低沸点的一元醇，使得反应在常压条件下即可进行，适用于各种类型的淀粉。该方法将m(原淀粉)∶m(水)为1∶1～1∶3的原淀粉和水，与淀粉质量2～7倍的多元醇混合成淀粉乳液，加热至80～130 ℃左右，保温3～30 min，待溶液冷却至100 ℃左右时，加入乙醇等食用醇，进一步冷却至45～50 ℃，抽滤分离出淀粉后用乙醇洗涤，高温干燥得到GCWSS。该方法的原理和高温高压醇法类似[65]，乙醇和直链淀粉形成了V型结晶。2018年，张晨阳[43]认为淀粉在多元醇的体系中糊化时，多元醇与淀粉分子之间以氢键结合，抑制了淀粉颗粒的溶胀破裂，乙醇置换出多元醇后可以和淀粉形成V型复合物。

该方法虽然不需要在高压条件下进行，但对温度的要求更为精确，导致了生产过程中物料传热效果不佳，同时多元醇和乙醇在生产时需要分离和精制，很难扩大到工业生产。颗粒形态方面，常压多元醇法得到的GCWSS基本可以保留淀粉颗粒形态，但表面并不光滑[38]；冷水溶解度约为50～94%，其原理与形成V型结晶有关；糊液的性质未见相关报道；热力学分析方面，1992年，Rajagopalan等[64]利用DSC监测了不同的多元醇对淀粉糊化过程的影响，发现淀粉在不同多元醇体系下的糊化温度都有所升高，糊化受到一定程度的抑制，其中丁二醇的抑制作用较强。

2.1.5双流喷嘴喷雾干燥法

1981年，Piechon[66]等人使用双流喷嘴喷雾干燥器制备GCWSS，这种干燥器采用了特制的双流喷嘴，将淀粉质量分数约为40%的淀粉乳与0.01%的交联剂交联，在低温下从双流喷嘴的一侧流入，同时将加压蒸汽以一定的流速送入双流喷嘴的另一侧，双流喷嘴腔内的温度约为150 ℃，淀粉乳在喷嘴内糊化后迅速离开喷嘴腔，进入干燥塔，干燥塔的进口温度为150～195 ℃，出口温度为80～95 ℃。该方法中淀粉需在预糊化前与交联剂交联，使其在进入喷雾干燥器之间已经形成较坚硬的空间网状结构，从而提高了淀粉在干燥器中反应的耐剪切性，颗粒状结构不易被破坏；另一方面，蒸汽使淀粉溶液在封闭的双流喷嘴腔内形成精细喷雾，从而在糊化的过程中更加均匀。

双流喷嘴喷雾干燥法得到的GCWSS在交联剂的介入下有80%保留了原淀粉的颗粒形态，但对淀粉的破坏仍然较大，相关的扫描电镜图、冷水溶解度与成糊后糊液的性质均未见详细报道，但其在冷水中溶解成糊的原理与PGS相似。此外，双流喷嘴喷雾干燥所需的设备造价高，所需的高温高压蒸汽耗能较大，不利于工业化生产，因此用该方法制备得到的GCWSS没有得到进一步的研究。

2.1.6球磨研磨法

2005年，王洋等[67]以高频冷冻振动球磨法制备了冷水可溶淀粉，通过调整球料比、球磨时间和转速，能够直接得到GCWSS，无须干燥过程，且无须使用乙醇、甘油、碱等溶剂, 成本较低且不会对环境造成影响。原理是球磨过程中的碰撞、冲击、碾压等机械作用使淀粉结晶度降低，颗粒的活性增加，提高了冷水溶解度，约为40～98%，同时球磨处理降低了淀粉的糊化温度、糊化焓值，提高了表观直链淀粉的含量[68]。Dhital等[69-70]人以马铃薯淀粉、玉米淀粉和高直链玉米淀粉为原料，通过低温球磨法制备了GCWSS，发现其具有一定的抗酶解性，但由于球磨研磨法工艺时间长，得到的GCWSS颗粒表面粗糙，有很多裂纹裂缝，产生了较多损伤淀粉。近些年，随着不断优化条件、改善球磨机内壁材料以及冷冻球磨技术的发展，也得到了颗粒结构较为完整，表面较光滑的GCWSS[70-73]。

2.1.7其他方法

上述5种制备方法中，双流喷嘴喷雾干燥法设备要求高，成本大；高温高压醇法和常压多元醇法都涉及较为苛刻的反应条件；乙醇碱法虽反应条件温和但同高温高压醇法、常压多元醇法以及热醇处理法一起，均涉及废液的回收问题[71]。球磨研磨法虽无须使用化学试剂，但其球磨时间长，会产生较多损伤淀粉。除此之外还新兴了一些GCWSS的制备方法，2011年，Wang等[74]在150 ℃条件下将聚乙二醇这一高水溶性聚合物接枝到天然玉米淀粉表面，合成了一种具有良好冷水溶解性的GCWSS，改性后的GCWSS虽颗粒表面存在特殊的凹陷，但其颗粒大小、晶型和双折射等天然淀粉性质未发生明显变化；2019年，四川大学Chen等[75]利用NaOH-尿素水溶液制备了GCWSS，将一定量的淀粉溶于质量分数为14%的氢氧化钠和质量分数为12%的尿素水溶液中，室温搅拌一段时间后，结合水萃取以及醇沉淀法，在60 ℃烘箱中干燥，得到溶解度约90%的V型GCWSS，该方法利用NaOH和尿素溶液破坏了淀粉分子内和分子间的氢键，从而降低了淀粉的玻璃化转变温度，进而提高了冷水溶解度。

2.2 颗粒状冷水可溶淀粉的应用

同作为冷水可溶淀粉，GCWSS与PGS有着相似的应用领域。但GCWSS在冷水中糊液的性质要优于PGS，更接近于原淀粉在热水中的成糊状态，因此应用更为广泛。

2.2.1改善谷物蒸煮特性

GCWSS与PGS相比，糊液的冷糊黏度、稳定性、透明度和光滑度均更高，分散速度更快，将其制备方法应用到淀粉含量高的谷物加工工艺当中或作为添加剂直接添加入食品当中，可以改善食品的蒸煮特性和口感。2011年，伍颖华等[41]通过将GCWSS应用到番茄酱的制备过程中，改善了番茄酱的质地和口感；2019年孟婷婷等[40]利用挤压机模拟了高温高压醇相法需要的高温高压环境，制备了一种冷水即可成糊的全麦冲调粉，冲调性能好，口感润滑，结块率低。

2.2.2应用于微波和焙烤食品

GCWSS与传统的PGS相比，具有较高的水化速度和较强的持水能力，黏度和稠度更大，将其添加至微波食品当中，体现了更好的热稳定性，能够更好地控制水分的蒸发，提高了食物表皮的脆性，增加了食物表面的光泽度。此外，GCWSS具有较低的糊化温度以及抗老化能力，将其以一定的比例加入焙烤食品中时可以改善普通食品在加热过程中淀粉分布不均匀、未糊化淀粉沉底分层的现象以及淀粉老化和水分迁移导致的粗糙口感，较强的持水力可以包裹更多的空气泡，提高面包的柔软度，延长货架期[76]。

2.2.3制备复合改性淀粉

由于GCWSS更能保留淀粉的颗粒形态，因此更有利于淀粉的二次改性，如秦海丽[26]在2005年将乙醇碱法和淀粉交联、酯化结合制备了冻融稳定性和耐剪切性较强的交联酯化GCWSS，并将其应用于凝固型酸奶中；2018年，张晨阳[43]结合常压多元醇法和淀粉酸解、季铵阳离子化复合改性淀粉，制备了一种符合中温浆纱工艺要求的中温可溶季铵阳离子淀粉浆料；戴桂芳[42]和Chen等[77]以蜡质玉米淀粉和蜡质多孔玉米淀粉为原料，通过乙醇碱法制备了相应的GCWSS，之后又进行了交联改性，得到了溶解度高、包埋效果好的多孔淀粉。

2.2.4应用于乳液的稳定剂

PGS和GCWSS都可以通过增加黏度来改善乳液质地并降低表面和界面张力来提高乳液稳定性，GCWSS的效果比PGS明显，PGS可用于具有短保质期的食品乳液中，而GCWSS可用于具有较长保质期的产品中[78]。

2.2.5应用于包埋吸附

某些方法制备得到的GCWSS具有特殊的V型空腔结构，具有一定的吸附包埋性，可以吸附一些易挥发甚至具有毒性的化合物，如2017—2019年Shi等[79]通过乙醇碱法制备了GCWSS，并以其为载体包埋了薄荷醇，通过DSC表征了新形成的V型复合物，同时探究了乙醇碱法制备的GCWSS对乙烯气体的吸附作用[44,80-81]，最高吸附率达31.8%。

3 小结与展望

PGS和GCWSS作为两大类物理法制备的冷水可溶淀粉，具有优良的成糊性能，具有可再生性，应用范围极广。物理法制备冷水可溶淀粉的方法多种多样，每种方法都各有利弊，并且在各种新兴技术的辅助下不断地改进、完善与创新。同时，每种方法的原理也在不断地实验探究中被进一步发掘，进一步指导了冷水可溶改性淀粉的制备方法。此外，冷水可溶淀粉作为一种新兴的改性淀粉，应用范围广泛，不同制备方法得到的改性淀粉优势各不相同，不断地挖掘其制备原理，结合新技术进一步改进其性质，拓展其应用成为未来该领域的研究发展趋势。