糯玉米改性淀粉的制备及其在速冻食品中的应用研究进展

杨世雄，张 玲，张雪梅，李 雪，梁叶星，张欢欢，熊家艳，高飞虎

（1. 重庆市农业科学院，重庆 401329；2. 重庆西南师范大学出版社有限公司，重庆 400716）

0 引言

糯玉米，又称蜡质玉米、粘苞米等，起源于中国，是西南地区种植的硬质玉米发生了基因突变，经过人工长期筛选逐渐出现了糯质类型，属于特种玉米[1]。糯玉米淀粉，区别于普通玉米淀粉最大不同是其含有的几乎是支链淀粉，具有很好的冻融稳定性、透明度高、不易老化等优点，因而被广泛应用在食品中[2]。但是，未经任何改性的糯玉米淀粉存在对温度、pH 值和贮藏时间不稳定性等缺点[3]。为了改变这种现状和扩大其在食品工业领域中的应用范围，将糯玉米淀粉通过改性使其理化特性发生改变或赋予新的特性，从而克服其在应用中的不足。与原淀粉相比，改性淀粉具有冻融稳定性高、透明度高、溶解度高、凝胶性强、耐高温、耐低温等特性[4]。

速冻食品是指在-30 ℃或更低温下，使食品在30 min 内通过最大冰晶生成带，冰晶粒子小于100 μm，中心温度在-18 ℃以下并在此温度的环境中贮藏、流通和销售的一类冷冻食品[5]。近年来，消费者对速冻食品的需求日益增加，速冻食品越来越受到消费者及加工业者的青睐。然而速冻食品在运输、储存和消费过程中，都会面临无法保证持续低温冷藏条件，因温度波动会导致产品口感变差、失水变硬等问题[6]。糯玉米改性淀粉因具有更好的冻融稳定性、透明度及保水性等，在食品中工业中被得到广泛的应用。一般来说，速冻食品具有安全、营养、便捷、经济等优点，尤其是在日本、美国及欧洲发展迅速，市场需求量很大[7]。

1 糯玉米淀粉的改性方法

改性淀粉是利用物理、化学或酶的方法来改变天然淀粉原有的性质，通过引入取代基或将原淀粉分子切断、重排、氧化等得到性质有所改变或强化淀粉衍生物。按照淀粉改性方式的不同，可分为物理改性、化学改性、酶法改性和复合改性[8]。

常见淀粉改性方式见图1。

图1 常见淀粉改性方式

1.1 物理改性

物理改性是通过加热、挤压、辐射等物理方法使淀粉结构和性质发生变化，生成工业所需要的淀粉改性技术。通过物理改性生产的淀粉有预糊化淀粉、微细化淀粉、辐射处理淀粉及颗粒态冷水可溶淀粉等[9]。物理改性技术在生产食品工业所需淀粉时有着很大的优越性，不仅没有化学试剂的残留，而产品的性质也会得到明显改善。物理改性技术主要包括加热、辐射、微波和超声波，主要用来改变淀粉的颗粒结构和分子量等，从而提高淀粉的加工性能[10-12]。任瑞林等人[13]将糯玉米淀粉通过高静压改性后理化性质发生了较大变化，尤其是通过600 MPa处理的高静压糯玉米淀粉具有明显的高黏度且稳定的优点，在速冻食品中可以作为增稠剂、稳定剂等。

1.2 化学改性

化学改性是通过化学试剂对原淀粉进行处理，因结构变化而引起其性质的改变，从而达到应用要求。总体上可把化学改性淀粉分为两大类，一类是改性后淀粉的分子量降低，如酸解淀粉、氧化淀粉等；另一类是改性后淀粉的分子量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉及接枝共聚淀粉等[14]。糯玉米经过醚化处理得到羟丙基淀粉可以较大程度提高冻融稳定性和透明度[15]，经过酯化处理得到的乙酰化淀粉可以不同程度地改善冻融稳定性[16]。周中凯等人[17]通过研究柠檬酸酯化对脱支糯玉米淀粉微球理化性质的影响，结果表明糯玉米淀粉脱支处理后形成的脱支糯玉米淀粉微球柠檬酸酯化淀粉的抗消化和热稳定性能均有所提高。Shogren R L 等人[18]研究了糯玉米辛烯基琥珀酸淀粉酯中辛烯基琥珀酸基团在糯玉米淀粉颗粒内外的分布情况，为进一步解释辛烯基琥珀酸淀粉酯的结构和物理特性之间的关系提供了依据。Zhu W 等人[19]研究发现，糯玉米淀粉经辛烯基琥珀酸酯化改性后，辛烯基琥珀酸淀粉酯糊液的峰值黏度升高，冻融稳定性得到改善。

1.3 酶法改性

酶法改性是通过酶解来改变淀粉分子的大小和结构，不同的淀粉酶对淀粉的作用方式也不同，具有高度的专一性。主要依靠不同淀粉酶和改变处理条件获取所需要的淀粉。以此改善淀粉的加工性能，提高淀粉营养价值，拓展其应用领域。常用的淀粉酶有α - 淀粉酶、β - 淀粉酶和葡萄糖淀粉酶等。孙步云[20]通过α - 淀粉酶和碱性蛋白酶分步酶解改性，改善了玉米的糊化特性，玉米品质得到明显改善。肖云鹏等人[21]研究了酶解处理对糯玉米淀粉多层次结构特性及热性质的影响，结果表明酶解处理可引起糯玉米淀粉颗粒结构的改变、破坏结晶结构层和无定型层，改变淀粉颗粒生长环结构，降低结晶度，而且酶解过程可显著降低淀粉颗粒粒径。

1.4 复合改性

复合改性是采用2 种或2 种以上的改性处理方法而得到的淀粉，如醚化- 酯化淀粉、交联- 酯淀粉、酯化- 氧化淀粉等。Zhou Y 等人[22]用物理改性和酶改性结合的方法制得籼稻抗性淀粉，结果表明复合改性后的淀粉改善了抗消化性能。Mirmoghtadaie L 等人[23]采用先交联后乙酰酯化的改性方法处理燕麦原淀粉，并对得到的复合改性淀粉进行理化性质的研究。结果表明，复合改性淀粉的脱水缩合作用、溶胀系数及糊液的糊化温度等都得到了改善。Deetae P 等人[24]对大米进行了交联- 磷酸复合改性后，改性后的淀粉糊液稳定性和冻融稳定性较单独改性均有更进一步的提高。

2 糯玉米改性淀粉在速冻食品中的应用

随着生活节奏的加快，很多人已习惯于食用简单、快捷方便的食品。因此，近年来我国速冻食品行业的发展速度非常快，但在食品冷藏和运输过程中，由于自身升华的作用，会导致速冻食品的水分流失，进而导致食品质量和口感下降[25]。糯玉米改性淀粉在速冻食品中的重要作用是增稠、改善质构、抗老化和提高感官品质等。例如，汤圆经冷冻后皮易裂，更不能反复冷冻融化，在制作汤圆时加入适量的醚化糯玉米淀粉，便能有效避免汤圆皮破裂和淀粉回生，减少蒸煮时的糊汤现象，降低汤内固形物含量。

2.1 在速冻饺子中的应用

速冻饺子因为食用方便、快捷，同时又具备了传统手工水饺的营养和风味，深受人们的喜爱。糯玉米改性淀粉具有良好的冻融稳定性和成膜性，但是速冻饺子在加工过程中由于技术、设备及工艺不成熟等会导致产品存在表皮冻裂、颜色加深、汤汁浑浊等问题[26]。糯玉米改性淀粉良好的冻融稳定性和水溶性经过水解之后，拥有较好的酸碱稳定性，对速冻饺子的冻融稳定性和透明度均有很大改善。辛志平[27]研究表明，加入羟丙基淀粉制成的饺子皮黄度低，表面更光亮，面筋网状结构增强，贮存中的水分损失小。Lawal O S[28]研究发现醋酸酯淀粉可以让面筋与淀粉颗粒结合得更好，有利于形成黏弹性和延伸性更好的面团，在和面加入醋酸淀粉可以降低饺子的冻裂率。

2.2 在速冻汤圆中的应用

速冻汤圆的发展极其迅速，是整个速冻食品行业中不可或缺的一部分，速冻汤圆在速冻食品中的比例占到5%～10%。速冻汤圆在有一定冷藏时间段内能够保证其产品的品质，但随着时间的延长，运输、销售过程中温度的起伏变化等会造成汤圆的开裂、塌陷和水分损失等现象，进而使得其口感变变差。改性后的糯玉米淀粉具有更好的黏度和透明度，且稳定性也会增加，能够有效增加汤圆的细腻程度和耐煮性质。朱婵婵[29]研究发现羟丙基糯玉米淀粉能够使汤圆质地柔软、黏聚性好，且具有优良的保水性和冻融稳定性，经过反复多次冻融后糯米粉团架构紧密，没有断层现象。肖甚圣等人[30]研究了酯化糯玉米淀粉和预糊化糯玉米淀粉对糯米粉团冷冻特性的影响，结果显示添加1%预糊化糯玉米淀粉制成的粉团冷冻特性最好。

2.3 在速冻肉丸中的应用

速冻肉丸由于方便食用、美味可口，深受人们的青睐。但是，速冻肉丸在贮藏、运输和销售的过程中容易受到外界因素如温度变化的影响，其品质会发生较大变化，而添加糯玉米淀粉可以很好地维持肉丸品质的稳定性，同时赋予肉丸较佳的口感[31]。Serdaroglu M等人[32]研究发现，添加玉米淀粉和5%或10%的脂肪可提高肉丸的保水性。魏晓明等人[31]研究了糯玉米淀粉对速冻肉丸品质的影响，结果表明添加6%的糯玉米淀粉可以很好地维持肉丸品质的稳定性，同时赋予肉丸较佳的口感。

2.4 其他

糯玉米改性淀粉因其在速冻食品中具有良好的冻融稳定性和透明度，因此在其他速冻食品中被作为品质改良剂也被经常应用。董凡晴等人[33]将羟丙基糯玉米淀粉添加至冷冻麻团中，结果发现当添加3.1%的羟丙基糯玉米淀粉时，麻团复热后的脆性得到改善。此外糯玉米改性淀粉被应用在冷冻面团等其他速冻食品中已改善其品质。

3 结语

糯玉米淀粉因其几乎含有100%的支链淀粉而具有特殊的理化性质和加工性能，尤其是在冻融稳定特性、透明度和膨胀性方面具有特定的优势，其在速冻食品方面的应用是其他淀粉难以替代的。国内外学者对糯玉米淀粉的改性和应用已经进行了大量的研究。但目前研究中仍然存在以下问题。

首先，生产上对糯玉米改性淀粉的制备方法还是以化学法为主，使改性淀粉中有一定的化学试剂残留，在食品中应用存在一定安全隐患；其次，多数研究主要集中改性淀粉得率、理化特性及应用等方面，如通过添加冻融性稳定较好的糯玉米改性淀粉来提升速冻食品的品质，鲜有对改善过程中的机理进行深入研究。因此，针对糯玉米淀粉在速冻食品中的应用研究还存在一定的盲目性，在很大程度上阻碍了糯玉米改性淀粉在速冻食品中的应用。

针对糯玉米改性淀粉在速冻食品中应用存在的问题，今后的研究应侧重于以下几个方面：①糯玉米改性淀粉的安全绿色制备工艺研究；②糯玉米改性淀粉冻融稳定性与其他理化特性间的内在影响关系；③糯玉米改性淀粉在改善速冻食品品质过程中的机理分析，为糯玉米改性淀粉在速冻食品中的应用提供理论支撑。