油炸专用改性淀粉的制备及理化特性分析

郭希娟 　刘莹　李艳青　陈洪生　韩齐

摘要：以淀粉为主要原料，乳清蛋白粉、棕榈油为辅料进行改性处理，获得三元复合物，并对复合物的理化特性进行分析。结果显示，与普通淀粉相比，复合物在12 h贮藏期间提高了水分含量并降低了油脂含量；溶解度在贮藏前4 h有明显上升，之后逐渐下降，膨胀度也得到了改善，0 ℃时贮藏12 h后析水率下降了43.90%；复合物的破损值、回生值均显著低于普通淀粉。10 ℃时回生值下降了55.29%，破损值下降了31.00%。复合物提高了油炸用淀粉的贮藏稳定性。

关键词：油炸；淀粉改性；理化特性；回生

中图分类号：TS235.9文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0074-04

Preparation of Modified Starch for Frying and Analysis of

Physicochemical Characteristics

GUO Xi-juan， LIU Ying， LI Yan-qing， CHEN Hong-sheng， HAN Qi

（College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319， China）

Abstract： Using starch as the main raw material， whey protein powder and palm oil as the auxiliary materials for modification treatment， a ternary complex is obtained， and the physicochemical characteristics of the complex are analyzed. The results show that compared with common starch， the water content of the complex increases and the oil content of the complex decreases during 12 hours of storage. The solubility increases obviously in the first 4 hours of storage， and then decreases gradually， the degree of expansion is also improved. Meanwhile， the water precipitation rate decreases by 43.90% after 12 hours of storage at 0 ℃. The damage value and retrogradation value of the complex are significantly lower than those of common starch. At 10 ℃， the retrogradation value decreases by 55.29% and the damage value decreases by 31.00%. The complex improves the storage stability of starch for frying.

Key words： frying; starch modification; physicochemical characteristics; retrogradation

传统油炸挂糊食品具有即食性特点，放置后受环境的影响会发生氧化、淀粉老化、包裹物脱水、淀粉吸油等不良现象。造成这些现象的原因主要是食材外包裹的淀粉糊引起的改变，包括淀粉糊在贮藏过程中的老化、脱水变硬、油脂氧化、油脂迁移、水分散失[1-2]。在贮藏过程中淀粉中油脂的含量、淀粉的回生、淀粉晶体结构的形态等直接影响着被包裹肉片中水分含量、蛋白结构和蛋白与油脂的协同氧化。因此，油炸食品在贮藏过程中淀粉结构及功能性的改变是造成其可食性差及保藏期短的主要瓶颈，从而限制了传统菜肴类肉制品的流通。目前中央厨房式快餐业的发展已经成为传统食品工业乃至整个食品领域的重要发展方向[3]。通过添加乳清蛋白和棕榈油来调整油炸糊的结构和性能，延缓油炸淀粉糊的老化，利用乳清蛋白的乳化特性及保水性来改善淀粉在贮藏过程中的脱水现象及硬度[4]，在此基础上利用棕榈油来提高产品贮藏过程中的抗氧化性并提高产品的维生素A含量，以此达到提高食用性及贮藏时间的目的，原料易得，应用前景广泛。

淀粉复合物是在抗性淀粉（RS5）的基礎上设计完成的，目前国内外的研究相对较少[5-6]，多是单纯的淀粉改性、油脂-淀粉复合[7]，而关于油炸专用淀粉研究的相关报道鲜见。三元复合淀粉是以蛋白、脂质、淀粉为主要原料，经过特殊工艺将三者复合，形成油脂吸附少、结构稳定、水分流失少的具有特殊应用性的抗性淀粉。因此，利用抗性淀粉在结构与功能上的可操作性，制备符合油炸使用并且可以工业化生产的抗性淀粉具有一定的可行性和重要的实际意义。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

玉米淀粉、玉米胚芽油（均为食品级）：购于大庆北京华联超市；无水乙醇（AR级）、丙三醇（AR级）、CHCl2（AR级）、棕榈油：国药集团化学试剂有限公司；脱支酶：江苏恩鸣生物工程科技有限公司；乳清蛋白粉：河北润步生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

MB35水分测定仪、CAV214C电子分析天平 美国奥豪斯仪器有限公司；AL204电子天平 瑞士梅特勒-托利多公司；VD53真空干燥箱 德国Binder公司；Brabender 黏度仪 德国Brabender公司；MX-S型涡旋混匀仪 大龙兴创实验仪器有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式真空泵 郑州长城科工贸有限公司；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州生化仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 复合物的制备

取干基比10%（质量比）的玉米淀粉混悬液于90 ℃搅拌1 h，与脱支酶混合，200 W超声处理20 min。经脱脂处理后烘干得直链淀粉。将其与水混合后，与棕榈油（10%质量比）混合，超声处理20 min，将所得混合物微波处理5 min，之后置于100 ℃湿热条件下与5%（质量比）的乳清蛋白粉混合物混合，经干燥后备用。

1.3.2 油炸复合物的制备

参考张令文等[8]的方法并略作修改，油温200 ℃、油炸180 s得到油炸后三元复合物，分别静置0～12 h备用。

1.3.3 水分含量的测定

按照国标GB/T 12087—2008中的方法对复合物中水分含量进行测定，每个水平重复3次。

1.3.4 油脂含量的測定

按照国标GB 5009.6—2016中的方法对复合物中油脂含量进行测定，每个水平重复3次[9]。

1.3.5 溶解度与膨胀度的测定

参考琚长霄等[10]的方法并略作修改，取复合物0.6 g配制成乳液，溶解温度为10，20，30，40 ℃。溶解度和膨胀度的计算公式如下：

溶解度（S）=（A/W）×100%。

膨胀度（P）=m/[W×（100－S）]×100%。

式中：A为离心上清液干燥后混合物的质量，g；W为复合物样品的质量，g；m为离心下层膨胀复合物的质量，g。

1.3.6 复合物冻融稳定性的测定

参考夏雪娟等[11]和徐建国[12]的方法并略作修改，将复合物乳液浓度设定为6%。析水率计算公式如下：

析水率（%）＝（1－（脱水后淀粉乳质量（g）/脱水前淀粉乳质量（g）））×100%。

1.3.7 油炸复合物糊化特性的测定

利用黏度仪，参考王春艳等[13]和Odenigbo等[14]的方法并略作修改。初始温度为30 ℃，升温速率为7.5 ℃/min，升温至95 ℃，保持5 min，然后以7.5 ℃/min使样品温度降至50 ℃，保持5 min，测试过程中转速为75 r/min。 测得淀粉的黏度曲线，得到所需特征数值。

2 结果与分析

2.1 复合物的水分含量和油脂含量变化

由图1可知，与普通淀粉相比，复合物油炸后的保水性得到了普遍提高，尤其在贮藏后期，水分含量略有回升，说明蛋白与油脂的复合使得水分的分布在空间上形成了位阻，减少了淀粉的老化。而与普通淀粉相比，复合物中初始油脂含量明显减少，并且在贮藏过程中呈下降趋势，贮藏12 h后油脂含量干基比由0.18 kg/kg db下降至0.10 kg/kg db，下降了44.44%（P<0.05），说明复合物的形成在油炸过程中起到了减少油脂含量的作用[14]，可能是因为油脂发生氧化分解，不饱和脂肪酸氧化形成小分子的醛类、酮类、酸类，部分挥发性成分向环境中扩散。同时，由于氧化使得复合物的稳定性发生了改变，淀粉的回生加剧了结构的变化，水分含量增加的同时也使得结构中淀粉-脂质复合物破坏，极性基团增加，油脂流失。此外，针对复合物分析，随着贮藏时间的延长，复合物中水分含量先下降，8 h后水分含量有明显的增加，原因可能是贮藏前期复合物中的水分与外部环境存在一定的传质过程，水分向外部扩散，淀粉与油脂所形成的复合物中有疏水结构，双螺旋空隙中吸附的水分流失，氢键断裂，复合物的持水力下降，水分流失[5]。贮藏8 h后水分含量回升的原因可能是复合物回生明显，淀粉结构重排程度增加，淀粉与乳清蛋白形成的结构中极性基团显露更多[15]，吸附了更多环境中的水分，水分的传递发生了反向的过程，因此水分含量增加，相比普通淀粉贮藏12 h增加了67.88%。贮藏过程中复合物的油脂含量有明显的下降趋势，这与油脂的易氧化性有一定关系。

2.2 复合物的溶解度和膨胀度变化

复合物中淀粉螺旋空隙中更多的羟基与蛋白结合，蛋白也在空间上减少了油脂氧化分解的作用，稳定性有一定的增加。而在贮藏过程中，受贮藏时间及温度的影响，复合物中淀粉发生老化，稳定性均在一定程度上受到破坏。与普通淀粉相比，经过络合处理的复合物溶解度明显增加，尤其是在贮藏前期。

由图2可知，随着贮藏时间的延长，各温度条件下溶解度呈S形曲线，先上升后下降，其原因可能是贮藏过程中水分动态分布的变化，贮藏初期水分与复合物以氢键形式结合，使得淀粉链之间不能以氢键方式发生结构重排[16]，淀粉的溶解度短暂升高，贮藏后期水分向周围环境中流失。溶解度在贮藏3～4 h时达到最高，之后下降，温度越高，溶解度下降速度越快，溶解度越低（P<0.05）。40 ℃时贮藏4～9 h是溶解度下降的快速期，溶解度由贮藏4 h时的27.94%下降至贮藏9 h时的16.79%，下降了39.91%。其原因可能是较低温度时，水分迁移速度慢，氧化缓慢，淀粉-蛋白-油脂复合物的水分流失速度下降，淀粉老化缓慢。稳定的复合晶体结构可以使其老化性能得到一定的改善，再次形成的有序结构的氢键减少，而贮藏温度升高会加速结构中氢键的断裂及重组，水分流失，老化加剧，淀粉链之间重新形成有序结构，晶体结构改变。

由图3可知，复合物整体的膨胀度均高于普通淀粉，说明复合物结构更加松散，改性后淀粉的结构更适于贮藏。随着贮藏时间的延长，所有温度条件下膨胀度均下降，温度越高，膨胀度下降越快。这可能是因为复合物以淀粉为主要成分，结构中淀粉与脂质、蛋白形成高密度的空间结构，淀粉链之间的疏水空穴通过络合作用结合了部分油脂，油脂的进入阻碍了淀粉颗粒的吸水膨胀。同时，蛋白质的添加使复合物具有更稳定的胶体结构，结构中包裹的水分影响了复合物在贮藏过程中水分的分布，增加了空间位阻，在一定程度上限制了淀粉中氢键形成，减缓了老化速度。

2.3 复合物的冻融稳定性

冻融稳定性反映的是冷冻食品解冻后的脱水情况，其在一定程度上表示淀粉的束水能力及回生后淀粉晶体结构的稳定性，以物质的析水率作为表征。冻融稳定性与析水率呈负相关[2]。复合物在贮藏过程中的析水率见图4。

由图4可知，随着贮藏时间的延长，复合物的析水率逐渐增加，并且温度越高，析水率越大。与普通淀粉相比，经过复合后的改性淀粉的冻融稳定性较高，油炸刚完成时析水率下降18.79%，而0 ℃下贮藏12 h后析水率下降更显著，下降了43.90%。说明复合物的形成具有很好的稳定作用，可以改善淀粉结构，有一定延缓老化的效果。

2.4 油炸复合物的糊化特性

油炸处理后复合物的糊化特性见图5。

由图5可知，油炸后复合物的黏度、破损（BD）值、回生（ED）值均顯著低于普通淀粉，恒温的糊化阻力随着温度的增加而增加，复合物呈现较低的峰值黏度，说明经过对淀粉的改性，复合物中淀粉的结构发生了一定的改变，蛋白的添加增加了淀粉空间结构的紧密性，淀粉颗粒与蛋白-油脂之间形成多元复合，淀粉链间氢键更多被占据[17]，复合物提高了油炸用淀粉的稳定性并使得淀粉不易回生。由表1可知，复合物的起始黏度B值明显降低，可能因为蛋白在空间上的点位，淀粉颗粒与水作用空间更小。与普通淀粉相比，复合物的回生（ED）值降低明显，由普通淀粉的170 BU下降至复合物10 ℃贮藏时的76 BU，下降了55.29%，并且在10～20 ℃贮藏时的抗老化性优于30～40 ℃时。说明低温贮藏更利于阻止淀粉晶体结构重排，抗剪切能力较强。

随着贮藏温度的增加，复合物的回生值逐渐增加，说明较高温度贮藏使得各物质之间的结构易于凝聚，淀粉结构重排，水分流失增加，贮藏温度越高越容易老化回生。淀粉的破损值与稳定性呈负相关，破损值越低说明淀粉的稳定性越高[7]。

由表1可知，随着贮藏温度的增加，复合物的BD值虽有所增加，但与原淀粉的332 BU相比，由40 ℃时的68 BU下降至10 ℃时的31 BU，整体变化不显著，说明复合处理后明显提高了晶体结构的稳定性，这可能是因为复合物间隙水分动态分布更均匀，蛋白与油脂的复合与普通淀粉相比可以束缚更多的水分。

3 结论

淀粉经改性后形成多元复合物，通过乳清蛋白的添加改善了油炸淀粉糊的结构，提高了保水性，延缓了老化的发生，降低了油炸物中的油脂含量。棕榈油的添加也在一定程度上改变了产品的晶体结构，提高了油炸产品的食用性。经过实验证明，将乳清蛋白、棕榈油与淀粉进行复合代替单独淀粉可以在一定程度上减少油炸食品在短时贮藏时的氧化及淀粉老化问题。淀粉-乳清蛋白-棕榈油复合物可以作为淀粉糊广泛应用于油炸类食品中。

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收稿日期：2023-07-16

基金項目：黑龙江八一农垦“三纵”基础培育（自然）项目（ZRCPY202109）

作者简介：郭希娟（1974－），女，副教授，博士，研究方向：传统食品工业化。