不同淀粉对鱼糜凝胶特性的影响

2024-04-01佘文海马海霞

现代食品 2024年1期

◎ 佘文海，韩琦，董浩，马海霞

（1.广州禄仕食品有限公司，广东广州 510820；2.广东省水产资源产业化工程技术研究中心，广东广州 510820；3.仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州 510225；4.中国水产科学研究院南海水产研究所，广东广州 510300）

1 淀粉的种类及特性

1.1 淀粉的种类

淀粉是由麦芽糖单位构成的链状结构，有直链淀粉和支链淀粉两种。天然淀粉中直链淀粉占20%～26%，支链淀粉占74%～80%[1]。变性淀粉是利用物理、化学或酶来改变天然淀粉的性质。常见的变性淀粉有醋酸淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、环状糊精、阳离子淀粉、醚化淀粉、速凝胶淀粉和接枝共聚淀粉等[2]。淀粉根据不同来源可分为豆类淀粉、谷类淀粉、薯类淀粉和其他淀粉。豆类淀粉包括豌豆淀粉、蚕豆淀粉和绿豆淀粉等；谷类淀粉包括玉米淀粉、高粱淀粉和小麦淀粉；薯类淀粉包括红薯淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉等；其他淀粉包括藕淀粉、菱角淀粉和葛根淀粉等。

1.2 淀粉的理化性质

1.2.1 物理性质

淀粉属于多糖，是一种粉末状物质，色泽以白色居多，没有气味和味道。淀粉溶解于水中，经搅拌均匀会形成悬浮液，再进行加热，淀粉颗粒会逐渐吸水膨胀。在淀粉颗粒吸水膨胀的过程中，其吸附功能得以实现[3]。

1.2.2 化学性质

淀粉可以与碘发生颜色变化。直链淀粉遇到碘液时，会呈蓝色反应，而支链淀粉遇到碘液时，则会呈紫色反应[4]。淀粉中的α-1,4 糖苷键和α-1,6 糖苷键易在酸或酶等催化剂的作用下水解。经过水解的淀粉可生成低聚糖、麦芽糖、葡萄糖和糊精等。同时，淀粉的葡萄糖残基中的C2、C3 和C6 位醇羟基在一定条件下，具备发生酯化、氧化、烷基化、醚化、交联等化学反应的能力，这使得淀粉还可以生成其他各种淀粉衍生物[5]。

2 淀粉对鱼糜凝胶特性的影响

2.1 原淀粉对鱼糜凝胶特性的影响

淀粉是鱼糜制品中广泛添加使用的原辅料。在鱼糜搅拌混合过程中添加淀粉，其良好的持水性能够增强鱼浆的黏度，有助于塑造出弹性更好的鱼丸、墨鱼丸等鱼糜制品。淀粉经过加热糊化后，这种持水性还能够形成特定的空间网络结构，显著提高鱼糜制品的凝胶网络结构的有序性和致密性。这种有序性和致密性的提升，不仅使鱼糜制品的口感更加细腻，同时增强了蛋白的保水性能，使得鱼糜制品在提高口感的同时，具备了更强的抗冻性。总之，通过添加淀粉，能够使鱼糜制品鲜嫩适口、富有弹性、切面光滑，进而提高鱼糜制品的品质，降低产品的成本[6]。我国鱼糜制品的淀粉添加量通常是4%～12%[7-8]。其中，最常使用的原淀粉是玉米淀粉和木薯淀粉。马铃薯淀粉因其价格较高，应用范围相比于玉米淀粉和木薯淀粉要窄。

淀粉在鱼糜制品中扮演着关键的角色，其功能特性因其来源和分子结构、直支比的差异而呈现出显著差异，进而直接影响所形成的凝胶的性质和品质。①从原料来源角度来看，马铃薯淀粉以其在高温下快速糊化的特性而著称，能够迅速吸收水分并形成坚固而稳定的凝胶结构，提供较好的凝胶强度和黏性，改善鱼糜的质地。相反，玉米淀粉可能需要更高的温度和更长的时间才能达到类似的效果，因此玉米淀粉在鱼糜制品中的应用与马铃薯淀粉有所不同。②从分子结构角度来看，淀粉颗粒度对鱼糜制品的凝胶口感具有重要影响。淀粉颗粒度大，意味着其分子链较长，容易形成更大的空间结构，并暴露更多的结合点。这使得淀粉能够更有效地吸收水分和结合蛋白质，形成较为宽松的网络结构。这种结构使得鱼糜制品的凝胶口感更加柔软，更具弹性。相比之下，淀粉颗粒度较小会导致其分子链较短，从而难以形成大的空间结构。然而，这种淀粉容易进入蛋白质结构的缝隙，形成填充效果，进而形成致密的网络结构。这种紧密的结构使得鱼糜制品的凝胶口感更加硬实，具有更好的结构支撑力。③从直支比角度来看，含直链多的淀粉分子相对含支链多的淀粉分子的空间结构要较大，这也使得淀粉能够更有效地吸收水分和结合蛋白质，形成较为宽松的网络结构。这种差异可以通过混合不同比例的直链和支链淀粉来调整鱼糜凝胶的质地，以满足不同消费者的口味需求。

2.2 化学变性淀粉对鱼糜凝胶特性的影响

化学变性淀粉的变性方式有两种，分别为取代变性和交联变性。①取代淀粉是通过引入不同的取代基来提高淀粉的抗冻性以及保水性等性能。LIU 等[9]在白鲢鱼糜中应用醋酸酯化等5 种变性淀粉的研究表明，经过羟丙基化处理的淀粉在鱼糜凝胶形成中表现最佳。交联酯化淀粉也在一定程度上改善了鱼糜的凝胶性能，而氧化淀粉的效果相对最差。由此得出结论，通过各种取代变性手段提升淀粉的功能特性，可显著提高鱼糜制品的凝胶性能。②交联淀粉是通过增加淀粉的交联程度，使淀粉凝胶的空间结构更加稳定，增强其对水分的束缚力。在冻融环境中，交联淀粉能够有效地降低鱼糜制品中水分子形成冰晶和冰晶迁移的可能性，从而提高其冻融稳定性。这些特性使得交联淀粉在食品工业中具有广泛的应用前景，尤其是在需要保持稳定性的冻融食品中。周蕊等[10]研究了玉米淀粉、糯玉米淀粉、羟丙基淀粉和交联淀粉对罗非鱼糜制品凝胶特性的影响。结果表明，交联淀粉对鱼糜凝胶弹性的改善效果最好，其不仅可以提高罗非鱼糜的白度、持水性和凝胶性，还能在冻融环境下保持鱼糜制品的凝胶稳定性。交联淀粉和取代淀粉同时应用于鱼糜制品生产中能够产生协同增效作用。鱼糜制品在食用前，需要经过水煮、油炸等复热熟化过程，这种复热熟化会使鱼糜制品出现凝胶弹性降低、口感变差的现象，在生产中通过添加使用这两种淀粉能够有效提升鱼糜制品的品质。HUNT 等[11]发现添加6%的乙酰化磷酸化木薯双淀粉和2%的乙酰化糯玉米双淀粉的鱼糜制品，在经过高温处理后，相比其他组能更好地维持鱼糜凝胶的质构特性和冷藏、冷冻稳定性。

化学变性淀粉应用于鱼糜的改善作用明显，但也存在一定的不足。由于其生产过程需要添加化学试剂，导致消费者在一定程度上会有抵触现象。

2.3 物理变性淀粉对鱼糜凝胶特性的影响

物理变性淀粉是利用水和热等物理方式进行加工变性的，未添加化学试剂。目前，常用的物理变性方法有3 种，包括预糊化变性、微细化变性和湿热处理变性。

预糊化淀粉通常应用于方便面等方便食品中。相比于普通淀粉，预糊化淀粉的溶解性更好，但会阻碍鱼糜凝胶的形成，使鱼糜制品的口感变差。主要原因可能有以下几方面。①预糊化淀粉的吸水能力比鱼糜凝胶蛋白强。预糊化淀粉吸水能力强，会与鱼糜凝胶蛋白结合的水分产生竞争，导致能与鱼糜凝胶蛋白结合的水分减少，从而妨碍鱼糜凝胶结构的形成。②预糊化淀粉的结合点比原淀粉较少。预糊化淀粉能够与鱼糜凝胶蛋白的结合点较少，使形成的空间结构的稳定性降低，进而降低了鱼糜的凝胶弹性。③预糊化淀粉的溶胀过程会包裹鱼糜蛋白质分子，当预糊化淀粉与水结合后，其能够快速吸水膨胀，使得淀粉颗粒的体积迅速变大，将鱼糜蛋白质分子包裹住，最终阻碍鱼糜凝胶结构的形成[12]。

微细化淀粉通常应用于脂肪替代品、乳化剂、食品添加剂等食品领域。细微化淀粉是原淀粉经过物理方法将颗粒度细化制得，因此其膨胀度和溶解度非常高[13]。刘海梅[14]发现将细微化处理后的玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉应用于白鲢鱼糜，会使鲢鱼糜凝胶的持水性能力和凝胶强度降低。这是因为经过微细化处理后，淀粉的颗粒度显著减小，为其提供了更大的比表面积和扩散能力。这些改变导致淀粉的吸水能力显著提升。在该条件下，大部分的水分被淀粉吸收，而鱼糜对水分的吸收则受到限制。这种水分分布的改变显著地阻碍了鱼糜凝胶蛋白的形成。因此，微细化处理后的淀粉应用于鱼糜制品中不仅无法改善鱼糜制品的凝胶能力，还会对凝胶能力的形成产生阻碍作用[14]。

湿热处理淀粉通常应用于面制品，暂时还未发现在鱼糜制品中有所应用，原因可能是湿热处理淀粉的保水能力较低，不利于鱼糜凝胶蛋白的形成和保持。

虽然传统物理变性淀粉应用于鱼糜制品均不理想，但是新型干燥淀粉具有较好的前景。超干淀粉是通过干燥使马铃薯淀粉的水分含量降至5%～8%，此时淀粉的物理和化学性质都发生了一定的变化。黄洁等[15]研究发现低水分马铃薯淀粉对鱼糜品质的提升效果显著。在添加量为8%的条件下，鱼糜的凝胶强度提高了75%，同时其持水性也有所增强，从原来的50.52%提升到了61.49%。经过不同周期的冻融处理后，含8%低水分马铃薯淀粉的鱼糜凝胶显示出更好的稳定性能，其凝胶强度和持水性相较于其他对照组更为优越。当这种淀粉应用于工业全配方鱼糜制品时，所得制品的组织状态良好，凝胶强度显著增强，咀嚼口感较好，整体接受度明显高于其他对照组。