淀粉是植物通過光合作用合成的天然有機化合物，是一種可再生資源。隨著生產(chǎn)發(fā)展，淀粉作為一種工業(yè)原料，對其性質(zhì)提出不同要求，而天然淀粉因受其固有性質(zhì)，如不溶于冷水、淀粉糊易老化脫水、被膜性差、缺乏乳化力、耐藥性及耐機械性差等不足之所限，越來越不能滿足現(xiàn)代工業(yè)新要求，為此，各種變性淀粉應(yīng)運而生。變性淀粉系指利用物理、化學(xué)或酶等手段制得性質(zhì)發(fā)生變化淀粉。

通過淀粉改性不僅可改善淀粉原有性質(zhì)，還可賦予其新的功能特性，從而使其在食品等許多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。在食品業(yè)，變性淀粉可作為多種功能性助劑改善食品質(zhì)量或開發(fā)新品種、降低生產(chǎn)成本和優(yōu)化生產(chǎn)工藝。我國是農(nóng)業(yè)大國，玉米、小麥、土豆、甘薯、木薯等資源十分豐富，具有明顯資源優(yōu)勢，變性淀粉開發(fā)利用前景非常廣闊。

1 變性淀粉分類

根據(jù)變性反應(yīng)機理，淀粉變性所得產(chǎn)物可分為淀粉分解產(chǎn)物、淀粉衍生物和交聯(lián)淀粉三大類。淀粉分解產(chǎn)物包括各種酸解、酶解、氧化、高溫降解產(chǎn)物，如各種糊精、α–淀粉和氧化淀粉。淀粉衍生物是淀粉分子中羥基被各種官能團取代后所得產(chǎn)物，如羧甲基淀粉、羥甲基淀粉、陽離子淀粉等。醚類鍵或二酯鍵，使兩個以上淀粉分子之間“架橋”在一起而得交聯(lián)淀粉，如磷酸二淀粉酯、乙?；矸哿姿狨ゼ傲u丙基甘油雙淀粉等。

淀粉按處理方式不同可分為以下幾類：（1）物理變性淀粉：包括預(yù)糊化淀粉、油脂變性淀粉、煙熏變性淀粉、擠壓變性淀粉、金屬離子變性淀粉、超高壓輻射變性淀粉等。（2）化學(xué)變性淀粉：極限糊精、酸變性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交聯(lián)淀粉、陽離子淀粉、淀粉接枝共聚物等。（3）酶法變性淀粉：抗消化淀粉、糊精等。（4）天然變性淀粉：應(yīng)用遺傳技術(shù)和精選技術(shù)，培育出具有特殊用途變性淀粉。

2 變性淀粉應(yīng)用特性

通過適當(dāng)改性處理而得變性淀粉大多具有糊透明度高、糊化溫度低、淀粉糊粘度大且穩(wěn)定性好、凝沉性小、成膜性優(yōu)、抗凍性能強及耐酸、耐堿和耐機械性強等許多優(yōu)良特性，可廣泛應(yīng)用于食品、飼料、醫(yī)藥、造紙、紡織、日化及石油等業(yè)。變性淀粉在食品中應(yīng)用特性可概括為如下幾個方面：

2.1 增稠穩(wěn)定作用

原淀粉在高溫、高速攪拌，泵及管道輸送所產(chǎn)生剪切力或低pH環(huán)境中，淀粉分子易解聚使糊粘度降低，失去增稠作用。原淀粉糊易老化凝沉，凍融穩(wěn)定性差而使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品保質(zhì)期。變性淀粉分子含有許多醇羥基或羧基等親水性基團，能與水發(fā)生水化作用。羥丙基、羧甲基、磷酸根和醋酸根等基團引入，削弱原淀粉分子間氫鍵作用，使水化作用增強，因此大多數(shù)變性淀粉能在水中甚至于冷水中膨脹并形成均勻透明糊液，糊液粘度大、且穩(wěn)定性好，因而具有良好增稠性能。同樣是由于上述官能團引人阻礙淀粉分子間氫鍵縮合脫水作用，而使其在室溫和低溫保藏中不回生，可避免食品凝沉，從而提高食品在室溫和低溫保藏過程中穩(wěn)定性。另外，酸性基團引人和強的化學(xué)鍵締合作用，使變性淀粉在高溫、高剪切力和低pH值條件下能保持較高粘度穩(wěn)定性。如生產(chǎn)掛面時，添加小麥淀粉磷酸酯，就能使面筋與淀粉、淀粉與淀粉之間更好結(jié)合，形成組織細(xì)密、粘彈性良好面團，改善產(chǎn)品質(zhì)量。在木薯粉絲中添加小麥淀粉磷酸酯后，可增加粉絲韌性和抗力，提高成品率，且色澤增白增亮，口感爽滑有咬頭，耐煮不粘條，煮后不混湯，冷卻后放置10??h仍不粘連。另外，淀粉磷酸酯用于火腿腸等食品，增強凍融穩(wěn)定性，可使火腿腸在低溫冷藏時也無水分析出。

2.2 乳化作用

乳化劑是一種表面活性劑，其分子中需含親水基團和親油基團。乳化劑能使食品體系形成均勻穩(wěn)定的分散體或乳化體，從而改善食品組織結(jié)構(gòu)、口感和外觀，使食品色、香、味、形構(gòu)成一個和諧體，以提高食品質(zhì)量和保存性質(zhì)。

食用變性淀粉中具有乳化作用的有羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯鈉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及各環(huán)狀糊精等。其中羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯鈉是高分子電解質(zhì)，具有一定表面活性，可作為特低脂質(zhì)冰淇淋增稠乳化劑使用；辛烯基琥珀酸淀粉酯具有親油和親水基團，是一種表面活性劑，可用作香精、香料、維生素和油脂的乳化劑，提高它們在飲料中穩(wěn)定性，便于飲料色和味穩(wěn)定性。β–環(huán)狀糊精作為食品乳化劑不同于常用食品表面活性劑，它內(nèi)部空腔疏水，外部空腔親水，且有很強粘性，可用于制造慣奶油、調(diào)味油、奶酪和冰淇淋，以增強穩(wěn)定性。

2.3 膠凝作用

用作食品膠凝劑的變性淀粉主要有交聯(lián)淀粉、酸解淀粉和氧化淀粉。用淀粉磷酸雙酯代替昂貴明膠生產(chǎn)果凍，其凝膠結(jié)構(gòu)、質(zhì)地口感與明膠產(chǎn)品沒有差別，長時間放置后也不產(chǎn)生老化現(xiàn)象。淀粉磷酸雙酯用于冰淇淋生產(chǎn)，冰淇淋膨脹率與用明膠時相當(dāng)，其它感官性質(zhì)也相似，使用淀粉磷酸雙酯時可縮短老化時間，從而縮短生產(chǎn)周期。另外，食品工業(yè)用酸解淀粉和氧化淀粉生產(chǎn)牛皮糖等糖果，可制得強度高的凝膠軟糖，口感性好。用酸變性淀粉生產(chǎn)奶糖不粘牙、不粘紙、耐口嚼、富彈性，能在長時間內(nèi)保持產(chǎn)品穩(wěn)定性。用氧化淀粉代替阿拉伯膠生產(chǎn)膠姆糖等糖果，可大大延長產(chǎn)品存放期。

2.4 代替脂肪

淀粉經(jīng)酸解、酶解、氧化、糊精化、交聯(lián)法等變性后，再經(jīng)調(diào)配等一系列物理方法處理，可獲得油狀、軟滑口感等模擬脂肪感官特性。如玉米淀粉經(jīng)酸處理后干燥至含水量7%，所得白色粉末狀變性淀粉可用作脂肪替代品，熱量僅為脂肪熱量1/9。

變性淀粉類脂肪替代品可廣泛用于色拉調(diào)味料、人造奶油、夾心醬、涂抹制品、香腸肉餡、冷凍甜品等食品，但不太適于低水分食品，如曲奇餅干等。人們一方面懷有對肥胖和其它與脂肪攝入過量有關(guān)疾病恐懼；另一方面又對油脂美妙滋味難以割舍。微孔淀粉經(jīng)粉碎后，能作為脂肪替代物以減少食品中熱量，成為其應(yīng)用又一重要方面。Whistler對微孔淀粉進行處理，如用雙功能團試劑如三偏磷酸鈉、二羧酸衍生物進行交聯(lián)、或吸附甲基纖維素、聚乙烯乙醚等表面活性劑，或酯化、醚化等化學(xué)鍵共價聯(lián)接以改變其流變學(xué)性質(zhì)和感官性質(zhì)，然后粉碎形成0.1~1μm小粒，可在食品中部分或完全替代其中脂肪以減少熱量攝入。

2.5 載體作用

在食品工業(yè)，變性淀粉作為載體作用主要可分為三種：微膠囊化壁材成膜作用，環(huán)狀糊精包接絡(luò)合作用和微孔淀粉吸附作用。

食品配料工藝為防止活性物質(zhì)遭受破壞或揮發(fā)損失、掩蔽芯材異味、改變芯材物化性質(zhì)等，常采用微膠囊技術(shù)。

如環(huán)狀糊精分子具有獨特環(huán)狀空間結(jié)構(gòu)，能與有機分子形成穩(wěn)定包合絡(luò)合物，故使用環(huán)狀糊精，能穩(wěn)定產(chǎn)品成分，避免氧化、還原、熱分解和揮發(fā)，掩蓋物質(zhì)苦味和異味，改善食品風(fēng)味，脫除膽固醇，防止吸濕和潮解，變液體食品呈固體。如脫除蛋制品及奶制品中膽固醇，魚、肉等蛋白制品脫腥，制備粉末香辣調(diào)味料、粉末果汁、粉末紅茶，硬糖、餅干等防止香料散失等。

微孔淀粉是一種新型酶變性淀粉。系將天然淀粉經(jīng)酶水解后，形成一種蜂窩狀多孔性淀粉載體。由于其表面具有很多伸向淀粉中心小孔，因而具有良好吸附性能，其對功能性物質(zhì)吸附量可達到原淀粉2.5~4.3倍，交聯(lián)后微孔淀粉其吸附量可達到原淀粉3.0~7.5倍，可用作功能性物質(zhì)（如藥劑、香料、色素、保健物成分）吸附載體。

2.6 其它作用

通過變性處理提高淀粉糊透明度，可使食品具有良好透明度或誘人光澤，改善食品外觀。變性淀粉可改善食品加工性能，如淀粉磷酸雙酯代替黃原膠用于罐頭食品，可使罐頭食品在加熱初期保持流動性，利用傳熱，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3 常用幾種變性淀粉在食品中應(yīng)用

常用的食品加工用變性淀粉有預(yù)糊化淀粉、麥芽糊精、酸變性淀粉、羥丙基淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、羧甲基淀粉、交聯(lián)淀粉等。

3.1 預(yù)糊化淀粉

該產(chǎn)品自身已熟化，可直接添加到終端產(chǎn)品中，具有增稠、穩(wěn)定、改善口感等功能，能賦予食品漿狀或粒狀組織，不論在高酸性或低酸性環(huán)境中均能適用，使產(chǎn)品外觀和口感都得以改善。由于這種淀粉能在食品加工中模擬番茄和果漿特性，尤適于開發(fā)番茄產(chǎn)品，制造具有“真番茄”特征和高度漿狀外觀產(chǎn)品。

3.2 麥芽糊精

麥芽糊精具有甜度低、粘度高、溶解性佳、暖濕性小、增稠性強、成膜性優(yōu)等特性。在糖果工業(yè)，麥芽糊精能有效降低糖果甜度、增加糖果韌性，提高糖果質(zhì)量。在冷飲飲料中，麥芽糊精作為重要原料，能提高產(chǎn)品溶解性，突出原有產(chǎn)品風(fēng)味，增強粘稠感。在兒童食品中，麥芽糊精因低甜度和易吸收可作為理想載體，預(yù)防或減輕兒童齲齒病和肥胖癥，低DE值麥芽糊精遇水易生成凝膠，其口感與油脂類似，因此在油脂含量較高食品中，如冰淇淋、鮮奶蛋糕等，可代替其中部分油脂，降低食品熱量，同時并不影響口感。

3.3 酸變性淀粉

用酸處理一般淀粉乳使之改性為變性淀粉，屬可溶性淀粉。酸處理后淀粉，大大提高淀粉凝膠性（酸變性玉米淀粉為最），可用于果凍、夾心餅、糖精生產(chǎn)：酸變性淀粉，其冷粘度與熱粘度比值增大。

3.4 羥丙基淀粉

羥丙基淀粉是環(huán)氧丙烷在堿性條件下與淀粉發(fā)生醚化反應(yīng)而制得一類非離子型變性淀粉。由于取代醚鍵穩(wěn)定性高，羥丙基具有親水性，能減弱淀粉顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部氫鍵強度，使其易于膨脹、糊化容易、糊液透明、流動性好、凝沉性弱、穩(wěn)定性高。羥丙基淀粉在加熱蒸煮過程中，糊的成膜性好、透明、柔軟、平滑、耐折性好。

羥丙基變性淀粉可作為食品增稠劑、懸浮劑和涂料等，作為增稠劑特別適于冷凍食品和方便食品，使食品在低溫儲存時具有良好保水性。因與其它物料相容性好，能與其它增稠劑共用，如可與果膠、卡拉膠共用于乳制品。此外，因其對電解質(zhì)影響穩(wěn)定性高，更適于含鹽量高的食品。其作為懸浮劑加入濃縮橙汁或醬油中，流動性好，放置不分層和沉淀，用作食品涂料和包裝薄膜的高直鏈羥丙基淀粉能溶于水，形成透明并可食用薄膜，氧氣不能滲入，在常溫和不同相對濕度時都是如此，適于作食品涂料和包裝之用。

羥丙基變性淀粉取代醚鍵的穩(wěn)定性高，在水解、氧化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)過程中取代基不會脫落，這種性質(zhì)利于復(fù)合變性，復(fù)合變性后應(yīng)用于食品能具有更好應(yīng)用效果。通過復(fù)合變性，淀粉能耐受高溫、機械剪切、酸性環(huán)境，提供良好粘結(jié)效果和維持形態(tài)均一，用作肉汁、沙司、果汁餡、布丁增稠劑，使之口感平滑、濃稠透明、清晰而無顆粒感。又如：羥丙基復(fù)合變性淀粉用于酸奶作為增稠劑，能與牛乳組分形成網(wǎng)絡(luò)連接，其中負(fù)電荷基團如羥基聚集在界面上，與牛乳組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增大這些組分水合作用程度，并穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中蛋白質(zhì)分子，網(wǎng)絡(luò)則阻滯水的自由移動，達到固水和增稠雙效。羥丙基醚化再經(jīng)乙?；瘡?fù)合變性淀粉產(chǎn)品為口香糖良好基料，體現(xiàn)較好彈性和口嚼性。應(yīng)用于醬油中羥丙基復(fù)合變性淀粉具有更好懸浮穩(wěn)定效果。

3.5 酯化淀粉

3.5.1 淀粉磷酸酯

淀粉磷酸酯是將正磷酸鈉或三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉等磷酸鹽與淀粉分子羥基發(fā)生酯化反應(yīng)而制得。按成酯數(shù)可分為磷酸一酯、磷酸二酯和磷酸三酯，其中磷酸與兩分子淀粉反應(yīng)生成磷酸二酯屬交聯(lián)淀粉。淀粉磷酸酯水溶性較好，并具有較高糊粘度、透明度和穩(wěn)定性，在食品業(yè)可用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑。淀粉磷酸酯可在橙汁生產(chǎn)中作乳化劑，代替價格較高阿拉伯膠。淀粉磷酸二酯對面條、方便面品質(zhì)改良具有明顯效果。在面條加工中，淀粉磷酸二酯作為增稠劑，由于其具有良好粘附性能，加入面粉中和面時，能使面筋與淀粉顆粒、淀粉顆粒與淀粉顆粒及它們與破碎面筋片段能很好粘合起來，形成具有良好粘彈性和延伸性面團，添加淀粉磷酸二酯面條強度大、斷條率低、口感嫩滑、有咬勁。方便面使用淀粉磷酸二酯可降低2%~3%耗油量。若蛋糕添加其≤4%量，能延長蛋糕貨架壽命，延緩蛋糕老化，對蛋白發(fā)泡體系持泡性能也有顯著改善。由于淀粉磷酸酯具有透明度高、粘度大、凍融穩(wěn)定性強、乳化性優(yōu)、持水性好、抑菌效果明顯等諸多優(yōu)良性能，因此很有必要進一步加強對淀粉磷酸酯基礎(chǔ)性研究，以便更好應(yīng)用于食品行業(yè)，并能促進淀粉工業(yè)和食品添加劑生產(chǎn)不斷發(fā)展和壯大。

3.5.2 辛烯基琥珀酸淀粉酯鈉

辛烯基琥珀酸淀粉酯鈉又稱純膠，在水包油型乳濁液中具有特殊乳化穩(wěn)定性，是一類新型食品乳化穩(wěn)定劑和增稠劑。辛烯基琥珀酸淀粉酯鈉在水乳液中能均勻分散，穩(wěn)定規(guī)定淀粉含量和所需粘度的乳化液，并有良好流動性，且乳濁液具良好光澤度，在容器壁上不會掛壁。

3.6 羧甲基淀粉

羧甲基淀粉（CMS）是淀粉與氯乙酸在堿性條件下發(fā)生醚化反應(yīng)而制得水溶性淀粉衍生物，是變性淀粉主要品種之一。CMS為白色粉末，無毒、無臭，類似于其它淀粉通性，能直接溶解于冷水的高分子淀粉醚，具有增稠、乳化、分散、粘合等優(yōu)良性能。由于其結(jié)構(gòu)和性能與羧甲基纖維素（CMC）相近，可在許多場合部分代替價格昂貴羧甲基纖維素，廣泛用于石油鉆井、洗滌用品、化妝品、紡織漿料、造紙、食品、建材、鑄造、皮革、制藥等眾多領(lǐng)域，如用于冰淇淋、果凍食品，效果優(yōu)于其它增稠劑，如海藻酸鈉、羧甲基纖維素等；用于果汁、奶和乳制品飲料，可保持產(chǎn)品均勻穩(wěn)定、防止奶蛋白凝聚，能長期、穩(wěn)定貯藏而不腐敗變質(zhì)，是一種很好穩(wěn)定劑；用于面食和糕點生產(chǎn)，可起到調(diào)節(jié)面團彈性、增加柔韌性、改善成型性、保持水分等作用。羧甲基淀粉稀釋水溶液噴灑到肉制品、蔬菜、水果等食品表面，能形成一種極薄膜，能長期儲存食品，保持食品鮮嫩，是很好保鮮劑。

3.7 交聯(lián)變性淀粉

用雙官能團或多官能團試劑處理淀粉，淀粉分子羥基與交聯(lián)劑反應(yīng)，各淀粉分子之間形成鏈橋，使淀粉分子交聯(lián)，生成交聯(lián)淀粉。淀粉經(jīng)交聯(lián)后，粘度比原淀粉高，具有更好抗加工強度，耐熱性和對酸堿穩(wěn)定性提高，不易糊化，能適應(yīng)各種相應(yīng)用途。交聯(lián)淀粉口感更細(xì)膩，因此被廣泛用于湯料、罐頭、醬汁調(diào)味料、嬰兒食品、水果餡料、布丁等食品。

3.8 復(fù)合變性淀粉

對淀粉進行二次或二次以上變性處理，處理后產(chǎn)品被稱為復(fù)合變性淀粉或多元變性淀粉。以交聯(lián)淀粉為基礎(chǔ)，可進一步加工為各類變性淀粉，如羧甲基化、氧化、陽離子化等，經(jīng)多元變性的產(chǎn)品性能更符合應(yīng)用要求。另外，在羥丙基淀粉基礎(chǔ)上進行磷酸酯化復(fù)合變性淀粉也有研究；采用不同生產(chǎn)工藝，結(jié)合物理和化學(xué)方法對淀粉進行改性研究也越來越多。例如，交聯(lián)淀粉與季銨陽離子劑進行醚化反應(yīng)生成季銨陽離子交聯(lián)淀粉，能有效除去水中鉻酸根、重鉻酸根、亞鐵氰根、高錳酸根、鉬酸根等陰離子，成為很好污水處理絮凝劑。由于價格較高，多元淀粉在變性淀粉市場占有量并不高。

4 結(jié)束語

變性淀粉種類多樣性和眾多優(yōu)良應(yīng)用特性，使其在食品及其它行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。淀粉作為易于利用的豐富可再生資源，對其開發(fā)利用備受世界各國重視。我國變性淀粉開發(fā)起步較晚，在食品及其它一些領(lǐng)域推廣和應(yīng)用也不普遍；且我國變性淀粉生產(chǎn)技術(shù)還較落后，生產(chǎn)規(guī)模與我國國情也不相稱，僅食品行業(yè)空缺就很大。今后，一方面要重視新產(chǎn)品、新技術(shù)研究開發(fā)工作；另一方面，要提高生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量，搞好推廣應(yīng)用。另外，應(yīng)針對我國淀粉資源實際情況，進行各類淀粉基礎(chǔ)研究，為研制各類變性淀粉選擇最佳淀粉原料提供科學(xué)依據(jù)。