预糊化淀粉制备、性质及其在食品工业中应用

淀粉作为一种可再生资源，已成为工业重要原料。我国目前淀粉产量已达150万吨，淀粉及其深加工产品广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑等业。由于原淀粉许多固有性质(冷水不溶性，糊液在酸、热、剪切作用下不稳定等)制约淀粉在工业中应用，为改善淀粉性能、拓展其应用范围，可通过物理、化学、酶等方法处理制备变性淀粉，改变淀粉天然性质，增加其功能性或引进新的特性，以满足工业发展之需。

预糊化淀粉是一种物理变性淀粉，也被称为α-淀粉；是在淀粉糊化呈分散状态后，经快速脱水干燥，淀粉分子来不及重排而得到一种多孔、无明显结晶的淀粉颗粒。由于预糊化淀粉具有多孔、氢键断裂结构，并具冷水可溶、冷水稳定性好和保水性强等特点，因此被用于许多工业部门。

一、预糊化淀粉原料和制备方法

预糊化淀粉是原淀粉在一定量水或亲水溶剂存在下加热。利用水或亲水溶剂使其分子间氢键断裂、破坏其规律排列胶束结构，完全糊化后，在高温下迅速干燥而得到氢键断开、多孔状、无明显结晶的淀粉颗粒。

糊化作用过程可分为三个阶段：

(1)可逆吸水阶段。

水分进入淀粉粒非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，颗粒可复原，双折射现象不变；

(2)不可逆吸水阶段。

随温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，双折射现象逐渐模糊以至消失，亦称结晶“溶解”，淀粉粒胀至原始体积50～100倍；

(3)淀粉粒最后解体，淀粉分子全部进入溶液。

糊化后淀粉又称为α-化淀粉。

生产预糊化淀粉原料包括原淀粉，如马铃薯淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、燕麦淀粉等，及种子作物萃取蔬菜淀粉和化学变性淀粉，如交联淀粉、变性糯玉米淀粉等。

马铃薯预糊化淀粉与其它预糊化淀粉相比，具有很强粘结性、良好成膜性能。木薯淀粉也被广泛用于生产预糊化淀粉，如2002年，盛建国等介绍经化学修饰后再进行预糊化制备得到修饰预糊化木薯淀粉性能，如粘度、拉丝长度、粘滞阻力等超过泰国泰花牌预糊化木薯淀粉，也远远优于国产预糊化木薯淀粉。

传统预糊化淀粉生产主要是加热原淀粉，使淀粉颗粒糊化，然后快速干燥、磨细、过筛、包装。具体采用工艺路线为：淀粉和水一淀粉乳一糊化一干燥一粉碎一包装。最常用生产方法为滚筒干燥法和挤压法，其中又以滚筒法最为普遍。该法1908年由欧洲Wulkank Supf发明，1920年正式应用于工业化生产，而挤压法一般适用于实验室四。

1、滚筒干燥法

滚筒干燥法又称热筒法。根据滚筒结构不同，又分为单滚和双滚两种。双滚式滚筒转向相反，将蒸汽通入鼓内加热，使滚筒表面温度高达150℃～180℃，将浓度40％左右淀粉乳分布于滚筒表面，在滚筒转动下形成均匀薄层。在加热下，淀粉开始糊化、干燥，待水分降至5％，即可用刮刀将淀粉薄层剥下，经粉碎、过筛，即可得预糊化淀粉。

操作过程是能否制备合格预糊化淀粉关键，如淀粉涂层厚度、转鼓速度、鼓表面温度、产品最终水分等参数均会影响预糊化淀粉质量。为改善淀粉涂膜内外温差、加快热能传递，也可先将淀粉乳用喷射器或热交换器预热，再引入滚筒表面。

2、螺杆挤压法

随着螺杆挤压技术在食品加工中推广、普及，也可采用挤压法生产预糊化淀粉。先将淀粉进行润湿处理，使其含水分20％左右，引入挤压机，挤压机加热部位温度高达120℃～200℃、压力可达3-10MPa。

淀粉在挤压机中由螺杆推向前进，经挤压机几毫米模孔中放出，由于挤压机内部与外界大气之间高压差使淀粉被瞬时膨胀、干燥，达到预糊化效果。螺杆挤压法工艺特点是生产连续性、能耗低、投入低、设备较简单；但最终产品粘度较滚筒干燥法产品为低，这是因在挤压过程中机械剪切力造成分子内部糖苷键及其它部分键型断裂所致。

二、预糊化淀粉性质

天然淀粉具有微晶体结构，在冷水中不溶解、不膨胀，对淀粉酶不敏感。将天然淀粉与一定量水加热，可使规则排列胶体结构破坏，分子间氢键断裂。水分子进入其内部，结晶结构消失，失去双折射现象，且易受酶之作用，这一过程便是淀粉糊化。完全糊化淀粉在高温下迅速干燥脱水，将得到氢键仍断开、多孔状、无明显结晶现象的淀粉颗粒，即为预糊化淀粉。

研究结构发现，预糊化淀粉存在大量亚微晶结构，这些亚微晶结构是在淀粉糊干燥过程中，随淀粉分子链间平均距离减小而逐渐形成。由于亚微晶形成，使预糊化淀粉X射线衍射曲线表现为由一个弥散结晶衍射峰和一个弥散非晶衍射峰组合而成。

淀粉糊在干燥制备预糊化淀粉过程中变化，表现在x射线衍射曲线上，则是双峰形成和分离过程。其中弥散结晶衍射峰从无到有、从小到大，且按晶体衍射规律峰位向衍射角减小方向移动；而弥散非晶衍射峰则从大到小，最后趋于稳定，且按非晶衍射规律峰位向衍射角增大方向移动。

由于预糊化淀粉具有多孔、氢键断裂结构，与原淀粉相比，具有高分散性、高吸油性、高水合速度、高粘度和高膨胀性等特点，可应用于食品。预糊化淀粉性能可用粘度、粒径、糊化度、白度及pH值、凝胶强度及弹性等指标衡量。用于食品的预糊化淀粉主要性能指标如下：

1、糊化度(α化度)

指一定数目产品中预糊化淀粉所占比例，α化度值直接影响产品质量。α化度测定，主要采用双折射法和酶分析法。

2、粒径

预糊化淀粉成品粒径直接影响产品粘度、复水性及成糊表面光洁度。一般来说，粒度细，产品溶于水生成糊具有较高冷糊粘度、较低热糊粘度，表面光泽也好：但复水过快，组织内部无法与水接触，造成分散不均匀，易造成结团现象。粒度粗，产品溶于冷水速度较慢，存在水分传递时间过长问题，因此应适当控制最终产品粒度。粒径通常采用筛理方法测量。

3、粘度

不同原料品种淀粉糊因其分子链结构不同，而具有不同粘度值；同一原料用不同方法生产预糊化淀粉，其粘度值也不完全相同。在同一条件下，以马铃薯淀粉为原料生产预糊化淀粉粘度，且稳定性好。通常采用布拉班德粘度计、恩式粘度计测定粘度。

三、预糊化淀粉在食品工业中应用

1、在预糊化过程中，水分子破坏淀粉分子氢键，从而破坏淀粉颗粒结晶结构，使之润涨溶于水中，因此易被淀粉酶作用，利于人体消化吸收。预糊化淀粉这一性质，可用于老人及婴幼儿食品生产。

2、预糊化淀粉在传统食品中有一定应用优势。

有学者研究发现，马铃薯预糊化淀粉具有较好粘弹性，可代替面粉中面筋，以面粉重量8％加入到小麦淀粉中可制得较好馒头。据美国专利报道，将含直链淀粉预糊化淀粉加入面团中，可改善其形态学特性。另外，在面条中添加适量预糊化淀粉，可减少面条断头，并可快速煮熟，尤以木薯磷酸交联淀粉效果，其添加量为10％。

3、预糊化淀粉保水性强，可用于提高烘焙食品质量。

制作蛋糕时，加入一定量预糊化淀粉，调粉时易形成面团，且由于预糊化淀粉增加吸水性并提高产气能力，使蛋糕具有良好容积，并能增加成品新鲜度及结构均匀性，使产品松软、口感良好。

4、预糊化淀粉冷冻稳定性好，可用于稳定冷冻食品内部结构。

加入适量预糊化淀粉于速冻食品中，可避免产品在速冻过程中裂开，提高成品率，从而降低生产成本。

此外，预糊化淀粉具有良好粘弹性和保型性，可增强汤圆弹性，保持汤圆形状有助于避免汤圆塌陷。

5、预糊化淀粉是米果、薄脆饼干等休闲食品良好原料，优于普通淀粉。

原因是用预糊化淀粉制成混合料坯时部分淀粉已吸水，烘烤时，这些水从淀粉颗粒中逸出，从而造成膨胀。而且，有时为了达到更佳效果，还会使用变性过预糊化淀粉。

6、预糊化淀粉能在冷水中溶胀溶解，形成具有一定粘度糊液分散性较好，且有增稠稳定作用，使用方便，故被广泛用于各种方便食品。在食用时省去蒸煮加热，并还具有增稠、改善口味等功效；且在各种营养糊类、速溶汤料、果酱和苹果馅饼填充物中都有应用。

例如，用预糊化淀粉配制速溶麦片、杏仁糊、鸡精等，用温水即可冲服食用，一般在果酱和甜饼馅中用量为5％～10％。预糊化淀粉凝胶有一定强度，可代替布丁用凝胶，在欧美，以预糊化淀粉为基料，添加一定量淀粉糖、营养强化剂、调味剂等制成速溶布丁粉是十分畅销方便食品。

7、预糊化淀粉吸水性强，糊化度及粘弹性都较高，也可用于鱼糜系列产品、火腿、腊肠等食品，以增强弹性，提高成型性，并防失水。如制作鱼丸时添加一定比例预糊化淀粉，既可作粘合剂，又可防鱼丸之间粘接，且对鱼丸结构、颜色、味道和口感均有很大改善，使产品饱满滑嫩：但添加量宜为10％～40％，若过量则易老化。

预糊化淀粉具有冷水速溶性、高粘度和高膨胀性等特点，使其用途极为广泛，国外已广泛应用于食品、医药、化工、饲料、铸造、石油钻探、纺织、造纸等业。我国预糊化淀粉业发展很快，目前年生产能力已达20万吨左右，但由于生产原料、设备及技术等方面原因，我国生产预糊化淀粉质量一直落后于国际先进水平，不论从产品质量还是产量上，均不能满足我国市场需求。

预糊化淀粉原料选择、糊化方法和条件、食品中其它成分都会影响淀粉糊化效果，且不同食品对预糊化淀粉性质也有不同要求，如粘度、透光率、冻融性等；优良预糊化淀粉要结合具体要求进行制备。如何改进预糊化淀粉生产技术、提高预糊化淀粉品质并进一步推广其在食品工业中应用，这对发展我国淀粉工业具有重要意义。