預糊化澱粉製備、性質及其在食品工業中應用

澱粉作為一種可再生資源，已成為工業重要原料。目前澱粉產量已達150萬噸，澱粉及其深加工產品廣泛應用於食品、紡織、造紙、醫藥、飼料、石油鑽井、鑄造、建築等業。由於原澱粉許多固有性質(冷水不溶性，糊液在酸、熱、剪切作用下不穩定等)制約澱粉在工業中應用，為改善澱粉性能、拓展其應用範圍，可通過物理、化學、酶等方法處理製備變性澱粉，改變澱粉天然性質，增加其功能性或引進新的特性，以滿足工業發展之需。

預糊化澱粉是一種物理變性澱粉，也被稱為α-澱粉；是在澱粉糊化呈分散狀態后，經快速脫水乾燥，澱粉分子來不及重排而得到一種多孔、無明顯結晶的澱粉顆粒。由於預糊化澱粉具有多孔、氫鍵斷裂結構，並具冷水可溶、冷水穩定性好和保水性強等特點，因此被用於許多工業部門。

一、預糊化澱粉原料和製備方法

預糊化澱粉是原澱粉在一定量水或親水溶劑存在下加熱。利用水或親水溶劑使其分子間氫鍵斷裂、破壞其規律排列膠束結構，完全糊化后，在高溫下迅速乾燥而得到氫鍵斷開、多孔狀、無明顯結晶的澱粉顆粒。

糊化作用過程可分為三個階段：

(1)可逆吸水階段。

水分進入澱粉粒非晶質部分，體積略有膨脹，此時冷卻乾燥，顆粒可復原，雙折射現象不變；

(2)不可逆吸水階段。

隨溫度升高，水分進入澱粉微晶間隙，不可逆大量吸水，雙折射現象逐漸模糊以至消失，亦稱結晶「溶解」，澱粉粒脹至原始體積50～100倍；

(3)澱粉粒最後解體，澱粉分子全部進入溶液。

糊化后澱粉又稱為α-化澱粉。

生產預糊化澱粉原料包括原澱粉，如馬鈴薯澱粉、甘薯澱粉、綠豆澱粉、小麥澱粉、木薯澱粉、玉米澱粉、蠟質玉米澱粉、燕麥澱粉等，及種子作物萃取蔬菜澱粉和化學變性澱粉，如交聯澱粉、變性糯玉米澱粉等。

馬鈴薯預糊化澱粉與其它預糊化澱粉相比，具有很強粘結性、良好成膜性能。木薯澱粉也被廣泛用於生產預糊化澱粉，如2002年，盛建國等介紹經化學修飾后再進行預糊化製備得到修飾預糊化木薯澱粉性能，如粘度、拉絲長度、粘滯阻力等超過泰國泰花牌預糊化木薯澱粉，也遠遠優於國產預糊化木薯澱粉。

傳統預糊化澱粉生產主要是加熱原澱粉，使澱粉顆粒糊化，然後快速乾燥、磨細、過篩、包裝。具體採用工藝路線為：澱粉和水一澱粉乳一糊化一乾燥一粉碎一包裝。最常用生產方法為滾筒乾燥法和擠壓法，其中又以滾筒法最為普遍。該法1908年由歐洲Wulkank Supf發明，1920年正式應用於工業化生產，而擠壓法一般適用於實驗室四。

1、滾筒乾燥法

滾筒乾燥法又稱熱筒法。根據滾筒結構不同，又分為單滾和雙滾兩種。雙滾式滾筒轉向相反，將蒸汽通入鼓內加熱，使滾筒表面溫度高達150℃～180℃，將濃度40％左右澱粉乳分佈於滾筒表面，在滾筒轉動下形成均勻薄層。在加熱下，澱粉開始糊化、乾燥，待水分降至5％，即可用刮刀將澱粉薄層剝下，經粉碎、過篩，即可得預糊化澱粉。

操作過程是能否製備合格預糊化澱粉關鍵，如澱粉塗層厚度、轉鼓速度、鼓表面溫度、產品最終水分等參數均會影響預糊化澱粉質量。為改善澱粉塗膜內外溫差、加快熱能傳遞，也可先將澱粉乳用噴射器或熱交換器預熱，再引入滾筒表面。

2、螺桿擠壓法

隨著螺桿擠壓技術在食品加工中推廣、普及，也可採用擠壓法生產預糊化澱粉。先將澱粉進行潤濕處理，使其含水分20％左右，引入擠壓機，擠壓機加熱部位溫度高達120℃～200℃、壓力可達3-10MPa。

澱粉在擠壓機中由螺桿推向前進，經擠壓機幾毫米模孔中放出，由於擠壓機內部與外界大氣之間高壓差使澱粉被瞬時膨脹、乾燥，達到預糊化效果。螺桿擠壓法工藝特點是生產連續性、能耗低、投入低、設備較簡單；但最終產品粘度較滾筒乾燥法產品為低，這是因在擠壓過程中機械剪切力造成分子內部糖苷鍵及其它部分鍵型斷裂所致。

二、預糊化澱粉性質

天然澱粉具有微晶體結構，在冷水中不溶解、不膨脹，對澱粉酶不敏感。將天然澱粉與一定量水加熱，可使規則排列膠體結構破壞，分子間氫鍵斷裂。水分子進入其內部，結晶結構消失，失去雙折射現象，且易受酶之作用，這一過程便是澱粉糊化。完全糊化澱粉在高溫下迅速乾燥脫水，將得到氫鍵仍斷開、多孔狀、無明顯結晶現象的澱粉顆粒，即為預糊化澱粉。

研究結構發現，預糊化澱粉存在大量亞微晶結構，這些亞微晶結構是在澱粉糊乾燥過程中，隨澱粉分子鏈間平均距離減小而逐漸形成。由於亞微晶形成，使預糊化澱粉X射線衍射曲線表現為由一個彌散結晶衍射峰和一個彌散非晶衍射峰組合而成。

澱粉糊在乾燥製備預糊化澱粉過程中變化，表現在x射線衍射曲線上，則是雙峰形成和分離過程。其中彌散結晶衍射峰從無到有、從小到大，且按晶體衍射規律峰位向衍射角減小方向移動；而彌散非晶衍射峰則從大到小，最後趨於穩定，且按非晶衍射規律峰位向衍射角增大方向移動。

由於預糊化澱粉具有多孔、氫鍵斷裂結構，與原澱粉相比，具有高分散性、高吸油性、高水合速度、高粘度和高膨脹性等特點，可應用於食品。預糊化澱粉性能可用粘度、粒徑、糊化度、白度及pH值、凝膠強度及彈性等指標衡量。用於食品的預糊化澱粉主要性能指標如下：

1、糊化度(α化度)

指一定數目產品中預糊化澱粉所佔比例，α化度值直接影響產品質量。α化度測定，主要採用雙折射法和酶分析法。

2、粒徑

預糊化澱粉成品粒徑直接影響產品粘度、復水性及成糊表面光潔度。一般來說，粒度細，產品溶於水生成糊具有較高冷糊粘度、較低熱糊粘度，表面光澤也好：但復水過快，組織內部無法與水接觸，造成分散不均勻，易造成結團現象。粒度粗，產品溶於冷水速度較慢，存在水分傳遞時間過長問題，因此應適當控制最終產品粒度。粒徑通常採用篩理方法測量。

3、粘度

不同原料品種澱粉糊因其分子鏈結構不同，而具有不同粘度值；同一原料用不同方法生產預糊化澱粉，其粘度值也不完全相同。在同一條件下，以馬鈴薯澱粉為原料生產預糊化澱粉粘度最大，且穩定性好。通常採用布拉班德粘度計、恩式粘度計測定粘度。

三、預糊化澱粉在食品工業中應用

1、在預糊化過程中，水分子破壞澱粉分子氫鍵，從而破壞澱粉顆粒結晶結構，使之潤漲溶於水中，因此易被澱粉酶作用，利於人體消化吸收。預糊化澱粉這一性質，可用於老人及嬰幼兒食品生產。

2、預糊化澱粉在傳統食品中有一定應用優勢。

有學者研究發現，馬鈴薯預糊化澱粉具有較好粘彈性，可代替麵粉中麵筋，以麵粉重量8％加入到小麥澱粉中可製得較好饅頭。據美國專利報道，將含直鏈澱粉預糊化澱粉加入麵糰中，可改善其形態學特性。另外，在麵條中添加適量預糊化澱粉，可減少麵條斷頭，並可快速煮熟，尤以木薯磷酸交聯澱粉效果最佳，其添加量為10％。

3、預糊化澱粉保水性強，可用於提高烘焙食品質量。

製作蛋糕時，加入一定量預糊化澱粉，調粉時易形成麵糰，且由於預糊化澱粉增加吸水性並提高產氣能力，使蛋糕具有良好容積，並能增加成品新鮮度及結構均勻性，使產品鬆軟、口感良好。

4、預糊化澱粉冷凍穩定性好，可用於穩定冷凍食品內部結構。

加入適量預糊化澱粉於速凍食品中，可避免產品在速凍過程中裂開，提高成品率，從而降低生產成本。

此外，預糊化澱粉具有良好粘彈性和保型性，可增強湯圓彈性，保持湯圓形狀有助於避免湯圓塌陷。

5、預糊化澱粉是米果、薄脆餅乾等休閑食品良好原料，優於普通澱粉。

原因是用預糊化澱粉製成混合料坯時部分澱粉已吸水，烘烤時，這些水從澱粉顆粒中逸出，從而造成膨脹。而且，有時為了達到更佳效果，還會使用變性過預糊化澱粉。

6、預糊化澱粉能在冷水中溶脹溶解，形成具有一定粘度糊液分散性較好，且有增稠穩定作用，使用方便，故被廣泛用於各種方便食品。在食用時省去蒸煮加熱，並還具有增稠、改善口味等功效；且在各種營養糊類、速溶湯料、果醬和蘋果餡餅填充物中都有應用。

例如，用預糊化澱粉配製速溶麥片、杏仁糊、雞精等，用溫水即可沖服食用，一般在果醬和甜餅餡中用量為5％～10％。預糊化澱粉凝膠有一定強度，可代替布丁用凝膠，在歐美，以預糊化澱粉為基料，添加一定量澱粉糖、營養強化劑、調味劑等製成速溶布丁粉是十分暢銷方便食品。

7、預糊化澱粉吸水性強，糊化度及粘彈性都較高，也可用於魚糜系列產品、火腿、臘腸等食品，以增強彈性，提高成型性，並防失水。如製作魚丸時添加一定比例預糊化澱粉，既可作粘合劑，又可防魚丸之間粘接，且對魚丸結構、顏色、味道和口感均有很大改善，使產品飽滿滑嫩：但添加量宜為10％～40％，若過量則易老化。

預糊化澱粉具有冷水速溶性、高粘度和高膨脹性等特點，使其用途極為廣泛，國外已廣泛應用於食品、醫藥、化工、飼料、鑄造、石油鑽探、紡織、造紙等業。預糊化澱粉業發展很快，目前年生產能力已達20萬噸左右，但由於生產原料、設備及技術等方面原因，生產預糊化澱粉質量一直落後於國際先進水平，不論從產品質量還是產量上，均不能滿足市場需求。

預糊化澱粉原料選擇、糊化方法和條件、食品中其它成分都會影響澱粉糊化效果，且不同食品對預糊化澱粉性質也有不同要求，如粘度、透光率、凍融性等；優良預糊化澱粉要結合具體要求進行製備。如何改進預糊化澱粉生產技術、提高預糊化澱粉品質並進一步推廣其在食品工業中應用，這對發展澱粉工業具有重要意義。

文章來源：食品添加劑與配料應用