油炸專用改性淀粉的制備及理化特性分析

郭希娟 　劉瑩　李艷青　陳洪生　韓齊

摘要：以淀粉為主要原料，乳清蛋白粉、棕櫚油為輔料進行改性處理，獲得三元復合物，并對復合物的理化特性進行分析。結果顯示，與普通淀粉相比，復合物在12 h貯藏期間提高了水分含量并降低了油脂含量；溶解度在貯藏前4 h有明顯上升，之后逐漸下降，膨脹度也得到了改善，0 ℃時貯藏12 h后析水率下降了43.90%；復合物的破損值、回生值均顯著低于普通淀粉。10 ℃時回生值下降了55.29%，破損值下降了31.00%。復合物提高了油炸用淀粉的貯藏穩定性。

關鍵詞：油炸；淀粉改性；理化特性；回生

中圖分類號：TS235.9文獻標志碼：A 文章編號：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

傳統油炸掛糊食品具有即食性特點，放置后受環境的影響會發生氧化、淀粉老化、包裹物脫水、淀粉吸油等不良現象。造成這些現象的原因主要是食材外包裹的淀粉糊引起的改變，包括淀粉糊在貯藏過程中的老化、脫水變硬、油脂氧化、油脂遷移、水分散失[1-2]。在貯藏過程中淀粉中油脂的含量、淀粉的回生、淀粉晶體結構的形態等直接影響著被包裹肉片中水分含量、蛋白結構和蛋白與油脂的協同氧化。因此，油炸食品在貯藏過程中淀粉結構及功能性的改變是造成其可食性差及保藏期短的主要瓶頸，從而限制了傳統菜肴類肉制品的流通。目前中央廚房式快餐業的發展已經成為傳統食品工業乃至整個食品領域的重要發展方向[3]。通過添加乳清蛋白和棕櫚油來調整油炸糊的結構和性能，延緩油炸淀粉糊的老化，利用乳清蛋白的乳化特性及保水性來改善淀粉在貯藏過程中的脫水現象及硬度[4]，在此基礎上利用棕櫚油來提高產品貯藏過程中的抗氧化性并提高產品的維生素A含量，以此達到提高食用性及貯藏時間的目的，原料易得，應用前景廣泛。

淀粉復合物是在抗性淀粉（RS5）的基礎上設計完成的，目前國內外的研究相對較少[5-6]，多是單純的淀粉改性、油脂-淀粉復合[7]，而關于油炸專用淀粉研究的相關報道鮮見。三元復合淀粉是以蛋白、脂質、淀粉為主要原料，經過特殊工藝將三者復合，形成油脂吸附少、結構穩定、水分流失少的具有特殊應用性的抗性淀粉。因此，利用抗性淀粉在結構與功能上的可操作性，制備符合油炸使用并且可以工業化生產的抗性淀粉具有一定的可行性和重要的實際意義。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉、玉米胚芽油（均為食品級）：購于大慶北京華聯超市；無水乙醇（AR級）、丙三醇（AR級）、CHCl2（AR級）、棕櫚油：國藥集團化學試劑有限公司；脫支酶：江蘇恩鳴生物工程科技有限公司；乳清蛋白粉：河北潤步生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

MB35水分測定儀、CAV214C電子分析天平 美國奧豪斯儀器有限公司；AL204電子天平 瑞士梅特勒-托利多公司；VD53真空干燥箱 德國Binder公司；Brabender 黏度儀 德國Brabender公司；MX-S型渦旋混勻儀 大龍興創實驗儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環水式真空泵 鄭州長城科工貿有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州生化儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 復合物的制備

取干基比10%（質量比）的玉米淀粉混懸液于90 ℃攪拌1 h，與脫支酶混合，200 W超聲處理20 min。經脫脂處理后烘干得直鏈淀粉。將其與水混合后，與棕櫚油（10%質量比）混合，超聲處理20 min，將所得混合物微波處理5 min，之后置于100 ℃濕熱條件下與5%（質量比）的乳清蛋白粉混合物混合，經干燥后備用。

1.3.2 油炸復合物的制備

參考張令文等[8]的方法并略作修改，油溫200 ℃、油炸180 s得到油炸后三元復合物，分別靜置0～12 h備用。

1.3.3 水分含量的測定

按照國標GB/T 12087—2008中的方法對復合物中水分含量進行測定，每個水平重復3次。

1.3.4 油脂含量的測定

按照國標GB 5009.6—2016中的方法對復合物中油脂含量進行測定，每個水平重復3次[9]。

1.3.5 溶解度與膨脹度的測定

參考琚長霄等[10]的方法并略作修改，取復合物0.6 g配制成乳液，溶解溫度為10，20，30，40 ℃。溶解度和膨脹度的計算公式如下：

溶解度（S）=（A/W）×100%。

膨脹度（P）=m/[W×（100－S）]×100%。

式中：A為離心上清液干燥后混合物的質量，g；W為復合物樣品的質量，g；m為離心下層膨脹復合物的質量，g。

1.3.6 復合物凍融穩定性的測定

參考夏雪娟等[11]和徐建國[12]的方法并略作修改，將復合物乳液濃度設定為6%。析水率計算公式如下：

析水率（%）＝（1－（脫水后淀粉乳質量（g）/脫水前淀粉乳質量（g）））×100%。

1.3.7 油炸復合物糊化特性的測定

利用黏度儀，參考王春艷等[13]和Odenigbo等[14]的方法并略作修改。初始溫度為30 ℃，升溫速率為7.5 ℃/min，升溫至95 ℃，保持5 min，然后以7.5 ℃/min使樣品溫度降至50 ℃，保持5 min，測試過程中轉速為75 r/min。 測得淀粉的黏度曲線，得到所需特征數值。

2 結果與分析

2.1 復合物的水分含量和油脂含量變化

由圖1可知，與普通淀粉相比，復合物油炸后的保水性得到了普遍提高，尤其在貯藏后期，水分含量略有回升，說明蛋白與油脂的復合使得水分的分布在空間上形成了位阻，減少了淀粉的老化。而與普通淀粉相比，復合物中初始油脂含量明顯減少，并且在貯藏過程中呈下降趨勢，貯藏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），說明復合物的形成在油炸過程中起到了減少油脂含量的作用[14]，可能是因為油脂發生氧化分解，不飽和脂肪酸氧化形成小分子的醛類、酮類、酸類，部分揮發性成分向環境中擴散。同時，由于氧化使得復合物的穩定性發生了改變，淀粉的回生加劇了結構的變化，水分含量增加的同時也使得結構中淀粉-脂質復合物破壞，極性基團增加，油脂流失。此外，針對復合物分析，隨著貯藏時間的延長，復合物中水分含量先下降，8 h后水分含量有明顯的增加，原因可能是貯藏前期復合物中的水分與外部環境存在一定的傳質過程，水分向外部擴散，淀粉與油脂所形成的復合物中有疏水結構，雙螺旋空隙中吸附的水分流失，氫鍵斷裂，復合物的持水力下降，水分流失[5]。貯藏8 h后水分含量回升的原因可能是復合物回生明顯，淀粉結構重排程度增加，淀粉與乳清蛋白形成的結構中極性基團顯露更多[15]，吸附了更多環境中的水分，水分的傳遞發生了反向的過程，因此水分含量增加，相比普通淀粉貯藏12 h增加了67.88%。貯藏過程中復合物的油脂含量有明顯的下降趨勢，這與油脂的易氧化性有一定關系。

2.2 復合物的溶解度和膨脹度變化

復合物中淀粉螺旋空隙中更多的羥基與蛋白結合，蛋白也在空間上減少了油脂氧化分解的作用，穩定性有一定的增加。而在貯藏過程中，受貯藏時間及溫度的影響，復合物中淀粉發生老化，穩定性均在一定程度上受到破壞。與普通淀粉相比，經過絡合處理的復合物溶解度明顯增加，尤其是在貯藏前期。

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，各溫度條件下溶解度呈S形曲線，先上升后下降，其原因可能是貯藏過程中水分動態分布的變化，貯藏初期水分與復合物以氫鍵形式結合，使得淀粉鏈之間不能以氫鍵方式發生結構重排[16]，淀粉的溶解度短暫升高，貯藏后期水分向周圍環境中流失。溶解度在貯藏3～4 h時達到最高，之后下降，溫度越高，溶解度下降速度越快，溶解度越低（P<0.05）。40 ℃時貯藏4～9 h是溶解度下降的快速期，溶解度由貯藏4 h時的27.94%下降至貯藏9 h時的16.79%，下降了39.91%。其原因可能是較低溫度時，水分遷移速度慢，氧化緩慢，淀粉-蛋白-油脂復合物的水分流失速度下降，淀粉老化緩慢。穩定的復合晶體結構可以使其老化性能得到一定的改善，再次形成的有序結構的氫鍵減少，而貯藏溫度升高會加速結構中氫鍵的斷裂及重組，水分流失，老化加劇，淀粉鏈之間重新形成有序結構，晶體結構改變。

由圖3可知，復合物整體的膨脹度均高于普通淀粉，說明復合物結構更加松散，改性后淀粉的結構更適于貯藏。隨著貯藏時間的延長，所有溫度條件下膨脹度均下降，溫度越高，膨脹度下降越快。這可能是因為復合物以淀粉為主要成分，結構中淀粉與脂質、蛋白形成高密度的空間結構，淀粉鏈之間的疏水空穴通過絡合作用結合了部分油脂，油脂的進入阻礙了淀粉顆粒的吸水膨脹。同時，蛋白質的添加使復合物具有更穩定的膠體結構，結構中包裹的水分影響了復合物在貯藏過程中水分的分布，增加了空間位阻，在一定程度上限制了淀粉中氫鍵形成，減緩了老化速度。

2.3 復合物的凍融穩定性

凍融穩定性反映的是冷凍食品解凍后的脫水情況，其在一定程度上表示淀粉的束水能力及回生后淀粉晶體結構的穩定性，以物質的析水率作為表征。凍融穩定性與析水率呈負相關[2]。復合物在貯藏過程中的析水率見圖4。

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，復合物的析水率逐漸增加，并且溫度越高，析水率越大。與普通淀粉相比，經過復合后的改性淀粉的凍融穩定性較高，油炸剛完成時析水率下降18.79%，而0 ℃下貯藏12 h后析水率下降更顯著，下降了43.90%。說明復合物的形成具有很好的穩定作用，可以改善淀粉結構，有一定延緩老化的效果。

2.4 油炸復合物的糊化特性

油炸處理后復合物的糊化特性見圖5。

由圖5可知，油炸后復合物的黏度、破損（BD）值、回生（ED）值均顯著低于普通淀粉，恒溫的糊化阻力隨著溫度的增加而增加，復合物呈現較低的峰值黏度，說明經過對淀粉的改性，復合物中淀粉的結構發生了一定的改變，蛋白的添加增加了淀粉空間結構的緊密性，淀粉顆粒與蛋白-油脂之間形成多元復合，淀粉鏈間氫鍵更多被占據[17]，復合物提高了油炸用淀粉的穩定性并使得淀粉不易回生。由表1可知，復合物的起始黏度B值明顯降低，可能因為蛋白在空間上的點位，淀粉顆粒與水作用空間更小。與普通淀粉相比，復合物的回生（ED）值降低明顯，由普通淀粉的170 BU下降至復合物10 ℃貯藏時的76 BU，下降了55.29%，并且在10～20 ℃貯藏時的抗老化性優于30～40 ℃時。說明低溫貯藏更利于阻止淀粉晶體結構重排，抗剪切能力較強。

隨著貯藏溫度的增加，復合物的回生值逐漸增加，說明較高溫度貯藏使得各物質之間的結構易于凝聚，淀粉結構重排，水分流失增加，貯藏溫度越高越容易老化回生。淀粉的破損值與穩定性呈負相關，破損值越低說明淀粉的穩定性越高[7]。

由表1可知，隨著貯藏溫度的增加，復合物的BD值雖有所增加，但與原淀粉的332 BU相比，由40 ℃時的68 BU下降至10 ℃時的31 BU，整體變化不顯著，說明復合處理后明顯提高了晶體結構的穩定性，這可能是因為復合物間隙水分動態分布更均勻，蛋白與油脂的復合與普通淀粉相比可以束縛更多的水分。

3 結論

淀粉經改性后形成多元復合物，通過乳清蛋白的添加改善了油炸淀粉糊的結構，提高了保水性，延緩了老化的發生，降低了油炸物中的油脂含量。棕櫚油的添加也在一定程度上改變了產品的晶體結構，提高了油炸產品的食用性。經過實驗證明，將乳清蛋白、棕櫚油與淀粉進行復合代替單獨淀粉可以在一定程度上減少油炸食品在短時貯藏時的氧化及淀粉老化問題。淀粉-乳清蛋白-棕櫚油復合物可以作為淀粉糊廣泛應用于油炸類食品中。

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收稿日期：2023-07-16

基金項目：黑龍江八一農墾“三縱”基礎培育（自然）項目（ZRCPY202109）

作者簡介：郭希娟（1974－），女，副教授，博士，研究方向：傳統食品工業化。