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(jìn)行改性處理，獲得三元復(fù)合物，并對復(fù)合物的理化特性進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，與普通淀粉相比，復(fù)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(shí)貯藏12 h后析水率下降了43.90%；復(fù)合物的破損值、回生值均顯著低于普通淀粉。10 ℃時(shí)回生值下降了55.29%，破損值下降了31.00%。復(fù)合物提高了油炸用淀粉的貯藏穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：油炸；淀粉改性；理化特性；回生

中圖分類號：TS235.9文獻(xiàn)標(biāo)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(tǒng)油炸掛糊食品具有即食性特點(diǎn)，放置后受環(huán)境的影響會發(fā)生氧化、淀粉老化、包裹物脫水、淀粉吸油等不良現(xiàn)象。造成這些現(xiàn)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(jié)構(gòu)的形態(tài)等直接影響著被包裹肉片中水分含量、蛋白結(jié)構(gòu)和蛋白與油脂的協(xié)同氧化。因此，油炸食品在貯藏過程中淀粉結(jié)構(gòu)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(tǒng)菜肴類肉制品的流通。目前中央廚房式快餐業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為傳統(tǒng)食品工業(yè)乃至整個食品領(lǐng)域的重要發(fā)展方向[3]。通過添加乳清蛋白和棕櫚油來調(diào)整油炸糊的結(jié)構(gòu)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(xiàn)象及硬度[4]，在此基礎(chǔ)上利用棕櫚油來提高產(chǎn)品貯藏過程中的抗氧化性并提高產(chǎn)品的維生素A含量，以此達(dá)到提高食用性及貯藏時(shí)間的目的，原料易得，應(yīng)用前景廣泛。

淀粉復(fù)合物是在抗性淀粉（RS5）的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成的，目前國內(nèi)外的研究相對較少[5-6]，多是單純的淀粉改性、油脂-淀粉復(fù)合[7]，而關(guān)于油炸專用淀粉研究的相關(guān)報(bào)道鮮見。三元復(fù)合淀粉是以蛋白、脂質(zhì)、淀粉為主要原料，經(jīng)過特殊工藝將三者復(fù)合，形成油脂吸附少、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水分流失少的具有特殊應(yīng)用性的抗性淀粉。因此，利用抗性淀粉在結(jié)構(gòu)與功能上的可操作性，制備符合油炸使用并且可以工業(yè)化生產(chǎn)的抗性淀粉具有一定的可行性和重要的實(shí)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(lián)超市；無水乙醇（AR級）、丙三醇（AR級）、CHCl2（AR級）、棕櫚油：國藥集團(tuán)化學(xué)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(shè)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(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式真空泵 鄭州長城科工貿(mào)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(fù)合物的制備

取干基比10%（質(zhì)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(jīng)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(zhì)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(zhì)量比）的乳清蛋白粉混合物混合，經(jīng)干燥后備用。

1.3.2 油炸復(fù)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(fù)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(biāo)GB/T 12087—2008中的方法對復(fù)合物中水分含量進(jìn)行測定，每個水平重復(fù)3次。

1.3.4 油脂含量的測定

按照國標(biāo)GB 5009.6—2016中的方法對復(fù)合物中油脂含量進(jìn)行測定，每個水平重復(fù)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(fù)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(jì)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(zhì)量，g；W為復(fù)合物樣品的質(zhì)量，g；m為離心下層膨脹復(fù)合物的質(zhì)量，g。

1.3.6 復(fù)合物凍融穩(wěn)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(fù)合物乳液濃度設(shè)定為6%。析水率計(jì)算公式如下：

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

1.3.7 油炸復(fù)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(zhuǎn)速為75 r/min。 測得淀粉的黏度曲線，得到所需特征數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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?yàn)橛椭l(fā)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(fā)性成分向環(huán)境中擴(kuò)散。同時(shí)，由于氧化使得復(fù)合物的穩(wěn)定性發(fā)生了改變，淀粉的回生加劇了結(jié)構(gòu)的變化，水分含量增加的同時(shí)也使得結(jié)構(gòu)中淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物破壞，極性基團(tuán)增加，油脂流失。此外，針對復(fù)合物分析，隨著貯藏時(shí)間的延長，復(fù)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(fù)合物中的水分與外部環(huán)境存在一定的傳質(zhì)過程，水分向外部擴(kuò)散，淀粉與油脂所形成的復(fù)合物中有疏水結(jié)構(gòu)，雙螺旋空隙中吸附的水分流失，氫鍵斷裂，復(fù)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(fù)合物回生明顯，淀粉結(jié)構(gòu)重排程度增加，淀粉與乳清蛋白形成的結(jié)構(gòu)中極性基團(tuán)顯露更多[15]，吸附了更多環(huán)境中的水分，水分的傳遞發(fā)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(fù)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(guān)系。

2.2 復(fù)合物的溶解度和膨脹度變化

復(fù)合物中淀粉螺旋空隙中更多的羥基與蛋白結(jié)合，蛋白也在空間上減少了油脂氧化分解的作用，穩(wěn)定性有一定的增加。而在貯藏過程中，受貯藏時(shí)間及溫度的影響，復(fù)合物中淀粉發(fā)生老化，穩(wěn)定性均在一定程度上受到破壞。與普通淀粉相比，經(jīng)過絡(luò)合處理的復(fù)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(shí)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(tài)分布的變化，貯藏初期水分與復(fù)合物以氫鍵形式結(jié)合，使得淀粉鏈之間不能以氫鍵方式發(fā)生結(jié)構(gòu)重排[16]，淀粉的溶解度短暫升高，貯藏后期水分向周圍環(huán)境中流失。溶解度在貯藏3～4 h時(shí)達(dá)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(shí)貯藏4～9 h是溶解度下降的快速期，溶解度由貯藏4 h時(shí)的27.94%下降至貯藏9 h時(shí)的16.79%，下降了39.91%。其原因可能是較低溫度時(shí)，水分遷移速度慢，氧化緩慢，淀粉-蛋白-油脂復(fù)合物的水分流失速度下降，淀粉老化緩慢。穩(wěn)定的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)可以使其老化性能得到一定的改善，再次形成的有序結(jié)構(gòu)的氫鍵減少，而貯藏溫度升高會加速結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)改變。

由圖3可知，復(fù)合物整體的膨脹度均高于普通淀粉，說明復(fù)合物結(jié)構(gòu)更加松散，改性后淀粉的結(jié)構(gòu)更適于貯藏。隨著貯藏時(shí)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?yàn)閺?fù)合物以淀粉為主要成分，結(jié)構(gòu)中淀粉與脂質(zhì)、蛋白形成高密度的空間結(jié)構(gòu)，淀粉鏈之間的疏水空穴通過絡(luò)合作用結(jié)合了部分油脂，油脂的進(jìn)入阻礙了淀粉顆粒的吸水膨脹。同時(shí)，蛋白質(zhì)的添加使復(fù)合物具有更穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中包裹的水分影響了復(fù)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(fù)合物的凍融穩(wěn)定性

凍融穩(wěn)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以物質(zhì)的析水率作為表征。凍融穩(wěn)定性與析水率呈負(fù)相關(guān)[2]。復(fù)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(shí)間的延長，復(fù)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(jīng)過復(fù)合后的改性淀粉的凍融穩(wěn)定性較高，油炸剛完成時(shí)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(fù)合物的形成具有很好的穩(wěn)定作用，可以改善淀粉結(jié)構(gòu)，有一定延緩老化的效果。

2.4 油炸復(fù)合物的糊化特性

油炸處理后復(fù)合物的糊化特性見圖5。

由圖5可知，油炸后復(fù)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(fù)合物呈現(xiàn)較低的峰值黏度，說明經(jīng)過對淀粉的改性，復(fù)合物中淀粉的結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變，蛋白的添加增加了淀粉空間結(jié)構(gòu)的緊密性，淀粉顆粒與蛋白-油脂之間形成多元復(fù)合，淀粉鏈間氫鍵更多被占據(jù)[17]，復(fù)合物提高了油炸用淀粉的穩(wěn)定性并使得淀粉不易回生。由表1可知，復(fù)合物的起始黏度B值明顯降低，可能因?yàn)榈鞍自诳臻g上的點(diǎn)位，淀粉顆粒與水作用空間更小。與普通淀粉相比，復(fù)合物的回生（ED）值降低明顯，由普通淀粉的170 BU下降至復(fù)合物10 ℃貯藏時(shí)的76 BU，下降了55.29%，并且在10～20 ℃貯藏時(shí)的抗老化性優(yōu)于30～40 ℃時(shí)。說明低溫貯藏更利于阻止淀粉晶體結(jié)構(gòu)重排，抗剪切能力較強(qiáng)。

隨著貯藏溫度的增加，復(fù)合物的回生值逐漸增加，說明較高溫度貯藏使得各物質(zhì)之間的結(jié)構(gòu)易于凝聚，淀粉結(jié)構(gòu)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(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)，破損值越低說明淀粉的穩(wěn)定性越高[7]。

由表1可知，隨著貯藏溫度的增加，復(fù)合物的BD值雖有所增加，但與原淀粉的332 BU相比，由40 ℃時(shí)的68 BU下降至10 ℃時(shí)的31 BU，整體變化不顯著，說明復(fù)合處理后明顯提高了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這可能是因?yàn)閺?fù)合物間隙水分動態(tài)分布更均勻，蛋白與油脂的復(fù)合與普通淀粉相比可以束縛更多的水分。

3 結(jié)論

淀粉經(jīng)改性后形成多元復(fù)合物，通過乳清蛋白的添加改善了油炸淀粉糊的結(jié)構(gòu)，提高了保水性，延緩了老化的發(fā)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(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)，提高了油炸產(chǎn)品的食用性。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，將乳清蛋白、棕櫚油與淀粉進(jìn)行復(fù)合代替單獨(dú)淀粉可以在一定程度上減少油炸食品在短時(shí)貯藏時(shí)的氧化及淀粉老化問題。淀粉-乳清蛋白-棕櫚油復(fù)合物可以作為淀粉糊廣泛應(yīng)用于油炸類食品中。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭希娟，王瑞琦，楊銘鐸.油炸掛糊肉片在貯藏過程中水分的動態(tài)變化[J].食品科學(xué)，2016，37（20）：268-273.

[2]楊銘鐸，鄧云，石長波，等.油炸過程與油炸食品品質(zhì)的動態(tài)關(guān)系研究[J].中國糧油學(xué)報(bào)，2006（5）：93-97.

[3]孫亞男.揚(yáng)州獅子頭菜肴的中央廚房加工機(jī)理及品質(zhì)調(diào)控研究[D].無錫：江南大學(xué)，2021.

[4]李佩佩，王聰，劉軍，等.美拉德反應(yīng)改良沙蒿膠多糖乳化特性的研究[J].中國調(diào)味品，2022，47（2）：35-40.

[5]LIU Y， XIE H， SHI M. Effect of ethanol-water solution on the crystallization of short chain amylose from potato starch[J].Starch-Strke，2016，68（7）：683-690.

[6]KUMAR R， KHATKAR B S. Thermal， pasting and morphological properties of starch granules of wheat （Triticum aestivum L.） varieties[J].Journal of Food Science and Technology，2017，54（8）：1-8.

[7]SWANEPOEL N， ROBINSON P H， ERASMUS L J. Effects of ruminally protected methionine and/or phenylalanine on performance of high producing Holstein cows fed rations with very high levels of canola meal[J].Animal Feed Science & Technology，2015，205：10-22.

[8]張令文，計(jì)紅芳，馬漢軍，等.油炸過程中掛糊油炸豬肉片外殼食用品質(zhì)的變化[J].現(xiàn)代食品科技，2016，32（5）：180-185.

[9]LIM J H， KIM H R， CHOI S J， et al. Complexation of amylosucrase-modified waxy corn starch with fatty acids： determination of their physicochemical properties and digestibilities[J].Journal of Food Science，2019，84（6）：1362-1370.

[10]琚長霄，黃立新，許世楓，等.木薯淀粉與膠原蛋白作用物的結(jié)構(gòu)形態(tài)研究[J].食品工業(yè)科技，2011（8）：168-171.

[11]夏雪娟，廖芙蓉，闞建全.籽粒莧籽實(shí)中淀粉的理化性質(zhì)[J].食品科學(xué)，201 35（1）：110-114.

[12]徐建國.燕麥發(fā)芽過程中淀粉理化特性的變化[J].中國糧油學(xué)報(bào)，2012，27（5）：27-30，34.

[13]王春艷，蔣天宇，劉宏生.淀粉在DMSO/水溶劑體系中的形態(tài)結(jié)構(gòu)及相變研究[J].現(xiàn)代食品科技，2016，32（6）：98-103.

[14]ODENIGBO A， RAHIMI J， NGADI M， et al. Starch digestibility and predicted glycemic index of fried sweet potato cultivars[J].Functional Foods in Health & Disease，2012（2）：7-15.

[15]GUTIERREZ T J， TOVAR J. Update of the concept of type 5 resistant starch （RS5）： self-assembled starch V-type complexes[J].Trends in Food Science & Technology，2021，109：711-724.

[16]CHEN L， REN F， YU X， et al. Pasting investigation， SEM observation and the possible interaction study on rice starch-pullulan combination[J].International Journal of Biological Macromolecules，2015，73：45-48.

[17]LU X， SHI C， ZHU J， et al. Structure of starch-fatty acid complexes produced via hydrothermal treatment[J].Food Hydrocolloids，2018，88：58-67.

收稿日期：2023-07-16

基金項(xiàng)目：黑龍江八一農(nóng)墾“三縱”基礎(chǔ)培育（自然）項(xiàng)目（ZRCPY202109）

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