不同淀粉對魚糜凝膠特性的影響

◎ 佘文海，韓 琦，董 浩，馬海霞

（1.廣州祿仕食品有限公司，廣東 廣州 510820；2.廣東省水產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)化工程技術研究中心，廣東 廣州 510820；3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學院 輕工食品學院,廣東 廣州 510225；4.中國水產(chǎn)科學研究院南海水產(chǎn)研究所，廣東 廣州 510300）

1 淀粉的種類及特性

1.1 淀粉的種類

淀粉是由麥芽糖單位構成的鏈狀結構，有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。天然淀粉中直鏈淀粉占20%～26%，支鏈淀粉占74%～80%[1]。變性淀粉是利用物理、化學或酶來改變天然淀粉的性質(zhì)。常見的變性淀粉有醋酸淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、交聯(lián)淀粉、環(huán)狀糊精、陽離子淀粉、醚化淀粉、速凝膠淀粉和接枝共聚淀粉等[2]。淀粉根據(jù)不同來源可分為豆類淀粉、谷類淀粉、薯類淀粉和其他淀粉。豆類淀粉包括豌豆淀粉、蠶豆淀粉和綠豆淀粉等；谷類淀粉包括玉米淀粉、高粱淀粉和小麥淀粉；薯類淀粉包括紅薯淀粉、木薯淀粉和馬鈴薯淀粉等；其他淀粉包括藕淀粉、菱角淀粉和葛根淀粉等。

1.2 淀粉的理化性質(zhì)

1.2.1 物理性質(zhì)

淀粉屬于多糖，是一種粉末狀物質(zhì)，色澤以白色居多，沒有氣味和味道。淀粉溶解于水中，經(jīng)攪拌均勻會形成懸浮液，再進行加熱，淀粉顆粒會逐漸吸水膨脹。在淀粉顆粒吸水膨脹的過程中，其吸附功能得以實現(xiàn)[3]。

1.2.2 化學性質(zhì)

淀粉可以與碘發(fā)生顏色變化。直鏈淀粉遇到碘液時，會呈藍色反應，而支鏈淀粉遇到碘液時，則會呈紫色反應[4]。淀粉中的α-1,4 糖苷鍵和α-1,6 糖苷鍵易在酸或酶等催化劑的作用下水解。經(jīng)過水解的淀粉可生成低聚糖、麥芽糖、葡萄糖和糊精等。同時，淀粉的葡萄糖殘基中的C2、C3 和C6 位醇羥基在一定條件下，具備發(fā)生酯化、氧化、烷基化、醚化、交聯(lián)等化學反應的能力，這使得淀粉還可以生成其他各種淀粉衍生物[5]。

2 淀粉對魚糜凝膠特性的影響

2.1 原淀粉對魚糜凝膠特性的影響

淀粉是魚糜制品中廣泛添加使用的原輔料。在魚糜攪拌混合過程中添加淀粉，其良好的持水性能夠增強魚漿的黏度，有助于塑造出彈性更好的魚丸、墨魚丸等魚糜制品。淀粉經(jīng)過加熱糊化后，這種持水性還能夠形成特定的空間網(wǎng)絡結構，顯著提高魚糜制品的凝膠網(wǎng)絡結構的有序性和致密性。這種有序性和致密性的提升，不僅使魚糜制品的口感更加細膩，同時增強了蛋白的保水性能，使得魚糜制品在提高口感的同時，具備了更強的抗凍性?？傊?，通過添加淀粉，能夠使魚糜制品鮮嫩適口、富有彈性、切面光滑，進而提高魚糜制品的品質(zhì)，降低產(chǎn)品的成本[6]。我國魚糜制品的淀粉添加量通常是4%～12%[7-8]。其中，最常使用的原淀粉是玉米淀粉和木薯淀粉。馬鈴薯淀粉因其價格較高，應用范圍相比于玉米淀粉和木薯淀粉要窄。

淀粉在魚糜制品中扮演著關鍵的角色，其功能特性因其來源和分子結構、直支比的差異而呈現(xiàn)出顯著差異，進而直接影響所形成的凝膠的性質(zhì)和品質(zhì)。①從原料來源角度來看，馬鈴薯淀粉以其在高溫下快速糊化的特性而著稱，能夠迅速吸收水分并形成堅固而穩(wěn)定的凝膠結構，提供較好的凝膠強度和黏性，改善魚糜的質(zhì)地。相反，玉米淀粉可能需要更高的溫度和更長的時間才能達到類似的效果，因此玉米淀粉在魚糜制品中的應用與馬鈴薯淀粉有所不同。②從分子結構角度來看，淀粉顆粒度對魚糜制品的凝膠口感具有重要影響。淀粉顆粒度大，意味著其分子鏈較長，容易形成更大的空間結構，并暴露更多的結合點。這使得淀粉能夠更有效地吸收水分和結合蛋白質(zhì)，形成較為寬松的網(wǎng)絡結構。這種結構使得魚糜制品的凝膠口感更加柔軟，更具彈性。相比之下，淀粉顆粒度較小會導致其分子鏈較短，從而難以形成大的空間結構。然而，這種淀粉容易進入蛋白質(zhì)結構的縫隙，形成填充效果，進而形成致密的網(wǎng)絡結構。這種緊密的結構使得魚糜制品的凝膠口感更加硬實，具有更好的結構支撐力。③從直支比角度來看，含直鏈多的淀粉分子相對含支鏈多的淀粉分子的空間結構要較大，這也使得淀粉能夠更有效地吸收水分和結合蛋白質(zhì)，形成較為寬松的網(wǎng)絡結構。這種差異可以通過混合不同比例的直鏈和支鏈淀粉來調(diào)整魚糜凝膠的質(zhì)地，以滿足不同消費者的口味需求。

2.2 化學變性淀粉對魚糜凝膠特性的影響

化學變性淀粉的變性方式有兩種，分別為取代變性和交聯(lián)變性。①取代淀粉是通過引入不同的取代基來提高淀粉的抗凍性以及保水性等性能。LIU 等[9]在白鰱魚糜中應用醋酸酯化等5 種變性淀粉的研究表明，經(jīng)過羥丙基化處理的淀粉在魚糜凝膠形成中表現(xiàn)最佳。交聯(lián)酯化淀粉也在一定程度上改善了魚糜的凝膠性能，而氧化淀粉的效果相對最差。由此得出結論，通過各種取代變性手段提升淀粉的功能特性，可顯著提高魚糜制品的凝膠性能。②交聯(lián)淀粉是通過增加淀粉的交聯(lián)程度，使淀粉凝膠的空間結構更加穩(wěn)定，增強其對水分的束縛力。在凍融環(huán)境中，交聯(lián)淀粉能夠有效地降低魚糜制品中水分子形成冰晶和冰晶遷移的可能性，從而提高其凍融穩(wěn)定性。這些特性使得交聯(lián)淀粉在食品工業(yè)中具有廣泛的應用前景，尤其是在需要保持穩(wěn)定性的凍融食品中。周蕊等[10]研究了玉米淀粉、糯玉米淀粉、羥丙基淀粉和交聯(lián)淀粉對羅非魚糜制品凝膠特性的影響。結果表明，交聯(lián)淀粉對魚糜凝膠彈性的改善效果最好，其不僅可以提高羅非魚糜的白度、持水性和凝膠性，還能在凍融環(huán)境下保持魚糜制品的凝膠穩(wěn)定性。交聯(lián)淀粉和取代淀粉同時應用于魚糜制品生產(chǎn)中能夠產(chǎn)生協(xié)同增效作用。魚糜制品在食用前，需要經(jīng)過水煮、油炸等復熱熟化過程，這種復熱熟化會使魚糜制品出現(xiàn)凝膠彈性降低、口感變差的現(xiàn)象，在生產(chǎn)中通過添加使用這兩種淀粉能夠有效提升魚糜制品的品質(zhì)。HUNT 等[11]發(fā)現(xiàn)添加6%的乙?；姿峄臼黼p淀粉和2%的乙酰化糯玉米雙淀粉的魚糜制品，在經(jīng)過高溫處理后，相比其他組能更好地維持魚糜凝膠的質(zhì)構特性和冷藏、冷凍穩(wěn)定性。

化學變性淀粉應用于魚糜的改善作用明顯，但也存在一定的不足。由于其生產(chǎn)過程需要添加化學試劑，導致消費者在一定程度上會有抵觸現(xiàn)象。

2.3 物理變性淀粉對魚糜凝膠特性的影響

物理變性淀粉是利用水和熱等物理方式進行加工變性的，未添加化學試劑。目前，常用的物理變性方法有3 種，包括預糊化變性、微細化變性和濕熱處理變性。

預糊化淀粉通常應用于方便面等方便食品中。相比于普通淀粉，預糊化淀粉的溶解性更好，但會阻礙魚糜凝膠的形成，使魚糜制品的口感變差。主要原因可能有以下幾方面。①預糊化淀粉的吸水能力比魚糜凝膠蛋白強。預糊化淀粉吸水能力強，會與魚糜凝膠蛋白結合的水分產(chǎn)生競爭，導致能與魚糜凝膠蛋白結合的水分減少，從而妨礙魚糜凝膠結構的形成。②預糊化淀粉的結合點比原淀粉較少。預糊化淀粉能夠與魚糜凝膠蛋白的結合點較少，使形成的空間結構的穩(wěn)定性降低，進而降低了魚糜的凝膠彈性。③預糊化淀粉的溶脹過程會包裹魚糜蛋白質(zhì)分子，當預糊化淀粉與水結合后，其能夠快速吸水膨脹，使得淀粉顆粒的體積迅速變大，將魚糜蛋白質(zhì)分子包裹住，最終阻礙魚糜凝膠結構的形成[12]。

微細化淀粉通常應用于脂肪替代品、乳化劑、食品添加劑等食品領域。細微化淀粉是原淀粉經(jīng)過物理方法將顆粒度細化制得，因此其膨脹度和溶解度非常高[13]。劉海梅[14]發(fā)現(xiàn)將細微化處理后的玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉應用于白鰱魚糜，會使鰱魚糜凝膠的持水性能力和凝膠強度降低。這是因為經(jīng)過微細化處理后，淀粉的顆粒度顯著減小，為其提供了更大的比表面積和擴散能力。這些改變導致淀粉的吸水能力顯著提升。在該條件下，大部分的水分被淀粉吸收，而魚糜對水分的吸收則受到限制。這種水分分布的改變顯著地阻礙了魚糜凝膠蛋白的形成。因此，微細化處理后的淀粉應用于魚糜制品中不僅無法改善魚糜制品的凝膠能力，還會對凝膠能力的形成產(chǎn)生阻礙作用[14]。

濕熱處理淀粉通常應用于面制品，暫時還未發(fā)現(xiàn)在魚糜制品中有所應用，原因可能是濕熱處理淀粉的保水能力較低，不利于魚糜凝膠蛋白的形成和保持。

雖然傳統(tǒng)物理變性淀粉應用于魚糜制品均不理想，但是新型干燥淀粉具有較好的前景。超干淀粉是通過干燥使馬鈴薯淀粉的水分含量降至5%～8%，此時淀粉的物理和化學性質(zhì)都發(fā)生了一定的變化。黃潔等[15]研究發(fā)現(xiàn)低水分馬鈴薯淀粉對魚糜品質(zhì)的提升效果顯著。在添加量為8%的條件下，魚糜的凝膠強度提高了75%，同時其持水性也有所增強，從原來的50.52%提升到了61.49%。經(jīng)過不同周期的凍融處理后，含8%低水分馬鈴薯淀粉的魚糜凝膠顯示出更好的穩(wěn)定性能，其凝膠強度和持水性相較于其他對照組更為優(yōu)越。當這種淀粉應用于工業(yè)全配方魚糜制品時，所得制品的組織狀態(tài)良好，凝膠強度顯著增強，咀嚼口感較好，整體接受度明顯高于其他對照組。

3 結語

不同淀粉對魚糜凝膠特性有不同的影響。原淀粉的持水性能夠幫助魚糜制品改善魚糜制品的凝膠性能?；瘜W改性淀粉相比原淀粉，可增加魚糜凝膠蛋白空間結構的穩(wěn)定性，使得魚糜制品擁有更好的抗凍和保水效果。物理改性淀粉則對魚糜制品的凝膠性能有阻礙作用，較少應用于魚糜制品中。