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近年来，随着生活节奏的加快，冷冻食品因方便储存而越来越受消费者欢迎。在中国，冷冻食品作为朝阳产业发展非常迅速，一些传统速冻食品，如汤圆、水饺等年产量已超过万t。然而冷冻过程中，冰晶生长和水分迁移会影响食品组分的结构和性质，从而影响食品的品质。

青岛农业大学食品科学与工程学院的李鑫、王雨生、陈海华*以甘薯淀粉（SPS）为原料，从淀粉颗粒大小、微观形貌、结晶结构、热力学特性等方面探究冷冻处理对淀粉颗粒结构和性质的影响，并通过超低温冷冻处理和添加海藻酸钠（AG）的方法来降低冷冻处理对SPS的影响，提高淀粉的耐热和抗剪切稳定性，为改善冷冻淀粉基食品加工品质提供理论参考。

1、SPS颗粒粒度分布分析结果

如图1所示，冷冻处理以及添加AG均能显著影响SPS颗粒尺寸。天然SPS颗粒的粒度分布范围为5～50μm，中值粒径D50为15.32μm（表1）。与天然SPS颗粒相比，冷冻处理使SPS的粒度分布曲线明显右移，D50和D90升高，淀粉颗粒粒径明显增加。

冷冻处理温度会影响SPS颗粒的尺寸。降低冷冻温度，SPS颗粒尺寸减小，与SPS-20相比，SPS-80的粒度分布曲线向左偏移，说明-80℃的快速冷冻对淀粉颗粒结构的影响小于-20℃的缓慢冷冻，YuShifeng等也得出快速冷冻对淀粉结构的影响小于缓慢冷冻的结果，这可能是因为冰晶形成的数量和尺寸与冷冻速率有关。缓慢冷冻时（-20℃）形成的冰晶大，产生的机械膨胀力较强，可严重破坏淀粉颗粒结构，使部分颗粒破碎为较小颗粒；而快速冷冻时（-80℃），水分处于玻璃态，形成的冰晶小，产生的机械膨胀力较弱，使淀粉颗粒膨胀而未破碎。与天然SPS相比，添加AG后的SPS及其冷冻样品的粒度分布曲线均向右偏移，D90显著升高，说明淀粉颗粒粒径增大，而粒度分布曲线峰值和D10显著降低、D90显著升高，表明粒径范围增大。

2、SPS颗粒微观结构观察结果

不同冷冻温度处理的SPS和SPSA所呈现的偏光十字如图2A1～F1所示，天然SPS有清晰的偏光十字，冷冻处理对SPS的双折射现象没有明显影响，SPS-20和SPS-80仍然具有清晰的偏光十字现象。

图2A2～F2为经冷冻及AG处理后SPS颗粒的微观形貌，可以看出，天然SPS颗粒呈多角形或圆形，表面较光滑。冷冻处理后SPS颗粒表面变得粗糙（图2B2、C2），出现许多大小不一的孔洞或塌坑，部分淀粉颗粒碎裂，出现较多小颗粒。冷冻温度对SPS颗粒表面形貌有显著影响，-20℃冷冻处理的SPS颗粒表面孔洞尺寸大、数量少，-80℃冷冻处理后的SPS颗粒表面孔洞消失，但出现大量塌坑。

由图2D2～F2可以看出，添加AG后，SPS颗粒表面被AG包裹，颗粒间出现黏聚现象，冷冻处理后，淀粉颗粒因AG的包裹呈聚集状态，表面变得粗糙。与未添加AG的冷冻SPS颗粒相比，添加AG的冷冻SPS颗粒表面孔洞数量明显减少，当冷冻温度降至-80℃时，淀粉颗粒表面的孔洞和塌坑均消失。

3、SPS颗粒的结晶特性分析结果

由图3可知，天然SPS在2θ为15.26°和23.18°处有两个衍射峰，17.42°和18.06°处出现连续双峰，为典型的A型结晶结构。添加AG和冷冻处理均未改变衍射峰位置，表明处理后淀粉颗粒能保持A型结晶结构。这与YuShifeng等研究冻融处理对非蜡质玉米淀粉结晶晶型影响的结果一致。

如图3所示，SPS经-20℃冷冻处理后，相对结晶度从25.7%下降到22.3%，这与Szymońska等在研究冷冻处理马铃薯淀粉时的结果一致，说明冷冻处理能破坏维持淀粉颗粒双螺旋结构的氢键，导致淀粉颗粒由晶态转向非晶态的不可逆变化。然而SPS-80的相对结晶度比SPS-20增加了5.1个百分点，说明降低冷冻温度可以提高SPS的相对结晶度。

由图3可知，AG的添加可以提高SPS颗粒相对结晶度3.4个百分点，这与SuHan等的研究结果一致。这可能是由于淀粉和AG的衍射峰存在重叠，使相对结晶度升高。添加AG的SPS经冷冻处理后，相对结晶度从29.1%（SPSA）分别增加到32.3%（SPSA-20）和33.7%（SPSA-80），但-20℃和-80℃冷冻处理对相对结晶度的影响差异较小，这可能是因为冷冻过程促进了淀粉分子链的重排，结晶区域增多；另外，AG富含的羟基基团与淀粉颗粒竞争水分子，还可以减轻冷冻对淀粉颗粒中氢键的破坏。

4、SPS颗粒的热力学性质分析结果

如图4所示，所有样品均有一个明显的吸热峰，其峰值温度在69.01～73.67℃之间，这应该是淀粉糊化过程中形成的吸热峰。

由表2可以看出，冷冻处理显著降低了SPS的Tc和ΔH。与天然SPS相比，冷冻温度为-80℃时，Tc和ΔH分别降低了1.25℃和2.71J/g，这表明冷冻处理后部分淀粉颗粒结晶破碎，颗粒稳定性变差。ZhangYanjun等研究发现冷冻处理能够降低菠萝蜜淀粉的Tp、Tc和ΔH，这可能是因为冷冻处理引起淀粉颗粒中水分的重新分布，导致淀粉结构的变化和淀粉链的重排。

5、SPS颗粒的糊化特性分析结果

由表3可知，冷冻处理还显著降低了SPS的糊化峰值黏度（PV），-20℃和-80℃冷冻后，PV分别降低了cP和cP，LiuYu等同样发现冷冻处理可以降低蜡质玉米淀粉的PV，这可能是因为冷冻处理破坏了淀粉颗粒的结构，使淀粉链断裂，产生损伤淀粉，因此黏度降低。天然SPS经冷冻处理后，衰减值（BD）和回生值（SB）分别降低了～cP和13～cP，SuHan等的研究也得到类似结果，这可能是因为冷冻处理过程中冰晶的形成使淀粉产生膨胀，引起淀粉颗粒表面和内部淀粉链的重新排列，从而提高了淀粉糊对热和剪切的稳定性，延缓了淀粉的回生。

与SPS-20相比，SPS-80的PT降低0.3℃（表3），这可能是因为较快的冷冻速率使淀粉颗粒表面产生数量较多的塌坑（图2C2），增加了淀粉颗粒与水的接触位点。另外，快速冷冻形成更多细小空隙，淀粉颗粒结晶结构更为松散，淀粉更容易糊化，这与DSC分析结果一致。与SPS-20相比，SPS-80的PV、BD和SB分别降低了、cP和cP。

结论

本实验研究了不同冷冻温度下AG处理对冷冻SPS粒径、结构、糊化性质、热力学性质等的影响。结果表明，降低冷冻温度和添加AG处理均可减轻低温冷冻对淀粉颗粒结构的破坏，超低温冷冻处理结合AG的添加可以有效提高冷冻SPS颗粒的耐低温能力，提高淀粉糊耐热、抗剪切稳定性和抗回生能力。本研究结果可为AG在冷冻SPS基食品中的应用提供理论参考。

本文《海藻酸钠结合超低温冷冻处理对甘薯淀粉颗粒结构和性质的影响》来源于《食品科学》年43卷3期47-53页，作者：李鑫，王雨生，陈海华。DOI:10./spkx---。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

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为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于年5月7-8日在河南郑州共同举办“年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。

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