挤压膨化工艺对玉米糊化度的影响

挤压膨化工艺对玉米糊化度的影响

玉米是世界上最重要的粮食之一，其营养成分优于稻米、薯类等，缺点是颗粒大、食味差、粘性小。随着玉米加工工业的发展，玉米的食用品质不断改善，形成了种类多样的玉米食品。玉米膨化食品是20世纪70年代以来兴起并迅速盛行的方便食品，具有疏松多孔、结构均匀、质地柔软的特点，不仅色、香、味俱佳，而且提高了营养价值和食品消化率。

玉米淀粉经高温蒸煮，淀粉颗粒中淀粉大分子之间的氢键削弱，造成淀粉颗粒的部分解体，形成网状组织，粘度上升发生糊化现象。糊化是淀粉蒸煮过程中最重要的变化，淀粉经糊化后糖化酶才能更好地对其作用，将其转化成可发酵性糖。谷物原料经挤压膨化后其淀粉糊化度明显升高，已有资料报道：淀粉经挤压膨化处理后其糊化度能达到90%以上，而传统工艺糊化率仅为80%～85%。本试验拟对玉米挤压膨化后的淀粉糊化度变化规律进行研究，并得到较优挤压参数。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 膨化玉米的制备

首先，对玉米进行筛选、磁选，初清后进入待粉碎仓，然后入粉碎机粉碎，达到粒度要求的玉米粉料，由传送带送入膨化工段的喂料仓，调质后，经膨化机挤压成形，再经冷却后得到膨化玉米产品。

1.1.2 取样

本试验所分析测定的膨化玉米样品，来自于牧羊集团的试验基地。

1.1.3 膨化设备

膨化机型号为牧羊TPH200型，主机功率为110kW，螺杆直径为200mm，套筒分为喂料区、混合区、剪切区和泻压区4个区，分别命名为1区、2区、3区和4区。

1.1.4 试剂

99％乙醇、2mol/l醋酸缓冲液（pH值4.8）、10mol/l氢氧化钠、2mol/l醋酸、2.63μg/ml 葡萄糖淀粉酶液、0.025mol/l盐酸。

1.1.5 仪器

搅拌器、玻璃均质器、l～2ml移液管、台式离心机、分析天平（感量0.1mg）。

1.2 操作方法

试样的调制：试样20g（或20ml），加入200ml浓度为99％的乙醇，投入高速旋转的家用混合器中连续旋转1min，使之迅速脱水。生成的沉淀物用3号玻璃过滤器抽滤，加入约50ml

浓度为99％的乙醇，然后用50ml乙醚脱水干燥后，放在氯化钙干燥器中，以水力抽滤泵减压干燥过夜，用研钵将其轻轻粉碎，仍保存在同样的干燥器中备用。

将100mg上述的干燥试料放入磨砂配合的玻璃均质器中，加8ml蒸馏水，用振动式搅拌机搅拌至基本均匀为止。然后将均质器上下摆动反复几次，使之成为均匀的悬浮液。再用振动式搅拌机均匀，随即各取悬浮液2ml注入2只容量为20ml的试管中，分别用作被检液和完全糊化检液。向被检液试管加2mol/l醋酸缓冲液（pH值4.8）1.6ml和水0.4ml，而向完全糊化检液试管添加10mol/l NaOH溶液0.2ml，在证实已于室温下完全溶解之后，加2mol/l醋酸1.6ml（酸的添加量需预先通过试验决定，其量为使pH值调至4.8时所用的醋酸量）。最后加水使容量为4ml。将这2只试管放在37℃的恒温槽中预保温数分钟后，添加酶液lml，每隔5～10min振荡1次，共反应60min。然后，将反应液0.5ml加入预先准备好0.025mol/l盐酸10ml（起停止反应的作用）的锥底离心管中，上下振荡数次，在转速为3 000r/min的离心机中分离10min。取上层清液0.5ml，用蒸馏水稀释1倍，用Somogyi-Nelson方法定量还原糖。

1.3 统计分析

采用Excel等软件对数据进行处理分析、计算各性状的平均数及相对误差等。

2 结果计算

糊化度=［被检液的光密度（或糖量）／完全a化检液的光密度（或糖量）］×100%。

本试验中对于同一样品用相同方法重复测定3次,然后取其结果平均值,要求2次测定的相对误差不超过10%。

3 注意事项

市售的玻璃均质器的磨砂配合是硬性配合，需用150目或400目的金刚砂来调节配合。均质器的配合，以在干燥状态下磨砂配合棒能缓慢地自然落下者为好。

葡萄糖淀粉酶可采用内孢霉或黑曲霉的粗酶，酶活力以在pH值为4.8的醋酸缓冲液（0.2mol／l）中，在37℃能将0.2％的可溶性淀粉生成100g分子葡萄糖的酶量作为1个单位（U）。

4 结果与分析

4.1 膨化温度对玉米糊化度的影响

玉米经过3.0mm筛网的粉碎机粉碎，含水率13％左右，4区的压力环直径分别为180、180、185、190mm。通过向筒体夹套通入饱和蒸汽来改变挤压温度，研究其糊化度的变化,

具体结果见表1。由表1中可以看出，未经挤压原料的糊化度很低,为14.7%；而通过挤压加工糊化度可达到90%以上, 糊化度有了大幅度上升。同时，由表1可以看出，温度对玉米糊化度有很大影响。具体表现为：在一定范围内，温度越高，糊化度越高。

4.2 膨化过程中蒸汽添加量对玉米糊化度的影响

玉米经过3.0mm的筛网粉碎机粉碎，含水量为13%左右，4区的压力环直径分别为180、180、185、190mm，夹套的4个区温度分别保持在95、100、125、130℃左右，通过改变通入调质器的蒸汽添加量，改变调质温度来研究其糊化度的变化，结果见表2。由表2可见，在挤压膨化过程中，蒸汽的添加量与糊化度存在着二次关系，其方程为

Y=-1.307X2+10.75X+67.8。因蒸汽添加量与调质温度呈正相关关系，而调质温度易测且准确，故本试验采用调质温度表示蒸汽添加量的变化。蒸汽添加量过低或过高（膨化机一定的转速条件下）膨化机的挤压力都不高，当蒸汽添加量低于或高于一定值时，腔内的压强都会降低，因此糊化度也会降低。

4.3 膨化机中压力环直径对玉米糊化度的影响

玉米经过3.0mm的筛网粉碎机粉碎，含水量13％左右，在不改变其它工艺参数的情况下，即调质温度为95℃，夹套的4区温度分别保持在95、100、125、130℃左右，通过改变压力环的直径，研究其对糊化度的影响,见表3。由表3可知，在一定的范围内，压力环的直径越大，糊化度越高。由于压力环与挤压套筒的间距很小，原料在推进的过程中，随着压力环直径的逐渐增大，挤压腔内压力也逐渐增大，温度逐渐升高，最终导致糊化度随之升高。但如果压力环的直径过大时，极易发生堵机现象，膨化后的玉米会过熟变焦。所以，压力环和挤压套筒的间距达不到生产工艺的理论要求，会对物料理化性质有很大影响。