玉米挤压膨化过程中化学成分变化分析

CEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSING2007年第8期粮油加工我国年产玉米1.1亿t左右,居世界第2位。但由于其食用价值较差,居民不将其作为主食,如何进一步提高玉米的经济效益,对发展我国玉米生产有重要意义。近年,挤压膨化技术的推广,为我国玉米的综合利用开辟了新的途径。玉米在挤压机中发生复杂的物理、化学、生物反应使最终产品在质构、组成、表现等理化特性及营养上发生很大变化。正是这些变化产生了玉米蛋白独特的品质,如结构膨松,质地松脆,营养丰富,易于消化等。这些成分变化包括蛋白质、粗纤维、灰分、水分、脂肪、氨基酸等的变化和香味成分的形成等,下面就这些变化进行讨论。1材料与方法1.1试验材料玉米,市购。1.2试验仪器和设备SDP-45小型单螺杆挤压膨化机、XMT数显调节仪、AG-204分析天平、79725电热恒温干燥箱、BA7200连续光谱二级管阵列近红外分析仪。1.3试验方法水分含量:参照GB5099.2-87。淀粉含量:参照GB5009.8-85。蛋白质含量:参照GB5009.5-85。粗脂肪含量:参照GB5009.6-85。粗纤维含量:参照GB5512-85。2结果与分析玉米挤压膨化前后的常规营养成分含量对比分析见表1,氨基酸含量对比分析见表2。2.1蛋白质的变化玉米挤压膨化后的蛋白质含量比膨化前略有减少,且氨基酸也有部分损失。因此要提高挤压食品的营养价值和蛋白质利用率,应充分考虑挤压过程中蛋白质含量的下降,尤其是部分氨基酸的损失。高温、高压、高剪切作用使蛋白质的分子结构发生伸展、重组,分子表面的电荷重新分布,分子间氢键、二硫键部分断裂,导致蛋白质变性,但蛋白质的消化率明显提高。在此过程中蛋白质还与其他化合物发生一些轻微的化学反应,影响产品的最终品质。蛋白质正常条件下在挤压机内剪切力场中,沿物料流动方向成为线性结构。Harper认为在此期间蛋白质三、四级结合力变弱,由折叠状变为了直线状,原表2玉米挤压膨化前后氨基酸含量(mg/g)苏氨酸甘氨酸蛋氨酸异亮氨酸赖氨酸精氨酸玉米1.811.080.761.170.931.66膨化玉米2.712.311.328.480.581.11表1玉米挤压膨化前后营养成分含量(mg/g)蛋白质粗纤维灰分水分脂肪玉米83.118.613.8129.843.5膨化玉米74.216.132.463.533.6玉米挤压膨化过程中化学成分变化分析郭树国1王丽艳2(1.沈阳化工学院机械工程学院2.辽宁石油化工大学机械工程学院)【摘要】本试验采用SDP-45小型单螺杆膨化机,对用玉米提取组织蛋白进行了试验研究,通过对试验结果的分析,论述了玉米在挤压过程中的营养成分的变化。【关键词】玉米;挤压膨化;化学成分中图分类号:TS213.4文献标识码:A文章编号:1673-7199(2007)08-0109-02<<<粮食工程·技术109CEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSINGCEREALSANDOILSPROCESSING2007年第8期粮油加工封闭在分子内的氨基酸残基,可与还原糖、脂肪等反应。暴露在外的疏水基团则降低了蛋白质的溶解性。2.2粗纤维的变化玉米挤压膨化时,由于玉米处于过热状态,水分瞬间蒸发,产生很大的膨化压力,从而使结构发生爆破,使玉米最终变成多孔状的海绵样结构。有关纤维在挤压膨化后的含量变化,由于挤压设备和原料不同,纤维含量变化也不相同,但比较一致的结果是在挤压中粗纤维的含量显著减少。这主要是由于高温、高压、高剪切的作用使纤维分子间化学键裂解,导致分子的极性发生变化所致。玉米在挤压前后的变化表明,挤压膨化过程是一种高温、高压和高剪切的过程,物料由模具口挤出的瞬间,高压迅速变常压,这时,物料内部过热状态的水分在瞬间气化,体积可膨胀2000倍,巨大的膨胀压力不仅破坏了颗粒的外部状态,而且也拉断了粮粒内部的分子结构,将部分不溶纤维断裂形成可溶性纤维,使测得的粗纤维含量下降。2.3灰分的变化被挤压膨化过程是一个高温、高压的过程,当玉米被挤压膨化时,由于玉米处于过热状态,造成部分玉米发生糊化,因此,玉米的灰分有所增加。2.4水分的变化原料经过挤压膨化后,水分含量减小。以玉米为例,膨化前后水分含量可减少51%左右。这是因为水分在膨化中受热蒸发,玉米经膨化后,由于水分降低,易于较长时间的储存。2.5脂肪的变化玉米经过挤压膨化后结合的脂类在高温、高压下也被蒸发,所以,玉米经膨化后脂肪含量下降,但脂肪复合体的形成使得脂肪受到淀粉和蛋白质保护作用,对降低脂肪氧化程度和氧化速度,延长产品贷架期起积极作用,同时改善产品质构和口感。脂肪对食品的质构重组、成型、口感影响较大。甘油三酯部分水解并与直链淀粉形成络合物,不仅影响产品的膨化度,还影响到淀粉的溶解性和消化率。油脂对蛋白质的相互作用取决于脂液滴在蛋白质中的分配情况、油脂数量、混合前蛋白质的受热程度等。2.6氨基酸的变化由于蛋白质降解,氨基酸总量有所增加,但一些氨基酸的损失却不能忽视,由表2可知,膨化对玉米中赖氨酸的影响最大,可损失37.6%,精氨酸也减少33%。损失主要来源于美拉德反应,也与挤压过程条件的剧烈性有关。2.7其他物质的变化挤压中高温、高压使玉米中的风味成分发生变化。部分香味物质随水蒸气挥发而被闪蒸,另一方面新风味物质的形成,特别是食品中还原糖与含氮化合物发生的美拉德反应,为挤压玉米提供良好的风味。此外在保存过程中,由于糊化淀粉和蛋白质的存在,对香气又有一定的保护作用,因此,Maga、Kim认为高蛋白质原料会产生强风味的产品。大多数维生素受热不稳定,挤压处理一般对维生素影响较其他加工方法小,Muelenaeve等人分别对VA和VC在挤压后的保留做过试验。挤压过程中矿物质无大变化,一般新聚合物的形成会降低矿物质的有效营养价值,但淀粉糊化对矿物盐的包埋作用,又使其得到改善。3结论(1)玉米在瞬时高温、高压下膨化,营养成分损失较小,但将蛋白质转化为氨基酸,淀粉裂解为麦芽糖和糊精,这些都是水溶性物质,提高了消化率。(2)玉米经膨化后,食品的内部组织结构变成多孔状结构,更易被消化吸收,其风味也有显著改善。(3)玉米挤压膨化后,淀粉被充分α化,这样的食品不易回生,从而延长了食品的货架期。参考文献1尤新.玉米深加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,1998.2张裕中等.食品挤压加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,1998.3徐学明.挤压过程中的碳水化合物、蛋白质和脂肪[J].食品与机械,1995,(5):22~23.4陈雄.挤压膨化过程中物料的变化[J].粮食与饲料工业,2000,(12):17~18.5张敏.挤压膨化加工对食品中营养成分的影响[J].北方园艺,2003,(3):63~64.6徐学明.挤压膨化过程中饲料营养成分的变化[J].营养研究,1998,19(12):26.收稿日期:2007-04-16作者简介:郭树国(1978-),男,讲师,工学硕士,研究方向为农产品加工技术与设备。通讯地址:(110142)沈阳市经济技术开发区11号技术·粮食工程>>>110