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二、膨化玉米粉的生产工艺流程...........................................................7

2.1生产工艺流程...............................................................................7

2.2影响膨化玉米粉品质的因素.......................................................8

三、玉米粉膨化工艺的研究.................................................................10

3.1材料和仪器.................................................................................10

3.2试验方法.....................................................................................12

3.3结果与讨论.................................................................................18

4、结论.................................................................................................22

参考文献.................................................................................................23

致谢.........................................................................................................34

一、前言

1.1膨化玉米粉的概述

1.1.1玉米的应用及营养价值

玉米（学名：

Zeamays），亦称玉蜀黍、包谷、苞米、棒子、棒槌子。

是一年生禾本科草本植物，是重要的粮食作物和饲料来源，其营养丰富，也是全世界总产量最高的粮食作物。

玉米由于取材广泛、价格低廉而普遍应用于饲料、食物和工业加工等众多行业。

玉米籽粒是重要的工业原料，经过加工后在食品、医疗、化学、发酵等工业中生产种类繁多的产品。

玉米被称为“饲料之王”,随着全球畜牧业的迅速发展，全球饲用玉米的需求量也随之呈现增长的趋势。

玉米富含丰富的营养物质，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、膳食纤维等，并且被誉为“第一黄金主食”。

营养专家研究发现，玉米所含有的“全能营养”适宜各个年龄阶段的人群食用。

首先，玉米中含有谷氨酸，能促进大脑发育，被称为儿童最好的“益智食物”;

其次，玉米中所含有的维生素B族能够调节神经，是白领很好的“减压食品”；

再次，玉米中有丰富的钙质、亚油酸，可以帮助调脂、降压，较高的纤维含量则使玉米成为很好的“刮肠食物”，可以预防中年发福;

此外，玉米中含有最有效的抗癌成分－－谷胱甘肽，其所富含的维生素E也可以起到抗衰老、软化血管的作用。

1.1.2膨化玉米粉及膨化技术的特点

膨化食品是在20世纪末兴起并迅速盛行的食品，膨化食品具有疏松多孔、结构均匀、质地柔软等特点，不仅色、香、味俱佳，而且提高了食品的营养价值和消化率[1]，因此，受到很多人的喜爱。

膨化玉米粉，是将优质玉米经过高温、高压挤压膨化，再经深加工而制成的粉末产品。

在高温高压条件下，玉米粒含有的水分不断吸收能量而汽化，并且向玉米分子内部强行渗透、切割，在到达均化阶段之前，玉米糁从固态逐渐变成粘流态。

粘流态的玉米蛋白分子在均化阶段中继续其蛋白质变性的过程，并且被连续挤出，当温度骤然降低时，挤入蛋白质分子内部的水分子便急速膨胀、汽化，并“炸”开包围它的物质，完成最后的变性过程，同时使产品形成具有无数微孔的疏松物质——膨化玉米条，膨化玉米条经切割成为手指大小的颗粒状，再经自然冷却和粉碎后即成为膨化玉米粉。

膨化玉米粉呈浅黄色、带金状闪光的多微孔粉末，具有烤香味。

膨化技术最大的特点是起到了淀粉酶的作用，即当食物还没有进入口腔前，就使淀粉发生了裂解的过程，从这个意义上讲，膨化设备等于延长了人们的消化器官，促进了人体对食物的消化，提高了膨化食品的消化吸收率。

膨化技术的另一特点是，膨化技术可以使淀粉彻底α化，已经变成的α淀粉经放置后也不能复原成β淀粉，于是食品保持了柔软、风味良好和较高的消化率，这是膨化技术优越于其它物理加工方法的又一特征，并且为粗粮细作开辟了一个崭新的加工领域。

1.2设计的背景

随着挤压膨化技术的不断提高，膨化食品越来越受到人们的青睐，尤其是惹小孩喜爱，目前国内的膨化技术正在食品、饲料等行业不断推广，双螺杆挤压膨胀谷物类的使用也日趋完善[4]。

扬州市华裕生物科技有限公司是一家集生产、销售、研发营养健康食品、五谷杂粮膨化粉、超微细粉、营养预混料等绿色有机食品的现代科技型企业。

该企业的膨化玉米粉年产量300吨左右，成品直接供给完美集团，作为完美营养早餐的主要成分。

根据产品的要求，膨化玉米粉成品外观应为浅黄色粉末状，无焦黑和其它外来杂志，具有典型的粮食膨化香气和滋味，无异味，无结块。

容重30~37g/ml,水分含量≤3.0%，粒度（40目过筛）≥98%，菌落总数是≤1000CFU/g，大肠菌群是≤30MPN/100g，霉菌是≤25CFU/g,酵母菌是≤25CFU/g。

通过设计对照试验,有效证明了玉米经膨化后,物料组分发生了复杂的变化，不仅组织结构更为疏松,改善口感,而且增加人体消化吸收能力,从而有助于优化产品，提高企业效益。

1.3设计和研究的内容

（1）前期以进企业实习为基础，熟悉膨化玉米粉生产过程的各个环节，了解基本生产设备及其工艺参数。

2.在此基础上运用玉米膨化食品是玉米深加工的最好途径之一,广泛查阅相关参考文献，综合分析，研究气流式膨化机与挤压式膨化机作用下玉米粉的区别，选用几种膨化食品的指标如膨化倍数、还原能力、碘蓝值、α-化度、蛋白质含量及脂肪含量和水溶性成分的含量等设计对照试验。

3.后期通过试验测定，对比气流式与挤压式膨化机后的玉米质构发生的变化,记录并进行相应总结。

二、膨化玉米粉的生产工艺流程

2.1生产工艺流程

选取优质的玉米粒，经脱皮、除胚芽、去根基、去黑脐和破碎，得到玉米糁。

玉米糁由螺杆输送到高处混匀，并进行除金属操作。

随后经过力气输送到二楼的料仓内，由料仓的底部放出，进入挤压膨化机的接料斗。

在接料斗底部，由螺杆输送，缓慢地将玉米糁挤压至膨化机腔内，进行挤压膨化，在挤压膨化机的出口，膨化玉米条经快速地切割成为手指大小的膨化玉米粒，再经传送带冷却输送后至高处，进行粉碎，即获得膨化玉米粉。

膨化玉米粉需过筛，达到要求粒度（40目过筛≥98%）的膨化玉米粉通过力气输送至二楼，筛余物则重新进行粉碎以达到筛过物的要求。

由力气输送料仓放下的物料，进行微波干燥杀菌后暂存贮在接料桶内，再经过力气输送至高处，除金属、过筛、包装，最后将产品运送至仓库存储。

期间，由于力气输送过程中，滤芯上吸有过多的膨化玉米粉，需要用压缩空气吹打以除去，并再次进行除金属、过筛可得。

其生产工艺流程如图1所示。

粉碎螺杆输送力气输送带式输送

玉米玉米糁除金属膨化

（冷却输送）

吸风机

袋式除尘器压缩空气吹

力气输送力气输送

除金属、过筛微波干燥杀菌过筛粉碎

吸风口

检验包装仓储

图1膨化玉米粉的生产工艺流程图

2.2影响膨化玉米粉品质的因素

2.2.1玉米原料品种

玉米具有地域差异性和品种多样性，导致其所含有的各种营养成分不一样，因此，不同品种的玉米会表现出不同的膨化特性。

玉米品种的糊化参数可以用来预测挤压膨化加工的系统参数及挤压膨化产品的质量[5]。

不同品种玉米，挤压膨化的特性的差异受淀粉含量、直链/支链淀粉比例以及蛋白质含量和组成的影响[6]。

物料本身的含水量对挤压膨化的效果有显著的影响。

但是，改变物料含水量对糊化度的影响小于改变加工温湿度对糊化度的影响[7]。

玉米的蛋白质含量与挤压膨化产品的体积膨胀系数呈负相关[8]。

2.2.2玉米粉碎粒度大小

玉米原料的粉碎粒度对膨化玉米粉的质量有重要影响[9]。

在一定的粉碎粒度范围内，粉碎粒度较细时，表面积增大，从而有利于吸收热量和水分，使得淀粉充分糊化，粘度增大。

相反，粉碎过细时，预先糊化的部分会黏在一起，包裹未糊化的颗粒，不利于吸收外界的热量和水分，降低糊化效果[10]。

2.2.3喂料速度

喂料的速度也会影响膨化玉米粉的糊化度。

当喂料速度较快时，其单位产量增加，而淀粉加热糊化的时间缩短，糊化程度不够，导致淀粉黏结力下降，颗粒耐水性差；

当进料速度适当降低时，可延长粉料的加热时间，使得淀粉充分糊化，有助于提高耐水性，但是产量降低，影响生产效率[10]。

2.2.4螺杆转速

螺杆转速对膨化玉米淀粉的糊化度也有一定的影响，通常在一定范围内，膨化玉米淀粉的糊化度随着螺杆速度的增加而增大，当达到一定的值后，螺杆速度继续增大时，糊化度不再升高，反而呈下降趋势[11]。

2.2.5挤压膨化温度

膨化温度通常也会影响玉米淀粉的糊化度，在一定的温度范围内，淀粉糊化度随温度的升高而增大。

膨化温度有一定的最优值，主要与其膨化参数相关[1]。

诸多文献表明，不同的膨化工艺参数导致膨化玉米粉的品质存在很大的差异。

2.2.6微波干燥

微波干燥是玉米粉膨化工艺的关键步骤，具有速度快、时间短、热稳定性好、加热均匀、灭菌效果好，获得的产品质量高等特点。

主要分为预干燥、恒速干燥、降速干燥三个阶段[12]。

微波干燥的干燥功率、干燥温度和干燥风速这三个主要技术参数，对膨化玉米粉的干燥时间以及干燥后的品质和能耗[13]起着重要作用。

三、玉米粉膨化工艺的研究

3.1材料与仪器

3.1.1材料

玉米糁，东台市新曹镇生产。

3.1.2仪器

PH1-20型食品膨化机：

气流式，湖北洪湖食品机械厂生产。

DZ65-II型双螺杆膨化机：

挤压式，济南赛信机械有限公司生产。

3.1.3气流式膨化工艺步骤

玉米糁→加热→密闭环境中高压气蒸→突然减压膨化

气流式膨化中气流压力是膨化的关键，太高则会使玉米粒过于粉碎，太低时又会膨爆，使玉米粗糙没有酥脆感，所以，足够的高压气流加热时间，可以保证玉米达到半塑性状态。

3.1.4挤压式膨化工艺步骤

玉米糁→混合→加湿→挤压膨化

挤压式膨化中为适应膨化机对原料的要求，玉米糁在膨化前要粉碎成过40目筛，还应出去不易膨化的皮和胚芽。

混合好的物料通过螺旋推进喂料机连续、均匀地进入膨化机内，物料随螺杆向前推进并逐渐压缩，经强烈挤压、剪切及高温后，成为具有流动性的熔融状态，由模具口挤出达到常温状态，形成质构疏松的膨化食品。

3.2试验方法

（1）玉米膨化结构

用生物显微镜观察玉米膨化后的结构,结果如图2所示。

结果表明挤压式膨化玉米呈鱼鳞状结构，气流式呈蜂窝状。

（a）（b）

图2膨化玉米的结构

（a）挤压式膨化玉米；

（b）气流式膨化玉米

（2）菲林试剂法测定还原糖

①样品溶液的配备

称取样品-mg，稀释后在100ml容量瓶定容。

②斐林试剂的标定

准确吸取菲林甲乙液各5ml，于150ml的锥形瓶，加水10ml，滴定管中预先放入约10ml0.1％的标准葡萄糖液,（用量控制在后滴定消耗0.10％标准葡萄糖1ml以内）,摇匀，电炉上加热使其在2min内沸腾。

沸腾状态下以每2s/滴的速度滴入标准葡萄糖溶液，至蓝色刚好消失为终点，记录前后总共消耗的标准葡萄糖溶液的总体积V0。

同法平行测定三份，取接近的两次体积的平均值。

③预备实验

准确吸取菲林甲乙液各5ml，于150ml的锥形瓶，加水10ml，加玻璃珠3粒。

电炉上加热使其在2min内沸腾，准备沸30s，趁沸以先快后慢的速度从滴定管中加样品液（需始终保持溶液的沸腾状态）待溶液蓝色变浅时，以每2s/滴的速度滴入样品至蓝色刚好消失为终点，记录消耗溶液的体积V1。

④正式测定

准确吸取菲林甲乙液各5ml，于150ml的锥形瓶，加水10ml，加玻璃珠3粒，加入（V1-0.80）ml样品液，摇匀后加热煮沸，在沸腾状态下，以每2s/滴的速度滴入样品，至蓝色刚好消失为终点。

重复测定两份，取总消耗标准葡萄糖溶液体积的平均值Vml。

A.样品溶液的测定

玉米粉中还原糖的测定=

（以葡萄糖计，％）

式中：

m----样品质量

F----10ml碱性酒石酸铜溶液相当于葡萄糖的质量，mg

V----测定时平均消耗样品溶液的体积，ml

100--样品溶液的总体积，ml

有效的实验数据要求如下，V的数据与Vo接近；

后滴定<

1.00ml；

平行实验中消耗样液量之差应不超过0.10ml。

（3）酶法测定淀粉的糊化度

①酶溶液的配制

称取0.5g糖化酶于100ml容量瓶中，加缓冲溶液定容、过滤、备用；

取样品10ml各于25ml刻度试管。

其中一份用于制备全糊化样品，另一份作为测定样品。

②完全糊化样品

向样品中加热入15ml缓冲液，记录液面高度，混匀，沸水浴50min，冷却，不加缓冲液恢复液面高度。

③空白管：

取1支25ml刻度的空试管，直接加15mlhcy。

上述3支刻度试管分别加入1ml酶溶液摇匀，40℃水浴50min，每隔15min摇动一次。

每次加20ml10％ZnSO4摇匀，加1mlNaOH。

加蒸馏水稀释至25nl，混匀，过滤。

④主要步骤：

吸取0.11ml滤液和2ml试剂置于25ml刻度试管中；

将该试管置沸水6min，再加2ml磷钼酸试剂，继续加热2min；

用自来水将试管冷却，加蒸馏水稀释至52ml，堵住管口，反复颠倒使之混匀；

用分光光度计在240nm读吸收值。

计算测定样品糊化度

糊化（度）=测定样品吸收光-空白吸收光

全糊化样品吸收光-空白吸收光×

100％

计算糊化：

（度）=0.219％

（4）凯氏定氮法测定蛋白质含量

①样品处理

固体样品在105℃干燥至恒重，液体样品可直接吸取一定量，也可适当稀释后，吸取一定量进行测定，使每一样品的含氮量在0.2-1.0mg范围内。

②消化

取一定量样品，于50ml干燥的凯氏烧瓶内，加入300mg硫酸钾-硫酸铜混合粉末，再加入3ml浓硫酸。

用电炉加热，在通风橱中消化，瓶口加一小漏斗。

先以文火加热，避免泡沫飞溅，不能让泡沫飞升到瓶颈，待泡沫停止发生后，加强火保持瓶内液体沸腾。

时常转动烧瓶使样品全部消化完全，直至消化液清澈透明。

另取凯氏瓶一个，不加样品，其它操作相同，作为空白试验，用以测定试剂中可能含有的微量含氮物质，以对样品进行校正。

③蒸馏

将微量凯氏蒸馏装置洗涤（先用水蒸气洗涤）干净。

将凯氏瓶中的消化液冷却后，全部转入100ml容量瓶，用蒸馏水定容至刻度；

吸取20ml稀释消化液，置于蒸馏装置的反应室中，加入10ml130％氢氧化钠溶液，将玻璃塞塞紧，于漏斗中加一些蒸馏水，作为水封；

取一三角瓶，加入10ml膨酸-田氏指示剂混合液，置于冷凝管下口，冷凝管口应浸没在硼酸液面之下，以保证氨的吸收；

加热水蒸汽发生器，沸腾后，加紧夹子，凯氏蒸馏。

三角瓶中的硼酸-指示剂混合液，吸收蒸馏出的氨，由紫红色变为绿色。

蒸馏15min，让硼酸-液面离开冷凝管口，再蒸1-2min以冲洗冷凝管口。

空白试验按同样操作进行。

④滴定

样品和空白均蒸馏完毕后，用0.01M标准盐酸滴定，至硼酸-指示剂混合液由绿色变为浅紫色，即为滴定终点。

⑤计算

样品总氮量（mg）=（A-B）×

c×

14×

100/20

样品中粗蛋白含量（mg）=样品总氮量（mg）×

6.25

A：

样品滴定时消耗的盐酸体积B：

空白滴定时消耗的标准盐酸体积C：

标准盐酸的当量浓度14：

氮的相对分子量20：

用于蒸馏的稀释消化液体积100：

稀释消化液体积

（5）索氏提取法测定脂肪含量

①样品处理

准确称取玉米粉样品（经100-105℃烘干2-3小时）后5.00-10.00g装入滤纸筒中。

②样品测定

滤纸筒上层覆盖脱脂棉后放在索氏提取器的抽提管内把抽提管与以知重量的干燥脂肪烧瓶连接并接在冷凝器上，由冷凝管上端加入乙醚约10ml通入冷凝水，在45℃左右的水浴上加热6-8小时，最好控制每小时虹吸20次。

取出滤纸筒，利用抽提器回收乙醚。

将烧瓶取下揩干，在100-105℃烘箱中烘干1-2小时直至前后两次重量差不超过0.001g为止。

③计算

粗脂肪（%）=C*100/W

式中C——乙醚抽取物重量g

W——样品的重量g 

（6）氨基酸分析仪测定氨基酸的含量

①称样

准确称取一定量样品，精确到0.0001g，放于水解管中。

②水解

在水解管内加6mol/L盐酸10-15mL（视样品蛋白质含量而定），加入新蒸馏的苯酚3-4滴，再将水解管放入冷冻剂中，冷冻3-5min，再接到真空坝的抽气管上，抽真空，然后充入高纯氮气，重复三次后，在充氮气状态下封口或拧紧螺丝盖将已封口的水解管放在110±

1℃的恒温干燥箱内，水解22h后，取出冷却。

打开水解管，将水解液过滤后，用去离子水多冲洗水解管，将水解管全部转移到50ml容量瓶内用去离子水定容。

吸取滤液1ml于5ml容量瓶内，用真空干燥器在40-50℃干燥，残留物用1-2ml水溶解，再干燥，反复进行两次，最后蒸干，用1mLpH2.2的缓冲液溶解，供仪器测定用。

测定准确吸取0.200mL混合氨基酸标准，用pH2.2的缓冲液稀释到5mL，此标准稀释液浓度为5mol/50mL，作为上要测定用的氨基酸标准，用氨基酸自动分析仪以外标法测定样品测定液的氨基酸含量。

③工作曲线绘制及结果计算

同实验平行测定或连续两次测定结果相对偏差绝对值≤12%。

（7）721分光光度计测定直链淀粉和支链淀粉

①溶液配制

碘试剂：

城区碘化钾2.0g，溶于少量蒸馏水，再加碘0.2g，待溶解后用蒸馏水稀释定容至100mL；

1mol/L氢氧化钠溶液；

0.1mol/LHCL溶液（1mg/mL）；

支链淀粉标准标液（1mg/mL）

②样品处理

将样品粉碎过60目筛，放于鼓风干燥箱中烘干，测得水分含量为W（%），将烘干样品放入索氏脂肪抽提器中，加入甲醇30mL，加热回流脱脂4h，然后放入干燥箱中烘干，称至恒重，测得粗脂肪含量W2（%）。

准确称取脱脂样品0.1000g，置于100mL容量瓶中，加入1mL无水乙醇分散，再加9mL1mol/L氢氧化钠溶液，于沸水裕中分散10min，取出迅速冷却后，用水定容。

吸取样品液5mL，加蒸馏水30mL,以0.1mol/LHCL溶液调节pH值为3.5左右，加0.5mL碘试剂，定容至50mL，显色10min后上机。

③标准曲线的绘制

支链淀粉标准曲线：

吸取1mg/mL支链淀粉标准溶液0.3mL、0.5mL、0.7mL、0.9mL、1.1mL、1.3mL分别放入6只不同的50mL容量瓶中，加入蒸馏水30mL，以0.1mol/LHCL溶液调pH为3.5左右，加入碘试剂0.5mL，并用蒸馏水定容，静置20min。

④测定

以蒸馏水为空白，用1mL比色杯，在波长620nm和479nm处测支链淀粉标准曲线和样品的吸光度值A，以A620-A479绘制直链淀粉单波长曲线。

在波长556nm和737nm处测定支链淀粉标准曲线和样品的吸光度值，以A556-A737绘制支链淀粉双波长曲线。

根据标准曲线计算溶液内直链淀粉浓度Y1（mg/mL）和支链淀粉的含量Y2（mg/mL）。

⑤计算结果

样品的含量为：

直链淀粉Y1×

50×

100/5/100×

（1-W1-W2）×

100%

支链淀粉Y2×

若计算样品干重中的含量：

直链淀粉Y1×

（1-W3）×

淀粉与碘形成碘淀粉复合物，并具有特殊的颜色反应。

支链淀粉与碘生成棕红色复合物，支链淀粉与碘生成蓝色复合物。

在淀粉总量不变的条件下，将这两种淀粉分散液按不同比例混合，在一定酸度的条件下与碘作用，生成由紫红到深蓝一系列颜色，代表其不同直链淀粉与支链淀粉含量比例。

分光光度法是根据物质对光的选择吸收而建立起来的分析方法。

它的理论依据是朗博比尔定律：

当一束单色光通过含有吸光物质的溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质浓度和液层厚度的乘积成正比，即A=kcl

式中c--溶液浓度。

K--吸光系数，它随不同的介质、环境、波长而异，可以表示一种物质的吸收特征，在数值上等于单位浓度在单位光程中所测得溶液的吸光度。

1--介质厚度，本试验为常数。

（8）721分光光度计,碘量法测定淀粉含量

取玉米粉样品5.0g于50ml比色管，加水至25ml，40度水浴震摇1h，定容至50ml，摇匀后离心，取5ml离心液加水至约45ml，后加0.5ml碘溶液、0.5ml0.1mol/L盐酸溶液，后定容至50ml，于620nm处测吸光值。

（9）干燥箱干燥法测定可溶性成分的含量

玉米粉中所含的水分质量，以质量百分数表示。

它是按湿重与干重的差值占湿重的百分比来计算的。

干重是指干燥到恒重时的试样质量；

恒重是指当连续两次称重的质量差不超过试样质量即湿重的0.1%。

试验步骤：

称取质量为（不小于50g的试样放入试样容器，然后放在烘箱中，在105℃±

2℃温度下一