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自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 摘要 本课题主要是通过自然发酵的方法对玉米进行改性，开发玉米切粉， 并解析自然发酵的过程，研究结果表明： 1 、在玉米切粉制作的过程中，选用自然发酵技术对玉米进行改性，确 定发酵条件为：发酵温度3 0 1 2 ( 一般是室温) ，发酵时间2 4 3 6 h ，浆料细 度6 0 目，浆液波美度1 2 5 。b e ，上机蒸粉，参数为：1 0 1 蒸5 2 s ，后熟3 0 m i n ， 此时所制得的玉米切粉粉皮成形情况良好，外观爽滑，有光泽，黏度仍然 较高，弹性稍有改善，咀嚼性较好，有玉米香气； 2 、随着发酵时间的延长，玉米直链淀粉所占比例提高了，且在接近早 籼米直链淀粉含量( 2 2 2 7 ) 的时间段，制作出的米粉品质最佳，直链 淀粉含量是米粉品质的决定因素之一； 3 、淀粉颗粒形态的观测及直径的测量得知，淀粉颗粒基本完整，出现 了少许孔洞，淀粉颗粒直径范围缩小，由原来的3 1 1 4 6 i j l m 减小到 5 1 - - 一5 5 i j l m ，趋于均匀； 4 、发酵过程中，直链淀粉的分子量变化不大，成抛物线趋势，3 6 h 达 到峰值1 6 4 3 5 。支链淀粉分子量分布8 5 4 x 1 0 5 左右，趋向于接近大米支链 淀粉的分子量分布约8 6 0 x 1 0 5 ； 5 、自然发酵作用使糊化温度下降的趋势较明显，由6 8 1 6 下降至 6 2 8 7 ； 6 、相关性分析可知，直链淀粉的含量、直链淀粉和支链淀粉分子量均 与糊化峰值温度显著相关，最高相关系数可达0 7 6 0 ： 7 、研究表明，在自然发酵玉米的浸渍水中，主要的优势作用菌群为酵 母菌群和乳酸菌群。 通过全方位的研究，证明了自然发酵法研制玉米切粉的可行性，阐述 了发酵过程对玉米淀粉的改性作用。分析认为：酵母菌和乳酸菌综合作用 于玉米淀粉，直链淀粉含量的提高、糊化温度的降低、淀粉颗粒的均匀使 玉米的化学组分、淀粉结构和性质接近于大米，从而制作出品质类似大米 切粉的产品。 关键字：玉米切粉自然发酵过程解析 r e s e a r c ho nc o r n f l o u rn o o d l e si n n a t u r a lf e r m e n t a t l o nm e t h o da n d i t sa n a l y s i s0 ft h ep r o c e s s a b s t r a c t m o d i f i e dm a i z et o t a p c o r n f l o u rn o o d l e s t h r o u g h n a t u r a l f e r m e n t a t i o nm e t h o d ，a n da n a l y s i st h en a t u r a lf e r m e n t a t i o np r o c e s s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ： 1 i nt h ep r o c e s so ft a pc o r n f l o u rn o o d l e s ，n a t u r a lf e r m e n t a t i o n t e c hn o l o g yw a ss e l e c t e dt om o d i f i e dm a i z e f e r m e n t a t i o nc o n d i t i o n sw e r e d e t e r m i n e da sf o l l o w s ：f e r m e n t a t i o n t e m p e r a t u r e ：3 0 ，f e r m e n t a t i o n t i m e ：2 4 3 6 h ，b a u m ed e g r e e s ：1 2 5 0 be ，s t e a m e dp a r a m e t e r s ：1 0 1 c ，5 2 s ， r i p e n i n g3 0m i n a tt h i sp o i n ti nt h es y s t e m ，t h ec o r n f l o u rn o o d l e s s k i n w e r ei ng o o dc o n d i t i o n ，a p p e a r a n c ed a i n t i l y ，s t i l lh i g h e rv i s c o s i t y ，e l a s t i c i t y s l i g h t l yi m p r o v e d ，a n db e t t e rc h e w i n g ，c o r na r o m a ； 2 w i t ht h ee x t e n s i o no ff e r m e n t a t i o n ，a m y l o s ec o n t e n ti n c r e a s e d ，a n d g e t t i n gc l o s e rt oz a o x i a nr i c ea m y l o s ec o n t e n t ( 2 2 2 7 ) ，a tt h et i m et o i i i p r o d u c et h eb e s tq u a l i t yr i c en o o d l e s ； 3 o b s e r v a t i o no fs t a r c hg r a n u l e sf o r ma n dm e a s u r e m e n to ft h ed i a m e t e r t h a tt h eb a s i ci n t e g r i t yo fs t a r c hg r a n u l e s ，i naf e wh o l e s ，t on a r r o wt h e s c o p eo fs t a r c hg r a n u l e si nd i a m e t e r ，f r o m 3 1 1 4 6 i j l mt o5 1 6 5 i j l m ，w h i c h i sm o r eu n i f o r m ； 4 f e r m e n t a t i o np r o c e s s ，t h em o l e c u l a rw e i g h to fa m y l o s eo v e r a l l u p w a r dt r e n d ，a m y l o p e c t i nm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o nt e n dt ob ec l o s e t ot h er i c ea m y l o p e c t i nm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o no f8 6 0 1 0 5 ： 5 t h er o l eo fn a t u r a lf e r m e n t a t i o n g e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r e d o w n w a r dt r e n dm o r e a p p a r e n t ，f r o m6 8 1 6 。ct o6 2 8 7 c ； 6 c o r r e l a t i o na n a l y s i si n d i c a t e st h a tt h ec o n t e n to fa m y l o s e ，a m y l o s e a n da m y l o p e c t i nr a t i o ，a m y l o s ea n da m y l o p e c t i nm o l e c u l a rw e i g h ta n d p a s t i n gp e a kt e m p e r a t u r ew e r es i g n i f i c a n t l yr e l a t e d ，t h eh i g h e s tc o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n ti s0 7 6 0 ； 7 t h es t u d yi n d i c a t e dt h a tt h en a t ur a lf e r m e n t a t i o n p r o c e s s o f l a c t o b a c i l l u sa n dy e a s tg r o u pa d v a n t a g eg r o u pf l o r a t h ec o m p r e h e n s i v es t u d yp r o v e dt h a tt h en a t ur a lf e r m e n t a t i o no fc o r n d e v e l o p e dt h ef e a s i b i l i t yo fc o r n - f l o u rn o o d l e s ，e x p a t i a t et h ei n f e c t i o no f f e r m e n t a t i o n p r o c e s s t oc o r n p h y s i c a l ，c h e m i c a lp r o p e r t i e s a n dt h e m o d i f i c a t i o no fs t a r c h ，c o n f i g u r a t i o nb ym i c r o b i a lf e r m e n t a t i o n c o r n f l o u r n o o d l e si sar e s u l tw h i c hm i c r o b i a lf e r m e n t a t e dc o r n b y a c i do r e n z y m e t h e m o d i f i c a t i o ni n c l u d et h ec h e m i c a l c o m p o s i t i o n a n d i v p u r i f i c a t i o no fs t a r c h p u r i f i c a t i o no fs t a r c h ，f a l lo ft h ep a s t i n gt e m p e r a t u r e ， b r e a k d o w no fc o r ns t a r c hg r a n u l e s s t r u c t u r ea n dn a t u r eo fc o r ns t a r c h g e t t i n gc l o s e rt or i c ea n dp r o d u c ep r o d u c t sw h i c hq u a l i t yl i k en o o d l e s k e yw o r d s ：c o m - f l o u rn o o d l e s ；n a t u r a lf e r m e n t a t i o n ；a n a l y s i so ft h e p r o c e s s v 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 洲年f 月忙月 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 匕靠l 】时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 做储虢霸底聊签名碗孰洲年杉月阳 自然发酵法研制玉米切粉及其发醇过程的解析 第一章绪论 1 1 与本课题相关的国内外研究现状 1 1 1 玉米概况 玉米又名玉蜀黍、大蜀黍等，属禾本科玉米属。全世界玉米播种面积仅次于小麦、 水稻而居第三位，2 0 0 7 年全球总产量达到了7 6 6 7 2 亿吨【m 】。在我国，玉米的播种面积 很大，分布也很广，是我国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一，产量 居世界第2 位。中国国家粮油信息中心于2 0 0 7 年1 2 月5 日发布的食用谷物市场供需 状况报告中预测，2 0 0 7 年中国玉米播种面积为2 8 0 5 万公顷，较0 6 年的2 6 9 7 万公顷 增加1 0 8 万公顷，增幅4 0 0 1 3 j 。 玉米加工主要有三条工艺路线。第一是玉米湿磨，玉米通过浸泡、湿磨、分离、脱 水和干燥等制成淀粉、蛋白粉、纤维饲料和油等。淀粉除部分直接用于食品、烹饪和工 业使用外，更作为精深加工的原料，即变性淀粉、淀粉糖和发酵产品，生产附加值更高、 经济效益更好的深加工产品( 例如氨基酸、有机酸、酶制剂、变性淀粉和糖等) 。第二 是干磨，将玉米磨成粒度不同的粉和碴，用作饲料、发酵原料( 玉米酒精和柠檬酸) ， 或制粉、制碴后用于膨化食品、方便面、方便粥、玉米特强粉、玉米片等食品。第三是 直接加工，例如玉米笋、甜玉米罐头和速冻糯玉米等【4 。5 j 。 口粮消费占玉米总消费的比重大约在5 左右，但是随着时代的发展，这个比例有逐 步降低的趋势。玉米是三大粮食品种之一，为解决人类的温饱问题起到很大作用。时至 今日，玉米仍然是全世界各国人民餐桌上不可或缺的食品。在“玉米的故乡”墨西哥，“国 菜”玉米饼的年消耗量达到1 2 0 0 万吨之多，人们无论贫富贵贱都非常喜欢食用；在发达 国家和地区，玉米也被作为补充人体所必需的铁、镁等矿物质的来源为人们广泛食用。 在某些贫困国家和地区，玉米依然是人们廉价的裹腹之物。玉米是重要的工业原料，也 可加工成精制的玉米食品【4 巧j 。 广西大学硕士掌位论- , - k自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 1 1 2 米粉概述 米粉是大米的深加工产品，按照含水量分可分为湿粉和干粉：按加工工艺分，有切 粉和榨粉，是我国具有悠久历史的传统食品，它质地柔韧、爽滑可口、有咬劲，既可作 为主食，又可作为小吃，是南方数省人们经常食用的米制品。 米粉的消费市场非常广阔，目前的产量远远不能满足市场的需要。传统的米粉加工 方法，有以北方河北省昌黎县为代表的飘漏法和在南方以广东汕头为中心的挤压法。这 两种方法生产出来的采粉有韧性，口感好。是目前大多数地区加工米粉的主要形式。现 在也出现了与传统工艺完全不同的自熟式和外熟式的螺杆挤丝机，工艺简化生产效率 高，但产品质量较差。生产厂家一直采用传统的加工方式，工艺流程复杂、经验性强、 生产效率低受材料季节等因素的影响严重，难以适应工业化的要求【6 】。 在西方国家由于其饮食习惯的缘故，针对米粉的科学研究很少，主要集中在中国、 日本及东南亚国家。目前国内外对米粉的研究，主要集中在米粉品质的影响因素、品质 评价体系的建立方向。 1 1 2 1 米粉的生产工艺 中国是米粉的发源地，按传统工艺中产品的成型方式可分为榨粉和切粉。榨粉( 英 文名：b i h o n ，b i f u n ，r i c en o o d l e ，v e r m i c e l l i ) 为挤压成形的，是将高直链淀粉含量精米或碎米 浸泡、湿磨、滤布过滤脱去大部分水至水分含量约3 8 4 2 。用石碟或粉碎机破碎粉块， 揉捏成5 0 0 9 左右的团，于沸水中煮至浮起或汽蒸进行表面糊化，充分揉捏均匀，于挤压 机上挤丝成形，然后煮丝或汽蒸进行完全糊化，水冷后晾干或直接烹煮食用。挤压过程 中大量淀粉降解，胶稠度由硬变软【_ 7 1 。一般常用新磨出的湿粉，使脂肪劣化减少到最小 程度，泰国还另外加入一定量的酸性亚硫酸钠以抑制微生物滋生。在中国的江西将湿粉 在取掉粉镜的挤压机上挤压以混合均匀，使揉团操作更容易。在日本也有用涡轮磨干磨 以减小清洗和湿磨的废水污染，切粉一般是用湿磨粉和含水4 2 的面糊，放在滚筒上， 装入量以没过滚筒一半为宜。滚筒转动，粘在其上的一层面糊由不锈钢刀片划落在纱布 或不锈钢传送带上，进入蒸汽遂道内糊化处理3 分钟，使含水量达到6 2 。把压好的片 在花生油中浸一下，折叠好，切成片直接出售。整个加工过程中淀粉基本上未发生降解。 切粉在日本和泰国也非常流行。 中国台湾传统的米粉生产方法有两种，一种叫水粉，另一种为炊粉。将釉米浸泡 2 自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 4 - - - 6 h ( 冬季1 2 一- 1 5 h ) ，以湿法磨浆，压滤脱水后混匀挤成9 e r a 左右的粉团后汽蒸至半熟或 沸水中略煮以部分糊化，搅拌均匀，压成约5 c m 厚的米片，卷成圆筒形于挤丝机挤丝成 形。水煮完全糊化后冷水冷却即为水粉：而汽蒸完全糊化后冷水冷却即为炊粉，最后进行 干燥。 以往采用泰国进口的粕米制作米粉，自从其本 土产的粳米过剩禁止进口后，日本新泻县开发了 1 0 0 粳米的生产技术。其制法是：精米清洗，甩 干水，粉碎后在蒸揉机内加3 5 的水蒸炼混合 5 l o m i n ，加入3 0 左右的生粉( 1 0 0 1 5 0 t m ) 并揉捏 均匀。然后用压延辊压延成1 3 m m 厚的粉带，置于 室温或冷藏库贮存一夜，切成2 2 m m 条包装。设备 可采用小麦面条生产用的设备。 菲律宾用高或中等直链淀粉含量的精白米干 磨，过1 0 0 目筛，加o 6 - l ( 水：米) 的水混合成团。 揉捏成7 c m 的球形于沸水中煮至上浮或3 0 m i n 左 右，捞起沥干，冷却后切成许多小块，然后挤丝成 形，干燥即可【8 】。其它国家如越南、马来西亚等工 艺与中国类似。 综上所述，除日本的粳米米粉生产工艺比较 特别外，其它各国的米粉生产技术大同小异，按 成型方式可分为榨粉和切粉两类。其中自然发酵米 粉的生产方法除浸泡时间比榨粉的浸泡时间长外， 原料米 上 清洗 上 浸泡 上 磨粉( 干磨或湿磨) ii 粉团米浆 ll 一次糊化摊浆 ll 挤压成型粉片 ii 二次糊化完全熟化 老化 i 榨粉切粉 其它操作完全相同。如图1 1 所示为榨粉与切粉生产图1 1 榨粉和切粉生产的工艺流程图 的工艺流程图，图中虚线部分工艺原理是相同的。 f i g 1 1n e f l o w c h a r to f e x t r u d e dr i c e 切粉生产时添加预糊化淀粉糊( 芡) ，而榨粉生产 n o o d l ea n dr i c es h e e tp r o d u c t i o n 时也添加粉头子( 成品米粉) ；唯一不同的是榨粉需要挤压机成型，而切粉在摊浆加热时成 型，这两种分类方法也是由此单元操作而来的。因为成型操作对米粉最终的流变品质没 有决定性的影响，台湾学者对制造米粉的原料米进行了大量研究，研究表明以直链淀粉 含量高的品种为佳【8 l 。日本主要大米品种为粳米，对以粕米为原料制作米粉研究较少。 而我国米粉生产还停留在沿袭传统工艺作坊式的生产水平，缺乏对米粉生产工艺基础理 3 广西大学硕士掌位论文自然裳酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 论系统的研究，产品质量不稳定，距工业化生产还有很大距离。 1 1 2 2 米粉品质影响因素的研究现状 研究者近年来对米粉品质的影响因素的研究主要集中在原料、浸泡工艺、浆料参数 等方面，研究结果基本一致，主要包含几个方面： 第一，直链淀粉含量是影响米粉的口感和力学性质的主要因素，在2 2 2 7 之间时 加工出的米粉品质较好，一般选择早籼米为原料【9 】。 第二，浸泡工艺的影响：南宁市各米粉生产厂家一般浸泡2 h ，这样既可以节约磨浆 时的能耗，还不会导致切粉酸度过高。 第三，浆料细度的影响：浆料太粗，导致米粉易断；太细则米粉容易粘连。一般生 产中米浆过6 0 目筛即可。 第四，浆料波美度的影响：生产中用波美度来代表浆料的水分含量，是影响米粉品 质的一个重要因素，水分含量过低，米粉不易成型，且成本高；水分含量太高则加工出 的米粉易断，易腐1 0 。1 2 】。南宁市的米粉厂多采用1 1 5 1 5 。b 、e 。 第五，预糊化的影响：预糊化有助于提高米粉的最大应变，降低切粉抗拉强度和硬 度，从而达到改善口感的作用【13 1 。 第六，老化参数的影响：老化亦称后熟，宜在4 和相对湿度为7 0 9 0 的条件下 进行，后熟3 0 6 0 面n 的米粉外观光滑，出条均匀【协14 1 。 1 1 2 3 米粉品质评价体系的研究现状 传统食品的品质评价是非常困难的，众口难调，不可能简单的用好吃或难吃来评论， 米粉也是如此。我国的米粉标准已作废，目前尚无新标准代替。原标准被取消的原因主 要是其条理性和可操作性较差，影响小，缺乏权威性。没有权威的米粉质量标准，是目 i j 米粉生产较为混乱的主要原剧”一6 1 。建立一套完整科学的品质评价体系，对于控制米 粉的品质，以及改进工艺都有很大的意义。国内外对于米粉品质评价体系建立的研究并 不是很多，在类似产品中，以意大利面条、东方面条和米饭的评价方法的研究较多。从 这些研究报告和综述来看，其研究通常采用相关的仪器，如通过拉伸、压缩等实验测定 样品的硬度、拉伸强度、粘性等客观指标，并与感官评定结果相对应，力图以客观指标 代替主观指标，达到准确、快捷地评价产品品质的目的1 1 7 】。国内对此方面的研究结果类 4 自然发酵法研制玉米切粉及其裳翻皓之程的解析 似，可以作为参考。各研究单位都在积极的探索品质评价的体系，研究方向集中在用科 学的仪器手段代替感官评价手段，主要研究成果如下： 第一，中国农业大学教授李里特【1 8 1 采用食品流变仪测定米粉的力学性质与感官评定 中的有关口感的指标有较好的相关性。综合评价只与部分口感指标( 粘性、硬度、筋道 感) 高度显著相关，而与米粉的清香、光泽及细腻无关。口感指标间均具有较高的相关 性，这说明米粉各口感指标不是独立的，而是存在相互影响的关系。仪器测定的硬度与 感官评定的粘性和硬度有显著的相关关系，感官评定中的粘性可以用仪器测定中的硬度 来说明。 第二，通过物性测试仪剪切实验中的剪切应力和应变峰面积可以反映成品米粉的硬 度，弹性系数可以反映成品米粉的弹性。品质较好的米粉标准为：剪切应力在4 0 - - - 7 5 9 之间，应变峰面积在1 2 0 - - 1 7 0 9 之间，弹性系数在4 0 以上【1 9 2 0 l 。 第三，感官评定的筋道感基本上可用仪器测定的抗拉强度、最大应变和硬度来说明， 在不便于采用感官评定评价米粉的情况下，可采用仪器测定的硬度，抗拉强度和最大应 变作为米粉1 2 感评价的参考值，米粉的气味，色泽等指标应以感官评定为主【2 心2 1 。 1 1 3 发酵谷物食品及其机理的研究概况 1 1 3 1 发酵米制品的研究 在我国南方的少数地区，浸泡发酵大米生产的米粉比非发酵法能够获得更好的口感 和品质，发酵鲜榨米粉在泰国也较常见【2 3 1 ，但是由于属于传统工艺，其工业化模型尚未 建立，发酵机理也尚未明确，所以目前大部分的研究都是针对自然发酵的菌种鉴定和发 酵结果展开的，主要有以下几个方面： 第一，大米发酵过程中的主要微生物包括乳酸链球菌、乳杆菌、和酵母菌。大部分 研究表明乳酸菌和酵母菌是优势作用菌种。乳酸菌发酵产生乳酸，使蛋白质溶出，被酵 母菌等微生物利用，显著地降低大米中的蛋白质和脂肪的含量，从而使与之结合的淀粉 释放出来。同时还引起了灰分的降低，总糖和游离脂肪酸含量呈上升趋势，起到了纯化 淀粉的作用【2 4 之5 1 。 第二，发酵过程中p h 值的下降说明发酵产酸作用十分强烈，总糖与还原糖的变化 说明淀粉发生了局部降解，离子色谱分析表明发酵产酸主要是乳酸，也有少量醋酸。发 酵的改性作用是发酵的酸或酶渗入到淀粉颗粒内部作用的结果。由于乳酸的断链作用使 5 广西大掌硕士掌位论文自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 大米淀粉发生了酸变性。发酵米粉的特殊流变性主要是乳酸对淀粉的变性结果i z 6 。 第三，自然发酵主要作用于淀粉的无定形区，对结晶区的结构影响不大。d s c 表明 淀粉的晶型未变，但晶区比例增大；f t i r 表明没有新的化学键和化学结构产生。电镜照 片表明乳酸菌发酵使淀粉颗粒不完整，颗粒变小，发酵是在颗粒的内部进行的。支链淀 粉和直链淀粉的分子结构对凝胶性能具有决定性影响。由于外侧链变短及脱支，凝胶体 系分散相的支链淀粉的结晶性减弱，延缓了支链淀粉的老化倾向，利于米粉凝胶保持水 分。而直链淀粉所形成的网络构造能耐酸和高温，使米粉柔韧而耐煮，拉伸性能提蒯2 6 】。 1 1 3 2 发酵玉米制品的研究 以玉米为原料发酵的产品主要是发酵工艺的代谢产物，如味精、氨基酸、柠檬酸、 酒精、乳酸、糖醇等，这些产品在国内外都已经工业化、大规模化生产。而玉米发酵生 产的粮食产品并不多，主要有以下几方面的研究。 1 、吉林市飚新食品技术研究所通过发酵玉米成功的生产出玉米特强粉，所得干粉 可以进行类似小麦粉的各种加工。其工艺特点是利用乳酸菌和o t 淀粉酶修饰玉米淀粉分 子结构，使其局部变性，颗粒细化，纯化淀粉，分子变小等。其工艺主要包括浸泡，降 低玉米粒的强度，使其果皮软化等。经过改性，约7 0 的无机盐( 灰分) 、4 0 的可溶 性糖类及1 5 的可溶性蛋白质从玉米籽粒中向浸泡水中转移，并使淀粉颗粒充分膨胀； 加a 淀粉酶，在酶的作用下，淀粉部分降解，在乳酸菌的作用下产生乳酸，抑制其他微 生物的生长，从而使玉米便于超细加工产生粘弹性，适口性，改变其产微酸刺激胃的劣 性【4 ，2 刀。 2 、发酵玉米面条是我国辽东一带的一种民间食品，以玉米粒为原料，在水浸泡下 自然条件发酵，再磨成细腻的玉米面粉，沥干水分便得到理想的发酵玉米面副2 引。最后， 将面团挤压成条，沸水下锅煮熟，即成为具有一定弹性的玉米面条制品，它富含多种对 人体有益的营养成分，而且其独特的芳香酸味既赋予了食品良好的风味还可以大大的增 进食欲，所以深受广大老百姓的喜爱。 3 、我国吉林产的玉米方便面，经浸泡发酵改善了玉米粗糙的口感，增加了人们所 喜好的风味，达到合理膳食。发酵法生产玉米方便面的研究的关键是利用自然富集的乳 酸菌和酵母菌以及亚硫酸浸泡玉米粒4 8 h ，以溶去蛋白网状组织，然后再加入酵母发酵 2 0 m i n ，可得到玉米精粉。但只提到发酵降解的作用和营养增强作用，而对方便面食用 品质方面的影响未做研列2 3 1 。 6 自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 1 1 3 3 其他发酵食品 浸泡发酵是改善食品物料结构和功能特性的良好途径，它为农产品的深加工提供了 新的思路。发酵的粮食产品在国内外有很多品种，而且是日常所不能缺少的主食。 菲律宾生产一种经酵母发酵的米糕，用老化的直链淀粉米磨出的粉制成，膨胀性强， 松软适口1 2 9 】；南美洲利用浸泡发酵工艺改善木薯淀粉的焙烤性能，l o 2 0 发酵2 8 天 左右所得的酸性木薯淀粉p h 3 5 4 0 ，含有0 5 6 - 0 6 0 的乳酸，9 3 5 - - 9 8 5 的淀粉， 灰分、粗脂肪和粗蛋白含量都较低，粗脂肪为0 0 7 - - 0 1 1 ，灰分0 1 4 - 0 4 8 ，粗蛋白 仅0 0 6 - 0 1 4 ，几乎不含蛋白，但也具有可消化、易吸水膨胀和易被酵母利用的特点， 直链淀粉老化形成的膜包围着支链淀粉的溶胶，水分子被包埋其中如同面包中的气体不 能逸出，从而起到增塑的作用，使支链淀粉只有较长的外链才有可能老化。阻碍了支链 淀粉的结晶老化，维持了体系较好的粘弹性，表现为柔软和拉伸性强，认为发酵过程中 产生的多糖具有类似小麦谷蛋白的粘弹性，制作的面包有一定的筋力和韧性呈多孔的蜂 窝状组织【2 3 ，2 9 1 。 利用酸浆法提取淀粉生产粉丝，在我国具有悠久的历史，其作用机理在1 9 7 3 年被 解开，即酸浆中能湿淀粉凝结成团沉淀的是乳酸链球菌，而其它的菌和代谢产物都没有 这种作用【3 3 1 。 1 2 研究的目的和意义 1 1 1 本课题的研究目的 本课题主要是针对我国玉米和米粉生产与加工的现状，通过对玉米切粉加工关键技 术研究，以传统发酵工艺为基础，确定以自然发酵为手段改良玉米的淀粉结构和性质， 研制玉米切粉。玉米切粉粗粮细做，结合了玉米的营养、切粉的口感，是现代人追求的 健康食品。除了具有普通大米米粉的口感爽滑、易消化等特点之外，还有淡淡的玉米香 气，色泽金黄，富含维生素a 、氨基酸、膳食纤维等一系列玉米相对于大米特有的营养 元素，经常食用将会对由于饮食引起的身体亚健康状况有一定的改善作用。 通过监控发酵过程中玉米淀粉的结构性状、糊化性质及加工生产米粉后的物理性状 改变，解析整个自然发酵的过程，为研究微生物发酵对玉米淀粉结构的改变机理奠定基 础，为实际生产提供理论依据，从而加快玉米食品的转化速度，推进玉米主食产业化的 7 自然域醇法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 进程。 1 1 2 本课题的研究意义 在中国南方由于盛产稻米，米粉比较流行，是廉价而且方便的主食，但随着2 0 0 7 年以来的粮油涨价，米粉由原来的0 6 元斤疯狂涨到现在的1 5 元斤，价格的上扬使得 消费者对米粉品质要求越来越高，品种也开始要求多样化。 玉米成为廉价且最具开发潜力的新米粉原料之一，但以玉米直接作为生产原料加工 生产的玉米食品一直未能在市场是占主导地位，原因是企业缺乏必要的技术创新，开发 的产品单一，缺乏可持续性，开发周期长，不能适应市场变化需要和高质量低成本的新 形势，难以满足人们生活r 益提高的需求，而且加工方式大多采用传统工艺，深加工力 度不够，对加工原料特性与加工适应性缺乏认识与研究，造成制做的玉米食品品种单一， 品质低劣，口感不如大米、小麦粉等精粮食品1 4 1 。 因此，玉米食品加工在我国还处在起步阶段。如果能用玉米替代大米作为米粉原料， 一方面可使玉米产品的价值增值；另一方面还可以为食品更新换代，方便化、多功能化 创造条件。同大米相比，玉米除了成本低廉之外，还存在很多优势： l 、玉米中所含的各种营养成份远远高于大米、白面。其粗纤维含量是大米、白面 的4 8 倍，作为人体清道夫的粗纤维能清理人体内各种有害物质，平衡膳食结构。据现 代科学测定，每l o o g 玉米中含蛋白质8 5 9 、脂肪4 3 9 、糖类7 2 2 9 、钙2 2 m g 、磷2 1 0 m g 、 铁1 6m g ，富含胡萝卜素、b 1 、b 2 等维生素，且含有玉米特有的胶蛋白。黄玉米可以补 充人体维生素a 的不足，对视力十分有益，所含不饱和脂肪酸和维生素有软化血管的作 用。玉米中还含有谷胱甘肽和硒，能与人体中的多种致癌物质结合，具有显著的防癌作 用【3 4 - 3 6 。 2 、玉米作为米粉原料，成本低，出品率高。2 0 0 6 年底玉米价格为1 3 4 0 - 1 6 3 0 元 吨，目前报价一般在1 4 0 0 - 1 5 0 0 元吨；而米粉厂生产米粉所用标一米批发价一般2 2 0 0 - 2 3 0 0 元吨，从价格上玉米就占有很大的优势。另外，米粉厂生产米粉，米与水的比例 一般为1 ：1 5 1 ：1 8 ，而玉米米粉制作的初步实验表明，玉米比大米吸水量高。玉米所 需水量要在1 8 以上才会有较好的流动性，这就说明玉米制作米粉的出品率高于大米。 3 、配比容易，普通玉米只含有2 3 - - 2 7 的直链淀粉，而人工培育出的高直链玉 米品种，其直链淀粉含量可达8 0 以上。直链淀粉含量是淀粉凝胶类产品品质的关键决 8 广西大学硕士掌位论文自然发酵法研制玉米切粉及其发翻 过程的解析 定因素之一，所以，采用不同品种的玉米根据其直链淀粉含量的差异进行的配比，就比 大米更容易得到理想的米粉原料，这将为米粉的专用粉开辟新的路径。 4 、从经济发展的角度看，开发玉米资源，可促进农业产业化进程，缓解“三农”问 题；从保障粮食安全的角度看，利用玉米营养可扩大食品消费，拓宽食用领域，缓解我 国未来粮食压力【3 7 0 引。 著名营养学家于若木说：“玉米是长寿食品，完全具备当主食的资格”。玉米等杂粮 食品既是儿童营养食品，又是老年食品；既是营养保健食品，又是功能食品，这个消费 层面量很大。随着人们对这一健康食品认识的提高，消费观念的更新，玉米新食品的开 发前景将更为广阔f 3 9 1 。 1 3 本课题研究的主要内容和创新点 以玉米为研究对象，通过集成与融合不同学科理论和方法，将传统加工方法与现代 生物技术相结合，研发出营养价值高、适口性好与良好加工特性的玉米米粉新产品，并 进一步解析自然发酵对玉米的改性作用。主要内容包括以下几点： ( 1 ) 自然发酵法研制玉米米粉工艺的确定与新产品的面世。 ( 2 ) 监控发酵过程中玉米淀粉的结构性质的变化，明确自然发酵对玉米的改性作用。 ( 3 ) 通过相关性分析，确定切粉品质的关键决定指标。 ( 4 ) 分离纯化并初步鉴定自然发酵玉米浸渍水中的优势茵群。 尽管我国玉米深加工工业已取得初步进展，但比照世界先进国家，仍有很大差距。 直接以玉米为原料生产各种产品的研究还是很少，能够充分利用玉米的营养价值的产品 就更少，尤其通过发酵改性工艺改变玉米加工性能生产玉米米粉及面包等类产品的研究 更是一个空白的领域。从资料检索看，国内目前还没有利用玉米改性技术生产玉米切粉 的报道。本课题将率先在国内研究利用发酵手段改善玉米性状生产新型玉米产品一玉米 切粉。本课题将微生物发酵对玉米性质的影响作为研究重点，对发酵过程中玉米淀粉结 构和性质的改变进行全面解析，并对结构和性质之间的关系进行分析，从而确定切粉品 质的关键决定因素。 随着人们对这一健康食品认识的提高，消费观念的更新，玉米新食品的开发前景将 更为广阔。 9 自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 第二章玉米切粉加工工艺的探索 随着人们饮食结构的变化，提倡粗细结合，以粗为主的饮食观念逐渐深入人心，玉 米食品以其突出的营养保健功能受到人们的喜爱，需求量日益增长。市面上有发酵工艺 制作的玉米面条、玉米煎饼以及玉米淀粉为原料的粉丝等产品，而玉米切粉至今无人开 发。切粉作为两广地区特有的早餐，其重要性众所周知，如果能研发成功并且推广将对 两地的饮食结构产生巨大影响。 本实验以提高营养，降低成本，实现产品品种和风味多样化为出发点，开发玉米切 粉。但是由于玉米原料的品质特性不适合加工切粉，在生产过程中产品不易成型，加工 技术具有一定的难度，本章针对此问题对玉米切粉的加工工艺进行了探索，后期蒸粉工 艺流程选择了大米米粉的加工工艺，目的是尽可能的降低生产线的改造成本，适应当前 的生产形势。 2 1 实验材料和方法 2 1 1 实验材料 市售普通碎玉米粒 i h p 3 2 0 电磁炉 电子万用炉( 2 2 0 v a c 10 0 0 w ) b l 6 1 0 型电子天平 y u 8 0 0 2 型磨浆机 6 0 目标准筛g b 6 0 0 3 8 5 b c d 一2 0 2 型冰箱 h r l8 4 3 型飞利浦三合一搅拌榨汁机 蒸粉机( 图见附录) 1 0 产地：东北 佛山富士宝公司生产 天津泰斯特仪器有限公司 s a r t o i u u s 公司 沧州隆华电动机械有限公司 浙江上虞标准筛厂 重庆五洲宝业公司 珠海飞利浦家庭电器有限公司 南宁快点米粉有限公司提供 自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 2 1 2 实验方法 2 1 2 1 初步探索 1 、普通工艺 1 3 , 4 0 ( 参照大米) 巳圃壁蛩匝卫堕蟹翌翌翌至p 圈 通过反复磨浆的办法，逐渐将螺距调小，浆料过6 0 目，调波美度1 2 5 0 b e ，混匀， 上机蒸粉，控制温度1 0 0 5 ，粉皮厚度约0 5 m m 。 2 、改变糊化程度【1 3 】 根据实际生产中的例子分别将1 1 0 1 5 已经糊化的玉米浆( 1 8 倍水) 分别添加 到未糊化的浆液( 1 8 倍水) 中，搅拌，浆料过6 0 目，调波美度1 2 5 0 b e ，混匀，上机 蒸粉，控制温度1 0 0 5 ，粉皮厚度约0 5 r a m 。 3 、自然发酵【2 3 2 6 】 自然条件下( 3 0 左右) ，玉米粒中添加1 8 倍的水，浸泡2 4 - - 一4 8 h 后，弃去原浸 泡液，洗涤浸泡后的玉米粒，重新加水至原重，磨浆，浆料过6 0 目，调波美度1 2 5 0 b e ， 混匀，上机蒸粉，控制温度1 0 0 5 ，粉皮厚度约0 5 m m 。 4 、可加工性能的初步评价【2 3 2 6 j 不同工艺条件下制成的切粉，可加工性按表2 1 的标准赋予分值以便于讨论。本课 题中所指的可加工性能是指原料加工成切粉的能力。 表2 1 可加工性评价标准分值 t a b l e2 1m a c h i n a b i l i t ye v a l u a t i o nc r i t e r i ap e r c e n t i l e 可加上性分值 浆液流动性、成条性好 浆液流动性、成条性较好 浆液流动性一般、可以成条 浆液流动性、成条性差 浆液流动性很筹、不能成条 2 l 0 1 2 2 1 2 2 自然发酵工艺的确定及其发酵参数的选择 根据实际生产的条件及自然发酵本身的特点，选用了发酵时间0 h ，1 2 h ，2 4 h ，3 6 h ， 4 8 h ，6 0 h ，7 2 h 作单因素实验的水平。 自然发酵法研制玉米切粉及其发酵过程的解析 2 1 2 3 切粉的品质评价 本研究结合各种相关资料【2 3 捌，采用感官评定的方法与物性测试相结合的方式，对 切粉的口感进行评价，已得到适合本实验室的合理的切粉品质评价方法。 感官评价1 4 | 】：为了更好的进行感官判断，使本次研究的内容具有普遍认可性，采用 了问卷调查的方式确定影响切粉感观品质的具体指标和相应指标应该在品评过程中所 占的比重( 调查问卷的设计详见附录) 。通过对问卷调查( 调查问卷6 0 份，其中有效问卷 4 3 份) 进行的统计和分析，确定切粉的感官指标如下所示： 表2 2 切粉品质的感官评价 t a b l e2 - 2s e n s o r ye v a l u a t i o ns c o r eo fc o r n f l o u rn o o d l e sq u a l i t y 评分过程应在烹煮结束后1 5 - 3 0 m i n 内完成。样品用随机数字进行编号，每次评定 样品数不超过4 个，样品量为3 0 9 人。评分员分为两个不同的小组。其中，小组a 由 广西大学制糖工程专业的研究生组成，试验时间为下午3 ：0 0 - 4 ：0 0 ；小组b 由广西大 学食品专业的本科生8 1 0 人组成，实验时间为晚上9 ：0 0 1 0 ：0 0 。评价分数同一样品 去掉一个最高和一个最低分，剩余的取平均值。 断条率【4 l l ：将样品用筷子挑起，停留约1 0 s ，肉眼观测出裂纹或完全断裂者均极为 断条，以断条数与原样品条数的百分比计为断条率，在烹煮结束后5 1 0 s 内( 实际生活 中切粉在食用前只是在开水中烫5 s 左右) 完成测定。每组测定取不少于2 0 个平行样， 每个试样不能重复，测定三组，取平均值。 物性测试【2 1 ，4 2 ，4 3 舶1 ：根据意大利面条的测定指标和样品本身的性质，取1 0 x l c m 2 后 熟3 0 m i n 的切粉( 质量为2 4 0 - 2 4 7 9 ) ，每次10 - - 15 个平行样，用t a x t , h o p b s 探头， 每个样品测试三次，取平均值。 1 2 广。西大掌硕士掌位论文自然发酵法研制玉米切粉及其发酉车过程的解析 2 2 实验结果与讨论 2 2 1 初步探索的结果 玉米作为生产原料与大米相比，在主要的化学组成淀粉、蛋白质、脂肪、直链淀粉 与水分含量上差异不大，但由于淀粉颗粒大小及淀粉结构和性质上的差异，例如糊化特 性、直链淀粉的链长等，造成产品质量上的差异。 通过初步的探索发现，要开发全玉米切粉，首要的是解决玉米浆液中有粗糙颗粒状 物质存在的问题，依据“表2 1 可加工性能的评分标准”得到以下初步结果： 表2 3 切粉研制探索性试验的结果 t a b l e2 3t e s tr e s u l t so fc o r n f l o u rn o o d l e sd e v e l o p e d 所采用工艺可加上性能评分 普通工艺条件 改变糊化程度 自然发酵 2 - 2 l 未发酵玉米切粉浆液仍有粗糙感颗粒物质存在，粉皮也不成形，弹性差，粘且易碎， 没咬劲，部分粉皮甚至蒸不熟，有夹生现象。几种方法中唯一可行的就是自然发酵。 2 2 2 自然发酵工艺参数的确定 自然发酵4 8 h 后玉米切粉粉皮完全蒸熟，成形情况良好，成品外观爽滑，弹性稍有 改善，咀嚼性较好，黏度较高，有玉米香气，可加工性能评分为1 分。相比未发酵样品 有较大幅度提高。所以，本实验主要是通过发酵的方法，改善玉米的性质使之适合于制 作切粉，切粉成品品质评价采用2 1 2 3 的评价方法。 2 2 2 1 感官评定结果 自然发酵1 2 h 后切粉的外观结构较差，样品表面仍有明显肉眼可见的外来杂质及颗 粒物存在，外观结构评分为0 ，导