常用淀粉对微波膨化玉米片品质影响及工艺参数优化研究.doc

常用淀粉对微波膨化玉米片品质影响及工艺参数优化研究第25卷第1期2009年1月OOD&MACHIRY:曩霪Vol_25.No.1Jan.2009常用淀粉对微波膨化玉米片品质影响及工艺参数优化研究Studyontheeffectofcommonstarchtomicrowavepuffingcornchipsandoptimizationofitsprocessingparameters张淼吕芬李妍卢晓黎ZHANGM/aoLVFenLIYahLUXiao.1i(四川大学食品工程系,四川成都610065)(FoodEngineeringDepartmentofSichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610065,China)摘要:采用微波膨化方法,分别考察大米淀粉,木薯淀粉,甘薯淀粉,马铃薯淀粉及玉米淀粉对玉米片膨化度和感官质量的影响,采用正交试验设计,优化出了膨化玉米片配方及制作工艺参数.结果表明,大米淀粉对玉米片膨化度的影响最大,马铃薯淀粉,木薯淀粉,甘薯淀粉次之,玉米淀粉的添加使产品的质构较好;以纯玉米粉100%为基准的优化配方为:大米淀粉15%,马铃薯淀粉15%,玉米淀粉5%;最佳制作工艺参数为:老化时间20h,坯料干燥时间6h,膨化功率800W,膨化时间15s.关键词:常用淀粉;微波膨化玉米片;参数优化Abstract:Dealtwithmicrowavepuffingprocesstoinvestigatetheadditionofricestarch,cassavastarch,sweetpotatosrch,potatostarchandcornstarchtocornchips,andstudytheeffecttothequalityofpuffingcornchips.Thebestformulasandparameterswereoptimizedbyorthogonalregressionexperiment.Theresultsshowedthat:theeffectofricestarchwasthegreatestandthenwaspotatostarch,cassavastarch,cassavastarchandcornstarch,andtheadditionofcornstarchwouldhavebettertexture.Theoptimalformulaswere:ricestarch15%,potatostarch15%andcornstarch5%.Theoptimalparametemwere:mtrogradate12hours,dry6hours.andthemicrowavepowerdensityat800Wfor20s.Keywords:Commonstarch;Microwavepuffingcomchips;Parameters.p-玉米是世界三大粮食作物之一,也是我国主要的传统食物.微波膨化技术以其成本低,效率高等优点广泛应用于食品加工中.玉米经膨化后IZl感香脆,是深受消费者喜爱的休闲食品.但纯玉米食品膨化质量较差,适当添加淀粉可显着作者简介:张淼(1984一),女,四川大学食品工程系在读研究生.E.mail:woshizm一520163.corn通讯作者:卢晓黎收稿日期:200810一l232提高膨化度,改善产品质量.本试验采用微波膨化方法,探讨了淀粉的种类和性质对膨化玉米片膨化度和质构所产生的影响,并对其配方及制作工艺参数进行了优化,旨在为玉米膨化食品的深度开发提供技术参考.1材料与设备1.1材料玉米糁:辽宁省,品种为铁单20号,主要成及含量见表1;大米淀粉:广西柳州;木薯淀粉:广西南宁;甘薯淀粉:四川成都;玉米淀粉:吉林长春;马铃薯淀粉:甘肃宁夏.以上淀粉均符合GB8884规定,其支,直链淀粉含量见表2.表1玉米糁主要成分及含量TablelThemaincomponentofcoIl/%淀粉品种支链淀粉直链淀粉科研开发2009年第1期1.2仪器与设备Fl77型万能粉碎机,SH10A型快速水分测定仪,BS224S型电子天平,CXFAB25型蒸炼锅,双辊式压片机,KXH10114型电热鼓风干燥箱,YQ2G一03型微波膨化机,其它均为实验室常用仪器,设备.2试验方法2.1工艺流程及说明工艺:玉米糁一粉碎过筛一配料熟化一压片成型一老化干燥一均湿膨化一样品玉米糁用粉碎机粉碎后过100目筛,得到玉米粉;将各组分淀粉按比例混合均匀,加入适量水后揉制成面团.将面团放入蒸炼锅内蒸煮30min至淀粉糊化.待糊化面团冷却后用压片机反复压制成厚度约2mm的片坯;把片坯置于4的冷藏柜中老化15h后放入干燥箱中,在50的条件下干燥至片坯水分含量在16%18%为止.将干燥后的片坯置于密闭容器内静置24h,使其内部水分扩散均匀.用微波膨化机进行膨化,制得试验样品.2.2测定方法2.2.1水分测定水分含量测定按GB5479规定方法.2.2.2玉米片膨化度测定用体积膨化率表示膨化度.玉米片膨化前后的体积采用充填法测定.选取lO20g样品放人1000mL的量筒中,用小米充填,测定膨化前后的体积和,并按式(1)计算玉米片的膨化度:膨化度:100%(1)y1每个样品重复测量3次,取其平均值为膨化度的评价值.2.2.3感官质量评价膨化玉米片样品感官质量由质构,口感及色泽三因素构成.评价标准见表3.由lO人组成品评组,对每种样品按其感官质量特征进行评价,各组结果的平均值为综合评分值.表3感官质量分值标准Table3Standardsofsenseevaluation2.2.4综合质量评价综合质量评分按膨化度和感官质量评分各占50%的权重计算得到;膨化度评分按相对评分法,即最优者评定为100分,其余与之相比而得分.2.3不同淀粉及工艺参数对膨化玉米片品质影响试验证明,不同淀粉中支,直链淀粉的含量及比例对膨化食品的品质影响差异较大.根据预试验结果,选择大米,木薯,甘薯,马铃薯和玉米等五种粮食作物的淀粉研究其对膨化玉米片品质的影响.以每100g玉米粉中各种淀粉添加百分量为基准,选择淀粉添加量为5%,10%,15%,20%,25%,30%等6个水平.单因素研究中制作工艺参数确定为:片坯老化15h,干燥5h,微波功率6OOW,膨化时间20s.根据单因素试验结果,选择对玉米膨化品质影响较大的几种淀粉,用正交试验法优化不同淀粉的配比比例及制作工艺参数.3结果与分析3.1常用淀粉对膨化玉米片品质影响3.1.1不同淀粉对膨化玉米片品质影响(1)大米淀粉:大米淀粉对膨化玉米片品质的影响见图1.分析图1可知,大米淀粉对玉米片膨化度的影响较大.随大米淀粉添加量的增加,膨化度呈增大的趋势.当添加量为20%时,膨化度达到最大.支链淀粉分子质量较大时,其链状分支构造在糊化后可以形成复杂的网状结构,网目结构强而不易崩塌,物料在膨化过程中能承受较强的蒸气压力且结构不易被破坏,使得样品容易膨化,并且膨化度较大.大米淀粉中几乎全为支链淀粉,因此,大米淀粉的添加能显着提高玉米片膨化度.当添加量为15%时,样品感官评分最高,口感松脆,组织分布均匀.超过15%时感官质量呈下降趋势,原因是膨化度过大导致样品过度膨胀,组织孔隙度过大,入口疏散,样品易碎,总体质量降低.篓萝避竽葛淀粉添加量Proportionofstarch/%g.鲁F宝姻岖皿填图1大米淀粉对膨化玉米片品质的影响Figure1Theeffectofricestarch(2)木薯淀粉:木薯淀粉对膨化玉米片品质的影响见图2.分析图2可知,随木薯淀粉添加量的增加,其样品膨化度呈增大的趋势.当添加量为15%时,膨化度达到最大,超过15%样品膨化度略有下降,说明此时物料内淀粉微晶间隙所包裹的水分与高温膨化时所能提供的热量相适应,达到最佳33第25卷第1期张淼等:常用淀粉对微波膨化玉米片品质影响及工艺参数优化研究膨化效果.木薯淀粉添加量在10%时感官质量评分为最高,但整体膨化度和感官质量评分都小于添加大米淀粉的样品.由于木薯淀粉淀粉中直链淀粉含量大于大米淀粉,支链淀粉含量相对较少,直链淀粉不能形成复杂的网状结构,以致于样品在膨化过程能承受的蒸汽压较小,结构易破坏,膨化效果不好.母涟竽疆淀粉添加量Proportionofstarcld%咖1l基恤镄图2木薯淀粉对膨化玉米片品质的影响Figure2Theeffectofcassavastarch(3)甘薯淀粉:甘薯淀粉对膨化玉米片品质的影响见图3.分析图3可知,随甘薯淀粉添加量的增加,玉米坯的膨化度也呈增大的趋势,膨化度变化趋势同添加木薯淀粉的样品相似,这是因为甘薯淀粉中支链淀粉含量略小于木薯淀粉,因此其样品组织,口感略次于添加大米淀粉和木薯淀粉的样品.量迪竽淀粉添加量Proportionofstarch/%笆8备1F宝倒1j基扭镄图3甘薯淀粉对膨化玉米片品质的影响Figure3Theeffectofsweetpotatostarch(4)马铃薯淀粉:马铃薯淀粉对膨化玉米片品质的影响见图4.分析图4可知,添加马铃薯淀粉的样品膨化度较添加木薯和甘薯淀粉的样品略大,膨化度在15%左右时达到最大值,超过15%后膨化度变化不明显,但其样品感官质量评分较高,且在10%时达到最大值.由于马铃薯淀粉颗粒大,结构松散,且支链淀粉含有带负电荷的磷酸酯基,因此能快速吸水膨胀;磷酸酯基能促进淀粉的老化,使淀粉充分包裹住糊化时吸收的水分,膨化后样品具有较好的质构.所以添加马铃薯淀粉的样品膨化度和感官质量优于添加其他两种薯类的样品.34鼙竽丑山豳瞧碴淀粉添加量Proportionofstarch/%图4马铃薯淀粉对膨化玉米片品质的影响Figure4Theeffectofpotatostarch(5)玉米淀粉:玉米淀粉对膨化玉米片品质的影响见图5.分析图5可知,玉米淀粉对玉米片膨化度的影响最小.当其添加量在10%左右时,其样品感官质量较好.原因是玉米淀粉中支链淀粉含量低,以致于其样品膨化度较差.但玉米淀粉中直链淀粉含量较高,膨化时物料表层失水干燥促使淀粉形成淀粉膜,此膜的强度与表层淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例有关,直链淀粉含量越高,淀粉膜强度越大,以使得样品表皮脆性越好,因此其质构优于添加其它淀粉的样品.零喜遴甚嘲1j呈:皿躐淀粉添加量Proportionofstarch/%图5玉米淀粉对膨化玉米片品质的影响Figure5TheeffectofcoFnstarch3.1.2复合淀粉对膨化玉米片品质影响由单因素试验得出大米淀粉和马铃薯淀粉对玉米片膨化度影响较大,而玉米淀粉的添加使样品具有较好的组织结构,因此选择这3种淀粉做对膨化玉米片品质影响的优化试验,以确定最佳配比比例.采用k(3)表进行正交试验,以膨化度和感官质量综合评分为评价指标.优化试验的因素与水平表见表4.复合淀粉对膨化玉米片品质的影响结果见表5.由极差分析可知,不同淀粉对膨化玉米片品质的影响大小依序为A>C>B.即大米淀粉对膨化度的影响最大,其次是马铃薯淀粉和玉米淀粉.综合考虑玉米片膨化度和感官质量,玉米片品质最佳时各淀粉的配比为AB,c,即淀粉的添加量分别为:大米淀粉15%,马铃薯淀粉15%,玉米淀粉5%.分析结果可知,各淀粉对玉米片膨化度和感官质量的改善具有协譬0譬,茸喜i口譬0flInb-蚕asg鲁nn2口科研开发2009年第1期同增效作用.大米淀粉和马铃薯淀粉的各自添加量在15%时为宜,如果添加量过大,样品易膨化过度,影响口感,且玉米香气减少,样品颜色变浅,感官质量下降,反之则降低样品的膨化度;玉米淀粉添加量过大会使样品口感粗糙,添加量在5%时能显着改善玉米片质构,并能与其他两种淀粉产生较好的增效作用.表4复合淀粉对膨化玉米片品质影响正交试验因素及水平表Table4Levelsoforthogonaltestfortheeffectofaddingdifferentstarch/%表5复合淀粉对膨化玉米片品质影响正交试验结果Table5Resultsoforthogonaltestfortheeffectofaddingdifferentstarch弩ABc膨化度/分感官质量/分综合质量/分9332938O86.5-_-_-Kl84.0086.6687.6688.6686.8386.8388.1687.3387.33R4.660.670.833.2膨化玉米片制作工艺参数优化试验预试验证明,制作玉米片坯料的老化时间,干燥时间及微波设备的膨化功率,膨化时间4个因素对膨化玉米片品质的影响较大.采用(3)表进行正交试验,以膨化度和感官质量综合评分为评价指标优化制作工艺参数.优化试验的因素与水平见表6.膨化玉米片制作工艺参数优化结果见表7.由极差分析可知,各因素对膨化玉米片品质的影响大小依序为A>D>C>B.综合考虑玉米片膨化度和感官质量,玉米片制作最优组合为A3B,C,D,即:老化时间20h,干燥时间6h,膨化功率800W,膨化时间15s.老化时间在20h时,淀粉颗粒晶格程度形成的较好,能充分包裹住糊化时吸收的水分,膨化时促使空隙疏散结构的形成,以达到较好的膨化效果;片坯干燥时间控制在6h膨化效果最佳,片坯干燥时间过短,干燥后水分含量过高,膨化时则很难在短时间内将过多的水分排出,造成产品膨化度下降,口感发软,干燥时间过长则片坯水分含量过低,膨化时很难使汽化后的水分产生足够的喷射蒸汽压力,降低产品的膨化度;在膨化功率800W,膨化时间15s的条件下样品膨化充分,感官质量较好,膨化功率过低,膨化时间过短会导致样品膨化不充分,反之样品则易焦化.由于表7没有此组合,故有必要对其做验证试验,经试验得此组合条件下综合质量评分为96,高于表7中所有的试验组合.表6膨化玉米片制作工艺正交试验因素及水平裹Table6Levelsoforthogonaltestforprocessingparametersofpuffingcornchips表7膨化玉米片制作工艺正交试验结果Table7Resultsoforthogonaltestforprocessingparametersofpuffingcoinchip试验.膨化度/感官质综合质ABCD号分量/分量/分1l1ll848785.52122286868631333859087.5421239088895223l959695.562312919090.57313290929183213928890933211009095l86.3388.5O88.6692.0o91.6690.509o.0o89.1692.oo91.0091.3388.835.672.5O2.673.17(下转第105页)355555跖昌宕髂鲫黔髂舳踞腿盯i22233l2345678第25卷第1期孙传祝:蔬菜脱水试验台加热系统设训相反,即可实现远红外辐射加热;根据不同蔬菜的脱水干燥要求,同时或交替使用两种热源,即町实现组合加热.2.3送风管设计为保证横向供风的均匀忡.根据前期试验结果,送风管横截面采用由中问向两端逐渐变小的对称方形楔管结构(如图4所尔).楔管两端封闭,中部通过弯管Lj供风管的接管相连.楔管一梯形侧面开有均匀小孔,其孔径自中部向外逐渐减小.该送风管征试验台两端各设一个,其II,-fL所在侧面相对布置,使气流从试验白两端同时吹向中部,以提高纵向送风的均匀性.弯符2l:铝3楔箭图4送风管结构简图Figure4Structuraldiagramofairsupf)lyduet3结论(1)本试验所涉及的试验台选用定向辐射器作为加热元件,根据前期试验结果选取有关辐射参数之后,在对远红外辐射加热系统进行令设计汁算的基础f,确定夺试验台西已备的功率为17.1kw,枢个加热系统单位热耗为3.59x10kJ/kg(H2O),热效率达71.89%:(2)该试验台在没讣过|】,采川两端同时供风技术,提离r供风的纵均匀;采川变敲供风技术,提高r供风的横向均匀件;采Jl1变没汁方案,保J符层1:燥箱对热量和JxUF(,j小吲需求.外,试验过中稍做调骼.即可实现热风JJfl热,远红外辐射枷热平组合加热3种加热方式,(3)该试验台干燥能力仅为1.4kg(干菜)/h,解决了直接采用现有设备做试验用料多,更换加热方式麻烦等问题,降低了试验成本,为远红外蔬菜脱水装备的研制这一山东省科技攻关计划资助项目的进一步研究及其产业化奠定r良好基础.参考文献l肖旭霖,张宝善.洋葱真空远红外干燥规律研究J.农业工程学报,1999,15(3):246250.XiaoXulin.ZhangBaoshan.ResearchonvacuumandfarinfrareddryingforonionJ.JoumalofAgricuhuralEngineering.1999,15(3):246250.2唐晓峰.远红外辐射干燥魔的应用研究J:两南师范大学学报(自然科学版),1997,22(4):449452.TangXiaofeng.Useofinfraredardiationdrying【)J1freshsuranLj.JournalofSouthwestChinaNornmlUniveit,(NaturalScience),1997.22(4):449452.3UmeshHebbarH.RastogiNK.Masstransfeldul.inginfrareddryingofcashewkernelJJ.JournalofFoodEngineering,2001.47(1):15.4AfzalTM.AI)eTDiffusioninpotatoduringfarinfraredradiationdryingJ.JournalofFoodEngineering,1998,37(4):353365.5MongpraneetS.AheT.TsumsakiT.Ae(elerateddingofwelshonionbvfarinfraredradiationundervacuumconditionsJ1JournalofF(HEngineering,2002,55(2):1471566孙传祝f:相友,郭超,等5HY型远2:91-蔬菜脱水机的研制J.农业I:程,2005,21(5):8588.SunChuanzhu.WangXian.ou.GuoChao.ela1.5H,-t3petarinfra-redmachineforvegetabledehydrationJ.JournalnfAgricuhuralEngineering,2005,21(5):8588.7孙传祝,王相友,许云理,等.不间加热条件下脱水没备-j:3艺的试验研究J.农业l程,2007,23(7):9599.SunChuanzhu,WangXiang3ou,XuYunli,etalExperimentalstudyofdryingequipmentandteehniquewithdifferentheatingmethodsJ:.JournalofAgrieuhuralEngineeri