玉米品种籽粒品质与挤压膨化特性研究

论文摘要

玉米在中国农业生产、饲料工业和淀粉加工业中占有十分重要的地位。随着人们膳食结构的改变,淀粉和油脂工业的发展,生物质能源的开发,玉米已不仅仅作为粮食作物,其工业用途地位迅速上升。玉米品种选育由追求产量型逐渐向产量和用途质量并重转变,专用型玉米育种和生产日益受到重视,玉米品种籽粒品质性状的研究变得越来越重要。研究玉米品种籽粒品质和加工利用特性,对于利用玉米资源,开展玉米深加工,提高玉米的综合利用效益,具有重要的意义。挤压膨化加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型等为一体的高新技术,广泛应用于食品与饲料工业。用挤压膨化法加工富含营养、风味多样、食用方便的新型休闲食品将成为食品工业发展的重点。研究玉米品种籽粒的加工特性,是促进玉米加工业发展的基础性工作。玉米作为挤压膨化食品的主要原料,国外对玉米品种的食品加工特性已有较多的报道,而国内尚没有针对玉米品种的加工特性,特别是挤压膨化特性进行的系统研究。本研究以黄淮海平原玉米主产区推广的玉米品种为试验材料,在系统分析玉米品种籽粒品质性状的基础上,研究玉米品种多个品质性状指标之间的关系;以德国布拉本德食品仪器公司DSE-25型双螺杆挤压膨化实验室工作站为膨化设备,对挤压膨化特性进行系统研究,以建立工艺参数与产品特性以及系统参数之间的回归数学模型;系统分析玉米品种籽粒的挤压膨化特性,玉米品种籽粒特性与挤压膨化特性的关系,优化玉米挤压膨化工艺参数。论文的主要结论如下:同一生态条件下,不同玉米品种的品质特性有差异,其中百粒重、百粒体积、粗脂肪含量、粗纤维含量、出珍率以及糊化特性差异显著,而粗蛋白含量、灰分、颗粒度指数、出粉率、糊化温度差异较小。通过因子分析,筛选出玉米籽粒品质指标评价因子,即加工因子、物理因子、营养因子、色泽因子、纤维因子以及硬度因子,其性状信息贡献率为83.27%。喂料水分含量、喂料速度、螺杆转速以及加工温度工艺参数对玉米挤压膨化产品特性和系统参数的影响十分复杂,不是简单的线性关系。工艺参数与产品特性以及系统参数之间具有二次回归关系。喂料水分含量和加工温度对膨化产品特性的影响最大,喂料速度影响次之,螺杆转速影响较小。随着喂料水分含量的增大,产品含水量、吸水性指数、容积密度、产品硬度、剪应力增大;降低喂料水分含量,产品水溶性指数、径向膨化率、色差、扭矩、压差以及SME有增大趋势。升高加工温度,产品的水溶性指数、剪应力增大,而产品含水量、吸水性指数、径向膨化率、色差、硬度、扭矩、压差、SME均呈下降趋势。喂料速度对膨化产品的径向膨化率、产品温度、扭矩、压力以及产量有正向效应,对容积密度、SME有负向效应。螺杆转速增大,SME增加,而吸水性指数、扭矩以及压差减小。在相同的挤压膨化工艺条件下,不同玉米品种挤压膨化物的产品特性差异较大,而挤压膨化时的系统参数差异较小。播种期对玉米品种挤压膨化特性有显著影响,与夏播玉米品种相比,春播玉米品种籽粒挤压膨化物具有较高的径向膨化率、吸水性指数和产量以及较低的水溶性指数和单位机械能耗。玉米品种籽粒挤压膨化特性与其理化特性有关。玉米品种淀粉含量越高,蛋白质含量和脂肪含量越低,其挤压膨化物的径向膨化率越大,容积密度和硬度越小,挤压膨化时的扭矩、五区压力以及单位机械能耗越大。蛋白质含量低、淀粉含量高的品种可加工具有较大体积膨胀指数的产品。玉米品种的糊化参数可用来预测挤压膨化产品的质量以及挤压膨化加工时的系统参数。适当调控播种期,可以改善玉米品种的物理性状、糊化特性和膨化产品的质量。特种玉米品质特性差异很大。爆裂玉米、普通玉米具有较高的硬度、角质率,适宜加工玉米珍子;而高油玉米、糯玉米比较适合加工玉米粉。与普通玉米粉相比,糯玉米粉具有低的糊化温度、回生值以及最终粘度,爆裂玉米粉的糊化温度较高,破损值较低,冷糊稳定性较好,而高油玉米粉峰粘度最低,冷糊稳定性最差。特种玉米品种间糊化特性的差异受淀粉含量、淀粉组成等影响。特种玉米品种的膨化特性有差异。高油玉米品种膨化产品具有较高容积密度、吸水性指数以及色差;糯玉米膨化产品具有较高的水溶性指数、硬度和剪应力,较小的径向膨化率、吸水性指数、色差以及系统参数（扭矩、四区压力、五区压力、压差、单位机械能耗）;而爆裂玉米品种膨化产品的径向膨化率较大,挤压膨化时系统参数较高。爆裂玉米具有较好的膨化特性,适合加工膨化产品;糯玉米适合加工溶解性好的膨化产品,而高油玉米不适宜加工膨化食品。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 玉米籽粒品质
• 1.1.1 我国玉米的生产与加工利用
• 1.1.2 玉米籽粒品质研究
• 1.1.3 影响玉米籽粒品质的因素
• 1.1.4 玉米籽粒性状的相关性
• 1.2 挤压膨化加工技术概述
• 1.2.1 挤压膨化加工技术的分类及机理
• 1.2.2 挤压膨化加工技术的特点
• 1.2.3 挤压膨化加工设备
• 1.2.4 挤压膨化加工技术的应用
• 1.3 挤压膨化加工技术研究现状
• 1.3.1 挤压膨化理论研究
• 1.3.2 物料组分在挤压过程中的变化
• 1.3.3 工艺参数对挤压膨化特性的影响
• 第二章 玉米品种籽粒品质性状研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.1.3 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 玉米籽粒物理性状
• 2.2.2 玉米籽粒营养品质
• 2.2.3 玉米籽粒磨粉品质
• 2.2.4 玉米粉糊化特性
• 2.2.5 播种期、品种、播种期×品种对玉米品质的影响
• 2.2.6 玉米品种品质特性聚类分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 试验材料容重值偏高
• 2.3.2 玉米籽粒品质状况
• 2.3.3 玉米籽粒硬度的测定
• 2.4 小结
• 第三章 玉米品种籽粒品质性状因子分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 因子分析
• 3.1.4 数据分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 玉米品种品质特性
• 3.2.2 玉米品种品质性状的相关性
• 3.2.3 玉米品种品质性状的因子分析
• 3.3 讨论与小结
• 第四章 单因素工艺参数对玉米膨化特性的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.1.3 挤压膨化试验设计
• 4.1.4 膨化产品质量分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 加工温度对玉米挤压膨化特性的影响
• 4.2.2 物料水分含量对玉米挤压膨化特性的影响
• 4.2.3 螺杆转速对玉米挤压膨化特性的影响
• 4.2.4 喂料速度对玉米挤压膨化特性的影响
• 4.3 小结
• 第五章 多因素工艺参数对玉米膨化特性的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 仪器与设备
• 5.1.3 挤压膨化试验设计与数据处理
• 5.1.4 膨化产品质量分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 喂料速度、喂料水分含量与实际喂料量的关系
• 5.2.2 工艺参数对玉米挤压膨化特性的影响
• 5.2.3 玉米珍子挤压膨化特性
• 5.2.4 挤压膨化特性指标间的相关性
• 5.2.5 挤压膨化特性因子分析
• 5.3 小结
• 第六章 玉米品种籽粒挤压膨化特性研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 试验设备
• 6.1.3 试验方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 玉米珍子理化特性
• 6.2.2 玉米品种挤压膨化特性
• 6.2.3 播种期、品种、播种期×品种对玉米挤压膨化物特性的影响
• 6.2.4 玉米品种挤压膨化特性与籽粒品质特性的相关关系
• 6.2.5 玉米品种挤压膨化特性聚类分析
• 6.3 讨论
• 6.3.1 玉米品种挤压膨化特性与籽粒品质的关系
• 6.3.2 玉米播种期与挤压膨化特性的关系
• 6.3.3 挤压膨化特性与工艺参数的关系
• 6.4 小结
• 第七章 特种玉米籽粒品质与挤压膨化特性研究
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 试验材料
• 7.1.2 试验方法
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 特种玉米品质特性
• 7.2.2 特种玉米挤压膨化特性
• 7.2.3 特种玉米挤压膨化特性相近程度分析
• 7.2.4 特种玉米品种挤压膨化特性与品质特性的相关性
• 7.2.5 特种玉米挤压膨化工艺参数的优化
• 7.2.6 不同类型玉米混合搭配的挤压膨化
• 7.3 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.1.1 玉米品种籽粒品质特性
• 8.1.2 工艺参数对玉米膨化特性的影响
• 8.1.3 玉米品种籽粒挤压膨化特性
• 8.1.4 特种玉米籽粒品质与挤压膨化特性
• 8.2 创新
• 8.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介