改良玉米粉的綜合利用及研究進展

侯 晨，張澳偉，楊瑩瑩，王 鈺，孫玉英，楊 萍

（1. 哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150000；2. 哈爾濱商業(yè)大學藥學院，黑龍江哈爾濱 150000）

玉米是一種營養(yǎng)豐富且均衡的糧食作物，除了能夠為人體提供充足的能量以外，還含有豐富的亞油酸、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素和葉黃素等，均為人體重要的營養(yǎng)物質(zhì)。玉米在食用時大多進行烹煮后直接食用，除此之外還可以經(jīng)過燒烤食用，以及加工成玉米粉供人們使用。因玉米收獲期短，貯藏新鮮玉米需要的空間大，成本較高，所以只有極少數(shù)玉米用來鮮食，大多數(shù)玉米被磨成玉米粉食用。但玉米粉又不似小麥粉一樣可以加工成花樣繁多的面食，其主要原因在于玉米粉中沒有小麥粉中含有的面筋蛋白，不易發(fā)酵后形成面團；而形成的面團容易失水龜裂，黏彈性和延展度較差，導致口感粗糙，嚴重制約了玉米粉的加工性能。由此看來，研究玉米粉的改良是解決玉米粉食用范圍小的關(guān)鍵。綜述了近10 年來國內(nèi)外玉米粉發(fā)酵利用的現(xiàn)狀，為玉米粉的開發(fā)利用提供一定的基礎(chǔ)。

1 改良玉米粉的研究進展

1.1 研究現(xiàn)狀

將玉米粉進行改良的方法在國內(nèi)外已經(jīng)有十幾年的發(fā)展，現(xiàn)在我國對于玉米粉改良的研究十分廣泛，不同的學者有不同的見解，也有不同的方法來對玉米粉進行改良。由于玉米粉蛋白質(zhì)中缺乏醇溶谷蛋白，不能形成黏彈性面團，限制了其加工應用。將玉米粉進行改性，使其蛋白質(zhì)性能等發(fā)生改變，從而可以更好地形成面團，讓玉米粉的營養(yǎng)價值充分發(fā)揮出來，可以使其能夠制成更多的食用制品。就目前來說，國內(nèi)外的對玉米粉的改良方法大致可以分為以下3 種。

1.2 化學添加劑法

化學添加法是通過添加一些化學添加劑，如食品添加劑等來改變玉米粉的化學性狀，從而改變其質(zhì)構(gòu)性能。此方法具體可分為單一添加劑法和復合添加劑法兩類。

1.2.1 單一添加劑法

單一添加劑法即通過向玉米粉中添加一種特定的添加劑來改良玉米粉的特性，從而改善玉米粉的加工性能。Ruiz-Gutierrez M G 等人[1]使用加入鈣鹽的方法，意在改變玉米粉面團的彈性，使玉米粉更易于使用。謝軍紅等人[2]通過熱堿浸泡玉米粉，研究其熱力學特性和流變學特性，使玉米粉黏膠結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，糊化溫度更高，更易于做成加工產(chǎn)品。湯培培等人[3]將氫氧化鈣加入玉米粉中，再采用干熱處理法處理玉米粉，從而使得玉米粉從結(jié)構(gòu)上發(fā)生一定的變化，改變玉米粉的特性。

1.2.2 復合添加劑法

復合添加劑法是指向玉米粉中添加多種食品添加劑，使之相互作用、相互配合，共同促進改良玉米粉的特性，達到改善玉米粉性能的目的。例如，孫皎皎等人[4]對每一種改良劑進行分析，研究了改良劑對玉米面條品質(zhì)的影響，最終發(fā)現(xiàn)4 種改良劑復合添加可使效果達到最佳。楊勇等人[5]通過添加面團改良劑找到最適比例，可使研制的玉米面條口感達到與普通面條基本相同。王瑞娟[6]以玉米濕法加工為基礎(chǔ)，研究了玉米粉與很多諸如流變學、熱力學等的特性之間的關(guān)系，用黃原膠和木薯淀粉對玉米粉的特性進行了一些修飾和改變，從而使得其黏度增加，使其凝膠性提高。

綜上可見，化學添加劑是人們在生活中普遍使用的一種方法，因為其成本低、操作簡便、效果顯著，但也有一定的弊端，化學添加劑本質(zhì)依舊是一種食品添加劑，長期食用對人體健康不利，因此此種方法受到一定程度的限制。

1.3 物理方法

物理改性是指借助熱、機械力、物理場等作用使其性質(zhì)發(fā)生改變。玉米粉的物理改性方法包括超微粉碎、擠壓膨化、超高壓處理、噴霧干燥等技術(shù)。

1.3.1 超微粉碎技術(shù)

超微粉碎技術(shù)是近20 年快速成長起來的新型技術(shù)。一般的粉碎只可以使物料粒徑為45 μm，而運用現(xiàn)代超微粉碎加工技術(shù)能將物料粉碎至10 μm，甚至1 μm 的超細粉體。通過讓顆粒微細化，使其物理化學性狀發(fā)生改變。白青云等人[7]用超微粉碎法對玉米粉進行了處理，研究表明超微粉碎法能使玉米淀粉保水力比普通粉碎的高，同時超微粉碎的玉米粉硬度、黏著性、黏聚性均有顯著提高，顆粒度大小更細膩和均一。王立東等人[8]利用氣流超微粉碎對蠟質(zhì)玉米淀粉、普通玉米淀粉和高直鏈玉米淀粉結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進行改變。通過研究微細化處理對淀粉顆粒形貌、晶體結(jié)構(gòu)、分子基團結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量等微觀結(jié)構(gòu)及老化特性，拓展了玉米粉開發(fā)利用，為其提供理論與實踐指導。祁國棟等人[9]用超微粉碎法對糯玉米粉進行加工，使用高頻振動方法使得糯玉米粉變成超微細粉，使其的溶解度、高溫持水力、酶解率等大幅度提升，還改善了口感。

1.3.2 擠壓膨化技術(shù)方法

擠壓膨化技術(shù)是指食品在擠壓機內(nèi)達到高溫高壓后，突然降壓而使食品經(jīng)受壓、剪、磨、熱等作用，食品的品質(zhì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，如多孔、蓬松等。這種方法是近十幾年的新技術(shù)，也是一種加工食品的新方法，能夠明顯提升玉米粉的口感，很是實用。王寶石等人[10]通過雙螺桿擠壓對玉米粉進行改性，并且優(yōu)化了螺桿擠壓蒸煮的工藝。謝天等人[11]用雙螺桿擠壓膨化的方法，得出在擠壓處理后理化成分損失較小，但加工性能及食用品質(zhì)會有較大的提高。這種方法能使玉米粉的糊化度、吸水性、水溶性和膨潤力等均有明顯的增強作用，對改善玉米粉品質(zhì)有很好的作用。劉書航等人[12]采用擠壓膨化法對玉米粉進行預糊化處理，發(fā)現(xiàn)玉米粉經(jīng)預糊化處理后水分、粗脂肪、支鏈淀粉含量降低，而水溶性、膨脹勢顯著增加，玉米粉擁有了更好的成團性。劉衛(wèi)光等人[13]將小麥粉部分替換為膨化玉米粉，通過擠壓膨化改變玉米粉的品質(zhì)，使其具有更好的水溶性、吸水性和冷黏性。使二者混合面團具有更好的口感和加工性。還有人使用擠壓膨化技術(shù)制作玉米粉冰激凌，改變了其風味和口感。

1.3.3 超高壓處理方法

超高壓技術(shù)能夠使食品中的大分子結(jié)構(gòu)遭到破壞, 讓其中的組織發(fā)生變性，從而獲取新品種, 有利于豐富食品的種類[14]。李建珍等人[15]采用超高壓技術(shù)改良玉米粉，使玉米粉中的淀粉糊化，改善玉米粉的加工和食用性能，進一步探索了玉米面粉成為面食制品重要原料的方法。超高壓處理可以使眾多支鏈淀粉成為分子量較小的直鏈淀粉。相對于傳統(tǒng)熱加工方式，超高壓處理方式能夠更好地保持食物的色澤、風味、香氣及其中的營養(yǎng)物質(zhì)等，因此具有一定的優(yōu)勢[16]。

1.3.4 噴霧干燥法

噴霧干燥法就是將玉米粉料液通過霧化器使其變成小的霧滴，然后在熱干燥介質(zhì)中使溶劑蒸發(fā)變成玉米干粉，達到改性的條件。陳麗媛等人[17]研究了紫玉米芯通過噴霧干燥法提取花青素的最佳工藝，推動紫玉米的研究利用。李春梅等人[18]使用酶法改性的甜玉米通過噴霧干燥法得到玉米粉，對其理化特性進行研究分析，對玉米粉口感改善發(fā)展很有幫助。陳福泉等人[19]使用玉米粉制備非晶顆粒態(tài)的玉米淀粉，得到玉米粉的新改性思路。

1.4 生物方法

1.4.1 酶法

玉米粉的酶法就是玉米粉的酶法改性，一般采用轉(zhuǎn)氨酶對蛋白質(zhì)進行修飾。例如，王小鶴等人[20]通過使用乳酸菌發(fā)酵玉米粉，在不同條件下對其保水力的測定，從而測得玉米粉保水力的改變曲線。不同的方法使得玉米粉的性狀有不同的改變，從而使得玉米粉在生產(chǎn)生活中有更廣泛的使用。王香麗等人[21]以玉米粉為原材料，在中性蛋白酶作用下，研究單因素對玉米粉的回升值和峰值黏度的影響，根據(jù)單因素試驗結(jié)果設計正交試驗進行優(yōu)化，使得玉米粉品質(zhì)發(fā)生改變。孫步云[22]利用預糊化與α -淀粉酶和堿性蛋白酶分步改性的方式可以明顯改善玉米粉品質(zhì)，且酶法改性對玉米粉蛋白和淀粉結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生了影響。徐忠等人[23]采用轉(zhuǎn)氨酶和植物乳桿菌對玉米粉進行改性研究，也對玉米粉的加工性能進行了研究。研究表明，玉米粉凝膠特性經(jīng)過修飾后得到明顯改善，保水力、凝膠度等提高，糊化時間縮短，為玉米粉利用酶法改性奠定了良好的基礎(chǔ)。國外的Platt-Lucero L C 等人[24]則利用了木聚糖酶對玉米粉改善，并且研究了其生物特性的改變。這些都可以說明酶法可以進一步改善玉米粉的各種品質(zhì)。

1.4.2 發(fā)酵法

發(fā)酵在食品改性中應用廣泛，通過發(fā)酵的食物一般都能明顯改善其口味，并且還能增加養(yǎng)分，改善腸道細菌群。Murekatete N 等人[25]使用玉米粉協(xié)同豆粉發(fā)酵，從而使粉成團。劉慶艾等人[26]采用米根霉和乳酸菌一起對玉米粉進行發(fā)酵。發(fā)酵后，玉米粉中還原糖等的含量上升，使人體更容易吸收，而其保水力和溶解度也有了顯著提升，使得玉米粉有了更加廣泛的用途。馬堯等人[27]使用酶解和發(fā)酵2 項技術(shù)一起作用，即復合法玉米粉改性的方法。雖然目前國內(nèi)復合法研究的方法不多，研究結(jié)果也不是很好，但這提供了一個新思路。馮艷鶴等人[28]通過微生物發(fā)酵技術(shù)來改良糯玉米的營養(yǎng)特性和加工特性，使其更好地形成黏彈性面團，增加玉米粉中的面筋蛋白，并使其口感有所提高。發(fā)酵糯性玉米食品將會逐漸成為農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域的熱門話題。目前有羅其琪等人[29]研究使用鼠李糖乳桿菌發(fā)酵處理，發(fā)現(xiàn)制作出玉米發(fā)糕硬度增大、咀嚼性加強、彈性改善。其研究為益生菌在無麩質(zhì)主食品質(zhì)改進方面提供試驗參考。

2 改良玉米粉在食品中的應用

玉米粉是一種營養(yǎng)豐富的食品，由于玉米粉不易形成面團，嚴重制約了玉米粉的加工性能。人們廣泛尋求適當?shù)姆椒▉砀牧加衩追鄣募庸ば阅埽沟糜衩追鄣目衫眯灾饾u被開發(fā)并應用于人類食品領(lǐng)域。

2.1 玉米粉的分類

玉米粉現(xiàn)在大體可以分為3 類，分別為普通玉米粉、精致玉米粉和膨化玉米粉[30]。普通玉米粉常用來制作粗糧食品，如玉米面發(fā)糕、窩窩頭、貼餅子等；也可添加進入布丁作為凝固劑；精致玉米粉常用于做勾芡使用。膨化玉米粉是目前普遍研究的熱點，擠壓膨化可以較好地改變玉米粉的口感。食品級膨化玉米粉可用于食品飲料、保健食品、方便食品、植物蛋白飲料、代餐食品、沖調(diào)食品、烘焙食品、調(diào)品和面食糕點等。

2.2 玉米粉制品

2.2.1 玉米粉蛋糕

玉米粉蛋糕不僅可以調(diào)節(jié)膳食結(jié)構(gòu)，還可以改善身體的消化機能，增加營養(yǎng)。秦洋[31]利用乳酸菌發(fā)酵法提高玉米粉的親水性能，提高玉米粉與蛋液結(jié)合的能力，得出發(fā)酵過后的玉米粉制作玉米蛋糕的膨脹效果更好，具備海綿蛋糕的基本特點，口味和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)也明顯提高。謝紅軍等人[32]利用堿化濕磨等方法制作玉米蛋糕，使其硬度低于市售玉米蛋糕，結(jié)晶度低于市售玉米蛋糕的結(jié)晶度，但其彈性與市售玉米蛋糕無顯著差異。

2.2.2 玉米粉饅頭

北方人對面制品有著獨特的感情，尤其是饅頭制品。王小鶴等人[33]得出當添加25%膨化玉米粉，添加45%發(fā)酵玉米粉，加水量為60%，醒發(fā)時間為50 min時，可制出顏色金黃、軟韌適中、組織均勻、玉米香味濃郁、感官品質(zhì)最佳的玉米饅頭，進而填補我國玉米饅頭預混粉配粉產(chǎn)業(yè)空白。

2.2.3 其他

李曉娜等人[34]使用乳酸菌發(fā)酵玉米粉改進了玉米粉的加工特性，使用經(jīng)過發(fā)酵作用的玉米粉制備的玉米面條成條性好，久煮不化，損失率低。Mastromatteo M 等人[35]研制了添加玉米粉和脫脂大豆粉的無面筋功能性意大利面條，證明了經(jīng)過預糊化后的玉米粉可以顯著改善未煮熟及煮熟的意大利面條的抗斷裂性。劉衛(wèi)光等人[13]在小麥粉中添加10%～15%含量的膨化玉米粉，使面團具有良好的加工性能，得到高品質(zhì)、低含油率的膨化玉米粉油條，拓展了玉米粉在食品領(lǐng)域中的應用。

3 改良玉米粉在其他生產(chǎn)研究中的應用

3.1 玉米粉在制糖方向的研究

玉米粉在制糖方面也有所發(fā)展。楊志強等人[36]以玉米粉為原料使用了新技術(shù)、新工藝來生產(chǎn)淀粉糖，既節(jié)省了能源消耗，又降低了生產(chǎn)成本。孟悅等人[37]通過試驗得出，當糖化溫度60 ℃，糖化時間12 h，糖化pH 值5.3，葡萄糖淀粉酶添加量45 U/g 時，制備的玉米粉糖化液品質(zhì)好，提高了玉米粉制備葡萄糖的得率。

3.2 玉米粉在酒精發(fā)酵方面的研究

許萌等人[38]通過對照試驗，證明了以玉米粉/廢棄畢赤酵母為混合原料可高效地發(fā)酵丁醇。通過這種方法可以使玉米粉使用量降低，保證了原料的高效利用和節(jié)省化。玉米在全世界的糧食作物中總產(chǎn)量最高，它也是燒酒和工業(yè)酒精的主要原料。娜仁[39]通過利用不同輻照劑量處理玉米粉，改變玉米粉的理化性質(zhì)，使其可以更好地利用于發(fā)酵工業(yè)，對酒精發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展具有推進作用。李學英等人[40]通過濕法球磨對玉米粉進行細微化處理，并進行生料發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)細微玉米粉生料發(fā)酵的速率和酒精度均顯著高于市售玉米粉，證明了細微化可促進玉米粉的生料發(fā)酵。

3.3 玉米及玉米粉在飼料中的發(fā)展

現(xiàn)在大多數(shù)玉米均采用制作成飼料的方式來喂養(yǎng)牲畜，玉米秸稈又是牛羊粗飼料主要成分。陳冬[41]通過對紫色紅曲霉固態(tài)發(fā)酵玉米粉和豆粕為條件的飼料進行探索，并比較了飼喂不同飼料對蛋雞生產(chǎn)性能、雞蛋品質(zhì)等的影響，認為用紫色紅曲霉為主要功能發(fā)酵菌種，固態(tài)發(fā)酵玉米粉和豆粕混合基質(zhì)生產(chǎn)蛋雞功能飼料添加劑具有可行性，可用于生產(chǎn)高品質(zhì)的低膽固醇雞蛋，紅曲發(fā)酵飼料在蛋雞養(yǎng)殖中有較好的應用潛力。

4 結(jié)語

玉米粉的研究歷時30 多年，在研究手段、加工方法、發(fā)展層次等方面都發(fā)生了巨大變化，很多改良方法應運而生。玉米的產(chǎn)量大，營養(yǎng)價值高，常用作粗糧，現(xiàn)在人們越發(fā)注意飲食健康，粗糧又將會形成一股潮流。因此，對玉米粉的改性在玉米加工產(chǎn)業(yè)中具有重要的意義。綜述了改良玉米粉的研究現(xiàn)狀，目前改良玉米粉的方法有化學添加劑法、物理方法和生物方法等，還介紹了改良玉米粉在食品中以及在其他生產(chǎn)研究中的應用。希望未來會有更好的方法對玉米粉進行改良，能夠使得玉米粉在食品及其他領(lǐng)域中獲得更加廣泛的應用。相信在不久的將來，玉米粉將會作為一種非常重要的食品面食原料出現(xiàn)在人們的視野之內(nèi)。