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中国精品科技期刊2020

玉米淀粉制备中挤压联用亚硫酸浸泡预处理工艺优化

何东 付昱东 段庆松 王含 王可心 王依凡 霍金杰 肖志刚

何东,付昱东,段庆松,等. 玉米淀粉制备中挤压联用亚硫酸浸泡预处理工艺优化[J]. 食品工业科技,2021,42(14):196−203. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020110069
引用本文: 何东,付昱东,段庆松,等. 玉米淀粉制备中挤压联用亚硫酸浸泡预处理工艺优化[J]. 食品工业科技,2021,42(14):196−203. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020110069
HE Dong, FU Yudong, DUAN Qinsong, et al. Pretreatment of Corn Starch by Extrusion Combined with Soaking in Sulfite Acid[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(14): 196−203. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020110069
Citation: HE Dong, FU Yudong, DUAN Qinsong, et al. Pretreatment of Corn Starch by Extrusion Combined with Soaking in Sulfite Acid[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(14): 196−203. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2020110069

玉米淀粉制备中挤压联用亚硫酸浸泡预处理工艺优化

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2020110069
基金项目: 国家自然科学基金(32072139);辽宁省农业攻关及产业化指导计划项目(2019JH8/10200020)
详细信息
    作者简介:

    何东(1993−),男,硕士研究生,研究方向:食品大分子生物制造与分析,E-mail:240351554@qq.com

    通讯作者:

    肖志刚(1972−),男,博士,教授,研究方向:食品大分子生物制造与分析,E-mail:zhigang_xiao@126.com

  • 中图分类号: TS255.1

Pretreatment of Corn Starch by Extrusion Combined with Soaking in Sulfite Acid

  • 摘要: 为解决传统玉米湿磨工艺浸泡时间长、淀粉提取率低的问题,展开了挤压技术对玉米淀粉提取预处理的可行性研究。以淀粉提取率和淀粉纯度为考察指标,分别研究挤压温度、挤压水分、螺杆转速、H2SO3浸泡时间对玉米淀粉提取率和淀粉纯度的影响。在单因素实验的基础上,采用四因素三水平的响应面分析法确定玉米淀粉提取工艺。结果表明,玉米淀粉提取的最佳工艺为:挤压温度40 ℃、挤压水分53%、螺杆转速194 r/min、H2SO3浸泡时间14 h。在此条件下玉米淀粉提取率达到了93.25%,相比传统湿磨工艺提高了1.79%,生产时间缩短34 h。通过红外光谱(FT-IR)分析发现,采用挤压预处理并未导致淀粉化学结构的改变;扫描电镜(SEM)图像表明挤压制备的淀粉颗粒表面出现轻微褶皱和凹陷,但颗粒形状依旧保持完整。故挤压技术应用于玉米淀粉的分离提取是有效可行的。
  • 图  1  挤压温度对玉米淀粉提取率和淀粉纯度的影响

    Figure  1.  Effects of extrusion temperature on extraction rate and purity of corn starch

    注:对于同一指标,不同小写字母表示数据差异显著(P<0.05);图2~图4同。

    图  2  挤压水分对玉米淀粉提取率和淀粉纯度的影响

    Figure  2.  Effects of extrusion moisture on extraction rate and purity of corn starch

    图  3  螺杆转速对玉米淀粉提取率和淀粉纯度的影响

    Figure  3.  Effects of extrusion speed on extraction rate and purity of corn starch

    图  4  H2SO3浸泡时间对玉米淀粉提取率和淀粉纯度的影响

    Figure  4.  Effects of H2SO3 soaking time on extraction rate and purity of corn starch

    图  5  挤压温度与螺杆转速对淀粉提取率的交互影响

    Figure  5.  Interaction of extrusion temperature and screw speed on starch extraction rate

    图  8  螺杆转速与浸泡时间对淀粉提取率的交互影响

    Figure  8.  Interaction of screw speed and soaking time on starch extraction rate

    图  6  挤压温度与浸泡时间对淀粉提取率的交互影响

    Figure  6.  Interaction of extrusion temperature and soaking time on starch extraction rate

    图  7  挤压水分与螺杆转速对淀粉提取率的交互影响

    Figure  7.  Interaction of extrusion moisture and screw speed on starch extraction rate

    图  9  两种不同工艺制备玉米淀粉的红外光谱图

    Figure  9.  Infrared spectra of corn starch prepared by two different processes

    注:a-湿磨法制备玉米淀粉;b-挤压联用H2SO3制备玉米淀粉。

    图  10  玉米淀粉的扫描电镜图

    Figure  10.  Scanning electron microscope of corn starch

    注:a、A湿磨法制备玉米淀粉(500×,3000×);b、B挤压制备玉米淀粉(500×,3000×)。

    表  1  响应面设计自变量因素水平设计

    Table  1.   Response surface design independent variable factor level

    水平因素
    挤压温度(℃)挤压水分(%)螺杆转速(r/min)浸泡时间(h)
    −1404514010
    0455018012
    1505522014
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    表  2  响应面工艺优化及结果分析

    Table  2.   Process optimization and results of response surface methodology

    实验号ABCD玉米淀粉
    挤压温度(℃)挤压水分(%)螺杆转速(r/min)浸泡时间(h)提取率(%)
    145552201292.27±0.09
    250451801291.64±0.12
    345451401291.92±0.12
    440501801090.94±0121
    540551801292.25±0.11
    645501801292.58±0.13
    740502201291.94±0.09
    850551801291.79±0.09
    945551401291.46±0.17
    1045501401492.03±0.16
    1145452201291.06±0.18
    1250501801091.46±0.11
    1350502201291.11±0.06
    1440501801493.25±0.16
    1545551801091.36±0.09
    1645451801090.81±0.28
    1750501801292.69±0.29
    1850501401291.58±0.13
    1945502201090.57±0.17
    2040451801291.88±0.15
    2150501801492.02±0.14
    2245501401091.05±0.16
    2345501801292.52±0.22
    2440501401291.51±0.13
    2545451801492.34±0.19
    2645551801492.62±0.18
    2745502201492.36±0.14
    2845501801292.41±0.16
    2945501801292.46±0.16
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    表  3  回归方程的方差分析结果

    Table  3.   Results of variance analysis of regression equation

    方差来源平方和自由度均方FP显著性
    模型11.83140.8480.68<0.0001**
    A-挤压温度0.3910.3937.47<0.001**
    B-挤压水分0.3710.3735.09<0.001**
    C-螺杆转速0.04810.0480.460.5094
    D-浸泡时间5.9215.92565.46<0.001**
    AB0.01210.0121.160.3006
    AC0.2010.2019.340.0006**
    AD0.7710.7773.10<0.0001**
    BC0.7010.07066.57<0.0001**
    BD0.01810.0181.740.2083
    CD0.1610.1615.60.0014**
    A20.6310.6360.39<0.0001**
    B20.6210.6258.95<0.0001**
    C22.5412.54242.71<0.0001**
    D20.9510.9590.50<0.001**
    残差0.15140.010
    失拟项0.099100.0990.840.6298
    净误差0.04740.012
    总离差11.9828
    注:*表示影响显著,P<0.05;**表示影响极显著,P<0.01;R2=0.9461;R2Adj=0.9755。
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    表  4  传统湿磨工艺与挤压联用H2SO3工艺对比

    Table  4.   Basic components of corn starch prepared by different preparation technology

    指标传统湿磨法制备玉米淀粉挤压联用H2SO3浸泡
    制备玉米淀粉
    淀粉提取率(%)91.46±0.2593.25±0.16
    淀粉含量(干基)(%)94.37±0.3795.15±0.46
    H2SO3浸泡时间(h)4814
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-09
  • 网络出版日期:  2021-06-05
  • 刊出日期:  2021-07-07

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