超声辅助碱化湿磨技术提升玉米粉加工特性及鲜湿玉米-小麦面条品质的研究

本研究针对玉米粉加工适应性差、食品品质不佳的产业难题，系统比较了干法(DM)、半干法(SDM)、湿法(WM)、碱化湿磨(NWM)及超声辅助碱化湿磨(UNWM)五种制粉工艺。研究发现UNWM技术能显著降低玉米粉粒径分布，提升糊化特性和流变学性能，有效改善鲜湿玉米-小麦面条的烹煮品质、质构特性与感官接受度，为高品质玉米主食开发提供创新技术方案。

　　

玉米作为全球最重要的粮食作物之一，在中国年产量已达2.95亿吨，位居粮食作物首位。虽然玉米富含淀粉（约70%）、蛋白质（8-14%）和多种生物活性物质，但直接用于食品加工的比例不足10%。这主要源于玉米粉存在成型困难、加工适应性差和食用品质不佳等技术瓶颈，严重限制了其在主食化应用中的潜力。

传统玉米制粉工艺主要包括干法粉碎（DM）、半干法粉碎（SDM）和湿法粉碎（WM）。其中湿法粉碎虽能获得细腻粉质，但需长达8-14小时的浸泡过程，效率低下。源自拉丁美洲的碱化湿磨技术（Nixtamalization wet milling, NWM）通过氢氧化钙（Ca(OH)₂）溶液处理玉米，可缩短浸泡时间并提升营养价值，但仍有优化空间。近年来，高强度超声波技术因兼具空化效应、机械振荡和热效应等优势，被证明可显著提升谷物加工效率，这为玉米制粉工艺创新提供了新思路。

在此背景下，吉林农业大学食品科学与工程学院的研究团队在《LWT》发表论文，系统比较了五种制粉工艺（DM、SDM、WM、NWM和UNWM）对玉米粉加工特性及鲜湿玉米-小麦面条品质的影响。研究通过激光粒度分析、差示扫描量热法（DSC）、快速粘度分析（RVA）、流变学测定等技术手段，全面解析了不同制粉工艺的作用机理。

关键技术方法包括：采用激光粒度分析仪测定粉体粒径分布；通过差示扫描量热仪分析热力学特性；使用快速粘度分析仪测定糊化特性；采用流变仪分析动态粘弹性和静态剪切特性；通过质构分析仪测定凝胶强度和面条质构特性；并组织经过培训的感官评价小组进行感官分析。

研究结果方面：

粒径分析显示UNWM玉米粉平均粒径最小（4.498μm），较传统DM工艺降低32.6%。热力学特性研究表明UNWM样品焓值（ΔH）最高（11.84 J/g），表明其分子结构有序度更高。糊化特性测试发现UNWM玉米粉的峰值粘度达2983cP，显著高于其他组别，表明超声辅助碱化处理促进了淀粉的有效糊化。

流变学特性方面，UNWM玉米粉表现出最高的弹性模量（G′）和粘性模量（G″），证实其具有优异的凝胶网络结构。静态剪切测试表明UNWM样品具有最大触变环面积（119599 Pa·s^-1），说明其具有良好的触变恢复特性。凝胶特性研究显示UNWM玉米粉凝胶强度比DM提高38.91%，持水能力（WHC）显著增强。

在面条品质评价中，UNWM鲜湿面条的断条率最低，烹饪损失仅12.39%，显著优于其他玉米面条组。质构特性方面，UNWM面条的弹性、凝聚性等指标与纯小麦面条无显著差异。感官评价得分最高，在颜色、外观、适口性、韧性和总体可接受度等方面均接近9分（10分制）。

研究结论表明，超声辅助碱化湿磨技术通过超声空化效应促进淀粉-蛋白质分离，钙离子与淀粉分子形成交联结构，显著改善了玉米粉的加工适应性。该技术将传统NWM工艺时间从6.5小时缩短至3.5小时，在提升效率的同时制备出更适合面条加工的玉米粉。这项研究为突破玉米主食化加工技术瓶颈提供了理论依据和技术支持，对促进玉米深加工产业发展具有重要实践意义。