Зерна кукурузы — это не инертные материалы, а живые организмы с физиологической активностью. Во время хранения в системе хранения зерна происходят три основных типа биологического метаболизма, которые совместно приводят к ухудшению качества кукурузы: собственный физиологический метаболизм зерен, повреждения насекомыми и клещами, а также размножение микроорганизмов.
Сами зерна кукурузы постоянно подвергаются дыханию и ферментативным реакциям, непрерывно потребляя собственные питательные вещества;
Вредители и клещи: они проникают в эндосперм и зародыш зерен, вызывая их повреждение и потерю веса;
Микроорганизмы (плесень, бактерии, дрожжи): размножаются в больших количествах при подходящих температурных и влажностных условиях, разлагают питательные вещества зерна и вырабатывают грибковые токсины.
Синергетический эффект трех типов организмов приводит к двум основным изменениям в качестве хранения кукурузы: количественному и качественному.
Потери количества: Потеря сухого вещества и уменьшение веса вызваны потерями зерна в результате дыхания, повреждениями насекомыми и грызунами, а также микробным разложением.
Ухудшение качества включает как внутреннее старение зерна, так и внешнее образование плесени. Внутреннее старение проявляется в повышении уровня жирных кислот, денатурации белка и ретроградации крахмала; внешнее образование плесени проявляется в росте грибков, накоплении токсинов и ухудшении органолептических качеств.
Жир — наиболее нестабильный питательный компонент в зернах кукурузы и ключевой индикатор ухудшения качества кукурузы во время хранения.
Разложение кукурузных жиров происходит главным образом одновременно по двум путям: гидролизу и окислению.
Гидролиз: Эндогенные липазы кукурузы и экзогенные липазы грибов совместно катализируют гидролиз жиров, образуя глицерин и свободные жирные кислоты. Свободные жирные кислоты трудно усваиваются микроорганизмами и продолжают накапливаться в зернах, что является непосредственной причиной повышения содержания жирных кислот.
Окисление: Ненасыщенные жирные кислоты подвергаются окислению липидов с образованием пероксидов, которые далее разлагаются на летучие вещества, такие как альдегиды и кетоны, в результате чего кукуруза становится прогорклой и горькой, приобретая типичный прогорклый вкус.
Ключевые данные об окислении жиров: ① Жирнокислотное число свежей кукурузы составляет приблизительно 20 мг КОН/100 г;② После хранения на складе содержание жирных кислот быстро возрастает, и через год хранения происходит значительное ухудшение качества. После двух лет и более хранения вероятно резкое и существенное увеличение их содержания.③ При температуре 30℃ и относительной влажности 70% кукуруза через 100 дней станет совершенно непригодной для хранения;④ Содержание малонового диальдегида (МДА, конечного продукта перекисного окисления липидов) в кукурузе, хранившейся в течение 4 лет, увеличилось в 20 раз.
Содержание сырого протеина в кукурузе в процессе хранения показало незначительную тенденцию к увеличению, что являлось ложным ростом, вызванным потерей влаги и концентрацией сухого вещества; истинное содержание протеина в зернах значительно снизилось.
Основной механизм деградации белков: белки гидролизуются протеазами до полипептидов и свободных аминокислот; одновременно происходит пространственная структурная денатурация, увеличивается образование дисульфидных связей и снижается растворимость белков. Восстанавливающие сахара вступают в реакции Майяра с аминокислотами, что приводит к потере доступного лизина.
Хранение значительно снижает усвояемость кукурузного белка: после 6 месяцев хранения при температуре 25°C и 37°C усвояемость белка in vitro снижалась, при этом эффект ухудшения был более выражен в условиях высоких температур.
Содержание крахмала имеет закономерность «сначала повышается, затем снижается»: оно минимально в начале сбора урожая, незначительно повышается после созревания зерна и снижается в процессе длительного хранения, поскольку амилаза непрерывно гидролизует крахмал, образуя небольшие молекулы, такие как декстрин, мальтоза и моносахариды, что приводит к снижению общего содержания крахмала.
Ухудшение функциональных свойств крахмала:
1. Снижение вязкости желатинизации: пиковая и конечная вязкость значительно снизились; у кукурузы с содержанием влаги 14%, хранившейся в течение 60 дней, наблюдалось снижение конечной вязкости примерно на 300 мПа•с.
2. Снижение содержания резистентного крахмала: Наибольшее снижение содержания резистентного крахмала, приблизительно на 29%, наблюдалось в кукурузе с влажностью 12%, хранившейся в течение 1,5 месяцев.
3. Снижение усвояемости: Свободные жирные кислоты соединяются с амилозой, образуя комплексы, которые подавляют гидролиз крахмала и снижают его усвояемость.
В процессе хранения насыпная плотность кукурузы продолжает снижаться. Кукуруза с содержанием влаги 14% демонстрирует значительное снижение насыпной плотности после 60 дней хранения. Основными причинами являются потребление сухого вещества в процессе дыхания и усадка из-за потери влаги в зернах.
Зерна постепенно темнеют и теряют свой свежий блеск; естественный свежий аромат исчезает, и появляется затхлый запах. При сильном ухудшении качества окисление жиров вызывает прогорклый запах, а рост плесени — затхлый. Сенсорные признаки ухудшения качества кукурузы с высоким содержанием влаги становятся более очевидными.
Больше информации по переработке кукурузы доступно на официальном сайте Beijing Meckey Engineering Co.
Технология и завод по производству кукурузного крахмала под ключ | Meckey