擠壓參數(shù)對綠豆粉糊化的影響

張雁凌，任保國

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林長春 130052）

擠壓參數(shù)對綠豆粉糊化的影響

張雁凌，任保國

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林長春 130052）

以綠豆為原料，采用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)，對擠壓膨化綠豆糊化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，制備擠壓膨化綠豆粉的最佳工藝條件為：喂料速度110r/min，加水量18%，膨化溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速260r/min。影響擠壓膨化綠豆粉糊化度主次順序依次為：加水量、膨化溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速度。在最佳工藝條件下，擠壓膨化綠豆粉糊化度可達(dá)98.46%。關(guān)鍵詞：綠豆粉，雙螺桿擠壓，糊化度

綠豆是我國人民的傳統(tǒng)豆類食物，含有豐富的蛋白質(zhì)，碳水化合物，B族維生素，鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)。綠豆中蛋白質(zhì)含量高，主要為球蛋白，且氨基酸種類豐富，必需氨基酸含量超過FAO/WHO的推薦值[1-2]。綠豆性味甘涼，有清熱解毒之功效，同時(shí)又具有降血脂、抗腫瘤的作用[3]。我國對綠豆加工以傳統(tǒng)加工為主，目前市場常見的綠豆產(chǎn)品有綠豆糕，綠豆沙，綠豆粉皮等。擠壓膨化技術(shù)是一種新型食品加工高新技術(shù)[4]，由于擠壓膨化是在高溫瞬時(shí)進(jìn)行的操作，故營養(yǎng)物質(zhì)損失較少，且具有殺菌、鈍化不良因子、促使淀粉糊化、提高蛋白質(zhì)的利用率的作用[5-6]。糊化度是衡量綠豆擠壓膨化特性的重要指標(biāo)[7]。目前，對綠豆擠壓膨化特性影響因素的研究鮮見報(bào)道，本文對綠豆擠壓膨化特性的影響因素進(jìn)行研究，旨在探討最佳擠壓膨化工藝參數(shù)，為綠豆的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆 吉林省長春糧油銷售有限公司；葡萄糖淀粉酶 上海滬峰生物科技有限公司。

GB1302型電子精密天平 梅特勒·托利多儀器有限公司；spectrum lab 53紫外可見分光光度計(jì) 上海棱光技術(shù)有限公司；HH-S水浴箱 鞏義市予華儀器有限公司；SH 10A快速水分測定儀 上海恒平科學(xué)儀器有限公司；PHS-3BW電腦數(shù)顯酸度計(jì) 上海理達(dá)儀器廠；SHZ-D循環(huán)水式真空泵 鞏義市英峪予華儀器廠；TDL-5-A離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；WF-30萬能粉碎機(jī) 中國上海藍(lán)深制藥機(jī)械有限公司；DS-30B雙螺桿實(shí)驗(yàn)機(jī) 山東賽信膨化機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 擠壓膨化綠豆粉制備方法 選優(yōu)質(zhì)綠豆，用流動水沖洗去泥沙及不可食用的雜質(zhì)，自然風(fēng)干至水分含量低于10%，然后粉碎成粒度為40目的綠豆粉備用；利用高溫高壓雙螺桿擠出機(jī)對綠豆粉進(jìn)行擠壓膨化處理，然后干燥粉碎成粒度為60目的膨化綠豆粉備用。

1.2.2 工藝條件對擠壓膨化綠豆糊化度影響的單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 喂料速度對擠壓膨化綠豆糊化度影響 分別稱取1000g綠豆粉5份（綠豆粉含水量8%，以下均同），在物料加水量為18%（占干綠豆粉質(zhì)量，以下均同）、螺桿轉(zhuǎn)速為260r/m in、膨化溫度170℃條件下，研究喂料速度分別為90、100、110、120、130r/m in時(shí)對綠豆糊化度的影響。

1.2.2.2 加水量對擠壓膨化綠豆糊化度的影響 在喂料速度為110r/m in、螺桿轉(zhuǎn)速為260r/m in、膨化溫度170℃條件下，研究物料加水量分別為12%、14%、16%、18%、20%時(shí)對綠豆糊化度的影響。

1.2.2.3 膨化溫度對擠壓膨化綠豆糊化度的影響 在喂料速度為110r/m in、加水量18%、螺桿轉(zhuǎn)速為260r/m in條件下，研究膨化溫度分別為140、150、160、170、180℃時(shí)對綠豆糊化度的影響。

1.2.2.4 螺桿轉(zhuǎn)速對擠壓膨化綠豆糊化度的影響 在喂料速度為110r/m in、加水量18%、膨化溫度為170℃條件下，研究螺桿轉(zhuǎn)速分別為200、220、240、260、280r/m in時(shí)對綠豆糊化度的影響。

1.2.3 工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定正交實(shí)驗(yàn)各因素的水平。影響擠壓膨化綠豆糊化度的主要因素為物料加水量、膨化溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速度，以糊化度為考核指標(biāo)，采用L（934）正交實(shí)驗(yàn)篩選出最佳生產(chǎn)工藝條件。

1.2.4 糊化度的測定 精密稱取擠壓膨化綠豆粉10g，加入100m L濃度為99%的乙醇，在轉(zhuǎn)速為5000r/m in下離心分離5m in。生成的沉淀用3號玻璃過濾器抽濾后，依次用約25m L的乙醇、乙醚脫水干燥后，放在氯化鈣干燥器中12h后備用。取干燥處理的膨化綠豆粉100mg放入磨砂配合的玻璃均質(zhì)器中，加8m L蒸餾水，攪拌至均勻，隨即各取懸浮液2m L注入2只容量為20m L的刻度試管中，分別用作被檢液和完全糊化檢液。向被檢液試管加pH為4.8的醋酸緩沖液1.6m L和蒸餾水0.4m L。向完全糊化檢液試管加10mol/L NaOH溶液0.2m L，待完全溶解后，滴加2mol/L醋酸至pH 4.8，加蒸餾水使體積為4m L。將這2只試管放入37℃的恒溫水浴箱中保溫10m in后，各添加葡萄糖淀粉酶液lm L，再放入37℃的恒溫水浴箱中，每隔10min振蕩1次，反應(yīng)50m in。精密移取反應(yīng)液1m L，隨即加入10m L 0.05mol/L鹽酸終止反應(yīng)，在轉(zhuǎn)速為5000r/min下離心分離5m in。取上層清液1m L，用蒸餾水稀釋5倍，用紫外分光光度計(jì)測其光密度并從下式求出糊化度。

2 結(jié)果與分析

2.1 喂料速度對擠壓膨化綠豆糊化度的影響

由圖1可以看出。當(dāng)喂料速度小于110r/m in時(shí)，糊化度隨喂料速度的升高而增加，當(dāng)喂速度大于110r/m in時(shí)，膨化綠豆糊化度下降。這可能是由于喂料速度決定物料與螺桿的接觸面積及物料在擠壓腔中的滯留時(shí)間，適宜的喂料速度使物料所受的擠壓力和剪切力最大，淀粉糊化充分，喂料速度過大，綠豆粉在擠壓腔內(nèi)會滯留堆積，使綠豆粉被擠壓、糊化不均勻，從而造成擠壓膨化綠豆糊化度下降。因此喂料速度以110r/min為宜。

圖1 喂料速度對擠壓膨化綠豆糊化度的影響Fig.1 Effectof the feeding rate on gelatinization degree of extruded puffingmung bean

2.2 加水量對擠壓膨化綠豆糊化度的影響

圖2 加水量對擠壓膨化綠豆糊化度的影響Fig.2 Effectof amountof adding water on gelatinization degree of extruded puffingmung bean

由圖2可知，在物料加水量12%~18%范圍內(nèi)，糊化度隨物料加水量的增加而升高，當(dāng)超過18%時(shí)開始下降。這主要是因?yàn)槲锪霞铀康脑黾?，淀粉顆粒吸水增加，導(dǎo)致物料的粘稠度增加，物料在機(jī)腔內(nèi)所受的擠壓力和剪切力增大，糊化度增加。當(dāng)水分含量較高時(shí)，物料潤滑，物料在機(jī)腔內(nèi)所受的擠壓力和剪切力減弱，淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)不易被破壞，糊化度降低。綠豆粉糊化需要水，加水量較小，擠壓膨化綠豆糊化度低。當(dāng)加水量較大時(shí)，水起潤滑作用，使綠豆粉在機(jī)腔內(nèi)所受的擠壓力和剪切力減弱，導(dǎo)致擠壓膨化綠豆糊化度降低。因此，本實(shí)驗(yàn)條件下，物料適量加水量為18%時(shí)糊化度最高。

2.3 膨化溫度對擠壓膨化綠豆糊化度的影響

圖3 膨化溫度對擠壓膨化綠豆糊化度的影響Fig.3 Effect of puffing temperature on gelatinization degree of extruded puffingmung bean

物料中淀粉的糊化是在適當(dāng)?shù)臏囟炔⑽兆銐虻臒崃康臈l件下進(jìn)行的。在擠壓糊化過程中淀粉吸收擠壓腔熱量并受到強(qiáng)烈的剪切，分子鏈間氫鍵斷裂，分子鏈發(fā)生移動，造成淀粉顆粒部分解體，產(chǎn)生糊化現(xiàn)象[8]。由圖3可以看出，膨化溫度在140~170℃范圍內(nèi)，擠壓膨化綠豆糊化度隨溫度的升高而增加，當(dāng)膨化溫度為170℃時(shí)，糊化度最高；當(dāng)糊化度超過170℃時(shí)，擠壓膨化綠豆糊化度下降。這說明，膨化溫度太低，物料中綠豆糊化不充分，導(dǎo)致擠壓膨化綠豆糊化度較低；膨化溫度過高，物料在擠壓腔內(nèi)焦糊結(jié)塊，且膨化不均勻，糊化度降低。因此，膨化溫度170℃為宜。

2.4 螺桿轉(zhuǎn)速對擠壓膨化綠豆糊化度的影響

圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對擠壓膨化綠豆糊化度的影響Fig.4 Effect of screw speed on gelatinization degree of extruded puffingmung bean

在物料的擠壓過程中，螺桿轉(zhuǎn)速與物料在擠壓腔中的滯留時(shí)間有關(guān)。由圖4可看出，擠壓膨化綠豆的糊化度隨螺桿轉(zhuǎn)速升高而增加，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為260r/m in時(shí)，擠壓膨化綠豆糊化度最高，隨后出現(xiàn)下降趨勢。這主要是因?yàn)殡S著螺桿轉(zhuǎn)速加快，綠豆物料所受的剪切力增大，淀粉分子間的氫鍵消弱，綠豆粉顆粒破損程度增大，從而加速了淀粉顆粒的分解，糊化度升高。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較大時(shí)，繼續(xù)增加物料在擠壓腔內(nèi)滯留時(shí)間縮短，不能在機(jī)腔內(nèi)吸收足夠的熱量，導(dǎo)致糊化不完全，糊化度下降。因此本實(shí)驗(yàn)條件下，較適宜的螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。

2.5 正交實(shí)驗(yàn)

擠壓膨化綠豆正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表1、表2所示。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

由表2中極差可知，物料加水量是影響綠豆擠壓膨化后糊化度的主要因素，各因素對糊化度影響強(qiáng)弱次序?yàn)槲锪霞铀浚九蚧瘻囟龋韭輻U轉(zhuǎn)速＞喂料速度。表3中方差分析表明，物料加水量的F＞F0.05（2，2）=19.00，說明物料加水量對糊化度的影響達(dá)到顯著水平。各因素水平的優(yōu)化組合為A1B3C3D3，即喂料速度110r/m in，加水量18%，膨化溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速260r/m in。

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 The design and results of orthogonal test

表3 正交實(shí)驗(yàn)方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal test results

3 結(jié)論

采用雙螺桿擠壓技術(shù)膨化綠豆的最佳工藝條件為：喂料速度110r/m in，物料加水量18%，膨化溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速260r/m in，此條件下，擠壓膨化綠豆的糊化度為98.46%。

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Effect of extrusion parameters on gelatinization ofmung bean powder

ZHANG Yan-ling，REN Bao-guo
（College of Food Engineering，Jilin Teachers’Institute of Engineering and Technology，Changchun 130052，China）

Themung bean was used as the raw material for extruded puffing by tw in screw extrusion fermentation. The effects of gelatinization degree on extruded puffing mung bean were studied.The results showed that the op timum cond itions for the extruded puffing mung bean powder：the feed ing rate was 110r/m in，the water add ition ofmaterial was 18%，the extrusion tem perature was 170℃，and the screw speed was 260r/m in.The order significance of factors on the gelatinization deg ree was as followes：amount of add ing water，puffing temperature，screw speed，the feed ing rate.In this condition，the gelatinization deg ree of extruded puffing mung bean powderwas 98.46%.

mung bean powder；tw in screw extrusion；gelatinization deg ree

TS210.1

B

1002-0306（2012）14-0266-03

2011－11－28

張雁凌（1974－），女，碩士，講師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工。

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（2011301）。