青稞擠壓改性處理及青稞面條的試驗(yàn)研究

張 敏， 劉 明， 譚 斌， 孫志堅(jiān)

（1.北京工商大學(xué)北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類(lèi)健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；2.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037；3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

青稞擠壓改性處理及青稞面條的試驗(yàn)研究

張 敏1， 劉 明2， 譚 斌2， 孫志堅(jiān)3

（1.北京工商大學(xué)北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類(lèi)健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048；
2.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京 100037；
3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

以青稞粉為原料，采用擠壓改性方法加工青稞預(yù)糊化粉，研究改性前后青稞粉的品質(zhì)變化，不同配比青稞預(yù)糊化粉的粉質(zhì)特性及改性操作條件對(duì)青稞面條品質(zhì)特性的影響規(guī)律，為青稞面條產(chǎn)品的研發(fā)提供實(shí)踐基礎(chǔ)。結(jié)果表明，改性處理后，青稞內(nèi)部形成細(xì)致多孔的海綿體，大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被降解，淀粉穩(wěn)定性增強(qiáng)；面條蒸煮損失率與淀粉的糊化程度間具有相關(guān)性。在適宜加工條件下制備的青稞預(yù)糊化粉，可以制作出青稞含量達(dá)60%，煮熟增重率為77. 0%，蒸煮損失率為12. 0%的青稞面條產(chǎn)品。

青稞；面條；擠壓；工藝參數(shù)；粉質(zhì)特性

青稞（Hordeum vulgare L. var. nudum hook. f.）又稱(chēng)元麥、淮麥、米大麥，因其在收獲時(shí)內(nèi)外穎與穎果分離，籽粒裸露又得名裸大麥，是禾本科小麥族大麥屬大麥的一種特殊類(lèi)型［1］。青稞具有耐旱、耐瘠薄、生育期短、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量穩(wěn)定、易栽培等優(yōu)異種性，目前種植集中分布于青藏高原及內(nèi)蒙古等少數(shù)高寒冷涼地區(qū)。青稞籽粒營(yíng)養(yǎng)豐富，具有高蛋白、高纖維、高維生素、低脂肪、低糖等特點(diǎn)，其β-葡聚糖含量居全球大麥之冠，是小麥的50倍。β-葡聚糖具有清腸、調(diào)節(jié)血脂、降低膽固醇、阻抗腫瘤、提高免疫力等生理功能［2］。目前由于青稞食用和加工品質(zhì)等原因，青稞產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)處于初級(jí)階段，產(chǎn)品單一，附加值低。

擠壓改性是在熱能和機(jī)械能的共同作用下，連續(xù)的擠壓、剪切、混合、蒸煮，使物料塑性化的加工方式，具有高溫、短時(shí)等特點(diǎn)。擠壓改性能使原料中的淀粉α化，改善制品的口感和蛋白消化率，是改善食品品質(zhì)、提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的有效途徑。目前，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)深入研究了小麥［3-4］、大米［5-7］、小米［8］、玉米［9-10］等谷物的擠壓特性，但以青稞為原料，研究其擠壓加工特性的報(bào)道很少［11］。本研究以青稞粉為原料，采用擠壓改性技術(shù)，探討改性前后青稞粉的品質(zhì)變化，不同配比面粉的粉質(zhì)特性及預(yù)糊化粉品質(zhì)對(duì)青稞面條品質(zhì)特性的影響規(guī)律，以期為青稞食品的研發(fā)提供一定的實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞粉為青海西寧唐古風(fēng)商貿(mào)有限公司生產(chǎn)，小麥粉為普通小麥面粉。實(shí)驗(yàn)室各種常規(guī)化學(xué)試劑均為分析純。

SLG30-Ⅵ型雙螺桿擠壓實(shí)驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南賽百諾科技開(kāi)發(fā)有限公司；WF-20B型高效粉碎機(jī)及DGG-9240B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海森信試驗(yàn)儀器有限公司；JHMZ200型試驗(yàn)和面機(jī)及JMTD-168/140型試驗(yàn)面條機(jī)，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；PRX-35013型智能人工氣候箱，寧波海曙賽的試驗(yàn)儀器廠；HZD型粉質(zhì)儀，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；S-300N型掃描電鏡，日本Hitachi公司；3-D型RVA儀，澳大利亞Newport Scientific儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 青稞預(yù)糊化粉的制備

擠壓機(jī)的?？字睆綖?. 39 cm，長(zhǎng)徑比為23：1。擠壓試驗(yàn)的Ⅰ區(qū)，Ⅱ區(qū)，Ⅲ區(qū)的腔體溫度為40，70，100℃，喂料速度為保證均勻充滿(mǎn)。擠壓操作的基本條件為Ⅳ區(qū)溫度140℃，水分含量17%，螺桿轉(zhuǎn)速240 r/ min。單因素實(shí)驗(yàn)中，Ⅳ區(qū)溫度分別設(shè)定為100，120，140，160，180℃；水分含量分別為13%，15%，17%，19%，21%；螺桿轉(zhuǎn)速分別為160，200，240，280，320 r/ min。青稞粉擠壓后經(jīng)冷卻、粉碎（過(guò)60目篩）等過(guò)程制得青稞預(yù)糊化粉。

1.2.2 青稞面條的制作

和面:將青稞粉、青稞預(yù)糊化粉和小麥粉按照一定比例混合，加入3%的食鹽水適量，混合攪拌。

熟化:將和好的面團(tuán)放置于密閉的容器中，在30℃的人工氣候箱中熟化1 h。

軋片:熟化后的面團(tuán)經(jīng)寬度為2. 6 mm的輥軋重復(fù)壓成面帶。

切條:面帶經(jīng)過(guò)刀具切成寬為2 mm，厚為1. 1 mm的面條。

樣品:將面條切成20 cm和5 cm長(zhǎng)的樣品，分別進(jìn)行蒸煮品質(zhì)評(píng)價(jià)和水分測(cè)定。

1.2.3 產(chǎn)品理化特性的測(cè)定

1.2.3.1 面條水分的測(cè)定

采用135℃恒重法，將5～7根面條放置鋁盒內(nèi)，放入135℃烘箱烘干至恒重，面條水分的計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

式（1）中，w為面條水分含量，%；m1為濕面條的質(zhì)量，g；m2為面條烘干后損失的質(zhì)量，g。

1.2.3.2 烹煮損失率和煮熟增重率的測(cè)定

烹煮損失率和煮熟增重率按照SB/ T 10137—93標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。取10根面條，稱(chēng)量m1，放入500 mL的沸水中，保持水微沸狀態(tài)下煮制，達(dá)到所測(cè)蒸煮時(shí)間后，控干水分稱(chēng)量m2，然后將熟面條放到135℃烘箱內(nèi)烘至恒重，稱(chēng)量m3［12］。計(jì)算公式見(jiàn)式（2）和式（3）。

式（2）中，w為面條的水分含量，%。

1.2.3.3 粉質(zhì)特性測(cè)定

對(duì)7種不同配比的混合粉進(jìn)行粉質(zhì)實(shí)驗(yàn)。不同比例的青稞粉與青稞預(yù)糊化粉制作成青稞預(yù)混合粉，然后青稞預(yù)混合粉與小麥粉按3：2比例配制成5種不同的青稞混合粉。5種青稞預(yù)混合粉中青稞預(yù)糊化粉與青稞粉的比例是，A為7：3，B為6：4，C為5：5，D為4：6，E為3：7。此外，F(xiàn)為純青稞粉，G為純小麥粉。取每份樣品300 g，在粉質(zhì)儀中加水糅合，測(cè)定面團(tuán)的粉質(zhì)特性。

1.2.3.4 其他指標(biāo)的檢測(cè)

快速黏度分析儀（rapid visco analyser，RVA）、掃描式電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）和營(yíng)養(yǎng)素（水分、粗纖維、粗脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、灰分）的分析，按照儀器常規(guī)檢測(cè)方法和國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行［13］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用平均數(shù)（統(tǒng)計(jì)均數(shù)）表示，檢驗(yàn)t值進(jìn)行顯著性分析。采用Spss軟件作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞改性處理后品質(zhì)的變化

以擠壓處理前、后青稞產(chǎn)品中各營(yíng)養(yǎng)素化學(xué)組成的變化、RVA試驗(yàn)以及SEM結(jié)果分析，了解青稞擠壓前后淀粉糊化特性變化和細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。

2.1.1 青稞基本化學(xué)組分的變化

青稞粉擠壓前后的基本化學(xué)組成測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，經(jīng)過(guò)改性處理，產(chǎn)品水分含量大幅減少，這是擠壓過(guò)程后水分迅速蒸發(fā)造成的；擠壓后青稞粗脂肪的含量明顯減少，徐學(xué)明［14］認(rèn)為這是在高溫高壓下脂肪分解為脂肪酸和單甘酯的緣故，而Mercier等［15］則認(rèn)為是由脂肪與淀粉和蛋白質(zhì)生成了復(fù)合體造成的；擠壓后產(chǎn)品的粗蛋白含量變化不大；粗纖維的含量明顯減少，以往關(guān)于纖維在擠壓后含量的變化，由于擠壓設(shè)備和原料不同，研究結(jié)論差別較大［16］；青稞預(yù)糊化粉的淀粉含量明顯減少，這是因?yàn)樵跀D壓過(guò)程中淀粉鏈間的氫鍵斷裂，淀粉粒解體，淀粉被充分α化，降解成低分子碳水化合物造成的［17］；灰分在擠壓前后含量基本保持不變。

表1 青稞擠壓前后基本化學(xué)組分Tab. 1 Basic chemical composition of highland barley before and after extrusion %

2.1.2 青稞淀粉糊化特性的變化

青稞粉及其擠壓產(chǎn)品的糊化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。表2中顯示青稞的糊化溫度61℃，小米淀粉的糊化溫度為76. 4～78. 8℃［18-19］，大米淀粉的糊化溫度70. 5～79. 2℃［20］。糊化溫度是表征淀粉糊化難易程度的指標(biāo)，可見(jiàn)，青稞相較于大米和小米更易糊化。青稞經(jīng)擠壓后，淀粉已經(jīng)發(fā)生了糊化，因此沒(méi)有檢測(cè)到相應(yīng)的糊化溫度值。

表2 青稞擠壓前后糊化特性變化Tab. 2 RVA pasting properties of highland barely before and after extrusion

青稞粉的衰減值為1059 cp，小米淀粉的衰減值為3 925 cp，大米淀粉衰減值為2 092～3 602 cp［18］。衰減值與膨脹后的淀粉粒強(qiáng)度有關(guān)，說(shuō)明青稞淀粉粒較小米和大米淀粉的強(qiáng)度大、穩(wěn)定性強(qiáng)。青稞經(jīng)擠壓處理之后，產(chǎn)品的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時(shí)間均比原料大幅度降低，這些指標(biāo)是衡量淀粉成膠能力和回生程度的指標(biāo)，反映了淀粉的穩(wěn)定性［21］。從RVA數(shù)值中可以看出，青稞經(jīng)擠壓改性處理，由于具有一定程度的熟化作用，淀粉的穩(wěn)定性顯著增加。

2.1.3 青稞產(chǎn)品顯微結(jié)構(gòu)的變化

圖1為青稞擠壓前后的粒子電鏡掃描圖（3 000倍）。由圖1可以看出，青稞粉多呈現(xiàn)圓形或者橢圓狀，分布較松散，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整、未被破壞；經(jīng)過(guò)擠壓后青稞粉呈現(xiàn)不規(guī)則的鱗片狀，幾乎不存在完整的淀粉顆粒，且青稞擠壓產(chǎn)品內(nèi)部含有較多的空洞結(jié)構(gòu)。一些研究指出，經(jīng)過(guò)擠壓加工后樣品基本失去了原有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隨著糊化程度的增加，被擠壓淀粉的表面破損程度增加［22］，這種顆粒結(jié)構(gòu)的改變，有利于酶的水解作用［23］。

圖1 3 000倍電鏡掃描下的青稞擠壓粉與青稞粉Fig. 1 3 000 scanning electron microscope of highland barley flour before and after extrusion

本研究證實(shí)，擠壓改性處理對(duì)于青稞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞比較徹底。青稞粉在高溫、高壓、高剪切的作用下，形成了細(xì)致多孔的海綿體。青稞擠壓膨化可作為青稞產(chǎn)品加工的前處理方式，預(yù)糊化粉更有利于青稞產(chǎn)品后處理及提高制品的消化吸收率。

2.2 青稞面團(tuán)的粉質(zhì)特性分析

青稞預(yù)糊化粉的添加比例對(duì)青稞混合粉的粉質(zhì)特性影響的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。青稞混合面團(tuán)中，青稞添加量為60%，超過(guò)此比例，面團(tuán)的成型性差，不利于形成面條產(chǎn)品。

表3 不同配比青稞混合粉的粉質(zhì)特性Tab. 3 Farinograph parameters of different kinds ofhighland barley flour

由表3的試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，青稞混合粉制作的面團(tuán)吸水率均大于73 g/ mL，且隨著預(yù)糊化粉添加量的增加，吸水率呈上升的趨勢(shì)。硬小麥吸水率一般為60 g/ mL，軟麥為56 g/ mL［24］，因此，青稞面條相比普通小麥粉面條質(zhì)構(gòu)明顯發(fā)軟，硬度較低。

青稞各種混合粉之間的形成時(shí)間差異顯著性不大，但都明顯高于純青稞粉的面團(tuán)，而遠(yuǎn)低于小麥粉的面團(tuán)形成時(shí)間。形成時(shí)間越長(zhǎng)，表示面粉的筋力越大。由于青稞中缺少面筋質(zhì)，在本試驗(yàn)過(guò)程中，可以明顯感受到青稞混合粉成型性差于小麥粉，不添加青稞預(yù)糊化粉的青稞混合面團(tuán)類(lèi)似于流體，不宜成型，無(wú)法擠壓制作面條。

各種比例青稞混合粉之間的穩(wěn)定時(shí)間無(wú)差異，但低于小麥粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間反映面團(tuán)耐受機(jī)械的能力，由于青稞中不含面筋，因此混合粉的穩(wěn)定時(shí)間較低。

青稞混合粉之間的弱化度差異顯著，C和E面團(tuán)具有較小的弱化度，但均顯著高于小麥粉。弱化度反映面團(tuán)在攪拌過(guò)程中的破壞速度和對(duì)機(jī)械攪拌的承受能力，弱化度越大，面團(tuán)越黏，其彈性、韌性、操作性能都較差［24］，因此，青稞面條的成型性普遍較差。

C和E樣品組的面團(tuán)形成時(shí)間較長(zhǎng)，弱化度較小，粉質(zhì)特性較優(yōu)。兩種比例的青稞混合粉制作的面條相比，C比例制作出的青稞面條，口感好、硬度高、有嚼勁，且蒸煮時(shí)間短，斷條率低。

本研究以青稞粉、青稞預(yù)糊化粉、小麥粉為3：3：4的比例（C比例）進(jìn)行面條產(chǎn)品的制作。

2.3 擠壓改性對(duì)青稞面條品質(zhì)的影響

2.3.1 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)青稞面條品質(zhì)的影響

圖2是擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)青稞雜糧面條品質(zhì)影響的試驗(yàn)結(jié)果。從圖2中可以看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，煮熟增重率呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明面條的持水率下降；蒸煮損失率呈先下降后略升高的趨勢(shì)。這與前期獲得的研究結(jié)論，隨擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速的增加，青稞預(yù)糊化粉的吸水性指數(shù)、水溶性指數(shù)以及碘呈色度先增加后減小的結(jié)論相吻合［11，13］。在擠壓改性操作過(guò)程中，螺桿轉(zhuǎn)速在240～280 r/ min加工的青稞預(yù)糊化粉生產(chǎn)的面條，烹煮損失率較低，面條的持水率相對(duì)適宜。

圖2 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)面條煮熟增重率和烹煮損失率的影響Fig. 2 Effects of screw speeds on cooked weight gain and cooking loss rate

2.3.2 擠壓溫度對(duì)青稞面條品質(zhì)的影響

圖3是擠壓溫度對(duì)青稞面條品質(zhì)影響的研究結(jié)果。從圖3中可以看出，在100～180℃，擠壓溫度對(duì)青稞面條的煮熟增重率影響不顯著；烹煮損失率只有在140℃出現(xiàn)明顯降低，其他溫度條件下差異不大。前期的研究表明，隨著擠壓溫度的升高，青稞預(yù)糊化粉的碘呈色度呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)［11］。這說(shuō)明，青稞制作的面條產(chǎn)品，面條蒸煮損失率與淀粉的糊化程度間具有一定的相關(guān)性。制作面條所需預(yù)糊化粉，制備溫度可以選擇在140℃附近，生產(chǎn)出的面條產(chǎn)品品質(zhì)較佳。

圖3 擠壓溫度對(duì)面條煮熟增重率和烹煮損失率的影響Fig. 3 Effects of extrusion temperature on cookedweight gain and cooking loss rate

2.3.3 物料含水量對(duì)青稞面條品質(zhì)的影響

圖4是青稞預(yù)糊化粉制作過(guò)程中物料含水量對(duì)青稞面條品質(zhì)影響的研究結(jié)果。從圖4中可以看出，在含水量為15%～17%時(shí)，青稞面條產(chǎn)品的煮熟增重率和蒸煮損失率都較低。分析原因，雖然降低物料水分，膨化度增加，提高物料水分，容重增大［13］，但在水分變化的過(guò)程中，青稞中大分子化學(xué)組分發(fā)生變化（包括蛋白質(zhì)變性及淀粉糊化），使預(yù)糊化粉形成不利于吸收水分、又不易散失水分的結(jié)構(gòu)。相關(guān)的機(jī)理研究有待進(jìn)一步完善。

圖4 物料含水量對(duì)面條煮熟增重率和烹煮損失率的影響Fig. 4 Effects of water content on cooked weightgain and cooking loss rate

通過(guò)獲得的螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度和物料含水量各因素之間的影響規(guī)律，以螺桿轉(zhuǎn)速為260 r/ min，擠壓溫度為140℃，物料水分含量為16%的擠壓條件制備青稞預(yù)糊化粉，將其與青稞粉、面粉按3：3：4的比例進(jìn)行面條產(chǎn)品的制作，獲得了煮熟增重率為77. 0%，蒸煮損失率為12. 0%的青稞雜糧面條產(chǎn)品。

3 結(jié) 論

擠壓改性使青稞粉的水分含量大幅減少，淀粉、粗脂肪和粗纖維的含量顯著降低，粗蛋白和灰分含量變化不大。

青稞粉面團(tuán)較小麥粉面團(tuán)具有較低的吸水量，較長(zhǎng)形成時(shí)間，較小弱化度。青稞粉經(jīng)擠壓改性加工后，預(yù)糊化青稞粉中的淀粉穩(wěn)定性增強(qiáng)。青稞面條的蒸煮損失率與淀粉的糊化程度間具有相關(guān)性。

螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)青稞面條產(chǎn)品的煮熟增重率和烹煮損失率影響顯著。以螺桿轉(zhuǎn)速為260 r/ min，擠壓溫度為140℃，物料水分含量為16%的擠壓條件制備青稞預(yù)糊化粉，可以制作出青稞含量達(dá)60%，煮熟增重率為77. 0%，蒸煮損失率為12. 0%的青稞雜糧面條產(chǎn)品。

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Experimental Study of Highland Barley Extrusion Modification Treatment and Highland Barley Noodles

ZHANG Min1， LIU Ming2， TAN Bin2， SUN Zhijian3
（1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China；2. Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China；3. College of Food，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China）

In this study，highland barley powder was modified by the extrusion method and the changes of characters of highland barley powder were investigated. The farinograph parameters of pre-gelatinized powder and the effects of extrusion on the characters of highland barley noodles were also researched. The results showed that porous sponge was formed inside highland barley after modification while macromolecule nutrients were degraded and starch stability was enhanced. Meanwhile，the correlation between the noodle cooking loss rate and degree of starch gelatinization was obtained. Using the pre-gelatinized highland barley powder obtained under the optimized processing condition as material，one kind of highland barley noodle was researched，which contained 60%pre-gelatinized highland barley powder. The cooked weight gain rate and the cooking loss rate of highland barley noodles were 77. 0%and 12. 0%.

highland barley；noodles；extrusion；process parameters；farinograph parameters

葉紅波）

TS211. 3

A d

oi:10. 3969/ j. issn. 2095-6002. 2016. 02. 010

2095-6002（2016）02-0062-06

張敏，劉明，譚斌，等.青稞擠壓改性處理及青稞面條的試驗(yàn)研究［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，34（2）:62-67.

ZHANG Min，LIU Ming，TAN Bin，et al. Experimental study of highland barley extrusion modification treatment and highland barley noodles［J］. Journal of Food Science and Technology，2016，34（2）:62-67.

2015-06-18

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD34B05）；北京市屬高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)與教師職業(yè)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（IDHT20130506）。

張 敏，女，教授，博士，主要從事糧食、油脂與植物蛋白工程方面的研究。