擠壓膨化胡蘿卜粉理化特性的研究

劉學(xué)梅，劉傳富，李沛達

（1.濟寧市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園，山東　兗州272100；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東　泰安271018）

擠壓膨化胡蘿卜粉理化特性的研究

劉學(xué)梅1，*劉傳富2，李沛達2

（1.濟寧市農(nóng)業(yè)高新技術(shù)示范園，山東兗州272100；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安271018）

以脫水胡蘿卜為原料，采用雙螺桿擠壓膨化機進行膨化，并對擠壓膨化胡蘿卜粉的理化特性進行研究。結(jié)果表明，經(jīng)擠壓膨化后脫水胡蘿卜粉的蛋白質(zhì)、粗脂肪含量基本上沒有改變，可溶性膳食纖維、乳化性、黏度、流動性、水溶性、吸油性有所提高，持水力、持油力有所降低。

脫水胡蘿卜粉；擠壓膨化；理化特性

胡蘿卜（Daucus carota）又名金筍、甘荀等，主要原產(chǎn)于亞洲中西部，屬于傘形科二年生草本植物[1]。胡蘿卜富含糖類、蛋白質(zhì)、類胡蘿卜素、脂肪、纖維素等營養(yǎng)物質(zhì)，具有防癌、抗癌、抗衰老等功效[2]。但是，目前我國對胡蘿卜加工主要是以胡蘿卜汁為主，且在加工過程中產(chǎn)生大量殘渣，不但造成資源的浪費而且污染環(huán)境，胡蘿卜潛在的價值遠未得到充分開發(fā)。擠壓膨化技術(shù)是一種集混合、攪拌、加熱、破碎、殺菌、膨化、成型為一體的高新食品加工技術(shù)，在加工過程中能夠促進鏈接大分子的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂、聚合度降低，使物料發(fā)生質(zhì)的變化[3]，現(xiàn)已在醬油、黃酒、白酒、淀粉糖[4]、豆醬[5]、啤酒[6]等方面得到廣泛的利用研究[7]，但是在蔬菜加工行業(yè)的應(yīng)用卻少見報道。因此，試驗采用擠壓膨化技術(shù)對脫水胡蘿卜進行擠壓膨化處理，考察其對胡蘿卜粉理化特性的影響，旨在拓寬胡蘿卜加工利用的途徑。

1　材料與方法

1.1主要試驗材料

脫水胡蘿卜粉，泰安亞細亞有限公司提供。

1.2主要儀器與設(shè)備

JFSD-70型粉碎磨，上海嘉定糧油檢測儀器廠產(chǎn)品；DS56-X型雙螺桿擠壓膨化機，濟南高新開發(fā)區(qū)賽信機械有限公司產(chǎn)品；99-IA型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，江蘇金壇幣榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；302型電熱鼓風(fēng)干燥箱，山東龍口市先科儀器公司產(chǎn)品；Starchmaster2型快速黏度測定儀，瑞典Perten有限公司產(chǎn)品。

1.3擠壓膨化胡蘿卜粉制備的工藝流程

原料→粉碎（70目）→稱量→調(diào)粉（物料含水量26.4%）→擠壓膨化（膨化溫度128℃，螺桿轉(zhuǎn)速350 r/min）→干燥（50℃）→粉碎→測定。

1.4試驗方法

1.4.1主要成分的測得

粗蛋白含量的測定：參照GB/T 5009.5—2003凱氏定氮法；灰分含量的測定：參照GB/T5009.4—2003；粗脂肪含量的測定：參照GB/T 5009.6—2003索式抽提法；可溶性膳食纖維（SDF）與不溶性膳食纖維（IDF）的測定：參照GB/T 5009.88—2008；類胡蘿卜素含量的測定：參照GB/T 12291—90；VC含量的測定：參照GB 6195—1986。

1.4.2水溶性的測定[8]

準(zhǔn)確稱取0.500 g擠壓膨化胡蘿卜粉于200 mL燒杯中，加入50 mL蒸餾水，置于恒溫水浴鍋中于90℃下連續(xù)攪拌30 min后，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心15 min，取上清液于105℃烘干至恒質(zhì)量，稱量殘留物質(zhì)量。

1.4.3吸油能力測定

稱取5 g樣品置于離心管中，混入菜籽油40 mL并攪拌1 min，靜置30 min后，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心25 min，測定上層油體積，并計算每1 g樣品的吸油體積。計算吸油能力。

1.4.4持油力的測定[8]

準(zhǔn)確稱取4.00 g擠壓膨化胡蘿卜粉于100 mL燒杯中，加入20 mL菜籽油，電磁攪拌30 min，以轉(zhuǎn)速1 600 r/min離心25 min，除去上層的菜籽油后稱量樣品質(zhì)量。

1.4.5起泡性的測定[9]

將50 g雞蛋蛋白溶液置于燒杯中，快速攪拌10 min，然后加入1%的膨化胡蘿卜糊化液50 mL，繼續(xù)攪拌10 min，攪打停止時測定蛋白發(fā)泡體系高度，即為樣品的起泡性。

1.4.6流動性的測定[8]

準(zhǔn)確稱量3.00 g擠壓膨化胡蘿卜粉，將樣品通過玻璃漏斗沿垂直方向流向玻璃平板表面上，保持漏斗的尾端與玻璃平板的垂直距離為3 cm，使流下的樣品在玻璃平板表面形成圓錐體，通過測定水平面和圓錐表面的夾角，即是休止角。

準(zhǔn)確稱量3.00 g擠壓膨化胡蘿卜粉平鋪于光滑的玻璃板中部，緩慢向上，推動玻璃板一端，在樣品滑落90%時，測定水平面與玻璃板的夾角，即為滑角。

1.4.7持水力的測定[10]

準(zhǔn)確稱取1.000 g擠壓膨化胡蘿卜粉置于100 mL燒杯中，加入70 mL蒸餾水，電磁攪拌24 h，然后轉(zhuǎn)移至離心杯中，以轉(zhuǎn)速3 500 r/min離心30 min，取出，傾去上清液，稱質(zhì)量。

1.4.8黏度的測定[11]

將擠壓膨化胡蘿卜粉配成質(zhì)量分數(shù)為10%的乳液，在95℃恒溫水浴鍋中攪拌60 min，然后在旋轉(zhuǎn)黏度儀上測其黏度。

2　結(jié)果與分析

2.1擠壓膨化對胡蘿卜基本營養(yǎng)成分的影響

擠壓膨化對胡蘿卜基本營養(yǎng)成分的影響見表1。

表1　擠壓膨化對胡蘿卜基本營養(yǎng)成分的影響

由表1可知，胡蘿卜經(jīng)擠壓膨化，蛋白、粗脂肪含量基本不變；可溶性膳食纖維明顯提高，提高38.4%；VC，類胡蘿卜素含量明顯降低，分別降低21.3%和12.3%。

2.2擠壓膨化對胡蘿卜粉水溶性的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉水溶性的影響見圖1。

圖1　擠壓膨化對胡蘿卜粉水溶性的影響

由圖1可知，膨化胡蘿卜粉的水溶性比未膨化胡蘿卜粉的水溶性高，60目與100目的相比，水溶性從73.20%提高到89.31%，這主要是胡蘿卜中含有的一些不溶性成分在高溫、高壓、剪切力作用下發(fā)生熔融現(xiàn)象，使可溶性成分增加；在此作用力下胡蘿卜粉中蛋白分子致密的空間結(jié)構(gòu)也遭到破壞，導(dǎo)致多肽鏈分子量減小，增加了極性基團數(shù)目，加快了蛋白質(zhì)和水的反應(yīng)，從而也提高了胡蘿卜粉的水溶性。

2.3擠壓膨化對胡蘿卜粉吸油能力的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉吸油能力的影響見圖2。

由圖2可知，經(jīng)擠壓膨化后的胡蘿卜粉吸油能力增強，且吸油能力隨著粉碎粒度的加大而不斷加強。這主要是由于經(jīng)擠壓膨化提高了胡蘿卜粉的表面積，從而提高了物料的吸油能力。

2.4擠壓膨化對胡蘿卜粉持油力的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉持油力的影響見圖3。

圖2　擠壓膨化對胡蘿卜粉吸油能力的影響

圖3　擠壓膨化對胡蘿卜粉持油力的影響

由圖3可知，經(jīng)擠壓膨化后的胡蘿卜粉持油力下降，這是由于胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化，部分大分子化學(xué)鍵發(fā)生裂解，極性發(fā)生變化，胡蘿卜粉顆粒外部狀態(tài)和內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)遭到破壞，使物料形成多孔結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致胡蘿卜粉的持油力下降。

2.5擠壓膨化對胡蘿卜粉起泡性的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉起泡性的影響見圖4。

圖4　擠壓膨化對胡蘿卜粉起泡性的影響

由圖4可知，經(jīng)擠壓膨化后的胡蘿卜粉起泡性有所提高。這可能是因為經(jīng)擠壓膨化后胡蘿卜粉黏度、溶解性得到提高，但在攪拌過程中易溶入較多氣泡，因此有利于增強體系的起泡能力。

2.6擠壓膨化對胡蘿卜流動性的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉休止角的影響見圖5，擠壓膨化對胡蘿卜粉滑角的影響見圖6。

由圖5和圖6可知，擠壓膨化對胡蘿卜粉的流動性有一定影響，擠壓膨化后胡蘿卜粉的休止角、滑角都有所增大，說明胡蘿卜粉的流動性增強，這主要是胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化，其組織結(jié)構(gòu)變的松散無序、疏松，表面凹凸不平，顆粒間的引力及黏著力、表面聚合力增強，導(dǎo)致胡蘿卜粉與光滑玻璃之間的摩擦力相對增大，因此提高了胡蘿卜粉的流動性。

圖5　擠壓膨化對胡蘿卜粉休止角的影響

圖6　擠壓膨化對胡蘿卜粉滑角的影響

2.7擠壓膨化對胡蘿卜粉持水力的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉持水力的影響見圖7。

圖7　擠壓膨化對胡蘿卜粉持水力的影響

由圖7可知，經(jīng)擠壓膨化后的胡蘿卜粉持水力下降，這是因為經(jīng)擠壓膨化后胡蘿卜粉在高溫、高壓和剪切力的作用下，一部分不溶性的大分子物質(zhì)發(fā)生分解變成了可溶性物質(zhì)，同時胡蘿卜粉緊密的組織結(jié)構(gòu)變成松散無序的蓬松結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致胡蘿卜粉的持水力下降。

2.8擠壓膨化對胡蘿卜粉黏度的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉黏度的影響見圖8。

由圖8可知，胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化后黏度增加，60目和100目胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化后黏度分別提高4.4%和5.1%。這主要是經(jīng)擠壓膨化，胡蘿卜粉組織結(jié)構(gòu)蓬松，空間位阻作用加大，從而提高了胡蘿卜粉的黏度。

圖8　擠壓膨化對胡蘿卜粉黏度的影響

2.9擠壓膨化對胡蘿卜粉乳化特性的影響

擠壓膨化對胡蘿卜粉乳化活性的影響見圖9，擠壓膨化對胡蘿卜粉乳化穩(wěn)定性的影響見圖10。

圖9　擠壓膨化對胡蘿卜粉乳化活性的影響

圖10　擠壓膨化對胡蘿卜粉乳化穩(wěn)定性的影響

由圖9和圖10可知，隨著物料粒度的不斷增加，胡蘿卜粉和擠壓膨化胡蘿卜粉的乳化活性和乳化穩(wěn)定性也不斷增加。同一粒度條件下，膨化胡蘿卜粉的乳化活性和乳化穩(wěn)定性較高。

3　結(jié)論

（1）脫水胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化后粗脂肪、蛋白的含量基本上沒有變化，但是可溶性膳食纖維明顯提高，VC含量、類胡蘿卜素總量分別下降21.3%和12.3%。

（2）脫水胡蘿卜粉經(jīng)擠壓膨化后乳化活性和乳化穩(wěn)定性、黏度、休止角和滑角、起泡性、水溶性、吸油能力有所提高，持水力、持油力有所降低。

[1]黃誠，周長春，尹紅.濃縮胡蘿卜汁加工工藝研究[J].食品科學(xué)，2009，30（10）：282-285.

[2]Sharma K D，Karki S，Thakur N S，et al.Chemical composition，functional properties and processing of carrot：a review[J].Journal of Food Science and Technology，2012，49（1）：22-32.

[3]朱永義，趙仁勇，林利忠.擠壓膨化對糙米理化特性的影響[J].中國糧油學(xué)報，2003，18（2）：14-16.

[4]袁洪嶺.膨化技術(shù)在飼料工業(yè)中的應(yīng)用進展[J].西部糧油科技，1998，23（2）：46-48.

[5]楊銘鐸.谷物膨化機理的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，1988，14（4）：7-16.

[6]張裕中.食品擠壓加工技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998：192-196.

[7]申德超，孟陽，周欣，等.膨化帶胚玉米作啤酒輔料的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002，18（1）：132-135.

[8]鄭慧，王敏，吳丹.超微處理對苦蕎麩理化及功能特性影響的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，32（8）：5-9.

[9]韓仲琦，李冷.粉體技術(shù)技術(shù)辭典[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1999：92-93.

[10]張少田.變性淀粉[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999：124-126.

[11]王爾惠.大豆蛋白質(zhì)生產(chǎn)新技術(shù)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999：213-215.◇

Research on the Effect of Physical and Chemical Properties by Extrusion

LIU Xuemei1，*LIU Chuanfu2，LI Peida2
（1.Ji'ning Agricultural High-tech Demonstration Garden，Yanzhou，Shandong 272100，China；2.College of Food Science and Engineening，Shandong Agricultural University，Tai'an，Shandong 271018，China）

The experiment is conducted by double screw extrusion using dehydrated carrot powder as primary materials，the physical and chemical properties are studied synchronously.Results show that，after extrusion，the content of protein and crude fat is basically have no change，but soluble dietary fiber，emulsification，viscosity，liquidity，water soluble，oil absorption increased，water holding capacity and oil holding capacity decreased.

dehydrated carrot powder；extrusion；physical and chemical properties

TS215

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.10.037

2016-07-27

劉學(xué)梅（1976—），女，本科，工程師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品工程。

劉傳富（1962—），男，本科，高級實驗師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工。