擠壓再造蕨麻-青稞工程米螺桿轉(zhuǎn)速優(yōu)化研究

羅 南，普布曲宗，索朗單增，聶文文，肖志剛，王 浩

（沈陽(yáng)師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034）

0 引言

蕨麻，藏醫(yī)稱其為卓老沙僧，含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽和維生素，有延年益壽的功效，被人們美譽(yù)為人參果。王繼彥等人[1]和徐敏等人[2]研究了人參果的化學(xué)成分和藥理作用，分析得出人參果含有人參皂苷等有效成分，具有抗衰老、抗動(dòng)脈粥樣硬化等藥理作用，具有較高的醫(yī)療和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。青稞被稱為谷物中佳品，是西藏居民對(duì)當(dāng)?shù)厮a(chǎn)裸大麥的俗稱。賈利蓉等人[3]研究得出青稞原料中淀粉和蛋白質(zhì)含量較高，各種氨基酸、礦物質(zhì)元素種類齊全、含量豐富，是食品加工、動(dòng)物飼用、釀造和有效成品提取等多種用途的優(yōu)質(zhì)原料。徐菲等人[4]對(duì)不同地區(qū)的青稞進(jìn)行了研究，結(jié)果表明西藏青稞的蛋白質(zhì)和β-葡聚糖等成分比其他地方的含量高。青稞在大眾主食和旅游特色食品領(lǐng)域，有較大的消費(fèi)潛力，其旅游特色和保健功能直接影響大眾的購(gòu)買率，人們會(huì)優(yōu)先考慮具有保健功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高的青稞深加工產(chǎn)品[5-7]。

隨著食品加工技術(shù)的進(jìn)步，擠壓的新型營(yíng)養(yǎng)工程米越來(lái)越被人們所認(rèn)可，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值一直是科學(xué)工作者研究的課題。如今，擠壓再造工程米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值普遍被人們所接受，但其中添加的輔料卻很單一，大多和雜糧混合擠壓，缺少創(chuàng)新，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值沒(méi)有真正意義上的提高[8-9]。蕨麻、青稞米與碎米粉融合營(yíng)養(yǎng)遠(yuǎn)超于普通大米，更適合日常飲食，生產(chǎn)出的具有益智、降血壓、調(diào)節(jié)人體神經(jīng)系統(tǒng)的一系列具有保健功能的營(yíng)養(yǎng)工程米，既提高了青稞米的口感，又增加了東北大米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，試驗(yàn)采用在市面上購(gòu)買的碎米粉和西藏特有的蕨麻和青稞米擠壓出更具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的工程米，并對(duì)擠壓再造蕨麻-青稞工程米螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行了優(yōu)化研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗(yàn)材料

碎米，為盤錦蟹田大米；青稞、蕨麻，產(chǎn)自西藏山南地區(qū)；蒸餾單硬脂酸甘油酯，佳力士添加劑有限公司提供；硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、硫酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍(lán)指示劑、氫氧化鈉、95%乙醇、無(wú)水乙醚、石油醚，天津市大茂化學(xué)試劑廠提供。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

UV36-24D型雙螺桿擠壓機(jī)，湖南友為食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；FS180-4W型水冷粉碎機(jī)，廣州雷邁機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；SX20131025PT型拌粉機(jī)，濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司產(chǎn)品；SLQ-6型粗纖維測(cè)定儀，上海纖維儀器有限公司產(chǎn)品；SX2-4-10-G型箱式電阻爐，濟(jì)南精銳分析儀器有限公司產(chǎn)品；SKD-200型凱氏定氮儀，上海沛歐分析儀器有限公司產(chǎn)品；150FLJ17型小型工頻離心風(fēng)機(jī)，上海杰帆機(jī)電有限公司大溪分公司產(chǎn)品；RVA-TecMaster型快速黏度分析儀，波通瑞華科學(xué)儀器（瑞典） 產(chǎn)品；HM-2016型蒸煮飯盒，中山市海馬電器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原材料成分測(cè)定

水分的測(cè)定采用105℃烘箱法（GB 5009.3—2016）；脂肪的測(cè)定采用索氏抽提法（GB 5009.6—2016）；纖維的測(cè)定采用粗纖維測(cè)定法（GB/T 5009.10—2003）；蛋白的測(cè)定采用凱氏定氮法（GB 5009.5—2016）。

1.2.2 擠壓再造工程米的制備

篩選出碎米中的無(wú)雜質(zhì)和無(wú)異色發(fā)霉粒。將選出的碎米、蕨麻、青稞采用水冷粉碎機(jī)粉碎，過(guò)100目篩得到粉狀物。將粉碎過(guò)篩后的蕨麻和青稞米分別按6%和25%加入碎米粉中，再加入0.6%食品添加劑單硬脂酸甘油酯，將混合好的物料倒入拌粉機(jī)中混勻后取出備用。

調(diào)節(jié)混合均勻的物料使其含水率為30%。設(shè)定擠壓機(jī)機(jī)腔6個(gè)區(qū)溫度分別為60，90，130，140，40，40℃。待擠壓機(jī)溫度穩(wěn)定后，將混合均勻的物料以30 kg/h的喂料速度加入擠壓機(jī)中，調(diào)節(jié)擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速分別為 300，350，400，450，500 r/min，進(jìn)行擠壓，切割處理。

1.2.3 TPA質(zhì)構(gòu)性質(zhì)測(cè)定

稱取50 g樣品于電飯煲中，按一定比例加入飲用水，確定最佳料水比后放入電飯煲內(nèi)蒸煮15～20 min。米飯熟后用保鮮膜取適量包好放入鋁盒中，防止米中水分流失導(dǎo)致測(cè)定的數(shù)值出現(xiàn)誤差。

選取TA4/1000型探頭，選用夾具NONE，設(shè)定TPA壓縮模式，預(yù)測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)試速度0.50 mm/s，返回速度0.50 mm/s，壓縮比例65%，出發(fā)點(diǎn)負(fù)載5.0 g，樣品比率10點(diǎn)/s。取15粒米飯。將單批取出的3粒米飯，呈三角對(duì)稱放置在載物中心，在TPA模式下模擬咀嚼2次。重復(fù)操作此步驟。試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次平行試驗(yàn)取平均值。

1.2.4 RVA測(cè)定

按照水分測(cè)定結(jié)果，準(zhǔn)確稱取一定量的產(chǎn)品樣品和蒸餾水，配制成2 g/25 mL，攪拌后置于樣品臺(tái)上。根據(jù)1998年AACC（美國(guó)谷物化學(xué)協(xié)會(huì)） 操作規(guī)程（1995 61 02）[10]進(jìn)行測(cè)定。具體測(cè)定條件：測(cè)定過(guò)程中罐內(nèi)溫度變化如下：50℃保持1 min，以12℃/min上升到95℃（3.75 min），95℃保持2.5 min，以12℃/min下降到50℃（3.75 min），50℃保持1.4 min。在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)速為960 r/min，以后保持在160 r/min，測(cè)量并記錄樣品參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料主要成分分析

原料主要成分分析見(jiàn)表1。

表1 原料主要成分分析/%

2.2 產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性分析

采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定2種營(yíng)養(yǎng)工程米的硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性等6項(xiàng)指標(biāo)。隋炯明等人[11]認(rèn)為一般由米飯的柔軟性、滋味、黏散性、色澤、光澤、香味及冷飯質(zhì)地等因素決定米飯入口時(shí)和咀嚼時(shí)的綜合感覺(jué)，與稻米感官品質(zhì)相關(guān)的性狀都通過(guò)影響其中的一個(gè)或幾個(gè)因素，對(duì)感官品質(zhì)發(fā)生綜合作用。從而可以相對(duì)完整地模擬感官評(píng)價(jià)對(duì)米飯品質(zhì)評(píng)定[12-14]，進(jìn)行TPA全質(zhì)構(gòu)分析質(zhì)構(gòu)指標(biāo)分析。

擠壓再造蕨麻-青稞工程米的質(zhì)構(gòu)特性見(jiàn)表2。

張文會(huì)等人[15]通過(guò)比較3種復(fù)配米質(zhì)構(gòu)特性差異，試驗(yàn)中同一類的工程米通過(guò)調(diào)螺桿轉(zhuǎn)速擠壓出來(lái)工程米的黏性、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性無(wú)顯著差異，但硬度、膠著性呈顯著差異，相比螺桿轉(zhuǎn)速高時(shí)擠壓出的工程米而言，轉(zhuǎn)速低的米黏性更大、彈性更小、更不耐咀嚼。從表2數(shù)據(jù)結(jié)論分析得出，青稞米硬度隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加而升高，在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)降低隨之又持續(xù)升高，而此時(shí)黏性、彈性均達(dá)到最小。蕨麻米的硬度隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加先下降而隨之上升，彈性和黏性在400 r/min時(shí)最小。所以在螺桿轉(zhuǎn)速為400 r/min時(shí)，蕨麻米和青稞米的綜合品質(zhì)最優(yōu)。

2.3 產(chǎn)品崩解值分析

快速黏度儀（RVA） 用TCW配套軟件進(jìn)行分析，具有快速、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、重復(fù)性好等特點(diǎn)，測(cè)定的RVA譜能較好地反映米飯口感和質(zhì)地。周顯青[16]認(rèn)為大米食味的好壞可根據(jù)RVA圖譜的有關(guān)參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。隋炯明等人[11]提出RVA譜特征值與外觀品質(zhì)中的透明度、堊白率關(guān)系較密切。RAV測(cè)定分別來(lái)自2種不同原料的樣品共10個(gè)的糊化特征。測(cè)得黏度曲線，并通過(guò)RVA測(cè)試軟件分析得到峰值黏度 （Peak 1）、谷值黏度 （Trough 1）、崩解值（Break Down）、最終黏度 （Final Visc）、消減值（Setback）、峰值時(shí)間 （Peak Time）、起漿溫度（Pasting），比較各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)這些品質(zhì)指標(biāo)的影響[17-20]。

擠壓再造蕨麻工程米的快速黏度（RVA）測(cè)定見(jiàn)表3，擠壓再造青稞工程米的快速黏度（RVA）測(cè)定表4。

表2 擠壓再造蕨麻-青稞工程米的質(zhì)構(gòu)特性

表3 擠壓再造蕨麻工程米的快速黏度（RVA）測(cè)定

表4 擠壓再造青稞工程米的快速黏度（RVA）測(cè)定

在同一品種的大米中，螺桿轉(zhuǎn)速的高低對(duì)大部分參數(shù)存在顯著差異；2個(gè)品種的PeT，PaT無(wú)顯著差異，而崩解值（BDV）、峰值黏度（PV）、消減值（SBV）、谷值黏度（TV） 則存在顯著或極顯著差異。崩解值與米飯硬度呈顯著負(fù)相關(guān)，消減值與米飯硬度和黏性分別呈極顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，回復(fù)值與米飯黏性呈顯著負(fù)相關(guān)[11-13]，除最高黏度、峰值時(shí)間外，崩解值與透明度呈正向相關(guān)，其余各特征值與透明度都有極顯著的相關(guān)性。由此可知，蕨麻工程米在轉(zhuǎn)速由低到高時(shí)，SBV先降低，并在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)達(dá)到最低，隨之又增大。BDV先隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小，到轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)最低，轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大而升高，因此在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)蕨麻工程米的參數(shù)最適合，透明度最好。青稞工程米在轉(zhuǎn)速由低到高時(shí)SBV持續(xù)減小，在轉(zhuǎn)速350 r/min和400 r/min減小較大，其中轉(zhuǎn)速400 r/min減小最明顯。BDV先隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小，在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)最小，因此在400 r/min青稞工程米的參數(shù)最合適。除個(gè)別品種外，螺桿轉(zhuǎn)速高對(duì)應(yīng)螺桿轉(zhuǎn)速低的大米淀粉熱漿黏度、冷膠黏度、消減值、回復(fù)值大，說(shuō)明螺桿轉(zhuǎn)速的高低主要是影響崩解值高低，較高400 r/min的崩解值最低，轉(zhuǎn)速越高的崩解值越小，反之越大。從而可以推斷出，螺桿轉(zhuǎn)速400 r/min米飯就軟，食味品質(zhì)可能較好。

2.4 產(chǎn)品形態(tài)的分析

2.4.1 擠壓再造青稞工程米形態(tài)分析

青稞工程米分別在螺桿轉(zhuǎn)速300，350，400，450，500 r/min下進(jìn)行擠壓再造。

擠壓再造青稞工程米產(chǎn)品形態(tài)見(jiàn)圖2。

圖2 擠壓再造青稞工程米產(chǎn)品形態(tài)

在轉(zhuǎn)速為300，350 r/min下的青稞工程米的顆粒均勻，顏色為黃綠色，形態(tài)略均勻，存在不完整粒、斷裂米，味微甜，具有淡淡的米味；轉(zhuǎn)速為400 r/min時(shí)顆粒飽滿，大小均勻，顏色比前2個(gè)轉(zhuǎn)速要深，米香味適宜，冷卻后不完整粒最少；轉(zhuǎn)速為450，500 r/min時(shí)米粒形態(tài)一般，顏色上呈黃色，冷卻后斷裂米較多。

2.4.2 擠壓再造蕨麻工程米形態(tài)分析

蕨麻工程米分別在螺桿轉(zhuǎn)速300，350，400，450，500 r/min下進(jìn)行擠壓再造。

擠壓再造蕨麻工程米產(chǎn)品形態(tài)見(jiàn)圖3。

在轉(zhuǎn)速為300，350 r/min時(shí)蕨麻工程米的顆粒飽滿，微透明，顏色為黃褐色，斷裂米較少，冷卻后大米成型一般；在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)狀態(tài)最優(yōu)，味道甘甜，顏色略淡于前2個(gè)轉(zhuǎn)速，幾乎無(wú)不完整粒，斷裂米少；轉(zhuǎn)速為450，500 r/min時(shí)顆粒形態(tài)相比之前略差，半透明；轉(zhuǎn)速500 r/min時(shí)幾乎不透明，顏色最深，味道微澀，效果不佳。

圖3 擠壓再造蕨麻工程米產(chǎn)品形態(tài)

3 結(jié)論

通過(guò)碎米中分別添加蕨麻和青稞擠壓再造成新型營(yíng)養(yǎng)工程米。大米食味品質(zhì)是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，通過(guò)質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定，在螺桿轉(zhuǎn)速為400 r/min時(shí)，青稞工程米、蕨麻工程米硬度、黏性、彈性最適宜的參數(shù)值。通過(guò)快速黏度測(cè)定（RVA）5種不同螺桿轉(zhuǎn)速的青稞工程米、蕨麻工程米在轉(zhuǎn)速400 r/min時(shí)崩解值（BDV） 數(shù)值最低，因而口感最適。數(shù)據(jù)表明2種營(yíng)養(yǎng)工程米均在螺桿轉(zhuǎn)速為400 r/min參數(shù)最好，由此得出成型最好、口感最佳的營(yíng)養(yǎng)工程米可以滿足大眾的口感需求。