麥麩膨化食品的研制

向莉，陳軒，余術(shù)，陳聰，黃龍

（1.三峽食品藥品檢驗檢測中心，湖北宜昌443000；2.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢430023）

我國的小麥生產(chǎn)和消費均居世界第一位，麥麩是小麥制粉中的主要副產(chǎn)品，我國每年麥麩的產(chǎn)量在3 000 萬噸以上，是我國大宗農(nóng)副產(chǎn)品資源之一[1-3]。目前，其深加工產(chǎn)品未被廣大消費者接受，主要原因是新鮮的麥麩中含有較高活性的脂肪酶和生腥氣味。麥麩大多作為飼料使用，大大降低了麥麩的實際價值，造成大量的資源浪費。麥麩中含有多種營養(yǎng)成分，如維生素B、維生素E、礦物質(zhì)以及纖維素等[4]。麥麩中膳食纖維的含量約為45%，其中以不溶性膳食纖維居多，在焙烤食品和快餐谷物食品中應(yīng)用廣泛，它有助于改善面包的質(zhì)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)保持松軟，增進風味，提高產(chǎn)品的持水性，延長貨架期[5]。

擠壓膨化和焙烤是麥麩營養(yǎng)休閑食品制作中的重要工序[6-8]?；旌虾蟮奈锪显跀D壓機中加熱、蒸煮，擠出時形成一定的性狀，焙烤工序使物料完全熟化，同時使產(chǎn)品產(chǎn)生酥脆的口感和較低的水分含量。遠紅外焙烤的方法和傳統(tǒng)的電焙烤相比，具有時間更短，消耗能源更少，產(chǎn)品品質(zhì)更好的優(yōu)點，全過程采用非油炸工藝，得到的產(chǎn)品更健康，深受廣大消費者歡迎。

試驗在傳統(tǒng)配方的基礎(chǔ)上添加了麥麩，加入鮮洋蔥、紫薯粉，并通過單因素試驗及正交試驗對配方進行優(yōu)化，在擠壓膨化的基礎(chǔ)上，結(jié)合遠紅外焙烤的方式，以麥麩膨化食品的感官評分為評價指標，研究了麥麩營養(yǎng)休閑食品的部分質(zhì)構(gòu)特性，以達到節(jié)約能源和提高產(chǎn)品品質(zhì)的雙重目的。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

小麥粉、麥麩：湖北三杰糧油食品集團有限公司；大米粉、玉米粉、麥芽糖漿、紫薯粉、鮮洋蔥、食鹽、碳酸鈣：市售。

DJ-04 粉碎機：上海淀久中藥機械制造有限公司；BF-50 型混合機、SX65-111A 雙螺桿擠壓膨化機、ST-11 輸送提升機：山東賽信膨化機械有限公司；TA.XT2I質(zhì)構(gòu)分析儀：Stable Micro System 公司；CKWS.100.B 遠紅外烤箱：廣東半球?qū)崢I(yè)集團公司。

1.2 工藝流程

以麥麩粉30%、小麥粉25%、大米粉25%、玉米粉15%和鮮洋蔥（小麥粉+麥麩粉+大米粉+玉米粉+鮮洋蔥=100%）的總量為基準，確定各輔料的添加量分別為：麥芽糖漿10%，紫薯粉適量，碳酸鈣0.4%，食鹽0.6%，水適量。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料配比試驗

1.3.1.1 麥麩添加量對休閑食品品質(zhì)的影響

按麥麩細粉在主要原料中所占的比例分別為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%進行搭配，其他輔料用量與基本配方相同，進行麥麩休閑食品制作，研究麥麩添加比例對休閑食品的品質(zhì)影響。

1.3.1.2 麥麩粒度對營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響

由于麩皮過大，產(chǎn)品口感粗糙，外形不美觀。將麩皮分別粉碎為40、60、80、100 目和120 目，其他輔料與基本配方相同，進行麥麩休閑食品的制備，研究其對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

1.3.1.3 鮮洋蔥用量對營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響

不同的鮮洋蔥用量，使產(chǎn)品的品質(zhì)差別很大，分別添加鮮洋蔥1%、3%、5%、7%、9%，其他輔料與基本配方相同，進行麥麩休閑食品的制備，研究其對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

1.3.1.4 紫薯粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

添加紫薯粉，可以增加產(chǎn)品中生物活性成分——花青素的含量，同時使產(chǎn)品呈現(xiàn)出鮮艷的顏色，增加消費者的接受程度[9-11]。以主要原料的總質(zhì)量為基準，分別添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的紫薯粉于混合原料中，進行麥麩休閑食品的制備，研究其對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。

1.3.1.5 原料配比正交試驗

在基本配方一定的情況下，選取麥麩粒度、麥麩添加量、鮮洋蔥用量以及紫薯粉添加量4 個因素進行L9（34）正交試驗，見表1。按照感官評價標準，確定最佳原料配比。

表1 原料配比因素水平表Table 1 Factors and levels of material ratio

1.3.2 工藝參數(shù)研究

采用擠壓膨化結(jié)合遠紅外焙烤的加工方式，第一階段將混合好的物料放入雙螺桿擠壓機中，調(diào)節(jié)雙螺桿擠壓機的轉(zhuǎn)速和溫度，使物料蒸煮、擠壓、成型；第二階段遠紅外焙烤，調(diào)整溫度和時間。以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為評價指標，研究其工藝參數(shù)。

1.3.2.1 擠壓膨化的溫度研究

根據(jù)預(yù)試驗情況，設(shè)定擠壓膨化的溫度，分別為：70、80、90、100、110 ℃，固定雙螺桿擠壓機的轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，焙烤溫度110 ℃，焙烤時間15 min。以麥麩休閑食品的感官評分為評價指標，確定第一階段擠壓膨化的較佳溫度。

1.3.2.2 擠壓膨化的雙螺桿擠壓機轉(zhuǎn)速研究

改變雙螺桿擠壓機的轉(zhuǎn)速，分別為：2 500、3 000、3 500、4 000、4 500 r/min、選用擠壓膨化較佳溫度，焙烤溫度110 ℃，焙烤時間15 min。以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為評價指標，確定第一階段雙螺桿擠壓的較佳轉(zhuǎn)速。

1.3.2.3 遠紅外焙烤的溫度研究

選用擠壓膨化機的較佳溫度和雙螺桿轉(zhuǎn)速，改變焙烤溫度，分別為：100、120、140、160、180 ℃，固定焙烤時間15 min。以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為評價指標，確定第二階段焙烤的較佳溫度。

1.3.2.4 遠紅外焙烤的時間研究

選用第一階段擠壓膨化機的較佳溫度和雙螺桿轉(zhuǎn)速，改變段焙烤時間，分別為：10、12、14、16、18 min，選用焙烤較佳溫度。以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為評價指標，確定第二階段焙烤的較佳時間。

1.3.2.5 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇第一階段擠壓膨化溫度、雙螺桿轉(zhuǎn)速，第二階段焙烤溫度、焙烤時間進行四因素三水平的正交試驗，以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為標準，了解各因素水平參數(shù)對麥麩營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響。具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 工藝參數(shù)因素水平表Table 2 Factors and levels of process parameters

1.4 感官評定標準

根據(jù)GB/T 22699-2008《膨化食品》標準的要求制定評分標準，評分細則見表3。本研究由10 名經(jīng)過培訓的人員組成鑒評小組，根據(jù)評分標準進行綜合評價。

表3 感官評分分值分配Table 3 Flavor score criteria（percentage system）

續(xù)表3 感官評分分值分配Continue table 3 Flavor score criteria（percentage system）

1.5 麥麩休閑食品的脆度測定

采用質(zhì)構(gòu)分析儀對其產(chǎn)品進行分析：使用HDPBS 探頭，測量模式為阻力測試，測前、測中、測后探頭的移動速度分別為3、3、10 mm/s；探頭下壓深度10 mm等參數(shù)測定其脆度值。每個試驗3 個樣品，測定后取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 配方研究

2.1.1 麥麩添加量對休閑食品品質(zhì)的影響

麥麩添加量與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系見圖1。

圖1 麥麩添加量與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系Fig.1 The relationship between the amount of wheat bran added and the sensory score of the product

由圖1可以看出，隨著麥麩的添加量不斷增加，感官評分不斷提高，麥麩細粉添加量為30%時，麥麩休閑食品的品質(zhì)、口感綜合得分最高。麥麩添加過多會影響產(chǎn)品的組織、形態(tài)和口感，使產(chǎn)品的綜合感官評分下降。確定麥麩的添加量為30%。

2.1.2 麥麩粒度對營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響

麥麩粒度與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系見圖2。

由圖2可以看出，顆粒度為80、100 目和120 目的產(chǎn)品感官評分差別不大，但由于麩皮不容易被粉碎，導致篩下物中小麥粉的含量遠遠大于粉碎的麩皮的含量，麩粉中纖維素含量達不到要求，起不到功能性食品的效果，與研究初衷相違背。且目數(shù)越大，制備麥麩細粉的耗能越大。而粒度為40 目的麥麩使產(chǎn)品的口感粗糙，形態(tài)不好。因此，從節(jié)能、綜合感官評價和膳食纖維含量的角度選擇顆粒度為80 目的麥麩細粉較為合適。

2.1.3 鮮洋蔥用量對營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響

鮮洋蔥用量對產(chǎn)品感官評分的關(guān)系見圖3。

圖2 麥麩粒度與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系Fig.2 The relationship between wheat bran granularity and product sensory score

圖3 鮮洋蔥用量對產(chǎn)品感官評分的關(guān)系Fig.3 The relationship between the amount of fresh onion and the sensory score of the product

由圖3可以看出，鮮洋蔥的用量對麥麩休閑食品的品質(zhì)有很大影響。由于鮮洋蔥中含有較多水分和植物纖維，同時洋蔥特有的氣味的刺激性較大。少量的洋蔥可以對產(chǎn)品起到增香的作用，但是過量的鮮洋蔥會影響產(chǎn)品的形態(tài)以及味道。鮮洋蔥在3%時綜合感官評價最高，由此可見，最佳的鮮洋蔥用量為3%。

2.1.4 紫薯粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

紫薯粉添加量與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系見圖4。

圖4 紫薯粉添加量與產(chǎn)品感官評分的關(guān)系Fig.4 The relationship between the amount of purple sweet potato powder and the product sensory score

由圖4可以看出，隨著紫薯粉添加量的增加，感官評分先增加后減小，這是由于少量的添加紫薯粉可以使產(chǎn)品呈現(xiàn)出令人愉悅的紫色，但是添加過量會使產(chǎn)品顏色加深，同時影響產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，確定2.0%的紫薯粉添加量為最佳。

2.1.5 麥麩休閑食品配方的優(yōu)化

原料配比正交試驗結(jié)果及極差分析見表4。

表4 原料配比正交試驗結(jié)果及極差分析Table 4 Results of orthogonal experiments and range analysis of material ratio

由表4極差R 的大小可以看出，麥麩的添加量是影響產(chǎn)品品質(zhì)的主要因素，其次是鮮洋蔥的用量、紫薯粉的添加量、麥麩粒度。由正交試驗結(jié)果還可以看出，較優(yōu)的組合為A3B3C1D1。最佳配方為：麥麩細粉的添加量為28%，麥麩細粉粒度為80 目，鮮洋蔥用量為4%，紫薯粉添加量為1.8%。正交試驗組合中沒有以上參數(shù)組合，以此配方制得的麥麩膨化食品經(jīng)感官評價，綜合評分為89.8 分，比最為接近的第9 組試驗的到的產(chǎn)品感官評分更高，因此，該配方為最優(yōu)配方。

2.2 工藝參數(shù)研究

2.2.1 雙螺桿擠壓的溫度

擠壓膨化階段溫度對產(chǎn)品綜合感官評分的影響見圖5。

由圖5可以看出，在第一階段擠壓膨化的溫度單因素試驗中，隨著溫度的升高，綜合感官評分先升高，后降低，在溫度為90 ℃時達到最高的感官評分。溫度過低時，物料達不到過熱狀態(tài)，擠出時達到膨化的狀態(tài)，溫度過高會使產(chǎn)品過度膨化，不易控制產(chǎn)品的形狀。因此，第一階段擠壓膨化機的溫度設(shè)定為90 ℃。

2.2.2 雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速

擠壓膨化機轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品綜合感官評分的影響見圖6。

圖5 擠壓膨化階段溫度對產(chǎn)品綜合感官評分的影響Fig.5 The effect of extrusion temperature on the comprehensive sensory score of the product

圖6 擠壓膨化機轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品綜合感官評分的影響Fig.6 The effect of rotating speed of extruder on comprehensive sensory score of product

由圖6可以看出，在第一階段擠壓膨化機轉(zhuǎn)速單因素試驗中，隨著擠壓膨化機的轉(zhuǎn)速增加，得到的產(chǎn)品綜合感官評分變化不大，在轉(zhuǎn)速為3 500 r/min 時達到感官評分相對較高。

2.2.3 第二階段遠紅外焙烤的溫度

第二階段焙烤溫度對產(chǎn)品綜合感官評分的影響見圖7。

圖7 第二階段焙烤溫度對產(chǎn)品綜合感官評分的影響Fig.7 The influence of the second stage baking temperature on the comprehensive sensory score of the product

由圖7可以看出，在第二階段焙烤的溫度單因素試驗中，隨著溫度的升高，感官評分先升高，后降低，在溫度為120 ℃時達到最高的感官評分。

2.2.4 遠紅外焙烤的時間

第二階段焙烤時間對產(chǎn)品綜合感官評分的影響見圖8。

圖8 第二階段焙烤時間對產(chǎn)品綜合感官評分的影響Fig.8 The influence of the second stage baking time on the product comprehensive sensory score

由圖8可以看出，在第二階段烤的時間單因素試驗中，隨著時間的延長，感官評分先升高，后降低，在時間為14 min 時達到最高的感官評分，所以，第二階段的焙烤時間確定為14 min。如果溫度過低、時間過短，麥麩營養(yǎng)休閑食品的膨化度及酥脆度較差。如果溫度過高，時間過長，則會出現(xiàn)產(chǎn)品被烤糊或者質(zhì)地過硬的情況，反而影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

2.2.5 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用正交試驗，以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為標準，了解各因素水平參數(shù)對麥麩營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的影響。具體數(shù)據(jù)見表5。

表5 工藝參數(shù)正交試驗結(jié)果及極差分析Table 5 Results of orthogonal experiments and range analysis of process parameters

由表5極差R 的大小可以看出，第一階段的雙螺桿擠壓機的溫度是影響麥麩營養(yǎng)休閑食品品質(zhì)的主要因素，其次是第二階段的焙烤溫度和時間，最后是雙螺桿擠壓機的轉(zhuǎn)速，即雙螺桿擠壓機的轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品的品質(zhì)影響最小，各因素的影響順序為：A＞C＞D＞B。麥麩營養(yǎng)休閑食品的制作工藝最佳因素水平為A3B2C2D3。即第一階段雙螺桿擠壓機的溫度設(shè)定為95 ℃，轉(zhuǎn)速設(shè)定為3 500 r/min，第二階段焙烤溫度120 ℃，焙烤時間15 min。在各優(yōu)化條件下進行產(chǎn)品生產(chǎn)試驗，得到的產(chǎn)品感官評分為92.4，優(yōu)于正交試驗中其他條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品的綜合感官評分，該條件即為最佳生產(chǎn)工藝條件。

2.3 麥麩膨化食品質(zhì)構(gòu)特性測定

選取經(jīng)優(yōu)化的配方和焙烤工藝制作的麥麩營養(yǎng)休閑食品和市售的油炸膨化食品按照1.5 步驟的方法進行試驗，分析各自的質(zhì)構(gòu)特性，具體數(shù)值見表6。

表6 麥麩膨化食品與市售油炸膨化食品的質(zhì)構(gòu)參數(shù)值Table 6 The constitutive parameters of wheat bran puffed food and fried puffed food in the market

從表6中可以看出，市售的油炸膨化食品未添加麥麩，口感酥脆，質(zhì)地較軟；本試驗生產(chǎn)出的麥麩膨化食品，因添加了麥麩細粉，使其中纖維素的含量增加，較市售油炸膨化食品要硬，但是同樣保持著酥脆的口感。經(jīng)過優(yōu)化配方和工藝，在保證纖維素添加量的同時，還能保持較好的酥脆度。

3 結(jié)論

1）試驗通過對麥麩粒度、麥麩添加量、鮮洋蔥用量以及紫薯粉添加量的不同配比，得出最佳的配方比例為麥麩細粉粒度為80 目，麥麩細粉的添加量為28%，鮮洋蔥用量為4%，紫薯粉添加量為1.8%，麥芽糖漿10%，碳酸鈣0.4%，食鹽0.6%，水適量。在此最優(yōu)條件下，最高得分是89.8 分，此時的麥麩膨化食品富含膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，且具有良好口感。

2）采用雙螺桿擠壓技術(shù)結(jié)合遠紅外焙烤的方式，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，開展正交試驗研究。以麥麩營養(yǎng)休閑食品的感官評分為評價指標，獲得優(yōu)化的制備工藝參數(shù)：第一階段雙螺桿擠壓機設(shè)定溫度95 ℃，轉(zhuǎn)速為3 500 r/min：第二階段焙烤溫度120 ℃，焙烤時間15 min。在此最優(yōu)條件下，最高得分是92.4 分，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，解決了高麥麩含量膨化食品品質(zhì)較差的技術(shù)難題，得到了高品質(zhì)的非油炸麥麩營養(yǎng)膨化食品產(chǎn)品。