雙螺桿擠壓對(duì)玉米重組米理化特性及品質(zhì)特性的影響

謝 天，孫洪蕊，康立寧,*，李鳳林*，田志剛，劉香英

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，吉林 長春 130022；2.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 吉林 132101）

目前我國主食以稻米為主，但單一稻米飲食存在缺乏營養(yǎng)素、膳食纖維、營養(yǎng)失衡等問題。而玉米具有營養(yǎng)豐富、健脾益胃、防癌、抗衰老等功效，與其他食物營養(yǎng)互補(bǔ)。隨著人們飲食觀念、生活方式的改變以及生活水平的提高，方便、營養(yǎng)、安全、綠色成為谷物加工的主流方向[1]。以玉米為原料，通過雙螺桿擠壓技術(shù)生產(chǎn)方便米飯順應(yīng)了市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

擠壓法加工營養(yǎng)米是向碎米粉中添加營養(yǎng)素，通過擠壓使谷物粉發(fā)生質(zhì)構(gòu)重組、二次成型所加工出的人造米，又稱為重組米或工程米[2]。1982年，Harrow等[3]利用低壓意大利面型擠出機(jī)最先建立了重組米的技術(shù)，將原料與水混合后置于150 ℃擠壓機(jī)中形成重組米，50 ℃干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于15%。Moritteo等[4]研究鐵元素強(qiáng)化重組米，將硫酸亞鐵、乙二胺四乙酸鈉鐵以及焦磷酸鐵添加到米粉中，通過單螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓生產(chǎn)，開發(fā)與水稻具有相似感官特性的鐵強(qiáng)化重組米。Hagenimana等[5]通過研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過擠壓的膨化米粉淀粉黏度遠(yuǎn)低于未加工的米粉，其淀粉消化率主要取決于加工條件。Kadan等[6]研究結(jié)果表明，隨著擠出溫度的升高，產(chǎn)品吸水率和水溶性指數(shù)均呈增加趨勢(shì)。鑒于擠壓重組米的特殊性，對(duì)其品質(zhì)評(píng)價(jià)也應(yīng)從多方面進(jìn)行，如擠壓重組米的理化特性、質(zhì)構(gòu)特性、風(fēng)味品質(zhì)等[7]。制作方便米飯不僅能滿足即食、方便的要求，而且可以彌補(bǔ)其他方便食品營養(yǎng)單一、難以滿足人們需求的不足，符合當(dāng)代消費(fèi)理念[8]。目前，國內(nèi)外關(guān)于擠壓重組米的研究多集中在擠壓機(jī)加工參數(shù)方面，對(duì)于多品種玉米粉在擠壓處理前后理化指標(biāo)及品質(zhì)指標(biāo)之間關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。本研究采用雙螺桿擠壓技術(shù)對(duì)吉林省17 個(gè)品種玉米進(jìn)行雙螺桿擠壓制備重組米，研究品種間不同指標(biāo)在擠壓前后的差異，為玉米粉在擠壓重組米中的應(yīng)用和未來開發(fā)全谷物營養(yǎng)重組米產(chǎn)品提供相關(guān)理論依據(jù)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)用17 種玉米（‘吉單27’、‘吉單33’、‘吉單50’、‘吉單53’、‘吉單56’、‘吉單66’、‘吉單83’、‘吉單84’、‘吉單95’、‘吉單96’、‘吉單441’、‘吉單511’、‘吉單513’、‘吉單524’、‘吉單551’、‘吉單953’、‘吉單1402’）由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供。

氫氧化鈉、磷酸二氫鉀、碘粒、碘化鉀、乙醇、甲醇、無水碳酸鈉、鹽酸 北京化工廠；氫氧化鉀、醋酸西隴化工股份有限公司；磷酸氫二鉀、溴甲酚綠、甲基紅 天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司；直鏈淀粉、支鏈淀粉（標(biāo)準(zhǔn)品） 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SLG-30雙螺桿擠壓膨化機(jī) 山東賽百諾機(jī)械有限公司；BJ-1000A型高速多功能粉碎機(jī) 拜杰機(jī)械有限公司；DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；3K15型高速離心機(jī) 美國Sigma公司；KQ5200DV型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；HH-6A數(shù)顯恒溫磁力攪拌水浴鍋 常州榮華儀器制造有限公司；722E型紫外分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司；2300全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥福斯公司；500/VP高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 德國卡爾-蔡司公司。

1.3 方法

1.3.1 設(shè)備基本情況

雙螺桿擠壓膨化設(shè)備基本參數(shù)如表1所示。

表1 雙螺桿擠壓膨化設(shè)備基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of twin-screw extruder

1.3.2 擠壓重組米粉制備工藝流程

玉米剝?！s→粉碎→過篩（100 目）→大顆粒再次粉碎→過篩（100 目）→加水混粉（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%）→擠壓（機(jī)筒溫度分別為75、130、130、80 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速13 Hz，喂料速率15 Hz）→切割（55 Hz）→干燥（自然風(fēng)干）→粉碎

1.3.3 基礎(chǔ)理化指標(biāo)檢測(cè)方法

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法；蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用2300全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定；粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》中索氏抽提法；直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用NY/T 2639—2014《稻米直鏈淀粉的測(cè)定 分光光度法》中方法。

1.3.4 糊化度測(cè)定

參考王寶石等[9]的實(shí)驗(yàn)方法。將樣品過篩（60 目），取0.2 g懸浮于98 mL蒸餾水中，加入KOH溶液（10 mol/L）2 mL，磁力攪拌5 min，4 500 r/min離心10 min。取上清液0.2 mL，加HCl溶液（0.2 mol/L）0.2 mL和蒸餾水15 mL，最后加入碘溶液（1 g碘、4 g碘化鉀溶解到100 mL蒸餾水中）0.2 mL，在600 nm波長處測(cè)定吸光度A1。另取0.2 g樣品懸浮于95 mL蒸餾水中，加入KOH溶液（10 mol/L）5 mL，磁力攪拌5 min，4 500 r/min離心10 min，取上清液0.2 mL，加入HCl溶液（0.5 mol/L）0.2 mL中和，再加入蒸餾水15 mL，最后加入碘液0.2 mL，在600 nm波長處測(cè)定吸光度A2。糊化度按式（1）計(jì)算。

1.3.5 吸水性、水溶性、膨潤力的測(cè)定

參考侯蕾[10]、Kaur[11]等的實(shí)驗(yàn)方法。準(zhǔn)確稱取樣品0.50 g，置于已恒質(zhì)量的離心管中，加入蒸餾水10 mL，在（25±1）℃條件下保持30 min（每5 min振蕩一次），3 000 r/min離心25 min，分離上清液和沉淀物，并將上清液傾倒于恒質(zhì)量的鋁盒中，在120 ℃下蒸發(fā)至恒質(zhì)量。吸水指數(shù)、水溶性指數(shù)及膨潤力分別按式（2）～（4）計(jì)算。

式中：m1為沉淀物質(zhì)量/g；m2為上清液溶質(zhì)干質(zhì)量/g；m為樣品干質(zhì)量/g。

1.3.6 凍融穩(wěn)定性的測(cè)定

參考孫洪蕊[12]及Wu Yue[13]等的實(shí)驗(yàn)方法并進(jìn)行改進(jìn)。配制50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的淀粉糊，100 ℃水浴15 min，冷卻至室溫。移取相同質(zhì)量的淀粉糊至50 mL離心管中，－20 ℃冷凍保存22 h，室溫下解凍2 h。3 000 r/min離心20 min，使用紗網(wǎng)過濾，稱取紗網(wǎng)上沉淀物的質(zhì)量，按式（5）計(jì)算析水率。

1.3.7 色差的測(cè)定

將干燥48 h后的樣品進(jìn)行粗粉碎，過60 目篩，平鋪于鋁盒中，樣品高度約為1.5 cm，壓實(shí)，對(duì)其表面進(jìn)行色差測(cè)定。按公式（6）計(jì)算△E*。

式中：?E*值為色差，其值越大說明產(chǎn)品的綜合色差越大；?L*值為亮度，其值為正說明測(cè)試樣比標(biāo)準(zhǔn)樣品淺（偏白）；?a*值為紅綠度，其值為正說明測(cè)試樣比標(biāo)準(zhǔn)樣紅；?b*值為黃藍(lán)度，其值為正說明測(cè)試樣比標(biāo)準(zhǔn)樣黃。

1.3.8 掃描電子顯微鏡觀察

將樣品均勻固定在直徑為1 cm的樣品臺(tái)上，噴金，置于掃描電子顯微鏡下觀察。分別用500、5 000 倍2 個(gè)不同放大倍數(shù)對(duì)樣品從不同角度進(jìn)行觀察和分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有數(shù)據(jù)利用SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析，P＜0.05表示相關(guān)性顯著，P＜0.01表示相關(guān)性極顯著。采用Origin 8.5.1軟件進(jìn)行繪圖處理，所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，均取平均值進(jìn)行計(jì)算與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米蛋白、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

表2 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米蛋白、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 2 Effect of extrusion on protein and fat contents in corn flour

如表2所示，擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米的蛋白、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有明顯改變。其中脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變最明顯，擠壓后樣品明顯低于擠壓前，最大改變率超過50%，其原因可能是由于在擠壓過程中游離脂肪酸受到高溫作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降；另一個(gè)原因也有可能是物料在機(jī)筒中受到強(qiáng)剪切力，并且在擠出頭處受到高壓作用，使油脂從物料中分離。從表2可以看出，擠壓處理后蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所降低，普遍降低了10%～13%，這主要是由于蛋白質(zhì)在高溫、高壓、高剪切力的作用下產(chǎn)生變性，氨基酸發(fā)生降解。而分子質(zhì)量的變化是導(dǎo)致蛋白質(zhì)理化特性改變的重要原因，有研究發(fā)現(xiàn)，擠壓后蛋白質(zhì)亞基的分子質(zhì)量分布呈現(xiàn)出向小分子質(zhì)量轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)[14]。

2.2 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

淀粉是玉米的重要組成部分，其中直鏈淀粉主要由α-D-葡萄糖通過α-D-1,4糖苷鍵連接而成的鏈狀分子，摩爾質(zhì)量為105～106g/mol。支鏈淀粉是葡萄糖由α-D-1,6糖苷鍵與主鏈相連組成[15]，摩爾質(zhì)量為107～109g/mol。由表3可以看出，在擠壓處理后直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所下降，但下降趨勢(shì)較小，總體在3%～6%左右，平均為5.11%。據(jù)文獻(xiàn)[16]報(bào)道，擠壓處理對(duì)支鏈淀粉產(chǎn)生了較大程度的改性，表現(xiàn)為分子質(zhì)量明顯減小。擠壓處理過程中的高剪切力可能是造成支鏈淀粉分子大量降解的主要原因，而直鏈淀粉分子抗剪切能力較強(qiáng)，降解程度較小，高直鏈淀粉含量產(chǎn)品對(duì)于控制餐后血糖升高速度更有益[17]。

表3 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 3 Effect of extrusion on amylase content in corn flour

2.3 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米凍融穩(wěn)定性和糊化度的影響

淀粉凍融穩(wěn)定性是淀粉品質(zhì)的重要特征之一，為了延長產(chǎn)品的貨架期以及提高消費(fèi)者的食用口感，提高淀粉的凍融穩(wěn)定性至關(guān)重要。在銷售運(yùn)輸過程中，產(chǎn)品經(jīng)常反復(fù)冷凍、融化，如果產(chǎn)品的凍融穩(wěn)定性不佳，導(dǎo)致食品不能保持原有的膠體結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)其食用品質(zhì)產(chǎn)生不良影響[18]。通常用淀粉析水率表征淀粉的凍融穩(wěn)定性，析水率越高，凍融穩(wěn)定性越差。如表4所示，擠壓前后淀粉析水率變化明顯，擠壓后析水率與擠壓前相比較降低了50%～66%，這可能是由于擠壓處理的高溫、高剪切作用破壞了淀粉結(jié)構(gòu)，使淀粉更易于糊化，同時(shí)降低淀粉分子質(zhì)量，使淀粉顆粒更小，增強(qiáng)其保水能力，提高凍融穩(wěn)定性[19]。擠壓后的產(chǎn)品在經(jīng)過反復(fù)凍融后，其淀粉與水不易產(chǎn)生隔層分離，表現(xiàn)為析水率降低。經(jīng)過擠壓處理的玉米粉凍融后產(chǎn)生凝膠化，其結(jié)構(gòu)類似于海綿狀態(tài)，并且具有一定的彈性和韌性，而未經(jīng)過擠壓的玉米粉凝膠化程度不高，結(jié)構(gòu)松軟，有大量水分析出，易破碎[20]。

表4 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米凍融穩(wěn)定性和糊化度的影響Table 4 Effect of extrusion on freeze-thaw stability and gelatinization of corn flour

糊化對(duì)于淀粉有著重要意義，其可以使淀粉產(chǎn)生良好的香味，改善口感，使其更加易于被人體消化吸收。如表4所示，玉米粉在擠壓處理前糊化度（約24%～70%）相差較大，這可能是由于在磨粉期間高速磨粉機(jī)產(chǎn)生大量熱量使粉質(zhì)產(chǎn)生部分糊化。擠壓處理后所有品種玉米粉糊化度都在90%以上，且產(chǎn)品散發(fā)玉米香氣，說明擠壓處理能夠明顯提高產(chǎn)品的糊化度。

2.4 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米吸水性、水溶性及膨潤力的影響

吸水性對(duì)擠壓重組米的蒸煮品質(zhì)及食用品質(zhì)起著重要的作用，米類在蒸煮時(shí)要經(jīng)過淘洗、浸泡等步驟，其目的之一就是讓物料吸收水分，經(jīng)過高溫蒸煮時(shí)不至于發(fā)生米飯過度糊化而黏鍋、營養(yǎng)流失等現(xiàn)象，同時(shí)使飯粒顆粒飽滿。如圖1所示，擠壓后的玉米粉吸水性明顯高于擠壓前，甚至高出1 倍，此現(xiàn)象有益于提升重組米的加工性能和食用品質(zhì)。Liu Chengmei等[21]認(rèn)為這是擠出產(chǎn)品中的糊化淀粉比例較高所導(dǎo)致。高溫使物料產(chǎn)生糊化現(xiàn)象，使淀粉分子間距增大，削弱淀粉分子之間氫鍵的連接作用，使淀粉分子內(nèi)部大量親水基團(tuán)暴露，提高產(chǎn)品的吸水性。由于吸水能力的提高，導(dǎo)致淀粉顆粒更易吸水膨脹，體積變大。在擠壓過程中物料受到高溫作用，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為分子間熱能，使大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱纸獾矸壑写蟛糠种ф?，使可溶性成分含量增加，從而?dǎo)致物料水溶性提高。

圖1 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米吸水指數(shù)的影響Fig. 1 Effect of extrusion on water-absorbing index of corn flour

圖2 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米水溶性指數(shù)的影響Fig. 2 Effect of extrusion on water solubility index of corn flour

如圖2所示，經(jīng)過擠壓處理的樣品水溶性明顯高于未經(jīng)處理的產(chǎn)品。水溶性對(duì)于不同產(chǎn)品有著不同的意義，對(duì)于重組米的品質(zhì)起著不良的作用。經(jīng)過蒸煮實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水溶性提高會(huì)使重組米發(fā)生溶解，其外觀只能模糊辨認(rèn)，喪失食用價(jià)值。所以，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行蒸煮時(shí)要注意添加水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，過多或過少都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不好的影響。水溶性增加對(duì)于如代餐粉、糊狀食品等需要沖調(diào)食用的食品具有一定意義，但對(duì)于重組品產(chǎn)品則會(huì)產(chǎn)生不良影響。

圖3 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米膨潤力的影響Fig. 3 Effect of extrusion on swelling property of corn flour

如圖3所示，經(jīng)擠壓處理后樣品的膨潤力明顯高于未經(jīng)處理的樣品。其原因可能是在擠壓過程中游離脂肪酸、蛋白質(zhì)與淀粉降解，其相互作用所形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)被破壞，從而減弱了淀粉分子間的氫鍵結(jié)合，影響產(chǎn)品蒸煮時(shí)的膨潤力。

綜上所述，吸水性、水溶性以及膨潤力是評(píng)價(jià)淀粉加工性能優(yōu)劣的指標(biāo)，提高吸水性與水溶性對(duì)淀粉能否形成糊狀起著重要的作用，膨潤力在一定意義上代表著重組米在蒸煮時(shí)的膨脹能力?？梢钥闯觯?jīng)擠壓處理后的樣品吸水性、水溶性以及膨潤力變化明顯，吸水性較未處理樣品最低提高57.44%，水溶性最低提高42.37%，膨潤力最低提高52.48%，這些改變都是由于淀粉在高溫、高壓、高剪切力的作用下產(chǎn)生糊化作用所致，分子質(zhì)量明顯減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，更容易與水分結(jié)合。

2.5 擠壓處理對(duì)不同品種玉米粉色差的影響

圖4 擠壓處理對(duì)不同品種玉米重組米色差的影響Fig. 4 Effect of extrusion on chromatic aberration of corn flour

從圖4可以看出，擠壓后重組米?E*值發(fā)生明顯改變，擠壓后產(chǎn)品的?E*值高于擠壓前產(chǎn)品?？傮w上擠壓后的產(chǎn)品顏色更深，但對(duì)于產(chǎn)品總體品質(zhì)的影響不大。

顏色加深的原因可能是由于物料在擠壓過程中脂肪受到高溫作用，糊化時(shí)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致顏色變深。Marti等[22]認(rèn)為高溫加熱是產(chǎn)品色澤變深的主要原因。Elbert等[23]認(rèn)為蛋白質(zhì)變性時(shí)玉米黃素發(fā)生降解，導(dǎo)致黃度降低。如果適當(dāng)降低機(jī)筒溫度及螺桿轉(zhuǎn)速，可能會(huì)使產(chǎn)品?E*值略微降低，對(duì)產(chǎn)品色澤起到正面影響，使其更易于在視覺上被人們接受[24]。

2.6 掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果

以‘吉單513’為例，如圖5A、B所示，未經(jīng)擠壓的玉米粉中存在大量完整的淀粉顆粒。顆粒呈現(xiàn)圓潤狀，破損程度較小，較為有序地相互緊密連接。而擠壓后的玉米粉經(jīng)高溫剪切作用發(fā)生熱膨脹現(xiàn)象，形成大顆粒，相互之間的距離增大，而結(jié)構(gòu)也從有序球狀轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的疏散狀。高剪切作用下產(chǎn)生的淀粉顆粒碎片也因預(yù)糊化淀粉的高黏性而無序地吸附在大顆粒表面。經(jīng)過高溫?cái)D壓處理后產(chǎn)品的微觀表面產(chǎn)生撕裂的痕跡，并幾乎觀察不到完整的淀粉顆粒。如圖5C、D所示，未經(jīng)擠壓的玉米粉中淀粉顆粒結(jié)構(gòu)完整，呈現(xiàn)較為規(guī)則的圓潤狀或橢圓狀，間隙較小。由于原料前期處理時(shí)被粉碎機(jī)高速粉碎，導(dǎo)致少部分淀粉顆粒表現(xiàn)出輕微破損。擠壓后顆粒膨脹、變大。由于高剪切力作用導(dǎo)致淀粉顆粒發(fā)生破損，在表面遺留更多孔洞。擠壓后顆粒的微觀表面更加光滑、平整。這是由于原料在擠壓過程中受到高溫、高剪切力作用，由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)，流動(dòng)性增強(qiáng)，冷卻后使產(chǎn)品的表面更加細(xì)膩。

圖5 玉米重組米擠壓處理前后掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果Fig. 5 Scanning electron micrographs of native and extruded corn flour

2.7 不同指標(biāo)之間相關(guān)性分析

表5 擠壓前后玉米重組米理化特性相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of physicochemical properties of extruded corn

由表5得出，析水率與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)（r＝0.635），在凍融過程中，蛋白質(zhì)分子中產(chǎn)生細(xì)小冰晶，擠壓蛋白分子，導(dǎo)致其三、四級(jí)結(jié)構(gòu)受到破壞，由穩(wěn)定結(jié)構(gòu)變成易分解的結(jié)構(gòu)，蛋白分子被分解成為多肽，無法與水分子結(jié)合，降低了凍融穩(wěn)定性。糊化度與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.566），證明淀粉糊化可能受到蛋白質(zhì)的影響[25-26]，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)量分?jǐn)?shù)提高時(shí)，其在淀粉顆粒周圍形成乳膜，降低糊化度以及凝膠化程度，防止淀粉快速形成凝膠。糊化度與析水性呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.953），提高糊化度會(huì)促進(jìn)物料在擠壓過程中產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，Camire等[27]發(fā)現(xiàn)，美拉德反應(yīng)同樣能夠提高凍融穩(wěn)定性。糊化度高說明已經(jīng)形成預(yù)糊化淀粉，預(yù)糊化淀粉與冷水結(jié)合形成凝膠結(jié)構(gòu)，其抵抗由溫度波動(dòng)造成的不良物理變化的能力強(qiáng)，且比未糊化玉米淀粉的凍融穩(wěn)定性好[28]。

吸水性與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.627），由于在擠壓過程中蛋白質(zhì)分子受到高剪切力及高溫作用，使蛋白質(zhì)變性，破壞蛋白質(zhì)分子中的氫鍵，降低其與水的結(jié)合能力。另外，由于原料與雙螺桿擠壓時(shí)產(chǎn)生的重金屬陽離子接觸，導(dǎo)致重金屬陽離子與蛋白質(zhì)中游離羧基形成不溶性鹽，同樣降低其與水的結(jié)合能力。有研究發(fā)現(xiàn)，吸水指數(shù)較低表明蛋白質(zhì)干擾了淀粉顆粒的凝膠化過程；同時(shí)，蛋白質(zhì)能夠與類脂物質(zhì)（如油、脂肪等）反應(yīng)，使物料發(fā)生壁面滑移現(xiàn)象[29]。吸水性與析水率呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.857），吸水性高證明產(chǎn)品與水分子的結(jié)合能力較強(qiáng)，在凍融循環(huán)后水分不易溢出，降低析水率。糊化度、吸水性（r＝0.851）和水溶性（r＝0.899）三者間相互呈極顯著正相關(guān)。如前文所述，物料受到高溫、高壓、高剪切力的作用產(chǎn)生高度糊化，破壞淀粉分子結(jié)構(gòu)，使淀粉大分子降解為小分子，充分與水分子結(jié)合。

水溶性與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.692），蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水之間的作用力一部分源于蛋白質(zhì)中的肽鍵，只有經(jīng)過剪切力和高溫作用，導(dǎo)致肽鍵和氫鍵斷裂，才能使其易與水分子結(jié)合。水溶性與析水率呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.884），水溶性提高說明產(chǎn)品中更多部分溶解于水，保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)更少，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差。水溶性與吸水性呈極顯著正相關(guān)（r＝0.952），水溶性越高，溶解于水的物質(zhì)越多，產(chǎn)品中越多的內(nèi)部物質(zhì)被更多地暴露出來，與水分子的接觸越多，產(chǎn)品吸水性越高。

脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)與析水性呈顯著正相關(guān)（r＝0.487），脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，產(chǎn)品糊化度降低，淀粉降解程度減小，結(jié)合水分能力減弱，凍融穩(wěn)定性變差。糊化度與脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.576），有研究結(jié)果表明，提高剪切力和機(jī)筒溫度可以提高物料糊化度[30]。高剪切力、高溫會(huì)使油脂溶出，在機(jī)筒內(nèi)部充當(dāng)潤滑劑，覆蓋在物料表面，降低螺桿對(duì)物料的剪切作用及機(jī)筒的溫度傳遞，提高物料運(yùn)輸速度，縮短物料在機(jī)筒內(nèi)的停滯時(shí)間，從而顯著降低物料的糊化度。脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)與吸水性（r＝－0.483）和水溶性（r＝－0.603）都呈顯著負(fù)相關(guān)，油脂在擠出時(shí)少量覆蓋在產(chǎn)品表面，形成薄膜，阻擋淀粉與水分子的結(jié)合，降低產(chǎn)品吸水性和水溶性。

直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與析水性呈極顯著正相關(guān)（r＝0.763），與糊化度呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.681）。直鏈淀粉空間構(gòu)象為卷曲螺旋狀，具有較好的柔韌性和抗剪切性[31]，所需要的糊化溫度更高，因此淀粉降解程度小，結(jié)合水分的能力弱，凍融穩(wěn)定性較差，不適于加工成冷凍食品。與直鏈淀粉相比，支鏈淀粉短鏈分支更多，更易受到螺桿剪切力作用發(fā)生降解，糊化溫度低。直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與吸水性（r＝－0.647）和水溶性（r＝－0.625）都呈極顯著負(fù)相關(guān)，直鏈淀粉的抗剪切能力較強(qiáng)，在高溫剪切作用下降解程度小，各部分均不能與水分子較好結(jié)合，其吸水性與水溶性都下降。直鏈淀粉與膨潤力呈負(fù)相關(guān)（r＝－0.325），脂質(zhì)能夠與直鏈淀粉相互作用并且抑制淀粉膨脹[32]和水合能力，但脂質(zhì)復(fù)合淀粉卻能夠在100 ℃低水分條件下降低淀粉的凝膠化熱焓。色差與脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（r＝－0.730），脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，擠壓、高溫作用下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重地美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品顏色變深。綜上所述，生產(chǎn)重組米應(yīng)盡量選擇直鏈淀粉和油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的原料。

3 結(jié) 論

雙螺桿擠壓對(duì)玉米粉營養(yǎng)成分及品質(zhì)特性有明顯的影響。本研究結(jié)果表明，擠壓處理后不同品種玉米重組米蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均降低11.32%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均降低29.88%，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均降低5.11%，凍融穩(wěn)定性平均提高58.90%，糊化度平均提高88.62%，吸水性平均提高77.03%，水溶性平均提高73.57%，膨潤力平均提高87.51%。

相關(guān)性分析表明，糊化度與脂肪、直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與吸水性和水溶性呈極顯著正相關(guān)；直鏈淀粉和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)與凍融穩(wěn)定性、糊化度、吸水性及水溶性呈極顯著負(fù)相關(guān)。玉米重組米在擠壓處理后理化成分損失較小，但加工性能及食用品質(zhì)有較大的提高。本研究證明擠壓重組米的加工性能、成分、口感等方面均符合當(dāng)代人們食用需求，為擠壓玉米重組米的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。