擠壓改性雜糧復配粉的研究現狀

劉靜，孟如君，孫威, ，沈汪洋, ，李芳, *

1. 武漢輕工大學食品科學與工程學院（武漢 430023）；2. 大宗糧油精深加工省部共建教育部重點實驗室（武漢 430023）

雜糧通常是指除主要作物水稻和小麥之外的谷物，主要有小米、蕎麥、青稞、燕麥、大麥、藜麥、薏仁、菜豆、綠豆、黑豆、蠶豆等[1]。中國在世界上素有最大的雜糧王國之美稱，源于我國雜糧種植種類繁多，面積之廣。由于雜糧含有豐富的蛋白質且氨基酸分布均衡，其營養(yǎng)在一定程度上可與水稻、小麥等主要作物相媲美甚至更好。雜糧除了為消費者提供營養(yǎng)外，其含有的幾種生物活性物質如β-葡聚糖、多酚、植物甾醇等被證實有助于減少多種慢性疾病的發(fā)生，如癌癥、心血管疾病、2型糖尿病和各種胃腸道疾病[2]。

由于雜糧的口感較粗糙，適口性差，不能取代主食食用，因此雜糧的接受程度不高?，F在可以經過一些有效的預處理加工技術如擠壓加工技術來改善這些問題，近年來也出現很多關于擠壓改性雜糧方面的研究。有研究表明，如果將多種雜糧進行復配擠壓并食用，不僅可以改善雜糧適口性差等問題，還可使不同種類雜糧中的營養(yǎng)物質得到相互補充，從而提高營養(yǎng)價值[3]，具有重要現實意義。綜述幾種常見雜糧的營養(yǎng)價值，以及擠壓改性雜糧粉、擠壓改性雜糧復配粉的國內外研究與應用現狀，旨在實現雜糧的連食性，推動雜糧產業(yè)化發(fā)展。

1 雜糧的營養(yǎng)價值

1.1 小米

小米是由谷子籽粒脫皮后形成的，亞洲和非洲等地區(qū)是其主要種植地，具有抵抗病蟲害、生長周期短、耐寒耐干旱等優(yōu)點。此外，小米還是世界公認的具有高營養(yǎng)價值的谷物，含有脂肪、蛋白質、氨基酸、膳食纖維、維生素、礦物質、多酚、黃酮等多種營養(yǎng)成分和功能特性成分[4]。

小米富含17種氨基酸，其中必需氨基酸種類齊全且含量豐富，尤其谷氨酸和亮氨酸含量較高[5]。小米的膳食纖維含量約是大米的2.5倍，具有促進腸道蠕動、加快消化腺分泌、減少腸黏膜與糞便接觸的時間、降低致癌物質產生的功效，在一定程度上可以有效預防消化道疾病的發(fā)生[6]。小米維生素含量較高且種類豐富，其中維生素E的含量最高，維生素E又名生育酚，與小米中的多酚一樣，具有很強的抗氧化作用，有助于人體預防多種疾病[7]。

1.2 燕麥

燕麥是著名的溫帶氣候一年生作物，因其含有大量的可溶性膳食纖維、β-葡聚糖、脂溶性維生素E和不飽和脂肪酸，而被公認為是一種健康食品，具有較高營養(yǎng)價值。燕麥還是嬰兒食品的主要成分，因為它具有營養(yǎng)豐富、不容易引起過敏、味道可口、保質期長、穩(wěn)定性好、價格低廉的特點[8]。市面上的燕麥食物主要包括早餐燕麥片、燕麥粉、燕麥餅干、燕麥面包、燕麥粥等。

β-葡聚糖是燕麥最重要的成分之一，是燕麥起保健作用的有效成分。β-葡聚糖是一種非淀粉多糖，存在于燕麥胚乳和糊粉層細胞壁。國內外多項研究表明，燕麥β-葡聚糖具有降血糖、降低膽固醇、預防冠心病、抗炎、抗癌、改善腸道微環(huán)境[9-12]等功效。燕麥是所有谷物中脂肪含量最高的品種，且大部分為不飽和脂肪酸，對維護人體機能具有重要作用[13]。

1.3 薏米

薏米又名薏苡仁，禾本科一年生作物，是一種藥食兩用的全谷物食品。作為極具發(fā)展前景的傳統(tǒng)藥物和營養(yǎng)豐富的食物來源，薏米作為食物補充劑和中草藥被用于治療神經痛、風濕病等疾病[14]。

薏米中含有8種必需氨基酸，比例適宜且易于被人體消化吸收。此外，薏米含有多種生物活性成分，如多糖、蛋白質、脂肪酸、多酚等，具有顯著的抗癌、抗炎、降血糖和多種免疫調節(jié)作用[15]。近年來，多酚類物質因其具有顯著的抗氧化活性，能夠清除游離自由基，對一些腫瘤細胞具有增殖抑制作用，而成為薏米成分研究的熱點，如王立峰[16]對薏米中多酚類物質的抗氧化、抗腫瘤和降血脂作用進行評價研究。

2 擠壓改性雜糧粉的研究現狀

擠壓加工技術是一種高溫、短時的加工技術，集混合、剪切、蒸煮和成型等為一體，影響原材料的微觀結構、化學特性、形狀和質地[17]。擠壓過程中的熱機械能作用導致淀粉的糊化，蛋白質的變性，酶、微生物和多種抗營養(yǎng)因子的失活，此外擠壓導致淀粉顆粒的破碎使得淀粉更容易被酶攻擊，因此擠壓產品具有口感好、消化率高、營養(yǎng)物質易被吸收等優(yōu)點[18]。與其他涉及熱的食品加工方法相比，擠壓導致的營養(yǎng)價值損失相對較小，且還具有成本低、生產效率高、節(jié)能等優(yōu)點，因此在淀粉類食品的生產中，擠壓加工技術得到廣泛應用。

由于雜糧粉具有黏性大、難加工、口感粗糙、營養(yǎng)功能難發(fā)揮作用等缺點，導致雜糧的利用率及普及度受到一定程度限制。擠壓加工技術可以很好地解決這些問題，近年來國內外關于擠壓改性雜糧的研究日益增多，從而推動雜糧食品發(fā)展。

2.1 擠壓改性小米粉

由于小米具有豐富的營養(yǎng)物質，且國內產量較大、價格較低，所以近年來小米一直是食品研發(fā)乃至藥物研發(fā)領域的熱點。

謝仲寅等[19]對擠壓后的小米粉與未擠壓的小米粉進行理化性質和營養(yǎng)品質方面的比較，研究發(fā)現，擠壓后的小米粉在密度、色澤等物理性質方面與未擠壓小米粉有著顯著差異，其風味也明顯優(yōu)于未擠壓小米粉，脂肪含量和直鏈淀粉含量都有不同程度減少，但多不飽和脂肪酸含量明顯增加，具有更高營養(yǎng)價值。

段夢杰等[20]研究發(fā)現，加入擠壓小米粉面條的總酚和總黃酮含量都顯著高于純小麥粉面條，ABTS、DPPH清除率及總抗氧化能力都有顯著增加，明顯增加生鮮面條的保健功效。

侯殿志等[21]通過擠壓和發(fā)酵技術對小米原料進行加工處理，研究這2種方式對小米多肽血管緊張素轉換酶（ACE）抑制活性和抗氧化作用的影響，結果表明，與原小米粉相比，擠壓對小米多肽ACE抑制活性和抗氧化能力具有更顯著提高，且小米蛋白的消化率提高更多。ACE抑制劑是一種治療高血壓的主要藥物，研究結果在藥物研發(fā)和小米功能研發(fā)方面具有重要意義。

2.2 擠壓改性燕麥粉

市面上添加燕麥生粉而制成的燕麥饅頭、燕麥面包、燕麥面條等產品種類豐富，但因其口感較粗糙、色澤較差等問題消費者接受度有限。吉夢瑩等[22]探究添加擠壓膨化燕麥粉后小麥面團的性質及面包品質，發(fā)現添加擠壓膨化燕麥粉的面團比添加燕麥生粉的面團吸水率更高、耐揉性更好，制成的面包彈性和回復性也更高，口感更好。研究結果既有助于增加燕麥制品的營養(yǎng)功效，也為燕麥制品開發(fā)提供理論參考。

Zhang等[23]研究擠壓加工對燕麥麩皮中可溶性膳食纖維的影響，比較擠壓燕麥麩皮和未擠壓燕麥麩皮中可溶性膳食纖維的產率、組成、熱學性能、流變特性和功能，結果表明，擠壓燕麥麩皮中的可溶性膳食纖維產率、溶解度、溶脹能力、發(fā)泡能力等方面均較高，流動特性指數較低，擠壓工藝改善燕麥麩皮中可溶性膳食纖維的某些性能。

2.3 擠壓改性薏米粉

近幾年僅有少數研究報道擠壓加工對薏米粉理化性質的影響，因此進一步研究擠壓對薏米粉的影響具有重要意義。Zhang等[24]研究擠壓處理對薏米粉結構和性能的影響，發(fā)現與薏米生粉相比，擠壓使薏米粉的糊化、凝膠化、熱、流變和形態(tài)等特性產生顯著變化，糊化度、水溶性指數、吸水性指數、流動性增高；黏度、相對結晶度下降；薏米掃描電子顯微鏡表面結構有很多孔洞。

陳凱新[25]研究擠壓膨化參數對薏米產品特性的影響，得出薏米粉的最佳擠壓工藝參數為擠壓溫度150℃、螺桿轉速300 r/min、物料含水量20%、喂料速度12 kg/h，此時薏米粉的吸水性指數最大。

韓玲玉等[26]研究7種雜糧粉的抗氧化活性及其擠壓雜糧粉的體外消化特性，結果表明，7種擠壓雜糧粉進行體外模擬消化試驗后，薏米粉的估計血糖生成指數明顯低于其他雜糧，可有效抑制血糖升高速度。

3 擠壓改性雜糧復配粉的研究現狀

雜糧營養(yǎng)價值很高，具有“食藥兩用”等功效，但雜糧也存在很多問題，如口感較差，味道不佳，產品品種較單一，某一雜糧缺乏某種營養(yǎng)元素、不易消化、又或難以加工，而另一雜糧富含某種營養(yǎng)物質或消化率較高。將雜糧進行復配食用的研究較多，如小米雖營養(yǎng)豐富，但其賴氨酸含量較少，為第一限制性氨基酸，而大豆中賴氨酸含量較多，若將小米和大豆按一定比例復配食用，就可提高小米的營養(yǎng)價值[6]。

如果將多種雜糧粉進行復配并進行擠壓加工處理，不僅能解決雜糧的口感問題，還能使不同種雜糧之間的營養(yǎng)物質相互補充，提升營養(yǎng)價值，得到更滿足消費正需要的產品。

3.1 工藝方面的研究

Semasaka等[27]將玉米粉、小米粉和大豆粉進行復配并用雙螺桿擠壓機對復配粉進行擠壓加工處理，以擠壓溫度、螺桿轉速、進料速度和水分為自變量，采用正交試驗得出，在最佳擠壓條件（擠壓溫度80 ℃—110 ℃—140 ℃—170 ℃，螺桿轉速110 r/min，進料速度37 g/min，水分25%～30%）下，擠壓復配粉的各項理化性質都最好。

陳怡岑等[28]研究擠壓加工對大米、玉米、紅小豆、小米、高粱米制成的糧谷重制米糊化度和可溶性固形物含量的影響，得出最佳擠壓工藝條件為擠壓溫度149 ℃、水分25%、螺桿轉速183 r/min、喂料速度175 g/min，此時的綜合評分0.883 8，糊化度80.53%，可溶性固形物含量23.92 mg/mL，綜合評分0.851 9，對糧谷重制米的研發(fā)具有重要價值。

李晟等[29]根據單因素試驗及響應面試驗進行由小麥粉、玉米粉、綠豆粉、蕎麥粉組成的雜糧營養(yǎng)粉的擠壓工藝方面的研究，得出最佳工藝條件為螺桿轉速245 r/min、物料水分21%、擠壓溫度163 ℃，在此條件下，糊化度達94.91%，與原粉相比，面粉糊化特性值均有顯著下降，且面團硬度顯著變小，更有易于人體消化吸收，口感和使用品質都有極大改善。

3.2 理化性質及應用方面的研究

韓玲玉[3]從7種雜糧中篩選出5種低估計血糖生成指數和抗氧化活性強的雜糧（青稞、藜麥、燕麥、小米和綠豆）并采用雙螺桿擠壓機對它們進行復配擠壓，進行體外模擬消化試驗，研究雜糧配比和擠壓加工參數對擠壓復配粉估計血糖生成指數的影響，研發(fā)出低血糖生成指數的多谷物速食營養(yǎng)粉，這對從飲食上預防肥胖癥、糖尿病等慢性疾病具有重要意義。

亓偉華[30]將小麥粉、蕎麥粉、玉米粉、小米粉和全蛋粉進行復配擠壓后制成一種具有營養(yǎng)價值高、感官、食用品質均較好的多谷物營養(yǎng)方便面，解決方便面營養(yǎng)成分含量單一的問題，同時拓寬雜糧食品研發(fā)思路。

4 結語與展望

雜糧具有較高的營養(yǎng)價值，不僅具有人類所需的基本營養(yǎng)物質，還含有很多生物活性物質，可以有效預防多種疾病，具有很好藥用價值。中國雜糧種類豐富，產量巨大，近年來隨著生活水平提高，飲食習慣改變，關于雜糧的研究與開發(fā)也越來越受到重視，成為糧食行業(yè)熱點與重點。

擠壓加工技術也是越來越受到重視，在多個行業(yè)得到廣泛應用。對于擠壓加工對單一雜糧粉影響的研究較多，而對于多種雜糧粉進行復配擠壓的研究有待開展。將雜糧粉進行復配擠壓預處理，不僅可以解決雜糧產品口感粗糙及加工性差的問題，還可以使多種營養(yǎng)物質互補，提高雜糧產品營養(yǎng)價值。

在后續(xù)研究中，應注重雜糧粉復配擠壓的開發(fā)及應用，深入研究擠壓對雜糧復配粉影響，并將研究成果運用到企業(yè)實際生產中，開發(fā)出更多營養(yǎng)豐富的雜糧產品，推動中國雜糧主食化發(fā)展。