擠壓再造蕨麻-青稞工程米螺桿轉速優化研究

羅 南，普布曲宗，索朗單增，聶文文，肖志剛，王 浩

（沈陽師范大學糧食學院，遼寧沈陽 110034）

0 引言

蕨麻，藏醫稱其為卓老沙僧，含有大量的淀粉、蛋白質、脂肪、無機鹽和維生素，有延年益壽的功效，被人們美譽為人參果。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、抗動脈粥樣硬化等藥理作用，具有較高的醫療和營養價值。青稞被稱為谷物中佳品，是西藏居民對當地所產裸大麥的俗稱。賈利蓉等人[3]研究得出青稞原料中淀粉和蛋白質含量較高，各種氨基酸、礦物質元素種類齊全、含量豐富，是食品加工、動物飼用、釀造和有效成品提取等多種用途的優質原料。徐菲等人[4]對不同地區的青稞進行了研究，結果表明西藏青稞的蛋白質和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域，有較大的消費潛力，其旅游特色和保健功能直接影響大眾的購買率，人們會優先考慮具有保健功能和營養價值更高的青稞深加工產品[5-7]。

隨著食品加工技術的進步，擠壓的新型營養工程米越來越被人們所認可，營養價值一直是科學工作者研究的課題。如今，擠壓再造工程米的營養價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，缺少創新，營養價值沒有真正意義上的提高[8-9]。蕨麻、青稞米與碎米粉融合營養遠超于普通大米，更適合日常飲食，生產出的具有益智、降血壓、調節人體神經系統的一系列具有保健功能的營養工程米，既提高了青稞米的口感，又增加了東北大米的營養價值。因此，試驗采用在市面上購買的碎米粉和西藏特有的蕨麻和青稞米擠壓出更具有營養價值的工程米，并對擠壓再造蕨麻-青稞工程米螺桿轉速進行了優化研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗材料

碎米，為盤錦蟹田大米；青稞、蕨麻，產自西藏山南地區；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、亞甲基藍指示劑、氫氧化鈉、95%乙醇、無水乙醚、石油醚，天津市大茂化學試劑廠提供。

1.1.2 主要儀器設備

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

1.2 試驗方法

1.2.1 原材料成分測定

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

1.2.2 擠壓再造工程米的制備

篩選出碎米中的無雜質和無異色發霉粒。將選出的碎米、蕨麻、青稞采用水冷粉碎機粉碎，過100目篩得到粉狀物。將粉碎過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中混勻后取出備用。

調節混合均勻的物料使其含水率為30%。設定擠壓機機腔6個區溫度分別為60，90，130，140，40，40℃。待擠壓機溫度穩定后，將混合均勻的物料以30 kg/h的喂料速度加入擠壓機中，調節擠壓機螺桿轉速分別為 300，350，400，450，500 r/min，進行擠壓，切割處理。

1.2.3 TPA質構性質測定

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致測定的數值出現誤差。

選取TA4/1000型探頭，選用夾具NONE，設定TPA壓縮模式，預測試速度1 mm/s，測試速度0.50 mm/s，返回速度0.50 mm/s，壓縮比例65%，出發點負載5.0 g，樣品比率10點/s。取15粒米飯。將單批取出的3粒米飯，呈三角對稱放置在載物中心，在TPA模式下模擬咀嚼2次。重復操作此步驟。試驗數據均為3次平行試驗取平均值。

1.2.4 RVA測定

按照水分測定結果，準確稱取一定量的產品樣品和蒸餾水，配制成2 g/25 mL，攪拌后置于樣品臺上。根據1998年AACC（美國谷物化學協會） 操作規程（1995 61 02）[10]進行測定。具體測定條件：測定過程中罐內溫度變化如下：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內轉速為960 r/min，以后保持在160 r/min，測量并記錄樣品參數。

2 結果與分析

2.1 原料主要成分分析

原料主要成分分析見表1。

表1 原料主要成分分析/%

2.2 產品質構特性分析

采用質構儀測定2種營養工程米的硬度、黏性、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性等6項指標。隋炯明等人[11]認為一般由米飯的柔軟性、滋味、黏散性、色澤、光澤、香味及冷飯質地等因素決定米飯入口時和咀嚼時的綜合感覺，與稻米感官品質相關的性狀都通過影響其中的一個或幾個因素，對感官品質發生綜合作用。從而可以相對完整地模擬感官評價對米飯品質評定[12-14]，進行TPA全質構分析質構指標分析。

擠壓再造蕨麻-青稞工程米的質構特性見表2。

張文會等人[15]通過比較3種復配米質構特性差異，試驗中同一類的工程米通過調螺桿轉速擠壓出來工程米的黏性、內聚性、彈性、咀嚼性無顯著差異，但硬度、膠著性呈顯著差異，相比螺桿轉速高時擠壓出的工程米而言，轉速低的米黏性更大、彈性更小、更不耐咀嚼。從表2數據結論分析得出，青稞米硬度隨著螺桿轉速的增加而升高，在轉速400 r/min時降低隨之又持續升高，而此時黏性、彈性均達到最小。蕨麻米的硬度隨著螺桿轉速的增加先下降而隨之上升，彈性和黏性在400 r/min時最小。所以在螺桿轉速為400 r/min時，蕨麻米和青稞米的綜合品質最優。

2.3 產品崩解值分析

快速黏度儀（RVA） 用TCW配套軟件進行分析，具有快速、簡單、準確、重復性好等特點，測定的RVA譜能較好地反映米飯口感和質地。周顯青[16]認為大米食味的好壞可根據RVA圖譜的有關參數來進行評價。隋炯明等人[11]提出RVA譜特征值與外觀品質中的透明度、堊白率關系較密切。RAV測定分別來自2種不同原料的樣品共10個的糊化特征。測得黏度曲線，并通過RVA測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）、峰值時間 （Peak Time）、起漿溫度（Pasting），比較各項指標對這些品質指標的影響[17-20]。

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

表2 擠壓再造蕨麻-青稞工程米的質構特性

表3 擠壓再造蕨麻工程米的快速黏度（RVA）測定

表4 擠壓再造青稞工程米的快速黏度（RVA）測定

在同一品種的大米中，螺桿轉速的高低對大部分參數存在顯著差異；2個品種的PeT，PaT無顯著差異，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相關，消減值與米飯硬度和黏性分別呈極顯著正相關和負相關，回復值與米飯黏性呈顯著負相關[11-13]，除最高黏度、峰值時間外，崩解值與透明度呈正向相關，其余各特征值與透明度都有極顯著的相關性。由此可知，蕨麻工程米在轉速由低到高時，SBV先降低，并在轉速400 r/min時達到最低，隨之又增大。BDV先隨著轉速的增大而減小，到轉速400 r/min時最低，轉速繼續增大而升高，因此在轉速400 r/min時蕨麻工程米的參數最適合，透明度最好。青稞工程米在轉速由低到高時SBV持續減小，在轉速350 r/min和400 r/min減小較大，其中轉速400 r/min減小最明顯。BDV先隨著轉速的增大而減小，在轉速400 r/min時最小，因此在400 r/min青稞工程米的參數最合適。除個別品種外，螺桿轉速高對應螺桿轉速低的大米淀粉熱漿黏度、冷膠黏度、消減值、回復值大，說明螺桿轉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，轉速越高的崩解值越小，反之越大。從而可以推斷出，螺桿轉速400 r/min米飯就軟，食味品質可能較好。

2.4 產品形態的分析

2.4.1 擠壓再造青稞工程米形態分析

青稞工程米分別在螺桿轉速300，350，400，450，500 r/min下進行擠壓再造。

擠壓再造青稞工程米產品形態見圖2。

圖2 擠壓再造青稞工程米產品形態

在轉速為300，350 r/min下的青稞工程米的顆粒均勻，顏色為黃綠色，形態略均勻，存在不完整粒、斷裂米，味微甜，具有淡淡的米味；轉速為400 r/min時顆粒飽滿，大小均勻，顏色比前2個轉速要深，米香味適宜，冷卻后不完整粒最少；轉速為450，500 r/min時米粒形態一般，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分析

蕨麻工程米分別在螺桿轉速300，350，400，450，500 r/min下進行擠壓再造。

擠壓再造蕨麻工程米產品形態見圖3。

在轉速為300，350 r/min時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；在轉速400 r/min時狀態最優，味道甘甜，顏色略淡于前2個轉速，幾乎無不完整粒，斷裂米少；轉速為450，500 r/min時顆粒形態相比之前略差，半透明；轉速500 r/min時幾乎不透明，顏色最深，味道微澀，效果不佳。

圖3 擠壓再造蕨麻工程米產品形態

3 結論

通過碎米中分別添加蕨麻和青稞擠壓再造成新型營養工程米。大米食味品質是一項綜合指標，通過質構特性的測定，在螺桿轉速為400 r/min時，青稞工程米、蕨麻工程米硬度、黏性、彈性最適宜的參數值。通過快速黏度測定（RVA）5種不同螺桿轉速的青稞工程米、蕨麻工程米在轉速400 r/min時崩解值（BDV） 數值最低，因而口感最適。數據表明2種營養工程米均在螺桿轉速為400 r/min參數最好，由此得出成型最好、口感最佳的營養工程米可以滿足大眾的口感需求。