金蟲草沖調米粉的擠壓膨化制備工藝優化

劉太林，孫永健*，李書啟，曲星怡

天津天獅學院食品工程學院（天津 301700）

金蟲草為蛹蟲草（Cordyceps militaris）的美稱，可以作為冬蟲夏草的替代品用于醫藥和功能食品的開發[1]。其所含的蟲草素是重要的藥用成分之一，具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、提高免疫力等生物功效[2-4]。金蟲草培養基的主要原料為大米，對其進行擠壓膨化加工成米粉，可以變廢棄培養基為寶，生產出具一定保健功能的米粉[5-6]。

擠壓膨化加工技術是集混合、攪拌、破碎、加熱、殺菌、膨化及成型等為一體的高新技術[7-9]。擠壓膨化技術可以做到提高谷物食用性，不影響蛋白質含量，增加還原糖含量和糊化度[10-13]。此技術可以有效地使產品的總膳食纖維和不溶性膳食纖維降低，增加可溶性膳食纖維的含量[14]。目前已成為開發谷物早餐食品的有效途徑[15-18]。擠壓膨化金蟲草大米培養基，以糊化度為指標評價擠壓工藝，旨在為工廠生產功能性金蟲草米粉提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蛹蟲草大米培養基，由食品工程實驗中心提供；碘、碘化鉀，天津市津北精細化工有限公司；鹽酸，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

DSE-30型雙螺桿擠壓膨化機，山東濟南鼎潤機械設備有限公司；UV1000紫外可見分光光度計，上海天美科學儀器有限公司；YP1201N型分析天平，上海精密科學儀器有限公司；DH-101型電熱恒溫鼓風干燥箱，天津市中環實驗電爐有限公司；SB-3200型超聲波清洗機，寧波新芝生物科技有限公司；TD5K-Ⅲ高速離心機，長沙東旺實驗儀器有限公司；ZT-4500A型高速多功能粉碎機，永康市展帆工貿有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料粉制備

將培育蛹蟲草的大米培養基經高速粉碎機粉碎后，過80目篩，置于托盤中，放入120℃恒溫干燥箱中，30 min后取出密封保存備用。

1.3.2 單因素試驗

物料含水率對米粉碘藍值的影響：控制擠壓溫度140℃、螺桿轉速147.0 r/min，取500 g不同含水量（16%，17%，18%，19%和20%）物料的原料粉，每種含水量物料做3次平行，進行擠壓膨化試驗。試驗結果以碘藍值作為指標（下同）。碘藍值越高說明淀粉的糊化度越高，與米粉的糊化性品質呈正相關[19]。測定方法參考肖滿鳳等[20]使用的方法。

擠壓溫度對米粉碘藍值的影響：取500 g含水量18%的原料粉，螺桿轉速調整為147.0 r/min，調節擠壓溫度分別為140，150，160，170和180℃，每個溫度條件做3次平行，進行擠壓膨化試驗。

螺桿轉速對米粉碘藍值的影響：取500 g含水量為18%的原料粉，控制擠壓溫度為140℃，改變螺桿轉速（122.5，147.0，171.5和196.0 r/min），每一轉速條件做3次平行，進行擠壓膨化試驗。

1.3.3 正交試驗設計

完成單因素試驗基礎上，選擇優水平進行L9(34)正交試驗設計，確定最佳工藝。

表1 因素水平設計

2 結果與分析

2.1 不同物料含水率對米粉碘藍值的影響

通過不同物料含水率的控制，擠壓膨化后米粉的碘藍值測定結果見圖1。隨著含水率的變化，碘藍值呈現拋物線變化。含水率在18%以下，隨著含水率增加，碘藍值也增加，即制得的米粉糊化度越來越好。含水率再增加，碘藍值隨之降低，可能是水分過多影響到擠壓膨化度，進而對碘藍值有較大影響。故研究擠壓膨化時物料含水率控制在18%左右為宜。

2.2 不同擠壓溫度對米粉碘藍值的影響

由圖2可知，當擠壓溫度為170℃時，碘藍值達到峰值0.65。當溫度達到180℃時，碘藍值下降明顯，說明高溫對米粉的糊化有破壞。所以進行擠壓膨化時，溫度不宜設置過高，適合的范圍在160～170℃之間。

圖1 不同物料含水率對米粉碘藍值的影響

圖2 不同擠壓溫度對米粉碘藍值的影響

2.3 不同螺桿轉速對米粉碘藍值的影響

調節不同的螺桿轉速測定的碘藍值結果如圖3所示。結果表明，隨著轉速的增加，碘藍值呈現先升高后降低的趨勢。當螺桿轉速為147 r/min（30 Hz）時，測得碘藍值最高，為0.428。轉速再升高，碘藍值呈現緩慢下降的趨勢。說明高轉速對物料的利用有影響，進而影響到成品的糊化度。在試驗研究中選擇中轉速較利于淀粉的糊化。

圖3 不同螺桿轉速對米粉碘藍值的影響

2.4 正交試驗結果及分析

由表2可知，影響米粉碘藍值的因素主次依次為物料含水率、螺桿轉速和擠壓溫度。對正交試驗結果進行方差分析，以空列作為誤差列，在α=0.05的條件下進行F檢驗，結果見表3。物料含水率對米粉的碘藍值影響顯著，結果與直觀分析的結果相符。在試驗過程中應該首先考慮物料含水率的因素對米粉糊化性的影響。試驗選出的優方案為A3C1B3，即當物料含水量為19%，螺桿轉速147.5 r/min，擠壓溫度為170℃時，淀粉碘藍值最高，米粉糊化度最好。此優方案與正交試驗中的試驗8僅有擠壓溫度降低了，從試驗耗能方面已經節約能源了。試驗驗證結果見表4，說明此方案是最佳工藝，可以作為擠壓膨化提高米粉糊化度的優良工藝。

表2 正交試驗結果

表3 正交試驗方差分析表

表4 驗證試驗結果

3 結論

此次試驗發現利用擠壓膨化技術可以提高米粉的碘藍值，顯著提高產品的糊化性。經過試驗驗證，當物料含水量為19%，螺桿轉速為147.0 r/min，擠壓溫度為160℃時，碘藍值可達到1.316，此工藝條件生產的功能性米粉糊化度最高。后續可以側重于研究擠壓膨化工藝對米粉的蛋白質、脂類等營養素的含量和功能性成分含量影響及米粉的感官品質的影響。