籼米籽粒苋挤压米的研制

乔艳秋，胡 杨，王雪松，汪 磊，沈汪洋，3，4

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉 430023；2.中粮米业（仙桃）有限公司，湖北仙桃 433000；3.大宗粮油精深加工省部共建教育部重点实验室，湖北武汉 430023；4.湖北省农产品加工与转化重点实验室，湖北武汉 430023）

籼米籽粒苋挤压米的研制

乔艳秋1，胡 杨1，王雪松1，汪 磊2，*沈汪洋1，3，4

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉 430023；2.中粮米业（仙桃）有限公司，湖北仙桃 433000；3.大宗粮油精深加工省部共建教育部重点实验室，湖北武汉 430023；4.湖北省农产品加工与转化重点实验室，湖北武汉 430023）

以籼米为主要原料，添加籽粒苋全粉，通过双螺杆挤压机制备出具有更高营养价值的籼米籽粒苋挤压米。选取套筒温度、螺杆转速、单甘脂添加量、籽粒苋全粉添加量、水分添加量作为主要因素，以糊化度为考查标准，制备出糊化度低的籼米籽粒苋挤压米，得到最佳的工艺参数。通过快速黏度仪（RVA）、电镜（SEM）、差式量热扫描仪（DSC）等方法对产品品质进行检测。

籼米；籽粒苋；挤压米；工艺参数；品质

籽粒苋是苋科苋属的一年生草本植物，属于C4植物，由茎、叶和籽粒3个部分组成，目前已经发现有50多个品种[1]。籽粒苋苋籽中的蛋白质含量和品质皆高于一般谷物，且氨基酸配比平衡，其蛋白质品质超过了大豆，接近于牛奶，并富含赖氨酸和人体必需脂肪酸，很适合人类营养需要，籽粒苋蛋白质中含有6%的赖氨酸，为大米的2倍，是玉米、小麦的3倍[2]。粒苋籽具有明显的降低血脂和延缓衰老作用，因其含有丰富的蛋白质、脂肪、膳食纤维、糖类，被广泛运用于饲料、食品和药品等领域[3]。据了解，已有学者研制出一种色浓、味鲜、口感醇厚、营养丰富的籽粒苋酱油，其氨基酸总量比原来提高了35.1%，其中谷氨酸提高38.6%，赖氨酸提高22.8%，无盐固形物含量提高18.0%[4]。

籼米是我国产量最大的稻米种类，产量高、品质优良、营养丰富，除用作粮食外，还是食品加工原料，籼米的蛋白质含量，平均约9.3%，粳米平均约为8.8%，其营养价值较粳米高，是一种很有食用潜力的谷物[5]。由于籽粒苋中含有丰富的赖氨酸，其含量大约是稻米的2倍、小麦的3倍、玉米和高粱的4倍，而赖氨酸恰恰是人类营养所必需的[6-9]。试验旨在通过挤压技术重新造粒生产籼米籽粒苋挤压米，使籽粒苋的营养物质得到充分利用，提高了籽粒苋的综合利用程度和经济效益，也为籽粒苋的进一步开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

籼米，中粮米业仙桃有限公司提供；籽粒苋，市售；单甘酯、五水合硫酸铜、硫酸钾、碘化钾、氢氧化钠、五水合硫代硫酸钠、甲基红、无水乙醚、95%乙醇、硫酸、盐酸、硼酸、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂等试剂，均为国产分析纯，其中籼米和籽粒苋均过100目筛备用。

1.2 试验仪器

YB-1000A型高速多功能粉碎机，永康市速锋工贸有限公司产品；RVA Super4型快速黏度分析仪，瑞典波通公司产品；DS32Ⅱ型双螺杆挤压膨化机，济南赛信机械有限公司产品；Q2000差示扫描量热仪，美国TA公司产品；S-3000N型扫描电子显微镜，日本日立公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 挤压米的制备工艺

图1 挤压膨化造粒工艺

挤压膨化造粒工艺见图1。

1.3.2 籼米籽粒苋挤压米正交试验

依次进行螺杆转速、水分添加量、套筒温度、单甘酯添加量、籽粒苋全粉添加量5个单因素的优化试验，在前期单因素试验的基础上，进行正交试验的优化工艺。

正交因素与水平设计见表1。

表1 正交因素与水平设计

1.3.3 籼米籽粒苋挤压米的营养成分测定及分析

（1）基础营养成分。主要测定籼米籽粒苋挤压米的水分、脂肪、蛋白质、淀粉的含量（此项送检由武汉食品药品化妆品检验所检测）。

（2）籼米和挤压米RVA测定。RVA测定采用实验室前期研究者晏梦婷等人[10]的方法。

（3） 籼米和挤压米的DSC测定[11]。用杜邦坩埚称取3 mg左右的籼米粉或挤压米粉，按1∶2（质量比）的比例加入重蒸水，制备成样品，密封后置于4℃冰箱中隔夜平衡，用差示扫描量热仪（DSC）进行测定。扫描温度范围为10～100℃，扫描速率为10℃/min。测定时，以空坩埚作为对照，载气为氮气，氮气的流速为20 mL/min。每个样品至少做2个平行样，结果取平均值。

（4）籼米和挤压米的电镜测定[12]。用电子扫描显微镜观察挤压米的颗粒形态。选取饱满、完整度高的籼米和籼米籽粒苋挤压米，擦干净，将米粒切成厚度约为1 mm的薄片，选择直径最大的作为观察样本，然后将其固定在样品台上，喷金，加速电压为15 kV。

（5）籼米和挤压米的糊化度测定[13]。称取粉碎过60目筛的样品各1 g，分别放入2个100 mL的锥形瓶中（A1、A2），另取一锥形瓶A0不加试样做空白试验。3个锥形瓶中均加入蒸馏水50 mL，摇匀，将A1锥形瓶在电炉上用小火微沸糊化20 min，避免烧干，不停摇动，然后冷却至室温。在A0，A1，A23个锥形瓶中，分别加入稀释的糖化酶5 mL，摇匀后于50℃下恒温水浴保温1 h，并不时摇荡，及时取出立即加入2 mL盐酸（1 mol/L） 终止反应，将3个锥形瓶内的反应物定容至100 mL，然后过滤备用。移取滤液各10 mL分别放入3个250 mL碘量瓶中，均准确加入10 mL碘液（0.05 mol/L） 及18 mL氢氧化钠（0.1 mol/L） 溶液，盖塞，在暗处放置15 min，然后迅速各加入2 mL硫酸（10%），用硫代硫酸钠（0.05 mol/L） 溶液滴定至无色。记录各用去硫代硫酸钠溶液的体积。

式中：V0——滴定空白消耗硫代硫酸钠的体积；

V1——滴定完全糊化样品消耗硫代硫酸钠的体积；

V2——滴定样品消耗硫代硫酸钠的体积。

2 结果与讨论

2.1 籽粒苋理化指标

籽粒苋蛋白质、脂肪、粗纤维的含量都高于小麦、大米和玉米的含量。苋菜籽蛋白质的一大优点是赖氨酸含量高，氨基酸的组成接近FAO/WHO的推荐值，并且籽粒苋中的矿物质含量比其他粮食中的矿物质含量都丰富。

2.2 正交试验结果与分析

选取螺杆转速、水分添加量、套筒温度、单甘酯添加量、籽粒苋全粉添加量5个因素作为主要因素，进行正交试验。

正交试验结果见表2。

由表2可以看出，在挤压的过程中，对糊化度影响的主次因素为螺杆转速＞水分添加量＞套筒温度＞单甘脂添加量＞籽粒苋全粉添加量，最优组合为A2B2C1D2E2，即螺杆转速130 r/min，水分添加量17%，套筒温度50℃，单甘脂添加量0.2%，籽粒苋添加量10%。

在此最优工艺条件下进行验证试验，测得籼米籽粒苋挤压米糊化度为0.80，糊化度值较低。

2.3 籼米籽粒苋挤压米的营养品质

2.3.1 基础营养成分

基础营养成分见表3。

表3 基础营养成分

此数据表明籼米籽粒苋挤压米的淀粉、脂肪、蛋白质含量明显高于籼米原料，所以其含有的营养价值更高。

2.3.2 RVA测定结果与分析

RVA测定值见表4。

表4 RVA测定值/mPa·s-1

峰值黏度是反映淀粉的吸水率和增稠性[14]，是由于淀粉吸收水分之后膨胀导致相互摩擦，而使黏度增加，最终黏度的值越高代表其淀粉糊的硬度就越大，回生值代表着淀粉的老化程度，回生值越低，淀粉老化程度越大，所以可以得出籼米籽粒苋挤压米的淀粉老化程度高于籼米，淀粉糊的硬度低于籼米，淀粉的膨胀力也低于籼米。崩解值是最高黏度（Peak viscosity value，PKV） 与热浆黏度（Hot paste value，HPV） 的差值，是反映淀粉在高温下耐剪切力的能力[15]，即淀粉的热糊稳定性。崩解值越大，则淀粉的热糊稳定性越差。从表4可以看出，籼米籽粒苋挤压米的峰值黏度、保持黏度、崩解值、最终黏度和回生值都低于籼米，说明籼米-籽粒苋挤压米具有良好的热糊稳定性和冷糊稳定性，可能是在挤压的过程中淀粉分子的原始结构遭到了破坏，淀粉分子的相对分子质量减少，导致其黏度值和崩解值下降[16]。

2.3.3 DSC测定值的结果与分析

DSC测定值见表5。

表2 正交试验结果

表5 DSC测定值

由表5可以看出，籼米测量出开始糊化的温度为60.79℃，大于籼米籽粒苋挤压米测量出的57.62℃，籼米测量出的峰值温度为72.29℃，大于籼米籽粒苋挤压米测量出的58.63℃，籼米测量出来的热焓值为7.275 J/g，大于籼米籽粒苋挤压米测量出的0.340 9 J/g。因为挤压的过程对淀粉的结构已经打乱了一部分，所以再次向无序结构转变的时候所需要的能量就比较少。同时，也可能因为挤压米的糊化度比较高，造成糊化度较高的原因可能是温度较高时，分子的热运动就会加快，同时糊化度也会增加。与此同时，糊化度也随着水分添加量的增加而下降，随着螺杆转速的增加而降低。籼米的起始温度、峰值温度、终止温度和热焓值都高于籼米籽粒苋挤压米。经过挤压，其起始温度、峰值温度、终止温度和热焓值都降低了，庄海宁等人[16]进行了类似的研究，发现起始温度、峰值温度、终止温度和热焓值都随着糊化度的增加而降低。这种现象可能是玻璃态向高弹态的转变，实际上是淀粉链段从有序到无序的过程，而挤压米经过挤压已经实现了一定程度的无序化，在转变过程中所需的热量较少[17]。

2.3.4 电镜测定

籼米电镜扫描见图2，籼米-籽粒苋挤压米电镜扫描见图3。

图2 籼米电镜扫描

图3 籼米-籽粒苋挤压米电镜扫描

分析扫描电子显微镜图可以看出，籼米淀粉颗粒表面较为光滑，只是有一些较大的颗粒，但是具有规则的表面，彼此的结合也比较紧密；经过挤压膨化之后的籼米-籽粒苋挤压米，由于糊化的原因，淀粉的颗粒增大，表明有少许的裂纹，但是总体感官还是接近于籼米的外观，所以由此看来籼米挤压米的外观更优于籼米挤压米的外观，具有更光滑的外表和更少的断层。

3 结论

籼米籽粒苋挤压米的制备最佳工艺方案为螺杆转速130 r/min，水分添加量17%，套筒温度50℃，单甘脂添加量0.2%，籽粒苋添加量10%。通过RVA测定籼米籽粒苋挤压米的峰值黏度、保持黏度、崩解值、最终黏度和回生值均低于籼米，其峰值时间则高于籼米。表明籼米籽粒苋挤压米具有良好的热糊稳定性和冷糊稳定性。通过差示扫描量热仪测得籼米籽粒苋挤压米的起始温度、峰值温度低于籼米，热焓值低于籼米，因为玻璃态向高弹态的转变实际上是淀粉链段从有序到无序的过程，而复合米经过挤压已经实现了一定程度的无序化，所以在转变过程中所需的热量要少。通过电子扫描显微镜观察得出籼米籽粒苋挤压米的外观结构不如籼米原料紧密，存在较多的裂纹和较大的颗粒。

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Study on Preparation of Indica Rice Grain Amaranth Reformed Rice

QIAO Yanqiu1，HU Yang1，WANG Xuesong1，WANG Lei2，*SHEN Wangyang1，3，4
（1.College of Food Science and Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei 430023，China；2.COFCO Rice（Xiantao） Limited，Xiantao，Hubei 433000，China；3.Key Laboratory of the Deep Processing of Bulk Grain and Oil Authorized by Ministry of Education，Wuhan，Hubei 430023，China；4.Hubei Key Laboratory for Processing and Transformation of Agricultural Product，Wuhan，Hubei 430023，China）

In this study，the indica rice was used as the main raw material to add the grain amaranth powder，and the extruded rice with the higher nutritional value was prepared by the twin-screw extruded.The effects of sleeve temperature，screw speed，addition amount of monoglyceride，adding amount of grain amaranth and amount of water were taken as the main factors.The gelatinization degree was determined by the degree of gelatinization.Get the best process parameters.And the product quality was tested by rapid visco-analyser（RVA），scanning electron microscope（SEM） and differential scanning calorimeter（DSC） .

indica rice；grain amaranth；reformed rice；process parameter；quality

TS213

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.032

1671-9646（2017） 10b-0009-04

2017-08-23

粮食公益性行业科研专项“营养主食再生米制粒工艺及设备研究”（201313011-5）。

乔艳秋（1994— ），女，在读硕士，研究方向为谷物资源综合利用开发。

*通讯作者：沈汪洋（1978— ），男，博士，副教授，研究方向为谷物资源综合利用开发。