双挤压膨化可提高对麦麸膳食纤维的溶解性

张伟博，李鑫君，杨立涛，范俊峰

(北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083)

双挤压膨化可提高对麦麸膳食纤维的溶解性

张伟博，李鑫君，杨立涛，范俊峰

(北京林业大学生物科学与技术学院，北京100083)

采用双螺杆挤压膨化机处理添加了0%、10%、20%、30%玉米的小麦麸皮及100%玉米的样品，提取各组样品中的水溶性膳食纤维(SDF)、水不溶性膳食纤维(IDF)、总麦麸纤维(TDF)，从而选出SDF含量最高的一组，并测定了100%麦麸与添加20%玉米样品的组分，研究了由该两组样品提取出来的SDF的物理性质。结果表明：水溶性麦麸纤维有了很大的变化，其中添加20%玉米的样品组相对于其他样品组提高了4.33%～7.00%，被改性的物质主要是不溶性纤维中的半纤维素。由添加20%玉米的样品组得到的SDF相对于同条件下未添加玉米的样品组的膨胀力由0.100 4增长到2.291 0mL/g，保水能力由2.098 9增长到4.274 6g/g，水溶解度由79.29%增长到84.02%。

双挤压膨化；麦麸；膳食纤维；组分；物理性质

高膳食纤维的摄入可以显著降低心血管疾病、中风、高血压、糖尿病、肥胖和某些肠胃道疾病的风险[1]。根据中国营养学会提供的报告可知，成年人每天应摄入25g以上的膳食纤维，才能保证营养均衡，而我国成年人每天从食物中获取的膳食纤维仅有8～10g[14]，不到《中国居民膳食指南》推荐量的一半，且水溶性膳食纤维相比于水不溶性纤维有更强的抗氧化能力，更易形成凝乳和乳化剂，使其更容易加入食品中[2]。

我国是小麦种植大国，2016年小麦年产量超过1.3亿t[3]，麦麸是小麦制粉加工中的主要副产品，约占小麦总量的30%[4]。麦麸中含有相对较高浓度的膳食纤维、半纤维素、蛋白质、纤维素、微量元素等[5]，麦麸的口感差，人们很难接受，目前我国主要用于饲料等传统加工，麦麸未得到深层次的利用，极少有麦麸类食品上市[6]。

双挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体，能够实现一系列单元同时并连续操作的新型加工技术[7]，其工艺简单、能耗低、成本低，且无废水、废气排出，减少了食品生产过程中的污染源[8]，且在改善杂粮口感、纯化不良因子、提高蛋白消化率等方面具有重要作用。挤压膨化后的产品种类多，营养成分保存率和消化率高，食用方便。近年来，在蛋白质改性、膳食纤维改性上展现出良好的前景[3]，因此，可通过双挤压膨化提高麦麸纤维的溶解性，且具有大规模化生产的可能性。

因膨化需要有淀粉质成分[9]，所以本文采用麦麸与玉米的共挤压膨化技术，通过比较由不同玉米添加量的麦麸提取出来的SDF含量，确定出最优的麸皮与玉米的比例。又因为适量的玉米添加量有可能改变非水溶性膳食纤维的结构进而影响其物理性能，因此测定了添加20%玉米前后SDF的持水力、膨胀率和水溶解度。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1材料 麦麸，由郑州海嘉食品有限公司提供，是2015年收获的小麦。其干物质组成为水分12.2%、灰分5.7%、脂肪3.9%、蛋白质14.1%、粗纤维10.5%、碳水化合物53.6%。

玉米，由郑州海嘉食品有限公司提供，为2015年收获的玉米。

1.1.2试剂 α-淀粉酶、3，5二羟基水杨酸、NaOH、HCl、HNO3等。

1.1.3仪器 DS32—Ⅱ型双螺杆挤压膨化试验机，济南赛信膨化机械有限公司，同向啮合。

1.2 样品的制备

膨化条件如表1，然后将经过双挤压膨化后得到的小麦麸皮和玉米的混合样品，进行粉碎，筛分出80～100目的样品，作为以下研究所用的样品。

表1 小麦麸皮膨化的条件

1.3 水溶性麦麸纤维含量的测定

按照AACC方法32-21[13]进行。称取5g样品，进行脱脂，加水蒸煮，待温度下降至60℃。加入0.3%的α-淀粉酶，于65℃恒温震荡45 min分解淀粉类物质，加碱水解蛋白，水洗至中性，灭酶，离心，沉淀即为水不溶性纤维，上清液用95%的乙醇萃取得到沉淀，冻干[2]。

1.4 麦麸纤维组成的分析

1.4.1纤维素含量的测定 取0.10g样品，加入醋酸和硝酸混合液5mL，于沸水浴中30 min，转至离心管中，稀释冷却后，以8 000r/min离心15min，去除上清液，再加蒸馏水离心，以同样的方法再洗2次。取沉淀加入混合液(称重铬酸钾25g，溶于250mL蒸馏水中，在冷凉的情况下逐渐加入800mL比重为1.84的浓硫酸，仔细混匀)10mL，摇匀后沸水浴15min，加入KI溶液5mL，用0.2mol/L的硫代硫酸钠滴定至溶液刚显蓝色且0.5min内不变色，另作一组未加麦麸的空白[11-12]。

1.4.2半纤维素含量的测定 取0.1～0.2g样品于烧杯中，加入硝酸钙溶液，煮沸，离心，将沉淀冲洗，然后向沉淀中加盐酸，置沸水浴中，不时搅拌下，沸腾45min；冷却后离心，将上清液移入100mL容量瓶，将沉淀冲洗3次，洗涤液并入容量瓶中；向容量瓶中加1滴酚酞，用NaOH中和至显玫瑰色，定容，随后将其过滤至烧杯中，弃去最初几滴滤液，并对照葡萄糖标准曲线进行分析。取2mL滤液加DNS溶液1.5mL，沸水浴5min，冷却后定容至15mL，于540nm的波长下测定吸光度。测出还原糖的量乘以0.9即为半纤维素的量[12]。

1.5 可溶性纤维素的性质分析

1.5.1膨胀力的测定 取干品粉末1g于试管中，逐渐混合10mL蒸馏水。清除气泡后，在室温下保持24h。记录膨胀前后样品的体积(mL)[10]。

(1)

1.5.2保水能力的测定 15mL蒸馏水缓慢加入250mg的样品，在室温下放置1h。3 000r/min离心20min，收集残渣并称重。该保水能力表示为每毫克干的样品含水的克数[1]。

(2)

1.5.3溶解度的测定 0.5g的样品缓慢混合50mL蒸馏水。然后，混合物在恒温水浴90 ℃下轻轻地搅拌30min后，离心3 000r/min 15min。上层清液被干燥，直到重量是常数，收集残渣并称重[2]。

1.6 感官及仪器评价

(1)感官评价：入口后的渣感，平滑感，吞咽感，其他，能否接受；(2)膨化前后的颜色变化，把样品打成粉，用色彩色差计测定LAB值。

2 结果与分析

2.1 挤压膨化对水溶性纤维溶解度的影响

膳食纤维样品的纤维含量与玉米的添加量有密切的关系，膳食纤维经过双挤压膨化处理后，SDF含量发生了很大的变化，TDF含量减少了，其中由F3样品组制得的SDF最多，相比于其他组高4.33%～7.00%，IDF和TDF含量下降，结果使SDF在总膳食纤维TDF中的比例增加，从而提高了麦麸膳食纤维产品的品质(表2)。因此，以下研究将把F3样品组和以F1样品组为对照组作为研究的对象。

2.2 挤压膨化对纤维组成的影响

添加20%玉米的样品组与未添加玉米的样品相比较，半纤维素的百分含量相差4.29%，与由F1组制得的SDF差异非常显著，而纤维素的含量相差1.82%。说明在挤压处理过程中，所增加的水溶性组分大部分来自于物料中的半纤维素(表3)。

表2 双挤压膨化对水溶性纤维溶解度的影响

注：SDF表示水溶性膳食纤维、IDF表示水不溶性膳食纤维、TDF表示总膳食纤维。用方差分析方法进行分析，相同字母表示没有差异，不同字母表示有显著性差异，下同

表3 挤压膨化对纤维组成的影响

2.3可溶性纤维素颗粒膨胀率、结合能、溶解度

F3样品相对于等条件下的F1样品制得的水溶性麦麸纤维的膨胀率、保水能力、溶解度都大大提高了。影响麦麸纤维的持水力和膨胀力的因素主要是物料的颗粒度和空间组织结构。不同来源的膳食纤维，物料的颗粒度和空间组织结构的情况差异很大，同时挤压处理使得可溶性成分增大，故持水力和膨胀力有差异。这为经过双挤压膨化处理并加入20%玉米的麦麸可以作膨胀食品提供新的理论依据(表4)。

表4 可溶性麦麸纤维的性质

2.4 双挤压膨化对麦麸感官性质的影响

F3样品与F1样品口感都比较圆滑，无渣感。经色彩色差计检测后，由表5可知，△E=1.29表示不合格，说明F1与F3样品的颜色有较大的差别，添加20%玉米的麦麸相对于100%麦麸的颜色偏白、偏红、偏黄。口感更细腻、颜色更鲜艳，为麦麸成为食品提供了有利的条件。

表5 F1样品相对于F3样品的颜色变化

注：△L为正表示比对照样品浅、为负表示深；△a为正表示比对照样品红、为负表示绿；△b为正表示比对照样品黄、为负表示蓝；△E表示总色差

3 讨论

本研究发现，经过双挤压膨化处理的添加20%玉米的麦麸样品含有的水溶性膳食纤维最多，并且提取出来的SDF的膨胀力、保水能力与未添加玉米的麦麸样品提取出来的有显著性差异。这可能是玉米的适量添加，大大提高了从样品中提取的水溶性麦麸纤维的亲水集团的裸露程度和组织疏松带来的组织滞留水分能力的增加，使得不同来源的膳食纤维组合比单个膳食纤维的表面积大，形成了1+1>2的效果。

在双挤压膨化处理过程中，玉米的添加量很重要，所使用的添加量使得SDF含量最高时，效果最好。显然，添加20%玉米可能对纤维的降解有催化作用，但发生显著降解的部分仍然是半纤维素。从化学组成上看，半纤维素是由不同单糖组成的杂聚糖，整个体系的均一性非常差，而且易受破坏。纤维素分子中β-键型则是能量最低态、最稳定的[15]。

综上所述，双挤压膨化处理可以改善麦麸的口感，添加适量的玉米可以提高可溶性麦麸纤维的含量，以及促进半纤维素向水溶性纤维转化。◇

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[15]钱建亚，丁霄霖.酸碱挤压联合作用对膳食纤维组成的影响[J].西部粮油科技，1997，22(2)：26-28.

(责任编辑 唐建敏)

Double Blasting Extrusion Emproves Solubility of Wheat Bran Dietary Fiber

ZHANG Wei-bo，LI Xin-jun，YANG Li-tao，FAN Jun-feng
(Food Science and Technology Department，Biological Science and Technology College, Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)

This paper studied the effect of double blasting extrusion on the solubility of wheat bran.Wheat brans added with 0%，10%，20%，30%and corn added with 100% were processed by the double blasting extrusion，and the water soluble dietary fiber(SDF)，water insoluble dietary fiber(IDF)and total wheat bran fiber(TDF)were determined，and the physical properties of obtained SDF were also investigated.It was found that the wheat bran added with 20%(W20)corn had highest content of SDF with，and the water soluble fiber from wheat bran after treatment changed obviously，W20 increased 4.33%～7.00% than the other groups.Further study found that the modified material was mainly hemicellulose in the insoluble fiber in W20.Due to the addition of 20% of the corn，the expansion force of SDF in W20 increased from 0.100 4 to 2.291 0mL/g，water retention increased from 2.098 9 to 4.274 6g/g，water solubility from 79.29% to 84.02%.

double blasting extrusion；wheat bran；dietary dfiber；component；physical property

双挤压膨化提高麦麸膳食纤维的溶解性(项目编号：X201610022058)。

张伟博(1995— )，女，学士，研究方向：食品科学。

范俊峰(1970— )，男，博士，硕士生导师，副教授，研究方向：食品科学。