挤压再造蕨麻-青稞工程米螺杆转速优化研究

罗 南，普布曲宗，索朗单增，聂文文，肖志刚，王 浩

（沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳 110034）

0 引言

蕨麻，藏医称其为卓老沙僧，含有大量的淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐和维生素，有延年益寿的功效，被人们美誉为人参果。王继彦等人[1]和徐敏等人[2]研究了人参果的化学成分和药理作用，分析得出人参果含有人参皂苷等有效成分，具有抗衰老、抗动脉粥样硬化等药理作用，具有较高的医疗和营养价值。青稞被称为谷物中佳品，是西藏居民对当地所产裸大麦的俗称。贾利蓉等人[3]研究得出青稞原料中淀粉和蛋白质含量较高，各种氨基酸、矿物质元素种类齐全、含量丰富，是食品加工、动物饲用、酿造和有效成品提取等多种用途的优质原料。徐菲等人[4]对不同地区的青稞进行了研究，结果表明西藏青稞的蛋白质和β-葡聚糖等成分比其他地方的含量高。青稞在大众主食和旅游特色食品领域，有较大的消费潜力，其旅游特色和保健功能直接影响大众的购买率，人们会优先考虑具有保健功能和营养价值更高的青稞深加工产品[5-7]。

随着食品加工技术的进步，挤压的新型营养工程米越来越被人们所认可，营养价值一直是科学工作者研究的课题。如今，挤压再造工程米的营养价值普遍被人们所接受，但其中添加的辅料却很单一，大多和杂粮混合挤压，缺少创新，营养价值没有真正意义上的提高[8-9]。蕨麻、青稞米与碎米粉融合营养远超于普通大米，更适合日常饮食，生产出的具有益智、降血压、调节人体神经系统的一系列具有保健功能的营养工程米，既提高了青稞米的口感，又增加了东北大米的营养价值。因此，试验采用在市面上购买的碎米粉和西藏特有的蕨麻和青稞米挤压出更具有营养价值的工程米，并对挤压再造蕨麻-青稞工程米螺杆转速进行了优化研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

碎米，为盘锦蟹田大米；青稞、蕨麻，产自西藏山南地区；蒸馏单硬脂酸甘油酯，佳力士添加剂有限公司提供；硫酸铜、硫酸钾、硼酸、硫酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、氢氧化钠、95%乙醇、无水乙醚、石油醚，天津市大茂化学试剂厂提供。

1.1.2 主要仪器设备

UV36-24D型双螺杆挤压机，湖南友为食品机械有限公司产品；FS180-4W型水冷粉碎机，广州雷迈机械设备有限公司产品；SX20131025PT型拌粉机，济南赛信机械有限公司产品；SLQ-6型粗纤维测定仪，上海纤维仪器有限公司产品；SX2-4-10-G型箱式电阻炉，济南精锐分析仪器有限公司产品；SKD-200型凯氏定氮仪，上海沛欧分析仪器有限公司产品；150FLJ17型小型工频离心风机，上海杰帆机电有限公司大溪分公司产品；RVA-TecMaster型快速黏度分析仪，波通瑞华科学仪器（瑞典） 产品；HM-2016型蒸煮饭盒，中山市海马电器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 原材料成分测定

水分的测定采用105℃烘箱法（GB 5009.3—2016）；脂肪的测定采用索氏抽提法（GB 5009.6—2016）；纤维的测定采用粗纤维测定法（GB/T 5009.10—2003）；蛋白的测定采用凯氏定氮法（GB 5009.5—2016）。

1.2.2 挤压再造工程米的制备

筛选出碎米中的无杂质和无异色发霉粒。将选出的碎米、蕨麻、青稞采用水冷粉碎机粉碎，过100目筛得到粉状物。将粉碎过筛后的蕨麻和青稞米分别按6%和25%加入碎米粉中，再加入0.6%食品添加剂单硬脂酸甘油酯，将混合好的物料倒入拌粉机中混匀后取出备用。

调节混合均匀的物料使其含水率为30%。设定挤压机机腔6个区温度分别为60，90，130，140，40，40℃。待挤压机温度稳定后，将混合均匀的物料以30 kg/h的喂料速度加入挤压机中，调节挤压机螺杆转速分别为 300，350，400，450，500 r/min，进行挤压，切割处理。

1.2.3 TPA质构性质测定

称取50 g样品于电饭煲中，按一定比例加入饮用水，确定最佳料水比后放入电饭煲内蒸煮15～20 min。米饭熟后用保鲜膜取适量包好放入铝盒中，防止米中水分流失导致测定的数值出现误差。

选取TA4/1000型探头，选用夹具NONE，设定TPA压缩模式，预测试速度1 mm/s，测试速度0.50 mm/s，返回速度0.50 mm/s，压缩比例65%，出发点负载5.0 g，样品比率10点/s。取15粒米饭。将单批取出的3粒米饭，呈三角对称放置在载物中心，在TPA模式下模拟咀嚼2次。重复操作此步骤。试验数据均为3次平行试验取平均值。

1.2.4 RVA测定

按照水分测定结果，准确称取一定量的产品样品和蒸馏水，配制成2 g/25 mL，搅拌后置于样品台上。根据1998年AACC（美国谷物化学协会） 操作规程（1995 61 02）[10]进行测定。具体测定条件：测定过程中罐内温度变化如下：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内转速为960 r/min，以后保持在160 r/min，测量并记录样品参数。

2 结果与分析

2.1 原料主要成分分析

原料主要成分分析见表1。

表1 原料主要成分分析/%

2.2 产品质构特性分析

采用质构仪测定2种营养工程米的硬度、黏性、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性等6项指标。隋炯明等人[11]认为一般由米饭的柔软性、滋味、黏散性、色泽、光泽、香味及冷饭质地等因素决定米饭入口时和咀嚼时的综合感觉，与稻米感官品质相关的性状都通过影响其中的一个或几个因素，对感官品质发生综合作用。从而可以相对完整地模拟感官评价对米饭品质评定[12-14]，进行TPA全质构分析质构指标分析。

挤压再造蕨麻-青稞工程米的质构特性见表2。

张文会等人[15]通过比较3种复配米质构特性差异，试验中同一类的工程米通过调螺杆转速挤压出来工程米的黏性、内聚性、弹性、咀嚼性无显著差异，但硬度、胶着性呈显著差异，相比螺杆转速高时挤压出的工程米而言，转速低的米黏性更大、弹性更小、更不耐咀嚼。从表2数据结论分析得出，青稞米硬度随着螺杆转速的增加而升高，在转速400 r/min时降低随之又持续升高，而此时黏性、弹性均达到最小。蕨麻米的硬度随着螺杆转速的增加先下降而随之上升，弹性和黏性在400 r/min时最小。所以在螺杆转速为400 r/min时，蕨麻米和青稞米的综合品质最优。

2.3 产品崩解值分析

快速黏度仪（RVA） 用TCW配套软件进行分析，具有快速、简单、准确、重复性好等特点，测定的RVA谱能较好地反映米饭口感和质地。周显青[16]认为大米食味的好坏可根据RVA图谱的有关参数来进行评价。隋炯明等人[11]提出RVA谱特征值与外观品质中的透明度、垩白率关系较密切。RAV测定分别来自2种不同原料的样品共10个的糊化特征。测得黏度曲线，并通过RVA测试软件分析得到峰值黏度 （Peak 1）、谷值黏度 （Trough 1）、崩解值（Break Down）、最终黏度 （Final Visc）、消减值（Setback）、峰值时间 （Peak Time）、起浆温度（Pasting），比较各项指标对这些品质指标的影响[17-20]。

挤压再造蕨麻工程米的快速黏度（RVA）测定见表3，挤压再造青稞工程米的快速黏度（RVA）测定表4。

表2 挤压再造蕨麻-青稞工程米的质构特性

表3 挤压再造蕨麻工程米的快速黏度（RVA）测定

表4 挤压再造青稞工程米的快速黏度（RVA）测定

在同一品种的大米中，螺杆转速的高低对大部分参数存在显著差异；2个品种的PeT，PaT无显著差异，而崩解值（BDV）、峰值黏度（PV）、消减值（SBV）、谷值黏度（TV） 则存在显著或极显著差异。崩解值与米饭硬度呈显著负相关，消减值与米饭硬度和黏性分别呈极显著正相关和负相关，回复值与米饭黏性呈显著负相关[11-13]，除最高黏度、峰值时间外，崩解值与透明度呈正向相关，其余各特征值与透明度都有极显著的相关性。由此可知，蕨麻工程米在转速由低到高时，SBV先降低，并在转速400 r/min时达到最低，随之又增大。BDV先随着转速的增大而减小，到转速400 r/min时最低，转速继续增大而升高，因此在转速400 r/min时蕨麻工程米的参数最适合，透明度最好。青稞工程米在转速由低到高时SBV持续减小，在转速350 r/min和400 r/min减小较大，其中转速400 r/min减小最明显。BDV先随着转速的增大而减小，在转速400 r/min时最小，因此在400 r/min青稞工程米的参数最合适。除个别品种外，螺杆转速高对应螺杆转速低的大米淀粉热浆黏度、冷胶黏度、消减值、回复值大，说明螺杆转速的高低主要是影响崩解值高低，较高400 r/min的崩解值最低，转速越高的崩解值越小，反之越大。从而可以推断出，螺杆转速400 r/min米饭就软，食味品质可能较好。

2.4 产品形态的分析

2.4.1 挤压再造青稞工程米形态分析

青稞工程米分别在螺杆转速300，350，400，450，500 r/min下进行挤压再造。

挤压再造青稞工程米产品形态见图2。

图2 挤压再造青稞工程米产品形态

在转速为300，350 r/min下的青稞工程米的颗粒均匀，颜色为黄绿色，形态略均匀，存在不完整粒、断裂米，味微甜，具有淡淡的米味；转速为400 r/min时颗粒饱满，大小均匀，颜色比前2个转速要深，米香味适宜，冷却后不完整粒最少；转速为450，500 r/min时米粒形态一般，颜色上呈黄色，冷却后断裂米较多。

2.4.2 挤压再造蕨麻工程米形态分析

蕨麻工程米分别在螺杆转速300，350，400，450，500 r/min下进行挤压再造。

挤压再造蕨麻工程米产品形态见图3。

在转速为300，350 r/min时蕨麻工程米的颗粒饱满，微透明，颜色为黄褐色，断裂米较少，冷却后大米成型一般；在转速400 r/min时状态最优，味道甘甜，颜色略淡于前2个转速，几乎无不完整粒，断裂米少；转速为450，500 r/min时颗粒形态相比之前略差，半透明；转速500 r/min时几乎不透明，颜色最深，味道微涩，效果不佳。

图3 挤压再造蕨麻工程米产品形态

3 结论

通过碎米中分别添加蕨麻和青稞挤压再造成新型营养工程米。大米食味品质是一项综合指标，通过质构特性的测定，在螺杆转速为400 r/min时，青稞工程米、蕨麻工程米硬度、黏性、弹性最适宜的参数值。通过快速黏度测定（RVA）5种不同螺杆转速的青稞工程米、蕨麻工程米在转速400 r/min时崩解值（BDV） 数值最低，因而口感最适。数据表明2种营养工程米均在螺杆转速为400 r/min参数最好，由此得出成型最好、口感最佳的营养工程米可以满足大众的口感需求。