挤压改性杂粮复配粉的研究现状

刘静，孟如君，孙威, ，沈汪洋, ，李芳, *

1. 武汉轻工大学食品科学与工程学院（武汉 430023）；2. 大宗粮油精深加工省部共建教育部重点实验室（武汉 430023）

杂粮通常是指除主要作物水稻和小麦之外的谷物，主要有小米、荞麦、青稞、燕麦、大麦、藜麦、薏仁、菜豆、绿豆、黑豆、蚕豆等[1]。中国在世界上素有最大的杂粮王国之美称，源于我国杂粮种植种类繁多，面积之广。由于杂粮含有丰富的蛋白质且氨基酸分布均衡，其营养在一定程度上可与水稻、小麦等主要作物相媲美甚至更好。杂粮除了为消费者提供营养外，其含有的几种生物活性物质如β-葡聚糖、多酚、植物甾醇等被证实有助于减少多种慢性疾病的发生，如癌症、心血管疾病、2型糖尿病和各种胃肠道疾病[2]。

由于杂粮的口感较粗糙，适口性差，不能取代主食食用，因此杂粮的接受程度不高。现在可以经过一些有效的预处理加工技术如挤压加工技术来改善这些问题，近年来也出现很多关于挤压改性杂粮方面的研究。有研究表明，如果将多种杂粮进行复配挤压并食用，不仅可以改善杂粮适口性差等问题，还可使不同种类杂粮中的营养物质得到相互补充，从而提高营养价值[3]，具有重要现实意义。综述几种常见杂粮的营养价值，以及挤压改性杂粮粉、挤压改性杂粮复配粉的国内外研究与应用现状，旨在实现杂粮的连食性，推动杂粮产业化发展。

1 杂粮的营养价值

1.1 小米

小米是由谷子籽粒脱皮后形成的，亚洲和非洲等地区是其主要种植地，具有抵抗病虫害、生长周期短、耐寒耐干旱等优点。此外，小米还是世界公认的具有高营养价值的谷物，含有脂肪、蛋白质、氨基酸、膳食纤维、维生素、矿物质、多酚、黄酮等多种营养成分和功能特性成分[4]。

小米富含17种氨基酸，其中必需氨基酸种类齐全且含量丰富，尤其谷氨酸和亮氨酸含量较高[5]。小米的膳食纤维含量约是大米的2.5倍，具有促进肠道蠕动、加快消化腺分泌、减少肠黏膜与粪便接触的时间、降低致癌物质产生的功效，在一定程度上可以有效预防消化道疾病的发生[6]。小米维生素含量较高且种类丰富，其中维生素E的含量最高，维生素E又名生育酚，与小米中的多酚一样，具有很强的抗氧化作用，有助于人体预防多种疾病[7]。

1.2 燕麦

燕麦是著名的温带气候一年生作物，因其含有大量的可溶性膳食纤维、β-葡聚糖、脂溶性维生素E和不饱和脂肪酸，而被公认为是一种健康食品，具有较高营养价值。燕麦还是婴儿食品的主要成分，因为它具有营养丰富、不容易引起过敏、味道可口、保质期长、稳定性好、价格低廉的特点[8]。市面上的燕麦食物主要包括早餐燕麦片、燕麦粉、燕麦饼干、燕麦面包、燕麦粥等。

β-葡聚糖是燕麦最重要的成分之一，是燕麦起保健作用的有效成分。β-葡聚糖是一种非淀粉多糖，存在于燕麦胚乳和糊粉层细胞壁。国内外多项研究表明，燕麦β-葡聚糖具有降血糖、降低胆固醇、预防冠心病、抗炎、抗癌、改善肠道微环境[9-12]等功效。燕麦是所有谷物中脂肪含量最高的品种，且大部分为不饱和脂肪酸，对维护人体机能具有重要作用[13]。

1.3 薏米

薏米又名薏苡仁，禾本科一年生作物，是一种药食两用的全谷物食品。作为极具发展前景的传统药物和营养丰富的食物来源，薏米作为食物补充剂和中草药被用于治疗神经痛、风湿病等疾病[14]。

薏米中含有8种必需氨基酸，比例适宜且易于被人体消化吸收。此外，薏米含有多种生物活性成分，如多糖、蛋白质、脂肪酸、多酚等，具有显著的抗癌、抗炎、降血糖和多种免疫调节作用[15]。近年来，多酚类物质因其具有显著的抗氧化活性，能够清除游离自由基，对一些肿瘤细胞具有增殖抑制作用，而成为薏米成分研究的热点，如王立峰[16]对薏米中多酚类物质的抗氧化、抗肿瘤和降血脂作用进行评价研究。

2 挤压改性杂粮粉的研究现状

挤压加工技术是一种高温、短时的加工技术，集混合、剪切、蒸煮和成型等为一体，影响原材料的微观结构、化学特性、形状和质地[17]。挤压过程中的热机械能作用导致淀粉的糊化，蛋白质的变性，酶、微生物和多种抗营养因子的失活，此外挤压导致淀粉颗粒的破碎使得淀粉更容易被酶攻击，因此挤压产品具有口感好、消化率高、营养物质易被吸收等优点[18]。与其他涉及热的食品加工方法相比，挤压导致的营养价值损失相对较小，且还具有成本低、生产效率高、节能等优点，因此在淀粉类食品的生产中，挤压加工技术得到广泛应用。

由于杂粮粉具有黏性大、难加工、口感粗糙、营养功能难发挥作用等缺点，导致杂粮的利用率及普及度受到一定程度限制。挤压加工技术可以很好地解决这些问题，近年来国内外关于挤压改性杂粮的研究日益增多，从而推动杂粮食品发展。

2.1 挤压改性小米粉

由于小米具有丰富的营养物质，且国内产量较大、价格较低，所以近年来小米一直是食品研发乃至药物研发领域的热点。

谢仲寅等[19]对挤压后的小米粉与未挤压的小米粉进行理化性质和营养品质方面的比较，研究发现，挤压后的小米粉在密度、色泽等物理性质方面与未挤压小米粉有着显著差异，其风味也明显优于未挤压小米粉，脂肪含量和直链淀粉含量都有不同程度减少，但多不饱和脂肪酸含量明显增加，具有更高营养价值。

段梦杰等[20]研究发现，加入挤压小米粉面条的总酚和总黄酮含量都显著高于纯小麦粉面条，ABTS、DPPH清除率及总抗氧化能力都有显著增加，明显增加生鲜面条的保健功效。

侯殿志等[21]通过挤压和发酵技术对小米原料进行加工处理，研究这2种方式对小米多肽血管紧张素转换酶（ACE）抑制活性和抗氧化作用的影响，结果表明，与原小米粉相比，挤压对小米多肽ACE抑制活性和抗氧化能力具有更显著提高，且小米蛋白的消化率提高更多。ACE抑制剂是一种治疗高血压的主要药物，研究结果在药物研发和小米功能研发方面具有重要意义。

2.2 挤压改性燕麦粉

市面上添加燕麦生粉而制成的燕麦馒头、燕麦面包、燕麦面条等产品种类丰富，但因其口感较粗糙、色泽较差等问题消费者接受度有限。吉梦莹等[22]探究添加挤压膨化燕麦粉后小麦面团的性质及面包品质，发现添加挤压膨化燕麦粉的面团比添加燕麦生粉的面团吸水率更高、耐揉性更好，制成的面包弹性和回复性也更高，口感更好。研究结果既有助于增加燕麦制品的营养功效，也为燕麦制品开发提供理论参考。

Zhang等[23]研究挤压加工对燕麦麸皮中可溶性膳食纤维的影响，比较挤压燕麦麸皮和未挤压燕麦麸皮中可溶性膳食纤维的产率、组成、热学性能、流变特性和功能，结果表明，挤压燕麦麸皮中的可溶性膳食纤维产率、溶解度、溶胀能力、发泡能力等方面均较高，流动特性指数较低，挤压工艺改善燕麦麸皮中可溶性膳食纤维的某些性能。

2.3 挤压改性薏米粉

近几年仅有少数研究报道挤压加工对薏米粉理化性质的影响，因此进一步研究挤压对薏米粉的影响具有重要意义。Zhang等[24]研究挤压处理对薏米粉结构和性能的影响，发现与薏米生粉相比，挤压使薏米粉的糊化、凝胶化、热、流变和形态等特性产生显著变化，糊化度、水溶性指数、吸水性指数、流动性增高；黏度、相对结晶度下降；薏米扫描电子显微镜表面结构有很多孔洞。

陈凯新[25]研究挤压膨化参数对薏米产品特性的影响，得出薏米粉的最佳挤压工艺参数为挤压温度150℃、螺杆转速300 r/min、物料含水量20%、喂料速度12 kg/h，此时薏米粉的吸水性指数最大。

韩玲玉等[26]研究7种杂粮粉的抗氧化活性及其挤压杂粮粉的体外消化特性，结果表明，7种挤压杂粮粉进行体外模拟消化试验后，薏米粉的估计血糖生成指数明显低于其他杂粮，可有效抑制血糖升高速度。

3 挤压改性杂粮复配粉的研究现状

杂粮营养价值很高，具有“食药两用”等功效，但杂粮也存在很多问题，如口感较差，味道不佳，产品品种较单一，某一杂粮缺乏某种营养元素、不易消化、又或难以加工，而另一杂粮富含某种营养物质或消化率较高。将杂粮进行复配食用的研究较多，如小米虽营养丰富，但其赖氨酸含量较少，为第一限制性氨基酸，而大豆中赖氨酸含量较多，若将小米和大豆按一定比例复配食用，就可提高小米的营养价值[6]。

如果将多种杂粮粉进行复配并进行挤压加工处理，不仅能解决杂粮的口感问题，还能使不同种杂粮之间的营养物质相互补充，提升营养价值，得到更满足消费正需要的产品。

3.1 工艺方面的研究

Semasaka等[27]将玉米粉、小米粉和大豆粉进行复配并用双螺杆挤压机对复配粉进行挤压加工处理，以挤压温度、螺杆转速、进料速度和水分为自变量，采用正交试验得出，在最佳挤压条件（挤压温度80 ℃—110 ℃—140 ℃—170 ℃，螺杆转速110 r/min，进料速度37 g/min，水分25%～30%）下，挤压复配粉的各项理化性质都最好。

陈怡岑等[28]研究挤压加工对大米、玉米、红小豆、小米、高粱米制成的粮谷重制米糊化度和可溶性固形物含量的影响，得出最佳挤压工艺条件为挤压温度149 ℃、水分25%、螺杆转速183 r/min、喂料速度175 g/min，此时的综合评分0.883 8，糊化度80.53%，可溶性固形物含量23.92 mg/mL，综合评分0.851 9，对粮谷重制米的研发具有重要价值。

李晟等[29]根据单因素试验及响应面试验进行由小麦粉、玉米粉、绿豆粉、荞麦粉组成的杂粮营养粉的挤压工艺方面的研究，得出最佳工艺条件为螺杆转速245 r/min、物料水分21%、挤压温度163 ℃，在此条件下，糊化度达94.91%，与原粉相比，面粉糊化特性值均有显著下降，且面团硬度显著变小，更有易于人体消化吸收，口感和使用品质都有极大改善。

3.2 理化性质及应用方面的研究

韩玲玉[3]从7种杂粮中筛选出5种低估计血糖生成指数和抗氧化活性强的杂粮（青稞、藜麦、燕麦、小米和绿豆）并采用双螺杆挤压机对它们进行复配挤压，进行体外模拟消化试验，研究杂粮配比和挤压加工参数对挤压复配粉估计血糖生成指数的影响，研发出低血糖生成指数的多谷物速食营养粉，这对从饮食上预防肥胖症、糖尿病等慢性疾病具有重要意义。

亓伟华[30]将小麦粉、荞麦粉、玉米粉、小米粉和全蛋粉进行复配挤压后制成一种具有营养价值高、感官、食用品质均较好的多谷物营养方便面，解决方便面营养成分含量单一的问题，同时拓宽杂粮食品研发思路。

4 结语与展望

杂粮具有较高的营养价值，不仅具有人类所需的基本营养物质，还含有很多生物活性物质，可以有效预防多种疾病，具有很好药用价值。中国杂粮种类丰富，产量巨大，近年来随着生活水平提高，饮食习惯改变，关于杂粮的研究与开发也越来越受到重视，成为粮食行业热点与重点。

挤压加工技术也是越来越受到重视，在多个行业得到广泛应用。对于挤压加工对单一杂粮粉影响的研究较多，而对于多种杂粮粉进行复配挤压的研究有待开展。将杂粮粉进行复配挤压预处理，不仅可以解决杂粮产品口感粗糙及加工性差的问题，还可以使多种营养物质互补，提高杂粮产品营养价值。

在后续研究中，应注重杂粮粉复配挤压的开发及应用，深入研究挤压对杂粮复配粉影响，并将研究成果运用到企业实际生产中，开发出更多营养丰富的杂粮产品，推动中国杂粮主食化发展。