双螺杆挤压生产香菇玉米片工艺研究

郝慧敏

（鹤壁职业技术学院，河南鹤壁 458030）

香菇又称冬菇，原产于中国，中国香菇的产量在世界位居第二[1]。香菇是一种高蛋白、低脂、高碳水化合物、高纤维的营养食物，富含维生素和矿物质等[2，3]，有较高的医疗、保健和食用价值[4]，可有效抗病毒、降血脂及增强机体免疫力[5，6]，被誉为“菌中之王”“健康食品”[7]，已在保健和临床多个领域得到应用[8-12]。双螺杆挤压是近年来国际上较先进的食品加工技术，利用螺杆在挤压腔体中的高速旋转、高剪切力、高摩擦力，使物料快速膨化制成食品。

利用双螺杆挤压技术生产休闲食品流程简单、耗能低、工作效率高，且原料利用率高、无污染。将香菇粉添加到玉米粉中，采用双螺杆挤压可以生产香菇玉米片。研究香菇粉添加量和挤压机操作参数对香菇玉米片挤压特性的影响，可以为开发功能性休闲膨化食品提供新方法。

1 材料与方法

1.1 材料

干香菇和玉米粉，购于超市；碘化钾、碘、氢氧化钾、盐酸，均为AR，国药化学试剂有限公司。

1.2 设备

FMHE92 双螺杆挤压机，湖南富马科食品工程技术有限公司；WN-20 粉碎机，广州旭朗机械设备有限公司；FMFL1000 流化床干燥机，湖南富马科食品工程技术有限公司；TDL-50B 台式低速离心机，上海安亭科学仪器厂；90-2 恒温磁力搅拌器，上海振荣科学仪器有限公司；PB-10 酸度计，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 双螺杆挤压生产香菇玉米片工艺流程

干香菇（恒温65 ℃，干燥至恒重）→粉碎（过80目筛）→混合、调配（香菇粉与玉米粉按一定比例混合均匀）→双螺杆挤压→流化床干燥→香菇玉米片

1.3.2 糊化度的测定[13]

对Birch and Priestly 方法[14]略做改进，将1.3.1生产的香菇玉米片部分粉碎成粉，取0.2 g 放置于98 mL 蒸馏水中，然后加入10 mol/L 的KOH 溶液2 mL，磁力搅拌 5 min，然后离心（5000 r/min）10 min，取0.2 mL 上清液，加入 0.2 mol/L 的 HCL 溶液0.2 mL，再加入15 mL 蒸馏水，最后加入0.2 mL 碘溶液，于600 nm 处测定其吸光度，为A1。

再取0.2 g 香菇玉米片粉碎的粉放置于95 mL蒸馏水中，加入10 mol/L 的KOH 溶液5 mL，磁力搅拌 5 min，然后离心（5000 r/min）10 min，取 0.2 mL 上清液，加入0.5 mol/L 的HCL 溶液0.2 mL，调整溶液pH 值到7.0，再加入15 mL 蒸馏水，最后加入0.2 mL碘溶液，于600 nm 处测定其吸光度，为A2。

糊化度的计算如下：

糊化度= A1/A2×100%

1.3.3 单因素试验

糊化度是双螺杆挤压产品品质的重要衡量指标。根据预试验，对影响糊化度4 个因素，即香菇粉添加量、物料水分含量、挤压温度和螺杆转速进行单因素试验，每次试验称取5 份原料进行，固定3 个因素水平，对余下的1 个因素进行5 个水平的试验。

1.3.3.1 香菇粉添加量对香菇玉米片糊化度的影响

准确称取10.0 g 的玉米粉5 份，然后分别添加香菇粉 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g，混合均匀。设定物料水分含量22 %、挤压温度170 ℃、螺杆转速300 r/min，按1.3.1 方法挤压膨化，按1.3.2 方法测定其糊化度。

1.3.3.2 物料水分含量对香菇玉米片糊化度的影响

准确称取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均匀。设定在物料水分含量分别为16%、18%、20%、22%、24%，挤压温度 170 ℃、螺杆转速300 r/min，按1.3.1 方法挤压膨化，按1.3.2方法测定其糊化度。

1.3.3.3 挤压温度对香菇玉米片糊化度的影响

准确称取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均匀。设定物料水分含量22 %，挤压温度分别设定为 140、150、160、170、180 ℃，螺杆转速300 r/min，按1.3.1 方法挤压膨化，按1.3.2 方法测定其糊化度。

1.3.3.4 螺杆转速对香菇玉米片糊化度的影响

准确称取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均匀。设定物料水分含量22 %，挤压温度 170 ℃，螺杆转速分别为 150、200、250、300、350 r/min，按1.3.1 方法挤压膨化，按1.3.2 方法测定其糊化度。

1.3.4 正交试验

在单因素试验的基础上，选取表1 所列的4 因素和3 水平，采用L9（34）进行正交优化试验。

表1 正交试验因素水平

1.4 数据处理

每组试验平行3 次，结果取平均值。试验数据采用Excel 整理，分析采用正交设计助手进行。

2 结果与分析

2.1 单因素研究结果

2.1.1 香菇粉添加量对香菇玉米片糊化度的影响

香菇粉添加量对香菇玉米片糊化度的影响试验结果见图1。

图1 香菇粉添加量对糊化度的影响

由图1 可知，糊化度随着香菇粉添加量的增加先增加后趋于平衡。这是因为随着香菇粉添加量增加，物料在机筒中粘度增大，滞留时间延长，剪切力增大，糊化度提高；但是，当香菇粉添加量大于25%后，再继续增加，其受到的剪切力不再增大，糊化度不再提高而趋于平缓。因此，最佳的香菇粉添加量为25%（即10.0 g 玉米粉添加香菇粉2.5 g）。

2.1.2 物料水分含量对香菇玉米片糊化度的影响

物料水分含量对香菇玉米片糊化度的影响见图2。

图2 物料水分含量对糊化度的影响

由图2 可知，糊化度随着物料水分含量的增加先增大后减小。这是因为，物料水分含量较低时（低于22%），物料在挤压机中吸收的热量较少，促使物料没有完全熔融糊化，糊化度降低；而水分含量过大时，由于水的润滑作用增大，物料受到的剪切力减小，糊化度降低。因此，最佳的物料水分含量为22%。

2.1.3 挤压温度对香菇玉米片糊化度的影响

挤压温度对香菇玉米片糊化度的影响见图3。

图3 挤压温度对糊化度的影响

由图3 可知，糊化度随着挤压温度的增加呈现先增大后减小的趋势。这是因为，淀粉的糊化需要吸收能量，挤压温度较低时，在挤压机中的物料的水分子运动不剧烈，淀粉糊化不完全，不充分，糊化度降低；但当挤压温度过高，物料机筒中易烧焦结块，并且淀粉会部分分解，糊化度降低。因此，最佳的挤压温度为170 ℃。

2.1.4 螺杆转速对香菇玉米片糊化度的影响

螺杆转速对香菇玉米片糊化度的影响见图4。

图4 螺杆转速对糊化度的影响

由图4 可以看出，糊化度随着螺杆转速的增加先增大后减小。这是因为，螺杆转速增加，物料受到的剪切力增大，物分子运动加大，糊化度提高；但当螺杆转速过大时，物料在挤压中滞留时间变短，淀粉糊化不完全，不充分，糊化度降低。因此，最佳的螺杆转速为300 r/min。

2.2 正交试验研究结果

按表1 因素水平进行正交优化试验结果见表2。

由表2 结果分析可知，各因素的影响顺序为：A＞D＞C＞B，最优组合为 A2D2C2B3。

表2 正交试验设计及结果

由表3 结果分析可知，香菇粉添加量和螺杆转速的影响较大，达到了显著水平，其他不显著，经对R 值的分析，香菇粉双螺杆挤压玉米片的最佳工艺条件为：A2D2C2B3，即香菇粉添加量25%，螺杆转速300 r/min，挤压温度170 ℃，物料水分含量24%。

表3 方差分析结果

2.3 验证试验

对上述得到的最佳工艺条件进行验证试验，共进行3 次平行试验，得出香菇粉双螺杆挤玉米片的糊化度平均值为91.7%。

3 结论

本试验通过单因素试验和正交试验确定了香菇粉双螺杆挤压玉米片的最佳工艺条件为：香菇粉添加量25%，螺杆转速300 r/min，挤压温度170 ℃，物料水分含量24 %，在此条件下，双螺杆挤压玉米片的糊化度达到91.7%。利用香菇粉制作具有功能保健作用的休闲膨化食品，可为香菇的深加工提供了一种新的途径。