糙米重组米制备工艺优化及其品质分析

朱凤霞，张源泉，刘 博，甘平洋，周 涛，陈昌勇，陶伟明

（1.湖南粮食集团有限责任公司，湖南 长沙 410008；2.中南粮油食品科学研究院有限公司，湖南 长沙 410008)

糙米作为最为常见的全谷物，因富含膳食纤维、维生素和矿物质等多种营养物质而备受关注[1]。但糙米表层纤维导致的口感差、不耐储存等问题大大制约了其发展。糙米重组米是以糙米为原料，经粉碎、复配、挤压、质构重组等工艺而成，通过高温挤压糊化，改变糙米内部淀粉结构，既能保留糙米的部分营养物质，又能解决糙米本身存在的口感和储藏问题[2]。晏梦婷等[3]通过扫描电镜发现糙米经挤压重组后几乎不存在完整的淀粉颗粒，且糊化度（即α化度）越高，表面破损程度越大；刘明等[4]研究发现重组糙米糊化温度明显低于原料，且不易回生，产品货架期延至6个月以上。

挤压重组主要是利用水分、热量、机械剪切力和螺杆推动力等高温瞬时混合作用，改变产品的微观结构和理化性质[5]。近年来，国内学者对重组米展开了大量研究：吴伟等[6]采用双螺杆挤压制备了发芽糙米方便米饭，其复水率、糊化特性均优于发芽糙米；蔡乔宇等[7]采用芦丁、富铬酵母等辅料添加制备了有延缓血糖升高作用的挤压重组米，改善了体外消化情况；田飒飒[8]将青稞粉复配玉米粉、小米粉和荞麦粉制得的青稞复配米，蒸煮品质与粳米相近、质构与籼米相近。国外也多有关于挤压重组米的报道，有学者[9-10]通过添加蛋壳粉、瓜尔胶和阿拉伯胶等辅料，以改善重组米的品质特性。此外，挤压重组米的研究还应用于单兵自热米饭[11]、杂粮资源利用[12]、方便米粥开发[13]等方面。本文立足于当前稻米产业现状，以糙米为主要原料，通过双螺杆挤压制备糙米重组米，以期为稻米资源综合利用及加工产业提质增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料与仪器

1.1.1 主要材料试剂

糙米：金健米业股份有限公司；蒸馏水：实验室自制；硫代硫酸钠、硫酸、葡萄糖淀粉酶、盐酸、氢氧化钠等试剂：均为国产分析纯。

1.1.2 主要仪器设备

LE204E/02型电子分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；JXFM-110型锤式旋风磨：上海嘉定粮油仪器有限公司；DS32Ⅱ型双螺杆挤压膨化机：济南赛信机械有限公司；101-1AB型鼓风式干燥箱：天津泰斯特仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 糙米重组米制备工艺流程

糙米→粉碎过筛→调节水分→挤压重组→切割造粒→干燥→成品

1.2.2 糙米重组米制备的单因素试验

将糙米除杂，粉碎过80目筛后，加水混合调节水分，采用双螺杆挤压机在控制一区、三区温度分别为50、120 ℃的条件下进行挤压重组，切割造粒后置于40 ℃鼓风干燥箱干燥至水分含量12%以下。以α化度为指标，选取喂料速度、水分含量、挤压温度和螺杆转速4个因素进行单因素试验。

（1） 水分含量：在喂料速度18 kg/h、挤压温度100 ℃、挤压转速120 r/min的条件下，分别调节水分含量至18%、20%、22%、24%、26%制备糙米重组米，观察水分含量对α化度的影响。

（2） 喂料速度：在水分含量22%、挤压温度100 ℃、挤压转速120 r/min的条件下，分别调节喂料速度为12、15、18、21、24 kg/h制备糙米重组米，观察喂料速度对α化度的影响。

（3） 挤压温度：在喂料速度18 kg/h、水分含量22%、挤压转速120 r/min的条件下，分别调节双螺杆挤压机二区挤压温度为80、90、100、110、120 ℃制备糙米重组米，观察挤压温度对α化度的影响。

（4） 螺杆转速：在喂料速度18 kg/h、水分含量22%、挤压温度100 ℃的条件下，分别调节挤压螺杆转速为80、100、120、140、160 r/min制备糙米重组米，观察螺杆转速对α化度的影响。

1.2.3 糙米重组米制备的正交试验

为确定最优工艺条件，根据单因素试验结果和正交试验设计原则，采用L9（34）正交表对工艺条件进一步优化。其因素水平分布情况见表1。

表1 正交试验条件和参数

1.2.4 原料及糙米重组米理化指标及品质测定

（1）主要营养成分：水分含量参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》的直接干燥法；蛋白质含量参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》的半微量凯氏定氮法；淀粉含量参考GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》的酸水解法；脂肪含量参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》的索氏抽提法。

（2）复水时间和复水率：参考李学琴[14]的方法，准确称取一定量的样品，置于洁净烧杯中蒸煮，期间取出样品咀嚼，待无明显生米颗粒存在，即为米粒中心完全软化，记下所用时间，即为复水时间。

准确称取一定量样品，置于洁净烧杯中，倒入5倍量沸水，搅拌后静置，使米粒表面均匀接触沸水，待加盖复水5 min取出立即沥干水分，并用滤纸吸干表面水分，称重，根据式（1）计算复水率。

式中：c为复水率，%；m1为复水前样品质量，g；m2为复水后样品质量，g。

（3） 感官评定：参考GB/T 31323—2014《方便米饭》的感官检验方法。

（4）α化度：参考GB/T 31323—2014《方便米饭》的附录B。

1.2.5 数据分析

应用Excel及SPSS 18.0等软件进行数据处理。

最初拼焊技术主要是采用焊接的方式将符合要求的材料焊接起来以满足长度和宽度的需要.焊接的方式大量应用后，汽车钢板拼焊技术向不同表面、不同种类、不同厚度的钢板材料拼焊的方向发展.

2 结果与分析

2.1 糙米重组米制备的单因素试验

2.1.1 水分含量对糙米重组米α化度的影响

由图1可知，随着水分含量调节由低至高，重组米的α化度随之明显增高，在水分含量24%时达到顶峰后明显下降。可能是由于，水分过低时物料分散流动性差，受热糊化不完全；通过水分调节使谷物中生淀粉充分吸水达到饱和，在高温高压条件下，水分快速蒸发导致物料膨胀，有利于后续阶段挤压膨化过程中的传热以及淀粉的糊化[15]，使α化度增加；水分含量达一定程度后，过高的水分致使米粉过于黏稠，挤压系统内的摩擦作用减弱，物料停留时间减少，导致α化度下降。因此，综合试验结果，选取20%、22%、24%的水分含量作为正交试验三水平。

2.1.2 喂料速度对糙米重组米α化度的影响

由图2可知，随着喂料速度增高，糙米重组米α化度先增后降，总体影响趋于平缓。可能是由于一定的喂料速度增加可以强化螺杆间扭矩机械能，重组米α化程度好；而喂料速度过高，原料堆积导致原料受热不均使产品α化度下降，同时易导致机器卡顿。综上，选择喂料速度在18 kg/h左右为宜。

2.1.3 挤压温度对糙米重组米的影响

由图3可知，随着挤压温度的增加，α化度先明显增大，在温度为110 ℃时达到峰值，之后略为下降。可见，在一定温度范围内，温度的升高有利于淀粉的糊化。而过高的温度可能导致水分快速蒸发，其他组分与水的结合能力增强，导致α化度下降；在挤压温度过高时，原料中的蛋白质、脂质等物质更易与淀粉反应形成络合物，从而影响挤出物糊化性质[16]。通过试验确定挤压温度为110 ℃时产品的品质最好，故将挤压温度三水平定为100、110、120 ℃。

2.1.4 螺杆转速对糙米重组米的影响

2.2 糙米重组米制备的正交试验

以α化度为指标考察各因素对糙米重组米制备效果的影响，α化度越高，效果越好。为了得到最佳的工艺参数，选取喂料速度、水分含量、挤压温度和螺杆转速4个影响因素，在单因素试验的基础上设计L9（34）正交试验，结果见表2。

表2 正交试验结果

由表2可知，影响糙米重组米α化度的因素主次顺序为：挤压温度（C）＞螺杆转速（D）＞水分含量（A）＞喂料速度（B）。糙米重组制备的最佳工艺条件为：A3B1C2D2，即水分含量24%、喂料速度15 kg/h、挤压温度110 ℃、螺杆转速140 r/min。同时由正交试验表可知：A1B2C2D2即当水分含量20%、喂料速度18 kg/h、挤压温度110 ℃、螺杆转速140 r/min时，α化度是正交试验9组数据中的最大值。因此需针对两组方案进行验证实验，经实验验证，最优组合A3B1C2D2条件下所制备的糙米重组米，α化度高达93.1%，成品具有良好的感官和复水率，效果优于试验组。

2.3 糙米重组米品质分析

2.3.1 感官品质分析

对最佳制备条件下制得的糙米重组米产品及其蒸煮后的成品进行感官评定，结果如表3所示，均符合GB/T 31323—2014《方便米饭》的感官标准。

表3 成品感官评价结果

2.3.2 质量指标分析

对最佳制备条件下制得的糙米重组米产品进行主要营养成分测定，并与原料进行对比，结果见表4。由表4可知，糙米经挤压重组过程中，蛋白质和脂肪含量明显降低，淀粉结构发生变化，含量有所降低，但α化度和复水率、复水时间均明显提高，重组后的成品α化度和复水率、复水时间均符合GB/T 31323—2014《方便米饭》的相关标准。

表4 质量指标试验结果

3 结 论

以糙米为主要原料，对影响糙米重组米糊化效果的4个影响因素进行优化，试验结果显示，影响α化度的因素主次顺序为：挤压温度＞螺杆转速＞水分含量＞喂料速度，最佳制备方案为：水分含量24%、喂料速度15 kg/h、挤压温度110 ℃、螺杆转速140 r/min。在此基础上制得的糙米重组米α化度最高、感官效果佳，复水时间和复水率均符合方便米饭相关标准。