生产工艺对挤出型米粉品质的影响

张 克， 李培刚， 王世光， 宋燕燕， 王 冰， 吕黄珍

（1. 中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京 100083； 2. 中国包装和食品机械有限公司，北京 100083；3. 中粮国际（北京）有限公司，北京 100020）

0 引言

米粉又称米面条、米粉丝，主要以大米为原料，经浸泡、粉碎、调质、熟化、成型等工序制成的条状、丝状米制品，爽滑劲道，在居民日常饮食中占据重要地位。国内米粉加工业存在生产规模小、技术水平低、产品质量不稳定等问题，急需先进生产技术及设备实现规模化、连续化生产，保障供给质量安全，满足日益增长的市场消费需求。

螺杆挤出是一种高效、节能的质构重组核心技术，被广泛用于挤出型米粉的工业化生产。挤出设备主要由预调质、进料、挤压、成型、切割等装置和控制系统组成，在挤压过程中高分子聚合物被增塑、交联，发生淀粉糊化、蛋白质的变性与交联、焦糖反应和美拉德反应等物理化学反应，具有连续加工、短时低损、高效反应等特性。

本文主要针对挤出型米粉生产过程中的原料制备、辅料添加、挤出工艺等加工过程，总结分析试验结果，阐明生产工艺对产品理化性质的影响规律，分析关键控制因素，研究工艺优化的原理和方法，为米粉工业化生产提供理论参考，稳定推动传统米粉产业升级。

1 破碎方式对原料品质的影响

大米进入挤出机前需要进行粉碎、调质等预处理，根据粉碎前大米浸泡条件和研磨方式，可分为干法、半干法和湿法粉碎。

1.1 干法粉碎

干法粉碎主要采用锤片式、石磨式和辊式等粉碎机，直接通过机械力粉碎大米，工艺和设备简单，工业化应用较早。经粉质特性分析，该方法破损淀粉含量、吸水率、平均粒径较大，糊化温度较低，感官品质较差，限制其应用推广[1-3]。刘也嘉等[4]研究大米品种、完整度、水分对干法破损效果的影响，结果表明，产品破损程度、溶胶和凝胶等特性受品种、水分和颗粒完整度等因素的影响。当大米中水分含量控制在20%以下时，经干法粉碎更容易获得粒径微小的大米粉。

1.2 半干法粉碎

半干法粉碎先经过浸泡等方式润米，增加内部水分含量，然后通过锤磨、针磨、滚磨和圆盘磨等设备进行粉碎。该方法破损淀粉含量和平均粒径显著降低，有效改善大米粉品质[3,5]。卫萍等[6]用干法和半干法（10 °C 低温水浸润法）破碎大米，研究其对品质的影响，结果表明，与干法相比，半干法破碎后水分含量约为26%（干法为13%），蛋白质损失小，破损淀粉含量较低，降落值、回生值较低，凝胶硬度较大。说明半干法粉碎使物料受损程度降低，糊化后热糊稳定性高，冷却后凝胶强度较小，易老化。

1.3 湿法粉碎

湿法粉碎先经过多次浸泡、加水磨浆等工艺进一步增加粉碎过程中水分含量，降低米粒硬度，结构稳定性降低，采用胶体磨、高剪切均质机、球磨机、砂磨等设备进行破碎，粉碎难度小，产品细腻、柔软、嫩滑，粉质特性较好[7-8]。该方法减少了机械力和热量等对大米粉的不良影响，出粉温度和破损淀粉含量较低，但工艺烦琐、能耗高、利润低，不利于大规模生产。

吴娜娜等[9]对比了湿法、干法和半干法3 种方式破碎大米，经调质后制备糙米米线，研究表明，干法粉碎后制备的米线品质最差，其他两种方法制备的米线在蒸煮、质构和感官等品质接近。丁岚[10]在传统破碎方式的基础上，增加了对气流、超微等方法的研究，结果表明，湿法、半干法破碎后物料的理化性质接近，米线黏、弹等质构特性和拉伸特性差异不显著，超微粉碎对米线品质提升作用有限。

2 原料对挤出型米制品的影响

2.1 直链淀粉含量

淀粉是大米主要组分之一，含量在70%以上，主要包括直链淀粉和支链淀粉，两者比例对挤出米制品品质有重要影响。大米中直链淀粉含量与品种有关，直接或间接影响物料糊化、粉质等理化特性，使加工适应性呈现差异化[11]。史韬琦等[12]以不同品种籼米为原料制备米线时发现，挤出成型导致淀粉结晶度的增加；籼米中直链淀粉含量在10%～25%时，大米结晶度、米线蒸煮损失率和断条率与直链淀粉含量呈负相关，大米热力学特性、米线复水时间、咀嚼性和硬度则呈现出相反趋势。

童一江等[13]研究了不同直链淀粉含量对干制米线品质的影响，结果表明，高直链淀粉有助于增强凝胶强度，使米线硬度增加。张喻等[14]研究发现，淀粉性质与干制米线品质显著相关，随着直链淀粉含量的增加，干制米线蒸熟损失显著减小、复水时间和断条率显著增加。李红斌等[15]研究指出，大米中直链淀粉含量在24%～26%时，干制方便米线的蒸煮品质较好，加工适应性较好。孙庆杰等[16]进一步研究原料糊化性质、直链淀粉含量等对干制方便米线的影响时发现，当原料大米糊化黏度处于较高水平、直链淀粉含量高于27%时，加工适宜性好。

2.2 外源添加物

学者和企业多通过添加外源物质改善米粉品质，强化营养，挖掘更多食用价值，丰富产品种类，优化完善工艺设备，为产业化奠定基础。

刘璐[17]通过添加不同种类杂豆、蛋白质等开发新型糙米鲜湿米粉时发现，添加红小扁豆、花芸豆、红小豆制备的米粉感官、质构品质较好，蒸煮损失低，加工适应性好。王晓彬[18]通过添加海藻糖和食盐改善鲜湿米线品质时发现，海藻糖和食盐使产品内部分子间孔洞减小，网络结构均匀性和致密性增加，可有效改善米线的蒸煮品质和质构特性。李燕等[19]研究豌豆淀粉添加量对米线品质的影响时发现，添加25%豌豆淀粉可以显著改善产品的蒸煮品质，米线质地坚硬，蒸煮损失小。郭静璇等[20]采用复配改良剂改善马铃薯全粉米线的质构品质，得到黄原胶、蔗糖酯和玉米淀粉的最优配比，可提升弹性，增加硬度和咀嚼性。

朱艳等[21]通过添加玉米淀粉、红薯淀粉、黄原胶和天冬粉等制备天冬米线，增加了米线营养价值，使蒸煮损失率和断条率有效减小。黄维安等[22]通过添加食材提取浓缩物等制备龟苓强化米线，优化配方和制备工艺，丰富和强化了营养，对传统米线食品品质进行了有效提升。

2.3 原料预处理

湿热处理从根本上改变原料性质，提升加工米线适应性，操作简单、控制难度低、安全环保，具有广阔研究前景。王晓培等[23]研究高压灭菌锅中处理1.5 h 对淀粉及米线性质的影响时发现，湿热处理可显著改变淀粉热学特性、膨胀特性和质构特性，改善米线感官品质和质构特性，降低断条率和蒸煮损失率。陈正行等[24]将湿热处理与二次老化相结合，以改善米线品质。冷铁垒[25]将米粉与蛋白质进行湿热处理制备共接枝物，经工艺优化显著延长鲜米线保质期，改善产品品质。

3 挤出工艺对挤出型米制品的影响规律

3.1 水分

水分含量与淀粉糊化度和挤出效果显著相关。水分含量较低时，塑化作用降低，反应程度弱，分子间作用力弱，淀粉糊化度低，挤出成型困难，导致产品均一性、表面皲裂、断条率高等问题[26]。当喂料水分含量小于20%时，淀粉降解明显，挤出物颗粒结构疏松且具有较强的水溶性和低温吸水性[27]。丁岚[10]在低水分下制备米线，结果显示内部结构松散、口感差，水分含量对消化特性影响较小。水分含量过高时，反应活跃，挤出压力减小，淀粉糊化时间短，分子间作用力增强，导致产品粘连并条、韧性差，不利于品质提升。丁岚[10]在米线制备中发现，高水分含量会导致米粉团粘连严重，影响挤出成型。战鑫[28]研究指出，水分含量在38% ～ 42%时加工的粳米米线品质较好。水分含量过高，挤压出丝米线较软，易断条，蒸煮损失较大。郭静璇等[29]对影响米线品质的关键因素进行了总结分析，结果显示，水分含量对马铃薯米线品质的影响最大。随着原料水质量分数的增加，马铃薯米线的蒸煮损失率持续下降，断条率、硬度在38%时分别达到最小值、最大值。BOUASLA A 等[30]研究指出，加工效率与水分含量呈正相关，加工能耗与之呈负相关。

3.2 温度

糊化温度主要影响淀粉糊化及蛋白质的变性。温度过低，糊化不均匀，导致结构松散、蒸煮损失增大；温度过高导致原料过度糊化，膨胀性增强、产品色泽变暗、均匀性差。DALBHAGAT C G 等[31]指出，米粉挤出过程中的热机械作用促进淀粉发生凝胶化、降解和美拉德反应等生化反应，影响产品颜色。丁岚[10]研究指出，温度升高使物料黏度、摩擦力、剪切力降低，扭矩和单位机械能耗（SME）显著下降，米线的a*、b*值增加。HU Z 等[32]研究指出，在90～100 °C 时，压力随温度增加有所下降，120 °C 以后下降幅度增大。郭静璇等[29]研究指出，挤压温度在105 °C 时，马铃薯米线的蒸煮损失、断条率达到最小值，硬度、咀嚼性和弹性最大。张一鸣等[33]研究指出，当挤出温度低于95 °C 时，蒸煮损失率逐渐降低至最小，感官评分、硬度和咀嚼性逐渐增加至最大。温度过高后，物料在挤出机中发生膨化，内部网络结构被严重破坏，导致凝胶特性变差[34]。

3.3 螺杆转速

螺杆转速的高低，直接影响剪切程度、停留时间和成型压力。转速较低时，剪切、摩擦等作用力较小，分子键断裂重组作用减弱，反应不充分、糊化均匀性差，难以形成稳定致密结构。转速过高，物料加热时间短，分子结构破坏严重、分子间作用力减弱，产品品质变差。AKDOGAN H[35]研究指出，螺杆转速增加使物 料 黏 度、 扭 矩和 SME 减 小。 KANTRONG H等[36]研究指出，剪切力、摩擦力、SME 与螺杆转速呈正相关。郭静璇等[29]研究指出，随螺杆转速增加，米线硬度和咀嚼性先增加后下降，在90 r/min 后下降趋势明显；弹性先增加后降低，在90 r/min 达到最大值。张一鸣等[33]研究指出，随着螺杆转速增加，紫甘薯米粉的蒸煮损失率先减小后增加，与感官品质、咀嚼性变化趋势相反，转折点为170 r/min。螺杆转速增加会加剧物料之间、物料与设备之间的摩擦，螺杆元件的剪切力增加，淀粉充分糊化形成稳定的网络结构；螺杆转速过高时，停留时间短，网络结构遭到破坏，凝胶品质变差[37-38]。

4 结束语

我国米粉产品种类繁多，具有口感丰富、价格低廉、营养丰富、不易致敏等优势，在国内外具有广阔的消费市场。目前国内米粉工业化生产工艺仍处于探索阶段，缺乏统一标准，不利于配套研制标准化、自动化生产设备，产品同质化严重，创新能力弱，市场仍然在低层次竞争，导致企业扩张程度困难，难以形成真正意义上的领军品牌。因此，加快挤出型米粉中关键工艺技术研究，完善生产、检验、检测标准，提高产业层次，挖掘市场机会，培育壮大品牌效应，促进行业集约化发展，仍是整个行业的巨大挑战。