燕麦膳食纤维粉制作工艺研究

钟铮铮

（山西省食品研究所（有限公司），山西太原 030024）

燕麦麸作为燕麦加工过程中的副产物，含有大量对人体有益的健康物质，如蛋白质、黄酮、生物碱、皂苷类化合物等。其中，黄酮可以增强机体免疫能力、防治多种心脑血管疾病；皂苷类化合物对改善人体的肠胃功能有积极效果，能够降低血清中的胆固醇；生物碱有很强的抗炎症、抗动脉硬化和抗氧化作用。因此，燕麦纤维有“贵族膳食纤维”的美誉。

膳食纤维被称为人体必需的“第七营养素”，也被称为“绿色清道夫”，膳食纤维将是21 世纪主导食品之一。膳食纤维的作用主要有：防治便秘、有效维持肠道健康功能；增加饱腹感，利于减肥；预防结肠和直肠癌；防治痔疮；促进钙质吸收；吸附胆汁酸，控制血脂；防治胆结石；延缓血糖吸收时间，利于糖尿病的防治；预防妇女乳腺癌。

本研究旨在将膳食纤维含量丰富的燕麦麸，制成方便快捷的膳食纤维速食食品，即以燕麦加工副产物燕麦麸为主要原料，采用挤压膨化技术加工处理，并考察物料含水量、挤压温度和螺杆转速对纤维粉糊化度的影响，从而确定燕麦膳食纤维粉制作的最优工艺参数。

1 材料和方法

1.1 试验原料

燕麦麸皮，购自静乐县达亿小麦杂粮综合开发专业合作社。

1.2 试验仪器

BF-111 搅拌机、DZ70 双螺杆挤压膨化机，济南赛信机械有限公司；YHW40S 微波干燥机，南京亚泰微波能技术研究所；DXDF-300 多功能粉末包装机，天津汉顿包装食品机械厂；LEADJET-V 喷码机，上海镭德杰喷码技术有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺原理

燕麦麸中淀粉含量丰富，在挤压过程中，可通过调整工艺参数改变原料中淀粉的糊化度以及分子降解程度，使原料黏度发生变化，从而影响挤出产品的质量。当原料糊化度较高、分子质量降解为较小分子时，挤压膨化所得产品的膨化率、表观均匀性和口感较好。

糊化度是指淀粉和水共同受热以后，在一定条件下转为半透明状胶体的现象。淀粉乳在受热之后，一定温度范围下，淀粉粒结构被破坏，晶体结构消失，体积变大，黏度快速上升，呈现为黏稠的糊状，即为非结晶性淀粉。

其一，原料中的分子质量降解，是通过双螺杆挤压膨化技术实现的。物料经过高温高压、高剪切作用力的挤压膨化后，导致分子间以及分子内结构空间变形，在挤压机出口的一瞬间压力下降，水蒸气快速散失，物料迅速膨胀，就使原料中的纤维素、木质素等大分子键断裂降解为小分子，从而提高可溶性膳食纤维含量，并产生微粒化效果，改善口感。同时，一部分木糖类、不溶性果胶类、半纤维素可转变为水溶性聚合物，提高了膳食纤维的持水性。

其二，改变原料中淀粉的糊化度，可通过研究物料含水量、挤压温度和螺杆转速对燕麦麸糊化度的影响，来确定燕麦膳食纤维粉制作的最佳工艺参数。

1.3.2 工艺流程

挤压膨化生产燕麦膳食纤维粉的工艺流程：

原料→处理→混合→挤压膨化→干燥→包装→喷码→成品

2 结果与分析

2.1 单因素试验方案及结果

2.1.1 物料含水量对糊化度的影响

在机筒挤压温度100 ℃，螺杆转速220 r/min，加料速度100 kg/h 的条件下，调整燕麦麸含水量分别为24%、27%、30%、33%、36%进行试验，试验结果见图1。

挤压工艺中淀粉的糊化是在水分受到限制的条件下进行的，水分是影响燕麦麸中淀粉糊化的重要因素之一。挤压过程中，随着含水量增加，物料吸收水分而膨胀，淀粉中的结构受到破坏，氢键断裂，呈现出松散无序结构，挤出膨化后燕麦麸的糊化度增加。由图1 可知，当燕麦麸含水量为33%时，糊化度达到最高点81.04%；当含水量继续增加时，糊化度反而呈现降低趋势，这是因为水有利于润滑，致使燕麦麸所受到机筒内剪切力和摩擦力减小，其滞留在机筒内的时间缩短，糊化度下降。

2.1.2 挤压温度对糊化度的影响

在燕麦麸含水量30%，螺杆转速200 r/min，加料速度100 kg/h 的条件下，设置挤压温度为80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃进行试验，试验结果见图2。

燕麦麸的糊化需要吸收一定的热量，热量主要来源于双螺杆挤压机机筒壁中电加热传递的热量及燕麦麸在机筒内受到的摩擦力和剪切作用产生的热量，前者所起的作用比后者更大一些。当机筒挤压温度较低时，燕麦麸因吸热不够，糊化不充分，导致燕麦麸糊化度较低。由图2 可知，随着双螺杆挤压机机筒温度不断增加，燕麦吸收热量增多，糊化度越来越高，当挤压温度120 ℃时，糊化度达到最高点74.78%；当温度继续增大时，燕麦糊化度反而下降，这是因为燕麦麸中含有蛋白质，温度升高以后，蛋白质与水分结合，使得膨化不均匀，从而导致燕麦麸糊化度下降。另外，当双螺杆挤压机机筒温度过高还会使得部分燕麦麸焦炭化，不仅造成糊化度下降，而且影响燕麦麸粉的色泽。

2.1.3 螺杆转速对糊化度的影响

在双螺杆挤压膨化机挤压温度120 ℃，燕麦麸含水量30%，加料速度100 kg/h的条件下，将螺杆转速设定为160 r/min、180 r/min、200 r/min、220 r/min、240 r/min进行试验，试验结果见图3。

随着双螺杆挤压膨化机螺杆转速的加大，缩短了燕麦麸滞留在机筒中的时间，同时增加了物料与机筒壁、螺杆的剪切和摩擦作用，燕麦麸所受的作用力和剪切力加大，使得燕麦麸中的淀粉颗粒更容易被降解和破碎，淀粉晶体更易受到破坏，致使挤出物的糊化度增加。由图3 可知，在双螺杆挤压膨化机螺杆转速220 r/min 时，燕麦糊化度达到最高点78.32%；继续加大螺杆转速，糊化度反而下降。这是因为当双螺杆挤压膨化机转速增加过大时，燕麦麸滞留在机筒中的时间大大缩短，受热和剪切作用时间骤减，燕麦麸在机筒内相互摩擦不够，混和不充分，导致挤出物糊化度降低。

2.2 正交试验方案及结果

2.2.1 正交试验方案

在单因素试验结果的基础上，选取物料含水量（A）、挤压温度（B）、螺杆转速（C）为3 个主要变量研究因素，加料速度为100 kg/h，以糊化度为评价指标，确立正交试验工艺方案，优化燕麦膳食纤维粉制作工艺。正交试验因素水平设计见表1，正交试验结果见表2。

表1 主要因素参数的试验正交表

2.2.2 正交试验结果

从表2 正交试验分析可以看出，影响燕麦膳食纤维糊化度的因素主次顺序为：A＞B＞C，即物料含水量＞挤压温度＞螺杆速度。当参数为A2B2C3时，糊化度有最大值为83.23%，因此确定燕麦麸膳食纤维粉最佳工艺参数：燕麦麸含水量33%，挤压温度120 ℃，螺杆转速220 r/min，此条件下制得的燕麦膳食纤维粉糊化度高，其膨化率、均匀性和口感较好。

表2 正交试验结果

3 结论

试验结果表明，燕麦膳食纤维粉的最佳工艺参数为：燕麦麸含水量33%，挤压温度120 ℃，螺杆转速220 r/min，在此条件下，所得燕麦麸的糊化度最高，为83.23%，制得的燕麦膳食纤维粉膨化率、均匀性和口感较好。

采用“（高压）挤压膨化变性”技术和“微波杀菌”工艺，对燕麦麸进行特殊处理，制成变性燕麦纤维粉，改变了麸皮的表面形态，使之呈现孔蜂窝状，提高了细胞破壁率，充分燕麦麸中的有效营养成分。利用此工艺加工出的燕麦纤维粉，能改善产品的风味和色泽，且有高温杀毒杀菌作用，同时其微粒化效果还大大增加了燕麦纤维粉的口感。