擠壓溫度和物料水分對糙米粉中損傷淀粉及面條品質影響

楊　　庭，吳娜娜，譚　　斌，*，朱科學，田曉紅，劉艷香，汪麗萍，劉　　明（.國家糧食局科學研究院，北京00037；.江南大學食品學院，江南無錫4）

擠壓溫度和物料水分對糙米粉中損傷淀粉及面條品質影響

楊庭1，2，吳娜娜1，譚斌1，*，朱科學2，田曉紅1，劉艷香1，汪麗萍1，劉明1
（1.國家糧食局科學研究院，北京100037；2.江南大學食品學院，江南無錫214122）

在不同擠壓溫度和物料水分條件下將糙米粉擠壓膨化，并將擠壓膨化糙米粉與小麥粉的混合粉（1∶1，w/w）制成糙米面條，系統研究了擠壓溫度和物料水分對擠壓糙米粉中損傷淀粉含量和糙米面條品質的影響，同時分析了損傷淀粉含量與面條品質的相關性。結果顯示：隨著物料水分的增加，糙米粉中損傷淀粉的含量顯著減少，物料水分25%時損傷淀粉含量UCDc值達到最低14.9；隨著擠壓溫度升高，糙米粉損傷淀粉含量先減少后增加，溫度120℃時損傷淀粉含量UCDc值達到最低14.9；相關性分析結果顯示，隨著損傷淀粉含量的增加，面條蒸煮損失明顯增大，堅實度、硬度和耐咀性降低，面條整體品質下降。擠壓溫度120℃、物料水分25%、損傷淀粉含量UCDc值為14.9，糙米面條品質相對較好。

糙米粉，擠壓，損傷淀粉，糙米面條，品質

糙米保留了稻米中大量的營養素，卻因其口感和加工性能較差等原因難以登上人類的餐桌，本研究嘗試將糙米粉經過擠壓改性后，添加到面粉中制備糙米面條，同時也帶來了擠壓改性糙米粉添加量越高，面條品質越差的問題，尤其是蒸煮品質［1］。該問題主要源于兩方面原因：第一，大量擠壓改性粉的添加稀釋了面筋含量，使產品面筋結構變弱，品質變差；第二，原料粉中蛋白質、淀粉和脂肪等在擠壓過程中結構和性質發生了極大變化，這種變化雖然增加了產品的成型性卻也帶來諸如蒸煮損失較高、耐煮性差等問題。

淀粉是糙米粉中的主要成分，也是擠壓過程中變化最大的一種組分，近年來國內外研究發現，面粉中損傷淀粉含量影響面條的整體品質，得出“損傷淀粉增加面條蒸煮損失率增加［2］”，“損傷淀粉含量越高，面條的食用品質越差［3］”等相關結論。擠壓膨化一般在物料水分相對較低，低于淀粉糊化所需水分的情況下進行，在此過程中，原料中淀粉以一定量的糊化、熔融和淀粉顆粒碎片三種形式存在，根據肖邦SD matic損傷淀粉測定儀原理，這種由熱膨脹和強烈剪切撕裂同時作用導致的淀粉顆粒降解碎片表現為損傷淀粉含量的增加，而分子量較小的小分子淀粉鏈或糊精片段因其難以與碘的結合形成穩定的復合物，不表現為損傷淀粉［4-5］。關于擠壓這種熱和剪切同時作用方式導致的淀粉損傷，目前研究的相對較少，Ayoub［6］研究了低剪切力對擠壓營養強化米品質的影響，得出“控制擠壓條件使淀粉充分糊化而淀粉損傷較少時，產品品質較好”的結論。

根據預實驗結果顯示，螺桿轉速條件對糙米粉特性及糙米面條影響不大，故本研究選取不同擠壓溫度和物料水分條件，系統研究擠壓過程中熱和剪切同時作用對糙米粉損傷淀粉含量和面條品質的影響，并分析兩者之間相關性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

秈糙米湖南長沙福香米業；小麥粉市售大磨坊雪花高筋小麥粉。

SLG30-IV雙螺桿擠壓實驗機濟南賽百諾科技開發有限公司；SDmatic損傷淀粉測定儀法國特里百特-雷諾公司；JHMZ 200實驗和面機北京東方孚德技術發展中心；JMTD-168/140實驗面條機北京東孚久恒儀器技術有限公司；PRX-35013智能人工氣候箱寧波海曙賽德實驗儀器廠；TA.XT2i Plus質構儀英國Stable Micro System公司。

1.2實驗方法

1.2.1擠壓糙米粉的制備糙米粉碎后，分別在以下不同的擠壓條件下擠壓膨化：擠壓溫度80、100、120和140℃（水分25%，螺桿轉速220 r/min）；物料水分15%、20%、25%（溫度120℃，螺桿轉速220 r/min）；然后粉碎待用。

1.2.2面條的制備將擠壓糙米粉與小麥粉按1∶1（w/w）配比，加入鹽水使面團含水量為33%，含鹽量為0.3 g/100 g，混合均勻后置于溫度30℃、濕度85%條件下醒發45 min，然后用面條機制成寬2 mm、厚1.1 mm的面條，干燥后切成20 cm長樣品，備用。由于未經擠壓的糙米粉與小麥粉按照1∶1（w/w）配比無法做成面條，故本文中沒有相應的結果對照。

1.2.3損傷淀粉含量測定采用肖邦SD matic損傷淀粉測定儀測定1.0 g擠壓糙米粉中損傷淀粉含量，以UCDc值計。

1.2.4面條蒸煮特性參照田曉紅［1］方法，蒸煮特性包括干物質吸水率和損失率。

1.2.5面條質構特性按最佳煮面時間將面條煮熟，用去離子水沖洗、瀝干，并置于冰水中1 min左右，以保持面條品質的穩定，將5根面條以相同間距平行置于載物臺，用A/LKB-F和HDP/PFS兩個探頭分別測試面條的堅實度和粘性，每個樣品測三次，取平均值。

A/LKB-F探頭參數：測前、測試和測后速度分別為5.0、1.0和1.0 mm/s，壓縮率75%，起點感應力5 g，兩次壓縮之間的時間間隔5 s。堅實度為探頭感受的最大峰值力F，單位為g。

HDP/PFS探頭參數：測前、測試和測后速度分別為1.0、0.5和10.0 mm/s，壓力1000 g，壓縮時間2 s。

1.2.6數據分析實驗均進行三次或以上重復，數據采用SPSS和Excel軟件進行統計分析處理。

2　結果與分析

2.1擠壓溫度對損傷淀粉含量與面條品質的影響

2.1.1擠壓溫度對損傷淀粉含量的影響如表1所示，當物料水分25%，螺桿轉速220 r/min時，隨著擠壓溫度的升高，損傷淀粉含量先下降后上升，在溫度120℃時UCDc達到最低值14.9。可能的原因是溫度較低時，淀粉顆粒吸收能量較小，氫鍵難以斷裂，糊化程度較低，同時又受到強烈剪切力作用，使吸水膨脹的淀粉顆粒未經糊化而直接降解破損；溫度高時，物料內能較高，淀粉易發生糊化，從而減少了淀粉顆粒直接降解程度，但溫度過高時，物料容易焦化結塊，增加損傷淀粉含量。當擠壓溫度120℃時損傷淀粉含量最低，可以認為物料水分25%，擠壓溫度120℃條件下淀粉趨向于糊化而非降解。Lorenz等［7］研究了熱損傷（水分18%，溫度75～110℃，時間1 h）對小麥淀粉烘焙品質的影響，得出的結論是熱損傷對淀粉的微觀結構、X-射線衍射、膨潤力及持水性影響相對較小。可以認為，擠壓溫度的變化是通過改變淀粉顆粒吸收熱能時的膨脹狀態，而間接影響淀粉顆粒所受的剪切作用力，而導致淀粉損傷。

2.1.2擠壓溫度對面條蒸煮品質和質構特性的影響

由表1可知，擠壓溫度升高，面條吸水率增加，堅實度減小，粘性絕對值先減小后增加，擠壓溫度120℃時面條蒸煮損失率在達到最低值16.32%，同時硬度和耐咀性也達到最高值，分別為6569.55 g和4204.83 g。可能的原因是，此時糙米粉充分糊化，損傷淀粉含量較少，容易與面筋網絡結構結合，面條質構性質較好，這與鄭學玲等［8］研究結論一致，損傷淀粉含量較高的面粉經濕熱處理（100℃，25%，1 h），使其在低于糊化所需水分條件下糊化，能夠減小面粉中損傷淀粉對面條品質的劣化作用，使面條具有良好的質構性質。當擠壓溫度達到140℃時，擠壓糙米粉中損傷淀粉含量增多，水溶性變大，添加到掛面中使其蒸煮損失率升高，進而導致熟面條堅實度和耐咀性明顯減小，整體品質下降［9］。

2.2物料水分對損傷淀粉含量與面條品質的影響

2.2.1物料水分對損傷淀粉含量的影響如表2所示，當擠壓溫度120℃、螺桿轉速220 r/min時，隨著物料水分的增加，擠壓糙米粉中損傷淀粉含量明顯減小，在水分25%時，損傷淀粉含量UCDc達到最低值14.9，這是由于物料水分起到了潤滑作用，緩解了擠壓過程對原料粉的強烈剪切和摩擦作用，降低了糙米粉中淀粉的降解程度，從而減少了損傷淀粉含量。Lawton［10］研究也發現，適當控制溫度和增加物料水分，可以使淀粉趨向于糊化而不是降解，從而減少了損傷淀粉的含量。而當物料水分增加到30%時，擠出物水分含量較高且質地堅硬難以粉碎，為了達到相同的顆粒細度，需加大粉碎力度，如此便增加了實驗的未知因素，故未將該條件列入。

表1　不同擠壓溫度條件下糙米粉損傷淀粉含量及面條品質特性Table 1　The damaged starch content and noodle qualities of brown rice flour at different extrusion temperatures

表2　不同物料水分條件下糙米粉損傷淀粉含量及面條蒸煮品質和質構特性Table 2　The damaged starch content and noodle qualities of brown rice flour at different material moisture

2.2.2物料水分對面條蒸煮品質和質構特性的影響

表2可知，當擠壓溫度120℃、螺桿轉速220 r/min時，隨著物料水分的增加，損傷淀粉含量和面條蒸煮損失率逐漸減小，堅實度、硬度和耐咀性逐漸增大，物料水分25%時分別達到最大值212.32 g、6569.55 g和4204.83 g。值得一提的是，在掛面制備過程中發現，添加物料水分較低（15%）的擠壓糙米粉時，面團壓片過程中粘彈性強但延展性較差，面團表面不平整，而當物料水分較高（25%）時，在相同的面團含水量情況下，面片的表面平整度和延展性得到很大改善。可能的原因是，當物料水分較低時，擠壓糙米粉中損傷淀粉含量較高，面團吸水率高，在相同的含水量下，面團較硬，在壓片過程中抗變形能力較強，導致面片整體延展性差，表面不平整。這與Heo等［11］研究結論一致，干法粉碎時，大米粉中損傷淀粉含量增高，面條抗拉伸力較強；而濕法粉碎時，損傷淀粉含量低，抗拉伸力相對較弱。

擠壓改性使淀粉發生預糊化，增加了面條的成形性，改善了質構特性，這與Chung等［12］的研究結論一致，低于糊化所需水分條件下使淀粉糊化，能夠提高面條的硬度和耐咀性。

但擠壓帶來的淀粉損傷增加了面條損失率。本研究中面條損失率均較高（10%以上），可能的原因有兩個：一方面糙米粉的添加量較高稀釋了面筋蛋白，使面條網絡結構變差；另一方面，擠壓可能導致蛋白質和淀粉的降解，鏈長變短，容易在蒸煮時滲漏，也增加了蒸煮損失率［13］。

2.3不同物料水分和擠壓溫度條件下損傷淀粉含量與面條品質相關性

表3　不同擠壓溫度和物料水分條件下糙米面條品質與糙米粉損傷淀粉含量相關性Table 3　The correlation between noodle qualities and the damaged starch content of brown rice flour at different extrusion temperature and material moisture

相關性分析結果表明：不同物料水分條件下，擠壓糙米粉中損傷淀粉含量與面條吸水率極顯著負相關（r=-1.00，p＜0.01），與耐咀性顯著負相關（r=-0.90，p＜0.05），與蒸煮損失率極顯著正相關（r=0.94，p＜0.01），這與Hatcher［2］的研究結果一致，損傷淀粉含量增加導致蒸煮損失率升高，同時也使面條內部網絡結構變弱，質構性質下降。不同擠壓溫度條件下，糙米粉中損傷淀粉含量越高，面條堅實度越大，糙米粉中損傷淀粉含量與面條堅實度呈顯著正相關（r=0.84，p＜0.01）。可能的原因有兩個：一方面，擠壓溫度條件對原料粉的影響較為復雜，蛋白質等其他組分的變化對面條品質也發揮了一定的作用，還需進一步的研究；另一方面，Barak等［14］在研究損傷淀粉對餅干品質的影響時發現，損傷淀粉含量升高時，粉整體吸水率增強面團變硬延展性降低，使餅干硬度增大。

3　結論

相對于擠壓溫度，物料水分條件對損傷淀粉含量影響較大，增加物料水分能夠顯著減小淀粉的損參考文獻

傷程度；而不同物料水分條件下，損傷淀粉含量與面條蒸煮品質表現出極大的相關性，損傷淀粉含量越少，面條損失率越小，吸水率越大，同時耐咀性較強。

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Effect of extrusion temperature and material moisture on the damaged starch content of brown rice flour and noodle quality

YANG Ting1，2，WU Na-na1，TAN Bin1，*，ZHU Ke-xue2，TIAN Xiao-hong1，LIU Yan-xiang1，WANG Li-ping1，LIU Ming1
（1.Academy of State Administration of Grain，Beijing 100037，China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

The brown rice flour was extruded at different extrusion temperature and material moisture，and the extrusion modified brown rice flour was then mixed with wheat flour（1∶1，w/w）to make noodles.The effects of extrusion temperature and material moisture on the damaged starch and noodle quality were systematically studied，and the correlation between damaged starch content of brown rice flour and noodle quality was analyzed.The results showed that the damaged starch content of brown rice flour was significantly reduced with the increase of the material moisture，and the UCDc was to the minimum value of 14.9 at the material moisture content of 25%.As the extrusion temperature increased，the damaged starch content decreased and then increased，and the UCDc data got to the lowest value of 14.9 at 120℃.Correlation analysis showed that，the cooking loss of brown rice noodles significantly increased with the increase of damaged starch content，however，firmness，hardness and chewiness decreased and the overall quality of noodles declined.When the extrusion temperature and material moisture were 120℃ and 25%respectively，the UCDc value of damaged starch content got to 14.9，and the brown rice noodle quality was relatively good at this condition.

brown rice flour；extrusion；damaged starch；brown rice noodle；quality

TS201.1

A

1002-0306（2015）18-00123-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.016

2014－12－19

楊庭（1988-），女，碩士研究生，研究方向：谷物精深加工，E-mail：15712814246@126.com。

譚斌（1972-），男，博士，研究員，研究方向：糧食加工，E-mail：tb@chinagrain.org。

中央級公益性科研院所基本科研業務費（ZX1303）。