螺桿擠壓工藝對米粉品質的改良作用

唐漢軍 李林靜 朱偉（1.湖南省農業科學院，湖南 長沙 410125；2.湖南省農產品加工研究所，湖南 長沙 410125；.克明面業股份有限公司，湖南 長沙 410000）

米粉，也叫米線，主要以稻米為原料制成條狀或絲狀的傳統主食米制品。在湖南、江西、廣東、廣西等省份有著廣闊的市場［1，2］，是中國南方代表性的傳統主食加工產品。米粉種類多樣，可分為排米粉、方塊米粉、波紋米粉、銀絲米粉、濕米粉、干米粉等，其中干制米粉以其耐貯運和較好口感等特點，成為產量高和消費地域廣的大眾品種。盡管各地域和廠家的傳統生產工藝有各自的特點，但基本流程是：原料稻米→淘洗→浸泡→磨漿→脫水→蒸（煮）粉→搗揉→擠絲→復蒸（煮）→冷水漂洗→干燥→包裝→成品。傳統米粉的生產工藝比較復雜，且對原料的選擇有一定要求。原料稻米的成分組成，特別是主成分淀粉的特性，對米粉品質具有決定性作用［3］。

最近，一種新型螺桿擠壓米粉加工技術被開發應用，該技術既適用于小作坊式生產，也適用于規模化生產的需要，具有工藝流程簡單、節能、生產效率高、適用原料廣泛、品質好等特點，是一項應用前景廣闊的新技術。

食品的品質評價包括主觀評價和客觀評價，主觀評價以感官評定為主，能直接反應消費者的感官需要，具有一定權威性，但易受人為因素的影響；客觀評價主要是借助儀器設備進行物理或化學的定量檢測，獲得更為客觀的技術參數［4－6］。近年，精密儀器（如：質構儀等）在果蔬食品、肉類食品、水產類食品及各類加工食品［7－9］的研究上被廣泛地應用。

本研究擬利用質構儀、掃描型電子顯微鏡（SEM）等手段，對螺桿擠壓米粉及著名傳統產品（桂林米粉）的結構特性、膨潤勢、煮液可溶性成分等客觀品質特性進行比較研究，以期為米粉的品質改良提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

小米米粉（XMM）：主原料為秈稻米，添加小米粉輔料5%，螺桿擠壓工藝產品，直徑為2.157±0.066（n＝15）的圓條形，克明面業股份有限公司；

土豆米粉（TDM）：主原料為秈稻米，添加土豆全粉輔料5%，螺桿擠壓工藝產品，直徑為2.185±0.089（n＝15）的圓條形，克明面業股份有限公司；

土豆粉絲（TFS）：原料為純土豆淀粉，螺桿擠壓工藝產品，直徑為1.920±0.222（n＝15）的圓條形，湖南省農產品加工研究所；

桂林米粉（WFM）：原料為秈稻米，傳統工藝產品，直徑為1.611±0.085（n＝15）的圓條形，江西省五豐食品有限公司。

1.2 儀器與試劑

多功能米粉機：6MFD25型，婁底市樂開口實業有限公司；

質構儀：CT3－4500型，美國Brookfield公司；

掃描型電子顯微鏡：JSM－6380LV型，日本電子光學株式會社；

冷凍干燥機：FD－1D－80型，北京博醫康實驗儀器有限公司；

高速冷凍離心機：TGL－20M型，長沙平凡儀器儀表有限公司；

葡萄糖、苯酚：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

乙醇：分析純，安徽安特食品股份有限公司；

濃硫酸：分析純，衡陽凱信化工試劑有限公司。

1.3 方法

1.3.1 生粉質構特性分析 隨機抽取一條生粉，固定在支點距離為2cm的支架上，采用TA－SBA探頭，觸發點負載2g，探頭推進速度0.2mm/s，壓縮距離1cm的條件進行分析。每個樣品任意測定6條，所有數據以生粉直徑為2mm的標準進行修正。

1.3.2 米粉煮熟處理及分析 從XMM、TDM和TFS生粉中分別隨機抽取25條（長度約10cm），稱取重量后，按產品說明提供的煮熟方法，在200mL開水中泡20min，從WFM生粉中隨機抽取30條（長度約10cm），稱取重量后，按產品說明提供的煮熟方法，在200mL開水中煮沸8min，然后立刻用陶瓷過濾器（孔徑約1mm）分離熟粉與湯液，將熟粉用100mL冷水（20℃）淋洗3次后，平攤在3層濾紙上放置5min除去余水，稱取熟粉重量。

收集上述湯液與淋洗液一起進行離心分離（40℃，10 000×g，5min），將上清液定容至500mL，作為可溶性成分分析試樣。收集沉淀物于加有硅藻土的干燥皿中，在105℃下干燥至恒重，按式（1）計算不溶物重量百分比。取20mL上清液放入加有硅藻土的干燥皿中，在105℃下干燥至恒重，按式（2）計算可溶物重量百分比。

1.3.3 熟粉感官分析 按產品說明提供的煮熟方法煮熟后，對硬度和爽滑度兩個指標，用高、偏高、適中、偏低、低5個級別，由5人進行感官評定。

1.3.4 熟粉質構分析 隨機取剛制作的熟粉3條，平整地貼在不銹鋼板上，采用TA18探頭，觸發點負載1g，探頭推進速度0.2mm/s，壓縮距離2mm，循環2次的分析條件測定，每條熟粉任意選兩處測定。

1.3.5 熟粉結構SEM觀察 根據文獻［3］修改如下：隨機取剛制作的熟粉若干，在液氮中充分凍結，－80℃下真空干燥后，作為SEM觀察樣品，保存在干燥器中備用。SEM觀察時，將凍干樣品折斷，小心防止觀察面受損，在樣品臺上固定好，經離子濺射噴金（30s）等前處理后，在10～30kV加速電壓下進行觀察。

1.3.6 可溶物中淀粉含量分析 取1.3.2中的上清液試樣1mL，加無水乙醇3mL，充分攪拌，5℃下靜置2h后，離心分離（5℃，10 000×g，5min）。將上清液去除干盡，加蒸餾水2mL，使沉淀物充分溶解后，溶液定容至20mL，作為可溶性淀粉分析試樣。采用葡萄糖作標準物，苯酚硫酸法測定［3］。

1.3.7 米粉膨潤勢的測定 米粉膨潤勢按式（3）計算：

1.3.8 數據統計處理 采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行數據統計處理。

2 結果與分析

2.1 生粉質構特性

硬度是指到達指定形變所需的力，壓縮功是反映樣品的內部鍵力，二者都是反映面制品品質的重要指標，在圖譜中硬度代表正峰值，壓縮功代表正峰總面積。由圖1可知，XMM和TDM的曲線上升速度相對較快，而WFM和TFS的曲線上升速度相對緩慢。反映韌性的斷裂時間分別為：XMM約8.5s，TDM 約10.5s，WFM約12.5s，TFS約14s。由表1可知，4個樣品間的質構特性差異顯著。硬度、斷裂性、壓縮功和斷裂功的大小關系均為TFS＞TDM＞XMM＞WFM；而斷裂形變值，XMM與TDM、WFM與TFS較為接近。

圖1 生粉質構圖譜Figure 1 Textural spectra of raw rice noodles

表1 生粉質構特性Table 1 Textural characteristic of raw rice noodles（n＝6）

研究［6，7］表明，10%以下的玉米粉、麥麩添加量對面條、面團、面包等的質構特性沒有產生明顯的負面影響。綜上所述，純淀粉成分的TFS結構強度最好；WFM的韌性優于XMM與TDM，而硬度明顯較低，綜合表現結構強度最差。5%的輔料添加在米粉制品煮熟前的質構特性上表現了一定的影響，但螺桿擠壓工藝對米粉組織結構的影響作用是正面的，且相對顯著。

2.2 熟粉感官評價

對硬度和爽滑度兩個指標的感官評定結果為，TFS硬度低、爽滑度高；WFM硬度偏高、爽滑度低；XMM和TDM類似，硬度和爽滑度都適中。

2.3 熟粉質構特性

由圖2可知，各樣品第1循環完成時間均為10s左右，第2循環完成時間均為25s左右，差異很小。XMM與TDM比較，第1正峰表示了類似的大小，但TDM的第2正峰明顯較大。TFS表示了最小的正峰，且幾乎沒有負峰。WFM表示了最大的正峰和負峰（表示粘附力）。表2列舉了差異顯著的正峰（硬度）、正峰面積（壓縮功）、內聚性和膠著性等檢測參數值。這些參數的大小關系都是TFS＜XMM＜TDM＜WFM。內聚性數值上，XMM和TDM相同，與TFS相近，而與WFM有明顯差異。

綜上所述，煮熟后的評價結果與它們的感官評價幾乎完全吻合，且在各項具體參數上表現了樣品間的細微特性。XMM與TDF只在第2正峰表現了明顯差異。另外，它們的綜合特性與TFS更近，而與傳統工藝的WFM差異較大。這些結果進一步說明添加5%輔料對米粉品質特性的影響作用比較小，而螺桿擠壓工藝對米粉組織結構的影響作用相對顯著。

圖2 熟粉質構圖譜Figure 2 Textural spectra of cooked rice noodles

表2 熟粉質構特性Table 2 Textural characteristic of cooked rice noodles（n＝6）

2.4 熟粉結構SEM觀察

米粉的制作過程中，淀粉、纖維、蛋白質等固形物成分在水中受熱時，它們與水分子發生一系列復雜的相互作用［3］。原有的組織結構被破壞、分子溶解甚至分解、重新排列，在常溫下形成一種相對穩定的新結構。在干燥去除水分的工程中，網絡結構相對均勻地整體收縮變成干制粉（生粉）。再煮熟時（復水過程），水分又進入到生粉組織的微空間結構中，生粉組織膨潤、軟化而變成熟粉，但進入的水分量受煮熟時間、成分特性、結構特性的制約。本研究將生粉在一定條件下煮熟，通過液氮瞬間凍結，凍干處理后進行了觀察。

由圖3可知，WFM熟粉表面分布著密集的微孔，初步觀測直徑大約0.1μm左右。其它3樣品也表示了類似的形態和大小。也許米粉在制作過程中受機械或器具等的擠壓、煮熟后的相互摩擦等影響，表面的組織結構發生了變形，不能觀察到本來的結構特性。因此，必須觀察米粉的內部組織。

由圖4可知，熟粉斷面呈現出直徑大約0.5～2.0μm、無規則多邊形蜂窩狀微室結構。另外，還觀察到米粉斷面從邊緣到中心部，微室尺寸逐漸變小的趨勢，4個樣品都表示了同樣的規律。這可以理解為在煮熟時，水分進入粉條內部所要的時間較長，越靠近中心部進入的水分量越少，所以，形成的微室逐漸變小。同時還觀察到與主體組織的微室結構明顯不同的、大而圓的空洞。這也許是米粉制作過程，因粘稠的原料中封存了少量的空氣造成的。因此，在制作過程中增加脫氣處理工序或工藝，對提高米粉品質有重要的作用。由于試驗條件的限制，本研究沒有對樣品間的微室結構、同一樣品的不同部位的微室大小與室壁厚度等詳細結構特性進行定量測量，有待今后進一步研究。

圖3 WFM熟粉表面SEM照片Figure 3 SEM photograph of surface of cooked rice noodles

圖4 熟粉橫斷面SEM照片Figure 4 SEM photograph of cross－section of cooked rice noodles（×5 000）

2.5 熟粉理化特性

由表3可知，熟粉的膨潤勢為2.4～3.2g/g；煮熟過程因粉條破損等原因產生的不溶物為1.2%～2.6%；可溶物為1.7%～5.6%；其中可溶性淀粉占生粉重量比為1.6%～5.4%，樣品間表示了明顯的差異。4個樣品的膨潤勢的大小關系表示為WFM＜TDM≈XMM＜TFS，不溶物的大小關系表示為TFS＜XMM＜WFM＜TDM，可溶物與可溶性淀粉的大小關系都表示為TFS＜WFM＜XMM＜TDM。

米粉因工藝產生的品質差異與上述熟粉質構分析參數表現了較好的一致性或趨勢對應關系。XMM、TDM、TFS的可溶物幾乎是來源于可溶性淀粉，這或許是在擠壓、熟化、結構重組過程中，一部分分子量較小的直鏈淀粉被擠出核心組織結構，變得相對自由的緣故。此外，XMM和TDM的主要物性指標膨潤勢基本相同，高于傳統工藝米粉WFM。這些結果進一步證明了螺桿擠壓工藝對米粉口感品質的改良作用。

表3 熟粉理化特性Table 3 Physicochemical properties of cooked rice noodles （n＝6）

2.6 米粉理化指標間的相互關系

為了把握米粉理化特性間的內在聯系，分析了主要理化特性指標間的相關性見表4。由表4可知，從生粉之間的關系看，斷裂性與斷裂功之間呈正相關（r＝0.84）。從生粉與熟粉的關系看，大多數指標之間呈負相關性。生粉斷裂性與熟粉內聚性、膠著性之間相關系數絕對值大于0.7；生粉斷裂功與熟粉內聚性、膠著性、可溶物、可溶性淀粉之間相關系數絕對值大于0.6；生粉斷裂變形與可溶物、可溶性淀粉之間相關系數絕對值大于0.8。但生粉斷裂性（r＝0.85）、斷裂功（r＝0.90）分別與熟粉膨潤勢之間表示了較大的正相關性。從熟粉之間的關系看，內聚性與膠著性之間具有絕對的正相關性（r＝1.0）；膨潤勢與內聚性、膠著性、不溶物之間分別有較大的負相關性，相關系數絕對值大于0.8。從成分之間的關系看，不溶物與可溶物之間（r＝0.93）、可溶物與可溶性淀粉之間（r＝0.91）分別表示了較大的正相關性。

表4 米粉理化指標間的相互關系Table 4 Relationship with physicochemical indicators

3 結論

（1）螺桿擠壓工藝與傳統工藝比較，不僅具有操作簡便、節能、高效等優勢，同時對米粉組織結構的形成和煮熟后的品質特性具有顯著的改良作用。

（2）添加5%的輔料對米粉的質構特性影響很小，而螺桿擠壓工藝對米粉組織結構的影響作用相對較大。

（3）米粉形成的無規則多邊形蜂窩狀水微室結構，與面包等糧食加工產品的氣室結構在形態上明顯不同，且尺寸小幾個數量級。這種水室結構與氣室結構的差異是由于形成原理不同造成的結果。

但本研究取得的數據有限，還不能對米粉品質形成機理進行較好的論述，有待今后進一步深入研究。

1 梁蘭蘭，吳軍輝，幸芳，等.大米淀粉晶體特性對濕米粉質構的影響［J］.中國糧油學報，2013（6）：5～9.

2 周顯青，張玉榮，李亞軍.植物乳酸菌發酵對米粉蒸煮和質構特性的影響［J］.河南工業大學學報（自然科學版），2011（2）：15～18.

3 Tang Han－jun，Aado Hidomi，Mitsunaga Yieyasu，et al.Important role of starch in the freeze－thaw damage of Nama－An particles prepared from adzuki beans（Vigna angularis）［J］.Carbohydrate Polymers，2005，59（2）：197～204.

4 趙延偉，呂振磊，王坤，等.面條的質構與感官評價的相關性研究［J］.食品與機械，2011，27（4）：25～28，39.

5 朱津津，潘治利，謝新華，等.湯圓TPA質構特性測試條件的優化［J］.食品科學，2013（6）：171～174.

6 馮世德，孫太凡.玉米粉對小麥面團和饅頭質構特性的影響［J］.食品科學，2013（1）：101～104.

7 陳建省，郭啟芳，崔金龍，等.麥麩添加量和粒度對中國干面條質構特性的影響（英文）［J］.食品科學，2013（7）：92～98.

8 Godiksen H，Morzel M，Hyldig G，et al.Contribution of cathepsins B，L and D to muscle protein profiles correlated with texture in rainbow trout（Oncorhynchus mykiss）［J］.Food Chemistry，2009，113（4）：889～896.

9 賈艷華，楊憲時，許鐘，等.水分含量對軟烤扇貝質構和色澤的影響［J］.食品與機械，2010，26（3）：47～50.