大米-牛肉擠壓膨化產(chǎn)品研發(fā)及性質(zhì)研究

梁文明，徐興陽，楊莉莉，程麗敏，陳野（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

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大米-牛肉擠壓膨化產(chǎn)品研發(fā)及性質(zhì)研究

梁文明，徐興陽，楊莉莉，程麗敏，陳野*
（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

摘要：利用自熟雙螺桿多功能食品膨化機(jī)，進(jìn)行擠壓膨化大米-牛肉制品的開發(fā)與研究。應(yīng)用正交試驗(yàn)以感官評價(jià)為指標(biāo)研究牛肉的添加量、物料濕度、螺桿轉(zhuǎn)速及擠壓溫度4個(gè)操作參數(shù)對擠出物的的影響。確定了最適工藝條件：進(jìn)料濕度是17%，螺桿恒定轉(zhuǎn)速為160r/min，擠壓溫度為160℃，牛肉的添加量是10.00 %。在此條件下產(chǎn)品的硬度為4.2 N、脆度為21.4mm、膨脹度為329%，產(chǎn)品口感細(xì)膩，酥脆可口，有牛肉的香味。感官評價(jià)得分最高。經(jīng)電鏡觀察擠壓之后淀粉顆粒膨脹，彼此間距增大且變得更光滑。

關(guān)鍵詞：牛肉；大米；擠壓膨化；感官評價(jià)；掃描電鏡

牛肉中富含蛋白質(zhì)，氨基酸組成比豬肉更接近人體需要，能提高機(jī)體的抗病能力，是補(bǔ)益佳品[1]。本文利用擠壓膨化技術(shù)研究了一種新的牛肉深加工的方法。擠壓膨化技術(shù)是將物料送入擠壓機(jī)中在高溫、高壓、高剪切的條件下使物料反生變化，形成疏松、多孔、酥脆的產(chǎn)品。擠壓膨化食品因其產(chǎn)品蓬松，形態(tài)多樣得到了較多消費(fèi)者的喜愛，可用一臺擠壓機(jī)一步完成混合、熟化、破碎、殺菌、預(yù)干燥、成型等工藝，制成膨化產(chǎn)品，同時(shí)只要簡單的更換擠壓機(jī)器的配件就可以改變產(chǎn)品的外形，所以擠壓膨化食品得到了迅猛的發(fā)展[2]。擠壓食品的原料一般以谷物類為主，如大米、玉米、馬鈴薯、木薯、小麥粉、燕麥等，其產(chǎn)品主要有主食類、早點(diǎn)類、兒童食品各種小食品[3]，以動物肉類為原料利用擠壓膨化技術(shù)開發(fā)膨化產(chǎn)品卻鮮有報(bào)道，這些產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量較低，肉類的蛋白質(zhì)含量較高，谷物類一般缺乏賴氨酸和含硫氨基酸，而肉中富含賴氨酸和蛋氨酸[4]，將牛肉粉與大米混合擠壓，大米能夠提供人體所需的碳水化合物和能量，牛肉能夠提供一般谷物中缺少的氨基酸，所以以大米-牛肉為主要原料制成的擠壓膨化產(chǎn)品能有效提高膨化食品的營養(yǎng)價(jià)值使其營養(yǎng)更加均衡故而有廣闊的開發(fā)前景。

1　材料與方法

1.1主要物料

牛肉粉由青島隆海食品有限公司生產(chǎn)，其主要成分為粗蛋白50.87 %、粗脂肪8.37 %。大米粉從本地超市購得。

1.2主要設(shè)備

DS32-Ⅱ雙螺桿擠壓機(jī)（螺桿直徑32 mm，長徑比18.75∶1，螺桿轉(zhuǎn)速0～250 r/min，模孔孔徑5 mm）：濟(jì)南賽百諾科技開發(fā)有限公司；TA—XTplus型質(zhì)構(gòu)儀：北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司；DSC60A型差式掃描量熱儀：島津制作所；SU1510型掃描電子顯微鏡：日立電子—株式會社水分快速測定儀；RS-232電子天平：丹納赫傳感工業(yè)控制；DZF-6020烘箱：上海福馬實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FW80快速粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；TC-102D恒溫水浴鍋：美國BIO-RAD公司。

1.3方法

1.3.1單因素試驗(yàn)優(yōu)化擠壓參數(shù)

設(shè)定參數(shù)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別為水分含量（17%、18 %、19 %、20 %、21 %）、螺桿轉(zhuǎn)速（140、150、160、170、180 r/min）、擠壓溫度（140、150、160、170、180℃）、牛肉粉添加量（5 %、8 %、11 %、14 %、17 %）。

1.3.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取水分含量（A）、螺桿轉(zhuǎn)速（B）和擠壓溫度（C）和牛肉粉添加量（D）作為試驗(yàn)因素，以擠壓產(chǎn)品的感官評價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，并進(jìn)行方差分析。

1.3.3感官評價(jià)

對產(chǎn)品的色澤、硬度、脆度、咀嚼性和外形進(jìn)行感官評價(jià)打分，每項(xiàng)5分共計(jì)25分，選取20名參加過食品感官課程培訓(xùn)的評價(jià)員對膨化產(chǎn)品進(jìn)行感官評價(jià)并計(jì)算平均值。對樣品隨機(jī)編號，評價(jià)員對產(chǎn)品進(jìn)行獨(dú)立、客觀評價(jià)，每個(gè)樣品評價(jià)之間有一定的時(shí)間間隔，使用清水簌口，評價(jià)員之間無交流[5]。感官質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1擠壓膨化產(chǎn)品感官評價(jià)指標(biāo)及評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The mushroom extrusion sensory evaluation and scoring standard

1.3.4擠壓膨化產(chǎn)品的硬度、脆度、膨脹度

用質(zhì)構(gòu)儀對最適條件的擠壓產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析，測定產(chǎn)品的硬度和脆度，采用HDP/3PB探頭，測前速度為1.0 mm/s，測試速度為3.0 mm/s，測后速度為10.0 mm/s。測10次取平均值。硬度是指被測物斷裂前受到的最大的力，脆度是指被測物斷裂時(shí)探頭下壓的距離[6]。

用電子數(shù)顯卡尺測量擠出物的膨脹度，它表示為擠出物的橫截面直徑與模孔直徑的比，測定10次取平均值[7]。

1.3.5掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)

將樣品粉碎后，利用高真空鍍機(jī)對試樣表面噴金，噴金時(shí)間60 s，然后置于掃描電鏡下，觀察膨化產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)[9]。

1.3.6添加牛肉粉擠壓之后物料組分的變化

由于牛肉粉添加和擠壓膨化加工，使物料組分（淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)）發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。

粗蛋白含量測定：GB 5009.5-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》；粗脂肪含量測定：GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》；淀粉含量測定：GB/ T 5009.9-2008《食品中淀粉的測定》。

2　結(jié)果與討論

2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1水分含量對膨脹度的影響

膨脹度的大小直接影響膨化產(chǎn)品的質(zhì)地和口感，是衡量膨化產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，水分含量對膨脹度的影響見圖1。

圖1水分含量對膨脹度的影響Fig.1 The influence of moisture content on product sectional expansion indices

物料中的水分含量在膨化過程中會直接影響擠壓機(jī)機(jī)腔內(nèi)的溫度和壓力，從而影響擠壓產(chǎn)品的品質(zhì)。膨脹度隨著水分含量的增加而降低，水分含量從17 %到19 %，膨化率降低趨勢顯著，水分含量從19 % 到21 %，膨脹度降低趨勢不顯著，在17 %的水分含量條件下，其膨脹度最佳，膨脹度為329 %。由此看來，水分含量對產(chǎn)品的膨脹度影響較顯著，水分過高，得到的擠壓產(chǎn)品表面粗糙，產(chǎn)生的蜂窩狀空隙不均勻，這是由于在產(chǎn)品擠出的瞬間蒸汽過多，形成多個(gè)不能愈合的通路殘痕，使得一部分水蒸氣不能及時(shí)放出，殘留后凝成水蒸氣，使得產(chǎn)品膨化率降低。物料的水分含量較低，得到的產(chǎn)品膨脹度較高。

2.1.2螺桿轉(zhuǎn)速對膨脹度的影響

螺桿轉(zhuǎn)速對膨脹度的影響見圖2。

圖2螺桿轉(zhuǎn)速對膨脹度的影響Fig.2 The influence of revolution speed of extrusion on product sectional expansion indices

螺桿轉(zhuǎn)速由140 r/min增加到160 r/min，產(chǎn)品的膨脹度逐漸增大，到160 r/min達(dá)最大值329 %，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速由160 r/min增加到180 r/min，產(chǎn)品的膨脹度又逐漸減小，這是由于較小的螺桿轉(zhuǎn)速不能使物料得到較大的剪切力，從而影響產(chǎn)品的膨脹度，增大螺桿轉(zhuǎn)速可以使剪切力加劇，降低物料的黏度，膨脹度增大。但是螺桿轉(zhuǎn)速太大又會使得物料的機(jī)腔內(nèi)的滯留時(shí)間較短，不能充分組織化，得不到理想的膨脹度。

2.1.3擠壓溫度對膨脹度的影響

擠壓溫度對膨脹度的影響見圖3。

圖3擠壓溫度對膨脹度的影響Fig.3 The influence of barrel temperature on product sectional expansion indices

擠壓溫度從140℃增加到160℃，產(chǎn)品的膨脹度逐漸增加，160℃達(dá)最大值329 %，從160℃增加到180℃，產(chǎn)品的膨脹度逐漸降低。擠壓溫度太低，熔融物料的黏度較高，使得產(chǎn)品膨脹度降低，而擠壓溫度太高，又會使物料的黏度過低，水蒸氣太多，蒸汽壓力很容易使氣孔破裂，膨脹度降低。因此擠壓溫度在一定的范圍內(nèi)，才能使得產(chǎn)品達(dá)到一個(gè)較好的膨化效果。

2.1.4牛肉粉添加量對膨脹度的影響

牛肉粉的添加量對膨脹度的影響見圖4。

圖4牛肉粉添加量對膨脹度的影響Fig.4 The influence of beef paoder content on product sectional expansion indices

牛肉粉添加量由5 %增加到14 %，產(chǎn)品的膨脹度逐漸降低，添加量在14 %以上時(shí)產(chǎn)品擠壓困難，選擇適中的牛肉粉添加量，在不影響膨脹度的情況下，增加牛肉粉改善產(chǎn)品的風(fēng)味和營養(yǎng)。

由單因素試驗(yàn)得到正交試驗(yàn)因素水平表見表2。

表2正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Orthogonal test level of extrusion

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3。

表3正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results of extrusion orthogonal experiment

本試驗(yàn)結(jié)果分析采用方差分析法，首先進(jìn)行F檢測，方差分析見表4。

由表可以看出，4個(gè)因素對擠壓膨化產(chǎn)品的影響的主次順序?yàn)椋核趾?擠壓溫度>牛肉粉添加量>螺桿轉(zhuǎn)速。A因素以A1水平最適，B因素以B3水平最適，C因素以C2水平最適，D因素以D2水平最適，即水分含量17 %，擠壓溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min，牛肉粉添加量11 %。由方差分析得水分含量對膨化食品綜合評分的影響最顯著，其他因素?zé)o顯著影響[10]。

表4正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment

2.3優(yōu)化條件的驗(yàn)證

驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果見表5。

表5驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Validation test results

結(jié)果顯示該條件下得到的產(chǎn)品的感官評價(jià)得分最高。得到產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果為硬度4.2N，脆度21.4 mm，此條件得到產(chǎn)品的膨脹度為329 %。

2.4產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 SEM micrographs of beef-rice powder and extrusion products

由電鏡圖觀察到擠壓前兩種粉末顆粒分布不均勻，擠壓后粉末顆粒更加均勻，形狀規(guī)則，這可能由于擠壓后淀粉顆粒被破壞，淀粉分子由有序變?yōu)闊o序狀態(tài)，淀粉發(fā)生糊化因此結(jié)構(gòu)更加松散分布更加均勻[12]。2.5未添加牛肉粉與添加牛肉粉擠壓膨化產(chǎn)品的營養(yǎng)對比

未添加牛肉粉與添加牛肉粉擠壓膨化產(chǎn)品的營養(yǎng)對比見表6。

由表6可以看出添加牛肉粉的擠壓膨化產(chǎn)品與未添加的相比蛋白質(zhì)跟脂肪的含量顯著增加，牛肉粉的增加補(bǔ)充了谷物類食品中缺少的氨基酸尤其是賴氨酸跟谷氨酸，使產(chǎn)品的營養(yǎng)更加的均衡，并且產(chǎn)品碳水化合的含量為70.36 %滿足了日常能量的供應(yīng)。

表6營養(yǎng)成分表Table 6 Nutrition Information g/100 g

3　結(jié)論

牛肉粉與大米粉的擠壓膨化的最佳工藝為：水分含量17 %，擠壓溫度170℃，螺桿轉(zhuǎn)160 r/min，牛肉粉添加量11 %。在此條件下產(chǎn)品的感官評價(jià)得分最高為23.762，產(chǎn)品的硬度為4.2 N，脆度為21.4 mm，截面膨脹度為329 %。掃描電鏡觀察得知擠壓后的產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)變得規(guī)則有序均勻一致。本項(xiàng)研究表明可以通過擠壓牛肉制成膨化產(chǎn)品，得到的產(chǎn)品比市售的同類產(chǎn)品營養(yǎng)更加均衡，具有廣闊的開發(fā)前景。并且本研究的工藝為以后的擠壓膨化肉制品的生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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Sudies on Technologocal Parameters and Characteristics of Rice-Beef Extrusion Product

LIANG Wen-Ming，XU Xing-Yang，YANG Li-Li，CHENG Li-Min，CHEN Ye*
（College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）

Abstract：The aim of the reserch was to extrude rice-beef using two screw extruder（SYSLG32-II，Jinan）.The optimal extrusion paraments were obtained by the orthogonal experiment design through sensory evalution.The results of extrusion parameters suggested that moisture cotent 17 %，revolution speed of extruder 160 r/min，extrusion temperature 160℃，beef content 10.00 %.The characteristic parameters of the extruded product under the optimal extrusion process were hardness 4.2 N，brittleness 21.4 mm，expansion rate 329 % and achieved the highest sensory scores 19.8. The product was a light brown，shiny，dedicate，crispy beef flavor snack.The starch granules swelled，each spacing increased and became more smooth.

Key words：beef；rice；extrusion；sensory evaluation；scanning electron microscope

收稿日期：2015-11-09

*通信作者：陳野（1968—），男（漢），教授，博士，研究方向：農(nóng)副產(chǎn)品加工。

作者簡介：梁文明（1989—），男（漢），碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與物流保鮮。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.022