擠壓膨化對(duì)速溶小米粉的影響

汪 慧，韓 雍

(隴東學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，甘肅慶陽(yáng) 745000)

擠壓膨化對(duì)速溶小米粉的影響

汪 慧，韓 雍

(隴東學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，甘肅慶陽(yáng) 745000)

以什社小米為原料，探索擠壓膨化處理工藝對(duì)小米粉速溶特性的影響，明確了物料粒度、物料含水量、膨化溫度、螺桿轉(zhuǎn)速等影響因素對(duì)小米速溶粉速溶特性的影響。結(jié)果表明：物料粒度80目、物料含水量17%、膨化溫度165℃、螺桿轉(zhuǎn)速140r/min時(shí)，小米速溶粉在蛋白分散指數(shù)(PID)、分散性、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性、沉降性、堆積密度和溶解度等幾個(gè)速溶指標(biāo)間能夠達(dá)到比較均衡的表現(xiàn)，產(chǎn)品速溶特性表現(xiàn)良好。試驗(yàn)為進(jìn)一步研究以擠壓膨化方式進(jìn)行速溶小米粉的加工工藝提供了一定基礎(chǔ)。

擠壓膨化；速溶粉；小米

小米是世界上最古老的栽培農(nóng)作物之一[1-2]，是一年生禾本科草本植物。它起源于我國(guó)黃河流域，其栽培歷史非常悠久，是最早作為糧食作物之一的谷物，是我國(guó)北方地區(qū)重要的雜糧作物[3]。小米含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪，而且營(yíng)養(yǎng)素配比合理，人體吸收消化率高[5]，小米金屬元素鐵、鋅、鎂、銅、硒的含量高于其他3種谷物[6]。小米營(yíng)養(yǎng)豐富，兼有食療養(yǎng)生保健作用，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱(chēng)為“保健米”[7]。

小米作為傳統(tǒng)滋補(bǔ)食品受到人們的青睞，各種小米新產(chǎn)品運(yùn)用而生，其中速溶產(chǎn)品越來(lái)越被人們所接受和喜愛(ài)。在過(guò)去的十多年，科研工作者對(duì)小米速溶產(chǎn)品工藝已經(jīng)進(jìn)行了較為廣泛的研究，小米速溶粉加工具有能量及原料利用率高、營(yíng)養(yǎng)損失少、產(chǎn)品種類(lèi)多、原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[8-10]，產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)反映。擠壓膨化技術(shù)是現(xiàn)代食品加工的方向之一[11-13]，為進(jìn)一步明擠壓膨化技術(shù)對(duì)小米粉速溶特性的影響，本文就擠壓膨化工藝中各個(gè)參數(shù)對(duì)速溶小米粉的性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 材料 小米，產(chǎn)于甘肅省慶陽(yáng)市西峰區(qū)什社鄉(xiāng)。

1.1.2 儀器與試劑 SYSLG30-IV雙螺桿實(shí)驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南賽百諾科技開(kāi)發(fā)有限公司；T25高壓勻質(zhì)機(jī)，德國(guó)克魯格斯公司；DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏公司；KQ3200DE數(shù)控超聲機(jī)，河南兄弟儀器公司；萬(wàn)能高速粉碎機(jī)，廣州大祥公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 加工工藝

工藝要點(diǎn)：原料處理：除去雜物和缺損的顆粒，清除雜質(zhì)，備用；粉碎、分級(jí)過(guò)篩：物料粉碎，按照不同目數(shù)進(jìn)行篩分，留樣備用；拌料：根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)篩分的物料分別進(jìn)行不同比例的加水拌料；干燥：將擠出的米粉置于烘干機(jī)，在105℃下進(jìn)行干燥；磨粉，過(guò)篩：對(duì)干燥后的塊狀米粉進(jìn)行粉碎，統(tǒng)一用100目篩子過(guò)篩，備用。

1.2.2 因素水平設(shè)計(jì) 原料粒度經(jīng)擠壓對(duì)米粉速溶特性的影響，將小米經(jīng)粉碎機(jī)粉碎過(guò)篩分別得到粒度為18、36、60、80、100目等5個(gè)水平的小米粉，分別置于調(diào)粉機(jī)中攪拌，調(diào)節(jié)物料濕度為17%、在膨化溫度165℃、螺桿轉(zhuǎn)速120 r/min條件下擠壓膨化。

(1)物料含水量對(duì)小米粉速溶特性的影響，試驗(yàn)設(shè)置物料含水量為物料質(zhì)量的15%、17%、19%、21%和23%等5個(gè)水平。稱(chēng)取5份小米渣粉(80目)，分別置于調(diào)粉機(jī)中攪拌，調(diào)節(jié)物料濕度。在膨化溫度165℃、螺桿轉(zhuǎn)速120 r/min條件下擠壓膨化。

(2)膨化溫度對(duì)小米粉速溶特性的影響：試驗(yàn)設(shè)置膨化溫度為150、165、180、195、210℃等5個(gè)水平。稱(chēng)取5份小米渣粉(80目)，在物料含水量17%、螺桿轉(zhuǎn)速120 r/min條件下擠壓膨化。

(3)螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小米粉速溶特性的影響：試驗(yàn)設(shè)置螺桿轉(zhuǎn)速為100、120、140、160、180 r/min等5個(gè)水平。準(zhǔn)確稱(chēng)取5份小米渣粉(80目)，調(diào)節(jié)物料濕度17%，在膨化溫度165℃條件下擠壓膨化。

1.3 速溶指標(biāo)[10-24]

1.3.1 蛋白分散指數(shù)(PID)[9]精確稱(chēng)取 1g 左右的小米粉，加入20mL 水，充分?jǐn)嚢?.5h后將溶解液全部轉(zhuǎn)移至離心管中，以3 000r/min離心10min后取上清液，沉淀后再加入10mL水?dāng)嚢瑁S后采用相同的方法離心并棄去沉淀，將上清液合并，并利用凱氏定氮法測(cè)定其粗蛋白含量。

1.3.2 分散性[15，17，20]稱(chēng)取5 g樣品放于100 mL燒杯中，加入25℃的去離子50 mL，以800 r/min的轉(zhuǎn)速在恒溫磁力攪拌器上攪拌，記錄從攪拌開(kāi)始到粉塊全部分散所需要的時(shí)間(s)，時(shí)間越短干粉分散性越好。

1.3.3 堆積密度[23]將小米粉從漏斗中散落至10mL量筒中，測(cè)定10mL小米粉的重量，換算出其堆積密度(g/mL)。

1.3.4 溶解度[16-23]精確稱(chēng)量樣品5.00 g樣品，置于50 mL小燒杯中，加入去離子水30 mL，室溫條件下以磁力攪拌器攪拌30 min，使小米粉充分溶解。將溶液完全轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容，充分搖勻。取10 mL，放入離心管中，3 000 r/min離心10 min，取上清液，轉(zhuǎn)入稱(chēng)量皿中，在水浴中加熱20 min，然后放入105℃干燥箱中烘干至質(zhì)量恒定。計(jì)算溶解度(g/100 g)，溶解度越大干粉速溶性越好。

(1)

式(1)中：M1—溶有小米粉的干燥稱(chēng)量皿，g；M0—潔凈稱(chēng)量皿，g；m—小米粉稱(chēng)樣量，g；W—小米速溶粉含水率，%

1.3.5 潤(rùn)濕性[14，17]在250 mL燒杯中加入25℃的去離子水200 mL，稱(chēng)取0.5 g樣品均勻平鋪于水面上，測(cè)定從樣品加入至樣品完全沉降所需要的時(shí)間(s)，時(shí)間越短干粉潤(rùn)濕性越好。

1.3.6 沉降性[23]將40g小米粉溶于水中，定容至100mL，攪拌均勻后取一定容積均勻混合液，令其靜置沉降30min，然后測(cè)定沉淀出來(lái)的固體體積。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)由SPSS19.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 物料粒度對(duì)小米粉速溶特性的影響

由表1看出，隨著物料粒度的增大，分散性、蛋白分散指數(shù)(PID)、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性和沉降性都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，與有關(guān)報(bào)道一致[20]。堆積密度和溶解隨物料顆粒細(xì)化呈增大的趨勢(shì)，當(dāng)物料粒度為100目時(shí)，檢測(cè)值達(dá)到最大。可能原因?yàn)槲锪狭６仍酱螅∶追叟蚧脑匠浞郑鞍踪|(zhì)變性程度越大，淀粉糊化度越高，其顆粒與水作用效果和物料之間的相互影響不是非常顯著，大顆粒物料影響宏觀物性的表現(xiàn)；相反，對(duì)微觀物性的影響直接表現(xiàn)在物料的細(xì)顆粒狀態(tài)，物料溶解于水的程度和本身的相互影響越來(lái)越明顯。由于存在速溶指標(biāo)的2個(gè)極端表現(xiàn)，綜合考慮，當(dāng)物料粒度為80目時(shí)，小米粉的速溶性比較均衡。

表1 物料粒度對(duì)小米粉速溶特性的影響

注：**均值差的顯著性水平為 0.01；*均值差的顯著性水平為 0.05。

2.2 物料含水量對(duì)小米粉速溶特性的影響

由表2看出，隨物料含水量的增加，蛋白分散指數(shù)(PID)呈先增加后減小再增大的趨勢(shì)。PID反映了蛋白質(zhì)的變性程度，PID越低，說(shuō)明蛋白質(zhì)變性程度大。隨物料含水量的增加，分散性、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性和沉降性呈先減小后增大的趨勢(shì)，在物料含水量為17%時(shí)值最小；堆積密度和溶解度呈先增大后減小的趨勢(shì)，在物料含水量為17%時(shí)最大。這說(shuō)明在物料含水量為17%時(shí)，小米粉擠壓膨化最充分，使得小米粉的主要成分淀粉得以最大程度的膨化。綜合考慮，物料含水量在17%時(shí)，小米粉的速溶性最好[17]。

2.3 膨化溫度對(duì)小米粉速溶特性的影響

由表3看出，隨著膨化溫度的升高，PID呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，蛋白質(zhì)變性程度提高，導(dǎo)致蛋白分子內(nèi)部疏水基團(tuán)暴露，這樣蛋白質(zhì)分子通過(guò)疏水作用形成較大的聚集體，分子量增加導(dǎo)致變性蛋白質(zhì)的溶解性降低。隨著膨化溫度的升高，分散性、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性和沉降性都呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，在膨化溫度在165℃時(shí)值最小；堆積密度和溶解度呈先增大后減小的趨勢(shì)，在膨化溫度為165℃時(shí)值最大，推測(cè)小米粉在165℃擠壓膨化時(shí)，所受熱效應(yīng)和剪切效應(yīng)的綜合效應(yīng)較好，獲得膨化產(chǎn)品有較好的均一性。綜合考慮，膨化溫度為165℃時(shí)，經(jīng)擠壓的小米粉的速溶性最好[18]。

表2 物料含水量對(duì)小米粉速溶特性的影響

注：**均值差的顯著性水平為 0.01；*均值差的顯著性水平為 0.05。

表3 膨化溫度對(duì)小米粉速溶特性的影響

注：**均值差的顯著性水平為 0.01；*均值差的顯著性水平為 0.05。

2.4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小米粉速溶特性的影響

由表4看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，PID呈遞增趨勢(shì)。但是隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，分散性、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性和沉降性都呈先減小后增大的趨勢(shì)，在螺桿轉(zhuǎn)速為140r/min時(shí)值最小；隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，堆積密度和溶解度都呈先增大后減小的趨勢(shì)。這可能與物料擠壓過(guò)程中，由于螺桿轉(zhuǎn)速影響物料的混合、水分?jǐn)U散、物料滯留擠壓腔等方面，造成不同螺桿轉(zhuǎn)速形成的擠出物料的物性不同。綜合考慮，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為140r/min時(shí)，小米粉的速溶性較好。

表4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)小米粉速溶特性的影響

注：**均值差的顯著性水平為 0.01;*均值差的顯著性水平為 0.05。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以擠壓膨化工藝進(jìn)行小米粉處理，以物料粒度、物料含水量、膨化溫度和螺桿轉(zhuǎn)速[27]為主要觀察因素，獲得小米速溶粉速溶特性參數(shù)。結(jié)果表明，所選擇的小米速溶粉擠壓膨化影響因素對(duì)產(chǎn)品均有一定的影響效果：物料粒度為80目、物料含水量為17%、膨化溫度為165℃、螺桿轉(zhuǎn)速為140r/min時(shí)，小米速溶粉在PID、分散性、流動(dòng)性、潤(rùn)濕性、沉降性、堆積密度和溶解度等幾個(gè)速溶指標(biāo)間能夠達(dá)到比較均衡的表現(xiàn)，產(chǎn)品特性表現(xiàn)良好。但是局限于試驗(yàn)階段性，并沒(méi)有完全考慮產(chǎn)品配料及后期處理等因素影響情況，后期試驗(yàn)應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合試驗(yàn)，最終明確小米速溶粉的最佳擠壓膨化生產(chǎn)工藝。◇

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(責(zé)任編輯 李婷婷)

Effects of Extrusion Processing on Instant Millet Powder

WANG Hui，HAN Yong

(College of Agriculture and Forestry，Longdong University，Qingyang 745000，China)

Shishe millet was taken as raw material， the extrusion processing was employed to discribe the influences on instant characteristics of millet powder.The different factors，including material particle size，moisture of materials，extrusion temperature，screw speed，were analyzed to reveal the effects on instant millet powder.The results showed that when the material particle size were 80 mesh，materials moisture were 17%，extrusion temperature were 165 ℃， and screw speed were 140 r/min，the instant characteristics of millet powder about PID，dispersion，mobility，wettability，settling with accumulation density and solubility achieved a better balanced with good product performance.The experiment provided foundation for further study on instant millet powder processing by extrusion processing.

extrusion;instant powder;millet

甘肅省慶陽(yáng)市科技支撐項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KZ2012-70)。

汪慧(1985— )，女，碩士，講師，從事食品安全教學(xué)和研究。