擠壓膨化對大麥-金針菇復合粉理化特性的影響

熊 浩，王嘉馨，李佳穎，祝 瑩，肖 香

江蘇大學 食品與生物工程學院 (鎮江 212013)

大麥是我國古老的糧食作物之一，其蛋白質、膳食纖維、維生素、礦質元素含量高，脂肪含量低且多為人體所需的不飽和脂肪酸，符合現代營養學所提出的“三高二低”的標準。大麥雖然營養豐富，但其面筋含量很低，因而制成的大麥食品往往較硬，缺乏彈性，適口性差[1]。這些因素限制了大麥在食品工業中的應用，導致目前大麥的開發主要局限在全麥面包、面條、餅干等產品上。隨著人們生活節奏的加快，方便、快捷、營養、安全的食品越來越受到廣大消費者的青睞。開發大麥全谷物健康食品，有效預防和控制以糖脂代謝紊亂為代表的代謝綜合征的發生與發展，具有重要的社會價值和健康意義。因此需選擇更合適的加工手段處理大麥粉，開發方便、即食的大麥全谷物食品[2]。

金針菇是一種傳統的食用菌，其味道鮮美獨特，且分布廣、產量高，目前已成為世界第三大食用菌。金針菇營養成分豐富，含有多糖、糖蛋白、蛋白聚糖、樸菇素等多種生物活性物質，具有很高的藥用價值[3]。大麥賴氨酸含量較低，而金針菇氨基酸的含量非常豐富，將大麥和金針菇復配可使產品營養更加全面均衡，產品同時具有高蛋白、低脂肪、低熱量、膳食纖維及氨基酸含量豐富等特點，而且安全衛生，更符合現代健康消費人群的需要。

擠壓膨化作為一種經濟實用的新型加工方式，以其生產成本低、生產效率高、產品形狀多樣、產品營養損失小等優點廣泛應用于谷物加工中，其獨特的口感也一直備受消費者喜愛，但是加工過程會對谷物的理化特性產生一定影響，如：擠壓膨化會使黑米的流動性和起泡高度減小，同時水溶指數、膨脹力以及黏度明顯增加，還原糖、淀粉與脂肪的含量均出現不同程度的減小[4]；小米經過擠壓膨化后，產生較多醛類、呋喃類揮發性風味物質，脂肪含量和直鏈淀粉含量減少，多不飽和脂肪酸尤其是亞油酸含量增加[5]。

綜上所述，本文采用雙螺桿擠壓膨化技術，在最優膨化條件下對金針菇-大麥復合粉進行膨化處理，探討擠壓膨化工藝對金針菇復配大麥粉產品理化特性的影響，為大麥及金針菇膨化食品的開發及品質評價提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1試驗原料

大麥，采用揚飼麥3號，用流水清洗大麥表面灰塵、泥沙后，置于50 ℃鼓風干燥機中干燥4 h后粉碎過100目篩，得大麥全粉；金針菇粉，由江南生物科技有限公司提供。

根據前期研究[1]，采用套筒溫度140 ℃、物料含水率20%、螺桿轉速45 Hz、喂料速度35 Hz進行雙螺桿擠壓膨化，試驗原料分組情況見表1。

表1 試驗原料分組

1.1.2儀器與設備

SLG型雙螺桿擠壓膨化機，濟南大彤機械設備有限公司；JP型高速多功能粉碎機，上海力箭；HB43-S型鹵素水分快速測定儀，瑞士Mettler Toledo公司；RVA-TecMaster，快速黏度分析儀，波通瑞華科學儀器(瑞典)；差示掃描量熱儀，美國TA公司；UltraScan PRO型分光測色儀，美國Hunterlab公司。

1.2 試驗方法

1.2.1色度的測定

采用Hunterlab分光測色儀測定樣品的黑-白度(L*)、綠-紅度(a*)和藍-黃度(b*)，L*值越大則樣品越白，a*越大則樣品越紅，b*越大則樣品越黃。每個樣品重復做3組平行試驗。

1.2.2水溶性指數和吸水性指數的測定

稱取2.5 g(m0)樣品于離心管中，加入30 mL蒸餾水混勻后置于30 ℃水浴鍋中放置30 min，每5 min攪拌1次，再以4 000 r/min離心15 min。將上清液倒入稱量皿中，放入烘箱中烘干至恒重稱重得m1，再稱空皿質量m2，相減即為上清液干重。對沉淀及離心管稱重得m3，再稱量空管質量m4，即為沉淀質量，每個樣品做3組平行實驗。

1.2.3糊化特性分析

測定樣品的糊化特性，參考GB/T 24853—2010來測定。首先使用RVA測定儀的專用鋁筒稱取3 g樣品(濕重，按14%的水分含量計算；水分含量不等于14%時，應進行換算求出要稱取的樣品質量)，向鋁筒中加入蒸餾水至28 g，放入旋轉葉片，上下攪動5次，使樣品均勻分散，將鋁筒卡入測量槽，啟動測定程序，進行測定。每個樣品測定3次，取平均值[6]。

1.2.4靜態粘彈性分析

首先稱取0.6 g大麥粉溶于10 mL蒸餾水中混勻制備成濃度為6%的樣品溶液備用。打開TA流變儀的電源變壓器，待壓力穩定后，打開電腦主機和恒溫槽，再打開TRIOS分析軟件，安裝夾具并進行校正后，取1.5 mL左右樣品溶液滴在平板中央，開始檢測，每個樣品做3組平行實驗。

1.2.5熱特性的測定方法

熱特性分析采用差示掃描量熱儀(DSC)進行測定，測定條件是：稱取2.5 mg樣品置于鋁坩堝中，將其密封，以一定的加熱速率使盒內樣品溫度從20 ℃上升到120 ℃，升溫速率10 ℃/min，測定糊化起始溫度T0、結束溫度Tc、峰值Tp和焓△H[6]。

2 結果與討論

2.1 擠壓膨化處理對大麥-金針菇復合粉色度的影響

大麥-金針菇復合粉在擠壓膨化過程中色度發生了明顯的變化。如表2所示，相比擠壓膨化前的大麥-金針菇復合粉，擠壓膨化后大麥-金針菇復合粉的黑度、紅度和黃度全部增大，以1號和4號樣品為例，在金針菇含量相同的情況下擠壓膨化后其白度減少6.43、紅度增加1.29、黃度增加4.80。這是由于在擠壓膨化過程中高溫高壓的作用，致使淀粉發生了糊化反應，從而使擠壓膨化大麥-金針菇產物顏色變深，接近黃褐色[5]。而在相同條件下金針菇粉含量增加其亮度減小，紅度和黃度增加。

表2 擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的色度

2.2 擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的吸水性指數和水溶性指數的變化

水溶性指數的大小與大麥-金針菇復合粉的淀粉降解程度有關，溶解性的變化反映了分子降解或破壞的程度，經過擠壓后，物料的淀粉和蛋白質都有一定程度的降解。吸水性指數反映了淀粉吸水膨脹形成凝膠的能力。

如表3所示，擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的水溶性指數和吸水性指數明顯增加。這是由于大麥-金針菇復合粉在擠壓膨化的過程中處于高溫高壓狀態，大麥-金針菇復合粉所含的大部分水分會快速地蒸發，因此擠壓膨化后大麥-金針菇復合粉的水分含量會顯著降低，從而膨化產物吸水的能力會增強，并且擠壓膨化產物變得疏松多孔，更有利于水分滲入[4]。金針菇粉含量不同對其水溶指數有影響，但對吸水指數影響很小，從表3可以看出1、2、3號之間以及4、5、6號之間吸水性指數并無顯著性差異。

表3 擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的吸水性指數和水溶性指數

2.3 擠壓膨化處理對大麥-金針菇復合粉糊化特性的影響

糊化特性是衡量大麥品質的一個重要指標，本試驗采用AACC的方法，通過快速黏度分析儀測定大麥粉的糊化特性。RVA曲線反映了大麥淀粉勻漿在加熱、持續高溫和冷卻的過程中發生的黏度變化曲線，其特征值包括峰值黏度、最后黏度、峰值時間、糊化溫度等[7]。

表4中為擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉在糊化過程中高峰黏度、低谷黏度、最后黏度等7個特征值，其中松懈值反應的是淀粉熱糊的抗剪切能力和耐熱能力；反彈值反映的是淀粉冷糊的穩定性和老化的趨勢[8]。從表4可知，擠壓膨化后樣品的糊化溫度50.20 ℃明顯低于擠壓膨化前樣品的糊化溫度。大麥-金針菇復合粉的直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及結構會影響其糊化溫度，一般來說直鏈淀粉含量越高、支鏈淀粉的支鏈越長，其晶體溶解需要消耗的熱量就越大，糊化溫度就會越高。擠壓膨化后樣品的松懈值比膨化前更小，且金針菇粉含量高的樣品松懈值更小，說明它們的淀粉顆粒不易破碎，也就是說其熱糊的穩定性較好。擠壓膨化大麥-金針菇復合粉的高峰黏度、低谷黏度和最后黏度明顯降低，這可以說明擠壓膨化后大麥中的淀粉糊化度增大，可以有效優化其產品口感，進而更有利于研發大麥食用產品。而相同條件下金針菇粉含量增加其高峰黏度、低谷黏度和最后黏度隨之降低說明金針菇粉含量增加淀粉糊化度增大。

表4 擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的糊化特性

2.4 擠壓膨化處理對大麥-金針菇復合粉流變特性的影響

大麥降血脂和膽固醇的功效與其黏度的大小密切相關，通過測定大麥粉樣品的靜態粘彈性可以更進一步分析其流變特性。

由圖1可知，對于未膨化的復合粉，當剪切速率從0.1 s-1逐漸增大到4 s-1時，其黏度迅速下降；當剪切速率在4 s-1到10 s-1時，下降趨勢逐漸變緩；當剪切速率大于10 s-1時，其表觀黏度幾乎不再發生明顯變化。對于膨化后的復合粉，當剪切速率從0.1 s-1逐漸增大到4 s-1時，其黏度隨之下降，當剪切速率大于4 s-1時，其表觀黏度幾乎不再發生明顯變化。黏度曲線出現這種現象的原因可能是樣品反應初期的黏度較高，在開始受到外力作用時遇到的阻力較大，并且隨著剪切速率的提高和外力作用的增強，多糖分子和水分子之間的水合結構被破壞，使其黏度下降，擠壓膨化后大麥-金針菇復合粉的表觀黏度增大。

圖1 擠壓膨化前后大麥-金針菇復合粉的表觀黏度曲線

2.5 擠壓膨化對大麥-金針菇復合粉全粉熱特性的影響

由圖2可知，大麥-金針菇復合粉有一個糊化的過程，其糊化的起始溫度為60.01 ℃，峰值溫度TP是64.89 ℃和終止溫度TC為78.83 ℃，熱焓值為5.85 J/g。而大麥-金針菇復合膨化粉幾乎沒有糊化過程，其原因是大麥全粉經過擠壓膨化后，淀粉在高溫高壓下大部分已經發生糊化。有研究表明在擠壓膨化過程中，物料借助螺桿的推動向前擠壓，同時受到混合、攪拌、摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉發生糊化和降解，使糊化度增加，這與本研結果類似[9]。

圖2 大麥全粉和大麥膨化粉的糊化特性曲線

3 結論

本文探究了擠壓膨化工藝和不同金針菇粉含量對大麥-金針菇復合粉理化特性的影響。研究表明擠壓膨化后的大麥-金針菇復合粉相比于擠壓膨化前色度明顯變化顏色加深，水溶指數和吸水指數上升，糊化溫度下降，表觀黏度隨剪切速率的變化趨勢明顯減弱；且相同條件下金針菇粉含量增加顏色加深，水溶指數增加，黏度下降。本研究結果可以為大麥-金針菇復合粉擠壓膨化食品的研發提供理論依據，同時又能豐富大麥新型食品的種類。