雙螺桿擠壓生產(chǎn)香菇玉米片工藝研究

郝慧敏

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鶴壁 458030）

香菇又稱冬菇，原產(chǎn)于中國，中國香菇的產(chǎn)量在世界位居第二[1]。香菇是一種高蛋白、低脂、高碳水化合物、高纖維的營養(yǎng)食物，富含維生素和礦物質(zhì)等[2，3]，有較高的醫(yī)療、保健和食用價值[4]，可有效抗病毒、降血脂及增強機體免疫力[5，6]，被譽為“菌中之王”“健康食品”[7]，已在保健和臨床多個領(lǐng)域得到應(yīng)用[8-12]。雙螺桿擠壓是近年來國際上較先進的食品加工技術(shù)，利用螺桿在擠壓腔體中的高速旋轉(zhuǎn)、高剪切力、高摩擦力，使物料快速膨化制成食品。

利用雙螺桿擠壓技術(shù)生產(chǎn)休閑食品流程簡單、耗能低、工作效率高，且原料利用率高、無污染。將香菇粉添加到玉米粉中，采用雙螺桿擠壓可以生產(chǎn)香菇玉米片。研究香菇粉添加量和擠壓機操作參數(shù)對香菇玉米片擠壓特性的影響，可以為開發(fā)功能性休閑膨化食品提供新方法。

1 材料與方法

1.1 材料

干香菇和玉米粉，購于超市；碘化鉀、碘、氫氧化鉀、鹽酸，均為AR，國藥化學(xué)試劑有限公司。

1.2 設(shè)備

FMHE92 雙螺桿擠壓機，湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；WN-20 粉碎機，廣州旭朗機械設(shè)備有限公司；FMFL1000 流化床干燥機，湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；TDL-50B 臺式低速離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；90-2 恒溫磁力攪拌器，上海振榮科學(xué)儀器有限公司；PB-10 酸度計，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 雙螺桿擠壓生產(chǎn)香菇玉米片工藝流程

干香菇（恒溫65 ℃，干燥至恒重）→粉碎（過80目篩）→混合、調(diào)配（香菇粉與玉米粉按一定比例混合均勻）→雙螺桿擠壓→流化床干燥→香菇玉米片

1.3.2 糊化度的測定[13]

對Birch and Priestly 方法[14]略做改進，將1.3.1生產(chǎn)的香菇玉米片部分粉碎成粉，取0.2 g 放置于98 mL 蒸餾水中，然后加入10 mol/L 的KOH 溶液2 mL，磁力攪拌 5 min，然后離心（5000 r/min）10 min，取0.2 mL 上清液，加入 0.2 mol/L 的 HCL 溶液0.2 mL，再加入15 mL 蒸餾水，最后加入0.2 mL 碘溶液，于600 nm 處測定其吸光度，為A1。

再取0.2 g 香菇玉米片粉碎的粉放置于95 mL蒸餾水中，加入10 mol/L 的KOH 溶液5 mL，磁力攪拌 5 min，然后離心（5000 r/min）10 min，取 0.2 mL 上清液，加入0.5 mol/L 的HCL 溶液0.2 mL，調(diào)整溶液pH 值到7.0，再加入15 mL 蒸餾水，最后加入0.2 mL碘溶液，于600 nm 處測定其吸光度，為A2。

糊化度的計算如下：

糊化度= A1/A2×100%

1.3.3 單因素試驗

糊化度是雙螺桿擠壓產(chǎn)品品質(zhì)的重要衡量指標。根據(jù)預(yù)試驗，對影響糊化度4 個因素，即香菇粉添加量、物料水分含量、擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速進行單因素試驗，每次試驗稱取5 份原料進行，固定3 個因素水平，對余下的1 個因素進行5 個水平的試驗。

1.3.3.1 香菇粉添加量對香菇玉米片糊化度的影響

準確稱取10.0 g 的玉米粉5 份，然后分別添加香菇粉 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g，混合均勻。設(shè)定物料水分含量22 %、擠壓溫度170 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min，按1.3.1 方法擠壓膨化，按1.3.2 方法測定其糊化度。

1.3.3.2 物料水分含量對香菇玉米片糊化度的影響

準確稱取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均勻。設(shè)定在物料水分含量分別為16%、18%、20%、22%、24%，擠壓溫度 170 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min，按1.3.1 方法擠壓膨化，按1.3.2方法測定其糊化度。

1.3.3.3 擠壓溫度對香菇玉米片糊化度的影響

準確稱取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均勻。設(shè)定物料水分含量22 %，擠壓溫度分別設(shè)定為 140、150、160、170、180 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min，按1.3.1 方法擠壓膨化，按1.3.2 方法測定其糊化度。

1.3.3.4 螺桿轉(zhuǎn)速對香菇玉米片糊化度的影響

準確稱取10.0 g 的玉米粉5 份，然后添加香菇粉2.5 g，混合均勻。設(shè)定物料水分含量22 %，擠壓溫度 170 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速分別為 150、200、250、300、350 r/min，按1.3.1 方法擠壓膨化，按1.3.2 方法測定其糊化度。

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取表1 所列的4 因素和3 水平，采用L9（34）進行正交優(yōu)化試驗。

表1 正交試驗因素水平

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗平行3 次，結(jié)果取平均值。試驗數(shù)據(jù)采用Excel 整理，分析采用正交設(shè)計助手進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素研究結(jié)果

2.1.1 香菇粉添加量對香菇玉米片糊化度的影響

香菇粉添加量對香菇玉米片糊化度的影響試驗結(jié)果見圖1。

圖1 香菇粉添加量對糊化度的影響

由圖1 可知，糊化度隨著香菇粉添加量的增加先增加后趨于平衡。這是因為隨著香菇粉添加量增加，物料在機筒中粘度增大，滯留時間延長，剪切力增大，糊化度提高；但是，當(dāng)香菇粉添加量大于25%后，再繼續(xù)增加，其受到的剪切力不再增大，糊化度不再提高而趨于平緩。因此，最佳的香菇粉添加量為25%（即10.0 g 玉米粉添加香菇粉2.5 g）。

2.1.2 物料水分含量對香菇玉米片糊化度的影響

物料水分含量對香菇玉米片糊化度的影響見圖2。

圖2 物料水分含量對糊化度的影響

由圖2 可知，糊化度隨著物料水分含量的增加先增大后減小。這是因為，物料水分含量較低時（低于22%），物料在擠壓機中吸收的熱量較少，促使物料沒有完全熔融糊化，糊化度降低；而水分含量過大時，由于水的潤滑作用增大，物料受到的剪切力減小，糊化度降低。因此，最佳的物料水分含量為22%。

2.1.3 擠壓溫度對香菇玉米片糊化度的影響

擠壓溫度對香菇玉米片糊化度的影響見圖3。

圖3 擠壓溫度對糊化度的影響

由圖3 可知，糊化度隨著擠壓溫度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。這是因為，淀粉的糊化需要吸收能量，擠壓溫度較低時，在擠壓機中的物料的水分子運動不劇烈，淀粉糊化不完全，不充分，糊化度降低；但當(dāng)擠壓溫度過高，物料機筒中易燒焦結(jié)塊，并且淀粉會部分分解，糊化度降低。因此，最佳的擠壓溫度為170 ℃。

2.1.4 螺桿轉(zhuǎn)速對香菇玉米片糊化度的影響

螺桿轉(zhuǎn)速對香菇玉米片糊化度的影響見圖4。

圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對糊化度的影響

由圖4 可以看出，糊化度隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加先增大后減小。這是因為，螺桿轉(zhuǎn)速增加，物料受到的剪切力增大，物分子運動加大，糊化度提高；但當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速過大時，物料在擠壓中滯留時間變短，淀粉糊化不完全，不充分，糊化度降低。因此，最佳的螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min。

2.2 正交試驗研究結(jié)果

按表1 因素水平進行正交優(yōu)化試驗結(jié)果見表2。

由表2 結(jié)果分析可知，各因素的影響順序為：A＞D＞C＞B，最優(yōu)組合為 A2D2C2B3。

表2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

由表3 結(jié)果分析可知，香菇粉添加量和螺桿轉(zhuǎn)速的影響較大，達到了顯著水平，其他不顯著，經(jīng)對R 值的分析，香菇粉雙螺桿擠壓玉米片的最佳工藝條件為：A2D2C2B3，即香菇粉添加量25%，螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min，擠壓溫度170 ℃，物料水分含量24%。

表3 方差分析結(jié)果

2.3 驗證試驗

對上述得到的最佳工藝條件進行驗證試驗，共進行3 次平行試驗，得出香菇粉雙螺桿擠玉米片的糊化度平均值為91.7%。

3 結(jié)論

本試驗通過單因素試驗和正交試驗確定了香菇粉雙螺桿擠壓玉米片的最佳工藝條件為：香菇粉添加量25%，螺桿轉(zhuǎn)速300 r/min，擠壓溫度170 ℃，物料水分含量24 %，在此條件下，雙螺桿擠壓玉米片的糊化度達到91.7%。利用香菇粉制作具有功能保健作用的休閑膨化食品，可為香菇的深加工提供了一種新的途徑。