生產工藝對擠出型米粉品質的影響

張 克， 李培剛， 王世光， 宋燕燕， 王 冰， 呂黃珍

（1. 中國農業機械化科學研究院集團有限公司，北京 100083； 2. 中國包裝和食品機械有限公司，北京 100083；3. 中糧國際（北京）有限公司，北京 100020）

0 引言

米粉又稱米面條、米粉絲，主要以大米為原料，經浸泡、粉碎、調質、熟化、成型等工序制成的條狀、絲狀米制品，爽滑勁道，在居民日常飲食中占據重要地位。國內米粉加工業存在生產規模小、技術水平低、產品質量不穩定等問題，急需先進生產技術及設備實現規模化、連續化生產，保障供給質量安全，滿足日益增長的市場消費需求。

螺桿擠出是一種高效、節能的質構重組核心技術，被廣泛用于擠出型米粉的工業化生產。擠出設備主要由預調質、進料、擠壓、成型、切割等裝置和控制系統組成，在擠壓過程中高分子聚合物被增塑、交聯，發生淀粉糊化、蛋白質的變性與交聯、焦糖反應和美拉德反應等物理化學反應，具有連續加工、短時低損、高效反應等特性。

本文主要針對擠出型米粉生產過程中的原料制備、輔料添加、擠出工藝等加工過程，總結分析試驗結果，闡明生產工藝對產品理化性質的影響規律，分析關鍵控制因素，研究工藝優化的原理和方法，為米粉工業化生產提供理論參考，穩定推動傳統米粉產業升級。

1 破碎方式對原料品質的影響

大米進入擠出機前需要進行粉碎、調質等預處理，根據粉碎前大米浸泡條件和研磨方式，可分為干法、半干法和濕法粉碎。

1.1 干法粉碎

干法粉碎主要采用錘片式、石磨式和輥式等粉碎機，直接通過機械力粉碎大米，工藝和設備簡單，工業化應用較早。經粉質特性分析，該方法破損淀粉含量、吸水率、平均粒徑較大，糊化溫度較低，感官品質較差，限制其應用推廣[1-3]。劉也嘉等[4]研究大米品種、完整度、水分對干法破損效果的影響，結果表明，產品破損程度、溶膠和凝膠等特性受品種、水分和顆粒完整度等因素的影響。當大米中水分含量控制在20%以下時，經干法粉碎更容易獲得粒徑微小的大米粉。

1.2 半干法粉碎

半干法粉碎先經過浸泡等方式潤米，增加內部水分含量，然后通過錘磨、針磨、滾磨和圓盤磨等設備進行粉碎。該方法破損淀粉含量和平均粒徑顯著降低，有效改善大米粉品質[3,5]。衛萍等[6]用干法和半干法（10 °C 低溫水浸潤法）破碎大米，研究其對品質的影響，結果表明，與干法相比，半干法破碎后水分含量約為26%（干法為13%），蛋白質損失小，破損淀粉含量較低，降落值、回生值較低，凝膠硬度較大。說明半干法粉碎使物料受損程度降低，糊化后熱糊穩定性高，冷卻后凝膠強度較小，易老化。

1.3 濕法粉碎

濕法粉碎先經過多次浸泡、加水磨漿等工藝進一步增加粉碎過程中水分含量，降低米粒硬度，結構穩定性降低，采用膠體磨、高剪切均質機、球磨機、砂磨等設備進行破碎，粉碎難度小，產品細膩、柔軟、嫩滑，粉質特性較好[7-8]。該方法減少了機械力和熱量等對大米粉的不良影響，出粉溫度和破損淀粉含量較低，但工藝煩瑣、能耗高、利潤低，不利于大規模生產。

吳娜娜等[9]對比了濕法、干法和半干法3 種方式破碎大米，經調質后制備糙米米線，研究表明，干法粉碎后制備的米線品質最差，其他兩種方法制備的米線在蒸煮、質構和感官等品質接近。丁嵐[10]在傳統破碎方式的基礎上，增加了對氣流、超微等方法的研究，結果表明，濕法、半干法破碎后物料的理化性質接近，米線黏、彈等質構特性和拉伸特性差異不顯著，超微粉碎對米線品質提升作用有限。

2 原料對擠出型米制品的影響

2.1 直鏈淀粉含量

淀粉是大米主要組分之一，含量在70%以上，主要包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，兩者比例對擠出米制品品質有重要影響。大米中直鏈淀粉含量與品種有關，直接或間接影響物料糊化、粉質等理化特性，使加工適應性呈現差異化[11]。史韜琦等[12]以不同品種秈米為原料制備米線時發現，擠出成型導致淀粉結晶度的增加；秈米中直鏈淀粉含量在10%～25%時，大米結晶度、米線蒸煮損失率和斷條率與直鏈淀粉含量呈負相關，大米熱力學特性、米線復水時間、咀嚼性和硬度則呈現出相反趨勢。

童一江等[13]研究了不同直鏈淀粉含量對干制米線品質的影響，結果表明，高直鏈淀粉有助于增強凝膠強度，使米線硬度增加。張喻等[14]研究發現，淀粉性質與干制米線品質顯著相關，隨著直鏈淀粉含量的增加，干制米線蒸熟損失顯著減小、復水時間和斷條率顯著增加。李紅斌等[15]研究指出，大米中直鏈淀粉含量在24%～26%時，干制方便米線的蒸煮品質較好，加工適應性較好。孫慶杰等[16]進一步研究原料糊化性質、直鏈淀粉含量等對干制方便米線的影響時發現，當原料大米糊化黏度處于較高水平、直鏈淀粉含量高于27%時，加工適宜性好。

2.2 外源添加物

學者和企業多通過添加外源物質改善米粉品質，強化營養，挖掘更多食用價值，豐富產品種類，優化完善工藝設備，為產業化奠定基礎。

劉璐[17]通過添加不同種類雜豆、蛋白質等開發新型糙米鮮濕米粉時發現，添加紅小扁豆、花蕓豆、紅小豆制備的米粉感官、質構品質較好，蒸煮損失低，加工適應性好。王曉彬[18]通過添加海藻糖和食鹽改善鮮濕米線品質時發現，海藻糖和食鹽使產品內部分子間孔洞減小，網絡結構均勻性和致密性增加，可有效改善米線的蒸煮品質和質構特性。李燕等[19]研究豌豆淀粉添加量對米線品質的影響時發現，添加25%豌豆淀粉可以顯著改善產品的蒸煮品質，米線質地堅硬，蒸煮損失小。郭靜璇等[20]采用復配改良劑改善馬鈴薯全粉米線的質構品質，得到黃原膠、蔗糖酯和玉米淀粉的最優配比，可提升彈性，增加硬度和咀嚼性。

朱艷等[21]通過添加玉米淀粉、紅薯淀粉、黃原膠和天冬粉等制備天冬米線，增加了米線營養價值，使蒸煮損失率和斷條率有效減小。黃維安等[22]通過添加食材提取濃縮物等制備龜苓強化米線，優化配方和制備工藝，豐富和強化了營養，對傳統米線食品品質進行了有效提升。

2.3 原料預處理

濕熱處理從根本上改變原料性質，提升加工米線適應性，操作簡單、控制難度低、安全環保，具有廣闊研究前景。王曉培等[23]研究高壓滅菌鍋中處理1.5 h 對淀粉及米線性質的影響時發現，濕熱處理可顯著改變淀粉熱學特性、膨脹特性和質構特性，改善米線感官品質和質構特性，降低斷條率和蒸煮損失率。陳正行等[24]將濕熱處理與二次老化相結合，以改善米線品質。冷鐵壘[25]將米粉與蛋白質進行濕熱處理制備共接枝物，經工藝優化顯著延長鮮米線保質期，改善產品品質。

3 擠出工藝對擠出型米制品的影響規律

3.1 水分

水分含量與淀粉糊化度和擠出效果顯著相關。水分含量較低時，塑化作用降低，反應程度弱，分子間作用力弱，淀粉糊化度低，擠出成型困難，導致產品均一性、表面皸裂、斷條率高等問題[26]。當喂料水分含量小于20%時，淀粉降解明顯，擠出物顆粒結構疏松且具有較強的水溶性和低溫吸水性[27]。丁嵐[10]在低水分下制備米線，結果顯示內部結構松散、口感差，水分含量對消化特性影響較小。水分含量過高時，反應活躍，擠出壓力減小，淀粉糊化時間短，分子間作用力增強，導致產品粘連并條、韌性差，不利于品質提升。丁嵐[10]在米線制備中發現，高水分含量會導致米粉團粘連嚴重，影響擠出成型。戰鑫[28]研究指出，水分含量在38% ～ 42%時加工的粳米米線品質較好。水分含量過高，擠壓出絲米線較軟，易斷條，蒸煮損失較大。郭靜璇等[29]對影響米線品質的關鍵因素進行了總結分析，結果顯示，水分含量對馬鈴薯米線品質的影響最大。隨著原料水質量分數的增加，馬鈴薯米線的蒸煮損失率持續下降，斷條率、硬度在38%時分別達到最小值、最大值。BOUASLA A 等[30]研究指出，加工效率與水分含量呈正相關，加工能耗與之呈負相關。

3.2 溫度

糊化溫度主要影響淀粉糊化及蛋白質的變性。溫度過低，糊化不均勻，導致結構松散、蒸煮損失增大；溫度過高導致原料過度糊化，膨脹性增強、產品色澤變暗、均勻性差。DALBHAGAT C G 等[31]指出，米粉擠出過程中的熱機械作用促進淀粉發生凝膠化、降解和美拉德反應等生化反應，影響產品顏色。丁嵐[10]研究指出，溫度升高使物料黏度、摩擦力、剪切力降低，扭矩和單位機械能耗（SME）顯著下降，米線的a*、b*值增加。HU Z 等[32]研究指出，在90～100 °C 時，壓力隨溫度增加有所下降，120 °C 以后下降幅度增大。郭靜璇等[29]研究指出，擠壓溫度在105 °C 時，馬鈴薯米線的蒸煮損失、斷條率達到最小值，硬度、咀嚼性和彈性最大。張一鳴等[33]研究指出，當擠出溫度低于95 °C 時，蒸煮損失率逐漸降低至最小，感官評分、硬度和咀嚼性逐漸增加至最大。溫度過高后，物料在擠出機中發生膨化，內部網絡結構被嚴重破壞，導致凝膠特性變差[34]。

3.3 螺桿轉速

螺桿轉速的高低，直接影響剪切程度、停留時間和成型壓力。轉速較低時，剪切、摩擦等作用力較小，分子鍵斷裂重組作用減弱，反應不充分、糊化均勻性差，難以形成穩定致密結構。轉速過高，物料加熱時間短，分子結構破壞嚴重、分子間作用力減弱，產品品質變差。AKDOGAN H[35]研究指出，螺桿轉速增加使物 料 黏 度、 扭 矩和 SME 減 小。 KANTRONG H等[36]研究指出，剪切力、摩擦力、SME 與螺桿轉速呈正相關。郭靜璇等[29]研究指出，隨螺桿轉速增加，米線硬度和咀嚼性先增加后下降，在90 r/min 后下降趨勢明顯；彈性先增加后降低，在90 r/min 達到最大值。張一鳴等[33]研究指出，隨著螺桿轉速增加，紫甘薯米粉的蒸煮損失率先減小后增加，與感官品質、咀嚼性變化趨勢相反，轉折點為170 r/min。螺桿轉速增加會加劇物料之間、物料與設備之間的摩擦，螺桿元件的剪切力增加，淀粉充分糊化形成穩定的網絡結構；螺桿轉速過高時，停留時間短，網絡結構遭到破壞，凝膠品質變差[37-38]。

4 結束語

我國米粉產品種類繁多，具有口感豐富、價格低廉、營養豐富、不易致敏等優勢，在國內外具有廣闊的消費市場。目前國內米粉工業化生產工藝仍處于探索階段，缺乏統一標準，不利于配套研制標準化、自動化生產設備，產品同質化嚴重，創新能力弱，市場仍然在低層次競爭，導致企業擴張程度困難，難以形成真正意義上的領軍品牌。因此，加快擠出型米粉中關鍵工藝技術研究，完善生產、檢驗、檢測標準，提高產業層次，挖掘市場機會，培育壯大品牌效應，促進行業集約化發展，仍是整個行業的巨大挑戰。