加工工藝對玉米方便速食粥食用品質的影響

摘要：玉米方便速食粥是采用物理改性技術加工制成的方便主食品。 為研究各加工工藝對速食粥食用品質的影響，以玉米粉為主要原料，采用擠壓質構重組技術研究開發(fā)方便速食粥產品，并分析加工工藝對于玉米方便速食粥食用品質的影響。 結果顯示: 各加工工藝參數對方便速食粥食用品質影響均顯著，其中螺桿轉速、喂料量對食用品質的影響呈先升高后降低的規(guī)律。 食用品質隨擠壓溫度的升高而降低，隨水分質量分數的提高呈上升趨勢。 在螺桿轉速 220 r/min，切刀轉速 2 100r / min，擠壓溫度 110 ℃ ，喂料量 18 kg / h，水分質量分數 33% 時，產品食用品質質量較高。 測試物料熟化時間后也發(fā)現，基本規(guī)律與食用品質規(guī)律相似。

近年來國內外在玉米加工等方面研究很多，然而玉米在主食中的消費主要為玉米原糧、玉米面制品、玉米糊等，新產品較少、附加值低、消費者認同度低。 擠壓物理改性加工技術廣泛應用于糧食特別是全谷物方便食品加工，是以擠壓機為反應容器，在高溫、高壓、高剪切的環(huán)境完成物料的推送、擠壓、摩擦、嚙合、捏合、重組等各種反應，目前廣泛應用于食品加工技術中，用于加工新產品及改性淀粉、蛋白、纖維等大分子組分，從而使物料獲得新的性質和用途。

方便速食粥( instant porridge，IP) 是采用現代糧食加工物理改性技術加工制成的速食方便主食品，屬于主食產業(yè)化產品。 加強面向主食產業(yè)化需求發(fā)展模式，開發(fā)適合產業(yè)化的方便速食主食品，是我國當前主食產業(yè)化發(fā)展的重要課題。 目前國內外學者和企業(yè)多采用凍干或凍干配合熱風干燥等方法制作速食粥，王立東等采用微波熱風干燥等方式制作方便粥，黃華等采用二次蒸煮工藝制作方便粥，近年來也有采用超高壓技術制作方便粥，采用擠壓方法研究速食粥的較少。

這些方法成本較高，難以解決玉米粥的方便、速食、營養(yǎng)的要求。 本研究擬采用擠壓質構重組技術，并創(chuàng)新性采用二次膨化加工技術研發(fā) IP 產品，并評價速食粥食用品質、熟化時間，以期為方便主食品的新產品、新方法應用奠定理論基礎。 本文將研究擠壓工藝參數對速食粥食用品質的影響，二次膨化加工技術將在后續(xù)研究中予以討論。

1 材料與方法

1. 1 材料與儀器

玉米粉產自河北三河，購于北京城北糧食市場，封口袋包裝，4 ℃保存。 各化學試劑均為分析純。

DGG －9240B 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司; FW－135 型中草藥粉碎機，天津泰斯特公司; FMHE36－32 型雙螺桿擠壓實驗機、FMFC －400 型流化床干燥機和 FMDＲ －400 型高溫烤爐，長沙富馬科食品工程技術有限公司。

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 玉米方便速食粥加工工藝

玉米粉調節(jié)水分，經雙螺桿擠壓重組再造粒( 擠壓條件為: Ⅰ區(qū) 60 ℃，Ⅱ區(qū) 90 ℃，調節(jié)Ⅲ區(qū)溫度) ，干燥、高溫二次膨化、冷卻、包裝，儲存待測。

1. 2. 2 玉米方便速食粥質量評價

1. 2. 2. 1 感官評價方法

1. 2. 2. 2 熟化時間的確定

取粥粒 20 粒放在 500 mL 的沸水中，同時開始計時，保持水處于 98 ～ 100 ℃微沸狀態(tài)下煮制。 從2 min 30 s 開始每隔 20 s 取出一粒用透明玻璃片壓開，觀察面條中間白芯的變化，白芯剛消失的時間即為粥的更佳蒸煮時間。

1. 3 數據處理

數據采用統計均數( 平均數) ± 標準偏差來表示，用 t 檢驗進行顯著性分析。 實驗數據采用 SPSS軟件作差異性分析。

2 結果與分析

2. 1 加工操作參數對玉米方便速食粥感官品質的影響

在螺桿轉速為 220 r/min前，感官評價總分隨著螺桿轉速增加而增加，當轉速超過 220 r/min 后，基本趨于穩(wěn)定。其中氣味和外觀結構，在轉速超過 180 ～ 200 r/min后，提高顯著，而提高螺桿轉速對于黏度、彈性、滋味和分層影響不大。 螺桿轉速是物料在擠壓腔體內滯留時間的主要因素，也是提高機械能輸入的重要手段。 在其他條件不變的情況下，單純提高螺桿轉速能夠減少在腔體的滯留時間，因此不會因為加熱烤糊物料，因此不會產生不良氣味。 而螺桿轉速對于黏度、彈性、滋味和分層的影響較小。

在切刀轉速為 2 100 r/min 前，感官評價總分隨著切刀轉速增加而增加，當轉速超過 2 100 r/min 后，基本趨于穩(wěn)定略有下降。 其中色澤、氣味和滋味，在切刀轉速為 1 800 ～2 100 r/min 時，提高顯著，而提高切刀轉速對于硬度、黏度和彈性影響不大。 切刀轉速直接影響到速食粥的切片厚度。 在其他條件不變的情況下，單純提高切刀轉速能夠有效減少擠壓粥米的厚度，較薄的粥米厚度在后區(qū)二次膨化過程中會迅速蒸發(fā)水分二次膨化，產品糊化度也會有所提升，然而過薄的米粒厚度又會導致后區(qū)膨化過度，影響到產品的口感和復水時間。

由于我們在預實驗中已經預研過，Ⅲ區(qū)溫度作為擠壓系統的更高溫度，為保證更終產品的糊化度，應設置為超過 100 ℃。提高Ⅲ區(qū)擠壓溫度對于色澤和氣味影響不大，而提高Ⅲ區(qū)溫度對于外觀結構、黏性、彈性、硬度、滋味及分層等均有所降低。 Ⅲ區(qū)溫度直接影響到擠壓產品的糊化度及產品形態(tài)，過低的溫度，物料不能進入熔融狀態(tài)，產品混合度較差，外觀粗糙。 而過高的Ⅲ區(qū)溫度，產品降溫不及時，易產生小氣泡，直接影響產品的外觀和食用品質。

感官評價總分隨著擠壓物料水分質量分數的增加而顯著提高。 由于我們在預實驗中已經預研過，水分質量分數在 29% ～35% 時產品效果較好，低于 29% 擠壓物料模頭溫度顯著提高，物料從模頭中擠出后，出現微膨化現象，有部分氣泡產生。 而原料水分過高導致擠出物料水分含量過高，直接影響后步干燥和二次膨化的效果。

提高水分質量分數對于氣味、外觀結構、黏性和滋味及分層影響顯著。 水分質量分數直接影響到擠壓產品外觀結構、滋味和分層，過高水分質量分數，物料不能進入熔融狀態(tài)，產品混合度較差，而過低的水分質量分數導致擠壓物料外觀粗糙，易產生小氣泡，直接影響產品外觀和食用品質。

2. 2 加工操作參數對玉米方便速食粥熟化時間的影響

方便速食粥的熟化時間表征擠壓粥的糊化度和復水情況。

螺桿轉速的變化對于速食方便粥的熟化時間影響顯著，呈先下降后上升趨勢，其中螺桿轉速在220 r/min 時獲得更低的熟化時間 155 s。 物料的改性主要是由于熱能和機械能輸入兩方面引起的。 在前期，在熱能輸入不變的基礎上，隨著螺桿轉速的不斷升高，產品受到的機械能輸入也不斷提高，因此螺桿轉速的提高對于物料改性的程度影響也較大。 后期，在其他條件不變的情況下，隨著螺桿轉速的不斷提高，擠壓系統受到了一系列的影響，如螺桿轉速的提高也對應著擠壓系統產量的提高，而喂料量絕對值不變，相對于螺桿轉速的速度有所降低。 產量的提高，系統的加熱速度也受到了影響。 因此在螺桿轉速超過 220 r/min 后，物料的熟化時間有所降低。

切刀轉速為 2 100 r / min 時，速食方便粥的熟化時間更低，這與感官品質在 2 100 r/min 時綜合感官評分更高的結論相同。在溫度低于 125 ℃時，熟化時間隨著溫度的升高有所升高，而超過 125 ℃后，熟化時間有所降低。 Ⅲ區(qū)溫度作為制作速食粥的系統中溫度更高的一區(qū)，直接影響到擠壓產品的糊化度及產品形態(tài)。 根據感官分析，過高的Ⅲ區(qū)溫度，產品的外觀和食用品質較差。

隨著喂料速度的提高，熟化時間呈上升趨勢，在喂料速度為 18kg / h 時，熟化時間有所降低。 從大范圍來看，喂料速度越快，擠壓系統產量越高，其過多的物料將帶走大量的熱能和機械能，因此提高喂料對于產品的糊化程度是不利的，而過低的喂料量，使得物料不能充滿整個擠壓腔體，影響擠壓的壓力和產品的效果。

隨著原料水分質量分數的提高，擠壓熟化時間呈現先下降后升高的趨勢，其中水分質量分數在31%時熟化時間更低。 原因主要是在擠壓糊化的過程中，物料需要在熱能和機械能的雙重作用下，進入熔融的玻璃態(tài)狀態(tài)，并在充分混合后降低溫度重塑形態(tài)。 過高的水分質量分數，物料需要吸收大量的熱量蒸發(fā)水分進入玻璃態(tài)，在熱能和機械能輸入不變的情況下難以達到預定狀態(tài)，從而影響產品的質量。 而過低的水分質量分數導致擠壓物料外觀粗糙，易產生小氣泡，也影響產品的品質。