加工工藝對玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響

摘要：玉米方便速食粥是采用物理改性技術(shù)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(zhì)的影響，以玉米粉為主要原料，采用擠壓質(zhì)構(gòu)重組技術(shù)研究開發(fā)方便速食粥產(chǎn)品，并分析加工工藝對于玉米方便速食粥食用品質(zhì)的影響。 結(jié)果顯示: 各加工工藝參數(shù)對方便速食粥食用品質(zhì)影響均顯著，其中螺桿轉(zhuǎn)速、喂料量對食用品質(zhì)的影響呈先升高后降低的規(guī)律。 食用品質(zhì)隨擠壓溫度的升高而降低，隨水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高呈上升趨勢。 在螺桿轉(zhuǎn)速 220 r/min，切刀轉(zhuǎn)速 2 100r / min，擠壓溫度 110 ℃ ，喂料量 18 kg / h，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 33% 時(shí)，產(chǎn)品食用品質(zhì)質(zhì)量較高。 測試物料熟化時(shí)間后也發(fā)現(xiàn)，基本規(guī)律與食用品質(zhì)規(guī)律相似。

近年來國內(nèi)外在玉米加工等方面研究很多，然而玉米在主食中的消費(fèi)主要為玉米原糧、玉米面制品、玉米糊等，新產(chǎn)品較少、附加值低、消費(fèi)者認(rèn)同度低。 擠壓物理改性加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于糧食特別是全谷物方便食品加工，是以擠壓機(jī)為反應(yīng)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(yīng)，目前廣泛應(yīng)用于食品加工技術(shù)中，用于加工新產(chǎn)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(zhì)和用途。

方便速食粥( instant porridge，IP) 是采用現(xiàn)代糧食加工物理改性技術(shù)加工制成的速食方便主食品，屬于主食產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品。 加強(qiáng)面向主食產(chǎn)業(yè)化需求發(fā)展模式，開發(fā)適合產(chǎn)業(yè)化的方便速食主食品，是我國當(dāng)前主食產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要課題。 目前國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)多采用凍干或凍干配合熱風(fēng)干燥等方法制作速食粥，王立東等采用微波熱風(fēng)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(shù)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(zhì)構(gòu)重組技術(shù)，并創(chuàng)新性采用二次膨化加工技術(shù)研發(fā) IP 產(chǎn)品，并評價(jià)速食粥食用品質(zhì)、熟化時(shí)間，以期為方便主食品的新產(chǎn)品、新方法應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。 本文將研究擠壓工藝參數(shù)對速食粥食用品質(zhì)的影響，二次膨化加工技術(shù)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(chǎn)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(xué)試劑均為分析純。

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

1. 2 實(shí)驗(yàn)方法

1. 2. 1 玉米方便速食粥加工工藝

玉米粉調(diào)節(jié)水分，經(jīng)雙螺桿擠壓重組再造粒( 擠壓條件為: Ⅰ區(qū) 60 ℃，Ⅱ區(qū) 90 ℃，調(diào)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(zhì)量評價(jià)

1. 2. 2. 1 感官評價(jià)方法

1. 2. 2. 2 熟化時(shí)間的確定

取粥粒 20 粒放在 500 mL 的沸水中，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(shí)間即為粥的更佳蒸煮時(shí)間。

1. 3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)均數(shù)( 平均數(shù)) ± 標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，用 t 檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 SPSS軟件作差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 加工操作參數(shù)對玉米方便速食粥感官品質(zhì)的影響

在螺桿轉(zhuǎn)速為 220 r/min前，感官評價(jià)總分隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加而增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過 220 r/min 后，基本趨于穩(wěn)定。其中氣味和外觀結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)速超過 180 ～ 200 r/min后，提高顯著，而提高螺桿轉(zhuǎn)速對于黏度、彈性、滋味和分層影響不大。 螺桿轉(zhuǎn)速是物料在擠壓腔體內(nèi)滯留時(shí)間的主要因素，也是提高機(jī)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(zhuǎn)速能夠減少在腔體的滯留時(shí)間，因此不會因?yàn)榧訜峥竞�物料，因此不會產(chǎn)生不良?xì)馕丁?而螺桿轉(zhuǎn)速對于黏度、彈性、滋味和分層的影響較小。

在切刀轉(zhuǎn)速為 2 100 r/min 前，感官評價(jià)總分隨著切刀轉(zhuǎn)速增加而增加，當(dāng)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為 1 800 ～2 100 r/min 時(shí)，提高顯著，而提高切刀轉(zhuǎn)速對于硬度、黏度和彈性影響不大。 切刀轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)品糊化度也會有所提升，然而過薄的米粒厚度又會導(dǎo)致后區(qū)膨化過度，影響到產(chǎn)品的口感和復(fù)水時(shí)間。

由于我們在預(yù)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)預(yù)研過，Ⅲ區(qū)溫度作為擠壓系統(tǒng)的更高溫度，為保證更終產(chǎn)品的糊化度，應(yīng)設(shè)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(jié)構(gòu)、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(chǎn)品的糊化度及產(chǎn)品形態(tài)，過低的溫度，物料不能進(jìn)入熔融狀態(tài)，產(chǎn)品混合度較差，外觀粗糙。 而過高的Ⅲ區(qū)溫度，產(chǎn)品降溫不及時(shí)，易產(chǎn)生小氣泡，直接影響產(chǎn)品的外觀和食用品質(zhì)。

感官評價(jià)總分隨著擠壓物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而顯著提高。 由于我們在預(yù)實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)預(yù)研過，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 29% ～35% 時(shí)產(chǎn)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(xiàn)微膨化現(xiàn)象，有部分氣泡產(chǎn)生。 而原料水分過高導(dǎo)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(zhì)量分?jǐn)?shù)對于氣味、外觀結(jié)構(gòu)、黏性和滋味及分層影響顯著。 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接影響到擠壓產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)、滋味和分層，過高水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，物料不能進(jìn)入熔融狀態(tài)，產(chǎn)品混合度較差，而過低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致擠壓物料外觀粗糙，易產(chǎn)生小氣泡，直接影響產(chǎn)品外觀和食用品質(zhì)。

2. 2 加工操作參數(shù)對玉米方便速食粥熟化時(shí)間的影響

方便速食粥的熟化時(shí)間表征擠壓粥的糊化度和復(fù)水情況。

螺桿轉(zhuǎn)速的變化對于速食方便粥的熟化時(shí)間影響顯著，呈先下降后上升趨勢，其中螺桿轉(zhuǎn)速在220 r/min 時(shí)獲得更低的熟化時(shí)間 155 s。 物料的改性主要是由于熱能和機(jī)械能輸入兩方面引起的。 在前期，在熱能輸入不變的基礎(chǔ)上，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷升高，產(chǎn)品受到的機(jī)械能輸入也不斷提高，因此螺桿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的不斷提高，擠壓系統(tǒng)受到了一系列的影響，如螺桿轉(zhuǎn)速的提高也對應(yīng)著擠壓系統(tǒng)產(chǎn)量的提高，而喂料量絕對值不變，相對于螺桿轉(zhuǎn)速的速度有所降低。 產(chǎn)量的提高，系統(tǒng)的加熱速度也受到了影響。 因此在螺桿轉(zhuǎn)速超過 220 r/min 后，物料的熟化時(shí)間有所降低。

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

隨著喂料速度的提高，熟化時(shí)間呈上升趨勢，在喂料速度為 18kg / h 時(shí)，熟化時(shí)間有所降低。 從大范圍來看，喂料速度越快，擠壓系統(tǒng)產(chǎn)量越高，其過多的物料將帶走大量的熱能和機(jī)械能，因此提高喂料對于產(chǎn)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(gè)擠壓腔體，影響擠壓的壓力和產(chǎn)品的效果。

隨著原料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，擠壓熟化時(shí)間呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，其中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在31%時(shí)熟化時(shí)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(jī)械能的雙重作用下，進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)，物料需要吸收大量的熱量蒸發(fā)水分進(jìn)入玻璃態(tài)，在熱能和機(jī)械能輸入不變的情況下難以達(dá)到預(yù)定狀態(tài)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 而過低的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)導(dǎo)致擠壓物料外觀粗糙，易產(chǎn)生小氣泡，也影響產(chǎn)品的品質(zhì)。