挤压技术对乳蛋白和米粉混合粉及混合面团品质的影响_刘晓飞.pdf

收稿日期：基金项目：黑龙江省“百千万”工程科技重大专项（）作者简介：刘晓飞（），女，博士，副教授，研究方向为稻米高值化利用。通信作者：张娜（）女，博士，教授，研究方向为植物蛋白质。挤压技术对乳蛋白和米粉混合粉及混合面团品质的影响刘晓飞，赵香香，戚月娜，吴浚滢，刘 畅，张 娜（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省普通高等学校食品科学与工程重点实验室，黑龙江省谷物食品与资源综合加工重点实验室，黑龙江哈尔滨）摘 要：以碎米和乳蛋白为原料制备混合粉和混合面团，分别以糊化度和质构综合评分为指标，在单因素试验的基础上，通过响应面法优化生产工艺。结果表明：最佳生产工艺为以 碎米粉为基准，乳蛋白添加量%、水分含量%、挤压温度、螺杆转速 ，在此条件下混合粉的糊化度为%，混合面团的质构综合评分为。混合粉与大米粉和小麦粉相比，峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回生值均降低。混合面团与大米面团相比，硬度和咀嚼性降低，弹性和内聚性升高；与小麦面团相比，硬度降低，弹性、咀嚼性和内聚性升高。关键词：大米粉；乳蛋白；糊化度；质构综合评分 ，（，）：,%,%,%,(),:;中图分类号：文献标志码：文章编号：（）大米是制作无麸质食品的良好原料，但由于其不含面筋蛋白，导致大米面团无法形成连续相及面筋网络结构，外观和加工性能较差，而大米在生产过程中会产生碎米和米糠等副产物，提高其附加值成为目前研究的热点。近年来挤压技术已成为生产各种食品的主要工艺之一。在挤压过程中，原材料发生结构上的转变，为淀粉凝胶化、蛋白质聚合和交联分子形成可膨胀基质提供了条 年第 卷第 期 粮食与油脂件。乳蛋白具有抗癌、抗菌和降血压等生物活性，可与大米淀粉相互作用形成凝胶糊或刚性基质，从而改变大米面团的物理性质，提高食品的营养密度。因此，向碎米粉中添加乳蛋白并进行挤压，可提高大米面团的黏弹性和营养价值。本试验以碎米为原料，加入乳蛋白进行挤压，利用单因素和响应面试验优化混合粉和混合面团的最佳配方及工艺，并对比分析大米粉、小麦粉、混合粉的糊化特性和大米面团、小麦面团、混合面团的质构特性，为碎米资源的充分利用和无麸质制品的进一步研究提供理论依据和技术支持。材料与方法 试验材料碎米，黑龙江省五常金禾米业有限责任公司；乳蛋白，谷知味生物科技有限公司；小麦粉，市售。仪器与设备 双螺杆挤压机、快速粘度分析仪，德国布拉本德公司；质构仪，英国 公司；高速离心机，上海安亭科学仪器厂；高速多功能粉碎机，浙江武义鼎藏日用金属制品厂。试验方法 混合粉和混合面团的制备 混合粉碎米除杂粉碎添加乳蛋白调节水分挤压烘干粉碎过 筛混合粉 混合面团将混合粉和适量水放入和面机中，慢速和面，再快速和面 ，再慢速和面 ，将和好的混合面团放入自封袋中，备用。单因素试验以 碎米粉为基准，在乳蛋白添加量%、水分 含 量%、挤 压 温 度 、螺 杆 转 速 的基础上进行单因素试验，研究各因素对混合粉糊化度和混合面团质构综合评分的影响。响应面试验表 响应面试验因素水平表水平因素 乳蛋白添加量%水分含量%挤压温度 在单因素试验基础上，以糊化度和质构综合评分为响应值，选取乳蛋白添加量、水分含量和挤压温度进行响应面分析试验。因素水平见表。混合粉和混合面团性质的测定 糊化度的测定按照郭玉的方法测定混合粉的糊化度。糊化特性的测定根据 大米及米粉糊化特性测定 快速粘度仪法测定大米粉、小麦粉和混合粉的糊化特性。质构特性的测定按照 等的方法，测定大米面团、小麦面团和混合面团的硬度、弹性、咀嚼性和内聚性。质构综合评分参照王会然等的方法计算。数据处理与分析使用 进行数据分析，以评估均值之间的显着性差异（）。所有结果均表示为至少重复 次的平均值 标准差。使用 和 作图。结果与分析 单因素试验结果 乳蛋白添加量对混合粉和混合面团品质的影响由图 可知：随着乳蛋白添加量的增加，混合面团质构综合评分和混合粉糊化度均呈先增大后减小的趋势，质构综合评分在乳蛋白添加量为%时达到最大值 ，糊化度在乳蛋白添加量为%时达到最大值%。可能是因为当乳蛋白添加量较低时，淀粉和蛋白质不能很好地通过剪切和加热的结合来形成网状基质，导致质构综合评分较低。随着乳蛋白添加量的增加，产生了更坚硬的网状结构，导致产品膨胀较小，硬度较高，糊化度和图 乳蛋白添加量对混合粉和混合面团品质的影响粮食与油脂 年第 卷第 期质构综合评分下降。因此，选择乳蛋白添加量的适宜范围为%。水分含量对混合粉和混合面团品质的影响由图 可知：随着水分含量的升高，混合面团质构综合评分和混合粉糊化度均呈先增大后减小的趋势，质构综合评分在水分含量%时达到最大值，糊化度在水分含量%时达到最大值%。可能是因为当物料水分含量较低时，物料在机器内无法呈现熔融状态，并且其化学键也难以断开，导致糊化度较低。当物料水分含量过高时，水分的润滑作用增强，导致样品在机器中受到的摩擦力和剪切力减弱，使得糊化度与质构综合评分降低。因此，选择水分含量的适宜范围为%。图 水分含量对混合粉和混合面团品质的影响 挤压温度对混合粉和混合面团品质的影响由图 可知：随着挤压温度的升高，混合面团质构综合评分先增大后减小，在 时达到最大值，可能是因为温度过高导致混合面团的结构被破坏，弹性和内聚性下降，使得质构综合评分下降。混合粉糊化度呈逐渐上升的趋势，当温度达到 后变化不大，可能是随着挤压温度的升高，图 挤压温度对混合粉和混合面团品质的影响样品中水分子的运动加强使其渗透到淀粉分子结构中，导致糊化度增大。因此，选择挤压温度的适宜范围为 。螺杆转速对混合粉和混合面团品质的影响由图 可知：随着螺杆转速的升高，混合面团质构综合评分和混合粉糊化度均呈先增大后减小的趋势，在 时，质构综合评分和糊化度达到最大值分别为 和%，可能是因为当螺杆转速较低时，样品受到的剪切力较低，糊化程度也较低；当螺杆转速过高时，虽然受到的剪切力提高了，但是由于速度过快而导致样品在仪器中停留时间缩短，样品无法充分糊化，进而降低了糊化度和质构综合评分。因此，选择螺杆转速为 。图 螺杆转速对混合粉和混合面团品质的影响 响应面试验结果响应面试验结果见表，方差分析结果见表。表 响应面试验设计及结果试验号质构综合评分糊化度%年第 卷第 期 粮食与油脂 用 对表 中的结果进行分析，得到混合面团质构综合评分 的预测模型：；混合粉糊化度 的预测模型：。表 质构综合评分回归模型方差分析方差来源平方和 自由度均方 值 值显著性模型 残差失拟项 纯误差总和注：为差异极显著（）；为差异高度显著（）；为差异显著（），下同。由表 可知：模型 ，表明质构综合评分的回归方程极显著。、的影响极显著，、的影响高度显著，的影响显著。各因素对质构综合评分的影响由大到小为 。模型的相关系数 ，失拟项 ，差异性不显著，表示该回归模型拟合性好，试验结果可靠。由表 可知：模型 ，表明糊化度的回归方程极显著。、的影响极显著，的影响显著。各因素对糊化度的影响由大到小为 。模型的相关系数 ，失拟项 ，差异性不显著，表示该回归模型拟合性好，试验结果可靠。表 糊化度回归模型方差分析方差来源 平方和 自由度均方 值 值显著性模型 残差 失拟项 纯误差 总和对考察指标结果进行拟合，得到最佳工艺参数为以 碎米粉为基准，乳蛋白添加量%、水分含量%、挤压温度 ，此时产品理论质构综合评分最大值为 ，糊化度最大值为%。考虑到实际操作的可行性，将最佳工艺参数修正为乳蛋白添加量%、水分含量%、挤压温度 ，在此条件下进行 次验证实验，测定混合面团质构综合评分的最大值为（），糊化度为%，与理论结果相接近，因此该响应面模型可信度高，具有实用价值。糊化特性的测定由表 可知：在最佳工艺下制作的混合粉与大米粉相比峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回生值分别降低了%、%、%、%和%；与小麦粉相比峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回生值分别降低了%、%、%、%和%。说明加入乳蛋白的米粉经过挤压后可以延缓淀粉的重结晶、提高产品的抗老化能力，有利于米制品的储藏。表 混合粉与大米粉和小麦粉糊化特性的比较结果 样品峰值黏度谷值黏度崩解值终值黏度回生值大米粉 小麦粉 混合粉 注：表中同列不同小写字母表示差异显著（），下表同。粮食与油脂 年第 卷第 期 质构特性的测定由表 可知：在最佳工艺下制作的混合面团与大米面团相比硬度和咀嚼性分别降低了%和%，弹性和内聚性分别提高了%和%；与小麦面团相比硬度降低了%，弹性、咀嚼性和内聚性分别提高了%、%和%。说明加入乳蛋白并经过挤压，使大米面团的质构特性得到改善。表 混合面团与大米面团和小麦面团质构特性的比较结果样品种类硬度 弹性咀嚼性 内聚性 大米面团 小麦面团 混合面团 结论以碎米和乳蛋白为原料利用挤压技术制备混合粉和混合面团，通过单因素和响应面试验得到生产混合面团的最佳工艺参数为乳蛋白添加量%（以 碎米粉为基准）、水分含量%、挤压温度、螺杆转速 ，在此条件下生产混合粉的糊化度为%，混合面团质构综合评分为（）。混合粉与大米粉和小麦粉的糊化特性相比，峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回生值均降低。混合面团与大米面团相比，硬度和咀嚼性降低，弹性和内聚性升高；与小麦面团相比，硬度降低，弹性、咀嚼性和内聚性升高。试验表明挤压技术和乳蛋白的添加可以改善大米面团成型困难、易老化和弹韧性差等不足，生产出优质的无麸质面团。不仅加强了稻米生产过程中副产物的综合利用，还为后续无麸质食品的生产提供了理论依据。参考文献 ,():,():,():,():,():,():,():,:,():,():,():郭玉 预糊化淀粉的制备及其在冷冻面条中的应用 郑州:河南工业大学,（下转第 页）年第 卷第 期 粮食与油脂法可成功制备。本研究为 的应用提供理论参考。参考文献 何虎翼,唐洲萍,杨鑫,等 马铃薯淀粉合成与降解研究进展 生物技术通报,():倪海明,钟浪声,郭佳文,等 阴离子淀粉的性质、应用及市场前景 大众科技,():,():,():,():戚红卷 磺化淀粉开发用作新型水泥减水剂的研究 天津:天津大学,():,:严思明,裴贵彬,张晓雷,等 磺化淀粉的合成及其缓凝性能的研究 钻井液与完井液,():,():,():彭晔,余振宇,郑志,等 芋头淀粉纳米颗粒的制备及其表征 食品工业科技,():（上接第 页）,():王会然,李宗军 响应面试验优化挤压米生产工艺 食品科学,():,():,():,(),():,():,:,():湛梦 挤压法制备米乳饮料的技术研究 长沙:湖南农业大学,():,:,:粮食与油脂 年第 卷第 期