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現，基本規律與食用品質規律相似。

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，屬于主食產業化產品。 加強面向主食產業化需求發展模式，開發適合產業化的方便速食主食品，是我國當前主食產業化發展的重要課題。 目前國內外學者和企業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、營養的要求。 本研究擬采用擠壓質構重組技術，并創新性采用二次膨化加工技術研發 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

玉米粉調節水分，經雙螺桿擠壓重組再造粒( 擠壓條件為: Ⅰ區 60 ℃，Ⅱ區 90 ℃，調節Ⅲ區溫度) ，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二次膨化過程中會迅速蒸發水分二次膨化，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區擠壓溫度對于色澤和氣味影響不大，而提高Ⅲ區溫度對于外觀結構、黏性、彈性、硬度、滋味及分層等均有所降低。 Ⅲ區溫度直接影響到擠壓產品的糊化度及產品形態，過低的溫度，物料不能進入熔融狀態，產品混合度較差，外觀粗糙。 而過高的Ⅲ區溫度，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，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區溫度作為制作速食粥的系統中溫度更高的一區，直接影響到擠壓產品的糊化度及產品形態。 根據感官分析，過高的Ⅲ區溫度，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，進入熔融的玻璃態狀態，并在充分混合后降低溫度重塑形態。 過高的水分質量分數，物料需要吸收大量的熱量蒸發水分進入玻璃態，在熱能和機械能輸入不變的情況下難以達到預定狀態，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。