挤压膨化胡萝卜粉理化特性的研究

刘学梅，刘传富，李沛达

（1.济宁市农业高新技术示范园，山东　兖州272100；2.山东农业大学食品科学与工程学院，山东　泰安271018）

挤压膨化胡萝卜粉理化特性的研究

刘学梅1，*刘传富2，李沛达2

（1.济宁市农业高新技术示范园，山东兖州272100；2.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018）

以脱水胡萝卜为原料，采用双螺杆挤压膨化机进行膨化，并对挤压膨化胡萝卜粉的理化特性进行研究。结果表明，经挤压膨化后脱水胡萝卜粉的蛋白质、粗脂肪含量基本上没有改变，可溶性膳食纤维、乳化性、黏度、流动性、水溶性、吸油性有所提高，持水力、持油力有所降低。

脱水胡萝卜粉；挤压膨化；理化特性

胡萝卜（Daucus carota）又名金笋、甘荀等，主要原产于亚洲中西部，属于伞形科二年生草本植物[1]。胡萝卜富含糖类、蛋白质、类胡萝卜素、脂肪、纤维素等营养物质，具有防癌、抗癌、抗衰老等功效[2]。但是，目前我国对胡萝卜加工主要是以胡萝卜汁为主，且在加工过程中产生大量残渣，不但造成资源的浪费而且污染环境，胡萝卜潜在的价值远未得到充分开发。挤压膨化技术是一种集混合、搅拌、加热、破碎、杀菌、膨化、成型为一体的高新食品加工技术，在加工过程中能够促进链接大分子的化学键发生断裂、聚合度降低，使物料发生质的变化[3]，现已在酱油、黄酒、白酒、淀粉糖[4]、豆酱[5]、啤酒[6]等方面得到广泛的利用研究[7]，但是在蔬菜加工行业的应用却少见报道。因此，试验采用挤压膨化技术对脱水胡萝卜进行挤压膨化处理，考察其对胡萝卜粉理化特性的影响，旨在拓宽胡萝卜加工利用的途径。

1　材料与方法

1.1主要试验材料

脱水胡萝卜粉，泰安亚细亚有限公司提供。

1.2主要仪器与设备

JFSD-70型粉碎磨，上海嘉定粮油检测仪器厂产品；DS56-X型双螺杆挤压膨化机，济南高新开发区赛信机械有限公司产品；99-IA型数显恒温磁力搅拌器，江苏金坛币荣华仪器制造有限公司产品；302型电热鼓风干燥箱，山东龙口市先科仪器公司产品；Starchmaster2型快速黏度测定仪，瑞典Perten有限公司产品。

1.3挤压膨化胡萝卜粉制备的工艺流程

原料→粉碎（70目）→称量→调粉（物料含水量26.4%）→挤压膨化（膨化温度128℃，螺杆转速350 r/min）→干燥（50℃）→粉碎→测定。

1.4试验方法

1.4.1主要成分的测得

粗蛋白含量的测定：参照GB/T 5009.5—2003凯氏定氮法；灰分含量的测定：参照GB/T5009.4—2003；粗脂肪含量的测定：参照GB/T 5009.6—2003索式抽提法；可溶性膳食纤维（SDF）与不溶性膳食纤维（IDF）的测定：参照GB/T 5009.88—2008；类胡萝卜素含量的测定：参照GB/T 12291—90；VC含量的测定：参照GB 6195—1986。

1.4.2水溶性的测定[8]

准确称取0.500 g挤压膨化胡萝卜粉于200 mL烧杯中，加入50 mL蒸馏水，置于恒温水浴锅中于90℃下连续搅拌30 min后，以转速3 000 r/min离心15 min，取上清液于105℃烘干至恒质量，称量残留物质量。

1.4.3吸油能力测定

称取5 g样品置于离心管中，混入菜籽油40 mL并搅拌1 min，静置30 min后，以转速3 000 r/min离心25 min，测定上层油体积，并计算每1 g样品的吸油体积。计算吸油能力。

1.4.4持油力的测定[8]

准确称取4.00 g挤压膨化胡萝卜粉于100 mL烧杯中，加入20 mL菜籽油，电磁搅拌30 min，以转速1 600 r/min离心25 min，除去上层的菜籽油后称量样品质量。

1.4.5起泡性的测定[9]

将50 g鸡蛋蛋白溶液置于烧杯中，快速搅拌10 min，然后加入1%的膨化胡萝卜糊化液50 mL，继续搅拌10 min，搅打停止时测定蛋白发泡体系高度，即为样品的起泡性。

1.4.6流动性的测定[8]

准确称量3.00 g挤压膨化胡萝卜粉，将样品通过玻璃漏斗沿垂直方向流向玻璃平板表面上，保持漏斗的尾端与玻璃平板的垂直距离为3 cm，使流下的样品在玻璃平板表面形成圆锥体，通过测定水平面和圆锥表面的夹角，即是休止角。

准确称量3.00 g挤压膨化胡萝卜粉平铺于光滑的玻璃板中部，缓慢向上，推动玻璃板一端，在样品滑落90%时，测定水平面与玻璃板的夹角，即为滑角。

1.4.7持水力的测定[10]

准确称取1.000 g挤压膨化胡萝卜粉置于100 mL烧杯中，加入70 mL蒸馏水，电磁搅拌24 h，然后转移至离心杯中，以转速3 500 r/min离心30 min，取出，倾去上清液，称质量。

1.4.8黏度的测定[11]

将挤压膨化胡萝卜粉配成质量分数为10%的乳液，在95℃恒温水浴锅中搅拌60 min，然后在旋转黏度仪上测其黏度。

2　结果与分析

2.1挤压膨化对胡萝卜基本营养成分的影响

挤压膨化对胡萝卜基本营养成分的影响见表1。

表1　挤压膨化对胡萝卜基本营养成分的影响

由表1可知，胡萝卜经挤压膨化，蛋白、粗脂肪含量基本不变；可溶性膳食纤维明显提高，提高38.4%；VC，类胡萝卜素含量明显降低，分别降低21.3%和12.3%。

2.2挤压膨化对胡萝卜粉水溶性的影响

挤压膨化对胡萝卜粉水溶性的影响见图1。

图1　挤压膨化对胡萝卜粉水溶性的影响

由图1可知，膨化胡萝卜粉的水溶性比未膨化胡萝卜粉的水溶性高，60目与100目的相比，水溶性从73.20%提高到89.31%，这主要是胡萝卜中含有的一些不溶性成分在高温、高压、剪切力作用下发生熔融现象，使可溶性成分增加；在此作用力下胡萝卜粉中蛋白分子致密的空间结构也遭到破坏，导致多肽链分子量减小，增加了极性基团数目，加快了蛋白质和水的反应，从而也提高了胡萝卜粉的水溶性。

2.3挤压膨化对胡萝卜粉吸油能力的影响

挤压膨化对胡萝卜粉吸油能力的影响见图2。

由图2可知，经挤压膨化后的胡萝卜粉吸油能力增强，且吸油能力随着粉碎粒度的加大而不断加强。这主要是由于经挤压膨化提高了胡萝卜粉的表面积，从而提高了物料的吸油能力。

2.4挤压膨化对胡萝卜粉持油力的影响

挤压膨化对胡萝卜粉持油力的影响见图3。

图2　挤压膨化对胡萝卜粉吸油能力的影响

图3　挤压膨化对胡萝卜粉持油力的影响

由图3可知，经挤压膨化后的胡萝卜粉持油力下降，这是由于胡萝卜粉经挤压膨化，部分大分子化学键发生裂解，极性发生变化，胡萝卜粉颗粒外部状态和内部分子结构遭到破坏，使物料形成多孔结构，最终导致胡萝卜粉的持油力下降。

2.5挤压膨化对胡萝卜粉起泡性的影响

挤压膨化对胡萝卜粉起泡性的影响见图4。

图4　挤压膨化对胡萝卜粉起泡性的影响

由图4可知，经挤压膨化后的胡萝卜粉起泡性有所提高。这可能是因为经挤压膨化后胡萝卜粉黏度、溶解性得到提高，但在搅拌过程中易溶入较多气泡，因此有利于增强体系的起泡能力。

2.6挤压膨化对胡萝卜流动性的影响

挤压膨化对胡萝卜粉休止角的影响见图5，挤压膨化对胡萝卜粉滑角的影响见图6。

由图5和图6可知，挤压膨化对胡萝卜粉的流动性有一定影响，挤压膨化后胡萝卜粉的休止角、滑角都有所增大，说明胡萝卜粉的流动性增强，这主要是胡萝卜粉经挤压膨化，其组织结构变的松散无序、疏松，表面凹凸不平，颗粒间的引力及黏着力、表面聚合力增强，导致胡萝卜粉与光滑玻璃之间的摩擦力相对增大，因此提高了胡萝卜粉的流动性。

图5　挤压膨化对胡萝卜粉休止角的影响

图6　挤压膨化对胡萝卜粉滑角的影响

2.7挤压膨化对胡萝卜粉持水力的影响

挤压膨化对胡萝卜粉持水力的影响见图7。

图7　挤压膨化对胡萝卜粉持水力的影响

由图7可知，经挤压膨化后的胡萝卜粉持水力下降，这是因为经挤压膨化后胡萝卜粉在高温、高压和剪切力的作用下，一部分不溶性的大分子物质发生分解变成了可溶性物质，同时胡萝卜粉紧密的组织结构变成松散无序的蓬松结构，从而导致胡萝卜粉的持水力下降。

2.8挤压膨化对胡萝卜粉黏度的影响

挤压膨化对胡萝卜粉黏度的影响见图8。

由图8可知，胡萝卜粉经挤压膨化后黏度增加，60目和100目胡萝卜粉经挤压膨化后黏度分别提高4.4%和5.1%。这主要是经挤压膨化，胡萝卜粉组织结构蓬松，空间位阻作用加大，从而提高了胡萝卜粉的黏度。

图8　挤压膨化对胡萝卜粉黏度的影响

2.9挤压膨化对胡萝卜粉乳化特性的影响

挤压膨化对胡萝卜粉乳化活性的影响见图9，挤压膨化对胡萝卜粉乳化稳定性的影响见图10。

图9　挤压膨化对胡萝卜粉乳化活性的影响

图10　挤压膨化对胡萝卜粉乳化稳定性的影响

由图9和图10可知，随着物料粒度的不断增加，胡萝卜粉和挤压膨化胡萝卜粉的乳化活性和乳化稳定性也不断增加。同一粒度条件下，膨化胡萝卜粉的乳化活性和乳化稳定性较高。

3　结论

（1）脱水胡萝卜粉经挤压膨化后粗脂肪、蛋白的含量基本上没有变化，但是可溶性膳食纤维明显提高，VC含量、类胡萝卜素总量分别下降21.3%和12.3%。

（2）脱水胡萝卜粉经挤压膨化后乳化活性和乳化稳定性、黏度、休止角和滑角、起泡性、水溶性、吸油能力有所提高，持水力、持油力有所降低。

[1]黄诚，周长春，尹红.浓缩胡萝卜汁加工工艺研究[J].食品科学，2009，30（10）：282-285.

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[3]朱永义，赵仁勇，林利忠.挤压膨化对糙米理化特性的影响[J].中国粮油学报，2003，18（2）：14-16.

[4]袁洪岭.膨化技术在饲料工业中的应用进展[J].西部粮油科技，1998，23（2）：46-48.

[5]杨铭铎.谷物膨化机理的研究[J].食品与发酵工业，1988，14（4）：7-16.

[6]张裕中.食品挤压加工技术与应用[M].北京：中国轻工业出版社，1998：192-196.

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[9]韩仲琦，李冷.粉体技术技术辞典[M].武汉：武汉工业大学出版社，1999：92-93.

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Research on the Effect of Physical and Chemical Properties by Extrusion

LIU Xuemei1，*LIU Chuanfu2，LI Peida2
（1.Ji'ning Agricultural High-tech Demonstration Garden，Yanzhou，Shandong 272100，China；2.College of Food Science and Engineening，Shandong Agricultural University，Tai'an，Shandong 271018，China）

The experiment is conducted by double screw extrusion using dehydrated carrot powder as primary materials，the physical and chemical properties are studied synchronously.Results show that，after extrusion，the content of protein and crude fat is basically have no change，but soluble dietary fiber，emulsification，viscosity，liquidity，water soluble，oil absorption increased，water holding capacity and oil holding capacity decreased.

dehydrated carrot powder；extrusion；physical and chemical properties

TS215

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.10.037

2016-07-27

刘学梅（1976—），女，本科，工程师，研究方向为农产品工程。

刘传富（1962—），男，本科，高级实验师，研究方向为农产品加工。