焙烤食品馅料的挤压膨化加工研究进展

邹子爵，范小平*，夏 雨，李 显，应旦阳

（1.华南农业大学 食品学院，广东 广州 510642；2.咀香园健康食品（中山）有限公司，广东 中山 528437）

焙烤食品馅料的挤压膨化加工研究进展

邹子爵1，范小平1*，夏 雨2，李 显1，应旦阳1

（1.华南农业大学 食品学院，广东 广州 510642；2.咀香园健康食品（中山）有限公司，广东 中山 528437）

焙烤食品作为人们最主要的休闲类食品之一，其营养和风味主要由馅料决定。目前，焙烤食品馅料的加工方式多样，对挤压膨化加工技术在焙烤食品馅料加工中的应用原理、特点进行了分析，并对各类焙烤食品馅料的挤压膨化研究与应用进展进行了综述，在此基础上，对该领域今后的研究及应用作出了展望。

焙烤食品馅料；挤压膨化；综述

0 引言

食品挤压膨化是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型等为一体的高新技术[1]，具有应用范围广、产品形状多样化、原料营养损失小和能量利用高等诸多优点[2]，能杀死致病菌、钝化或使不良酶变性，保留食物的天然颜色和口味，在即食谷物、甜点、休闲、婴儿等食品加工中有广泛的应用[3]。焙烤食品泛指用面粉及各种粮食及其半成品与多种辅料相调配，经过发酵，或高温烘焙，或者油炸而成的一系列香甜可口的食品[4-5]，是现今饮食平衡中的一个重要组成部分，在超市货架上通常都能见到各种各样的焙烤产品[6]。

含馅料的焙烤食品风味和营养价值主要靠其馅料提供，而利用挤压膨化技术加工的馅料具有独特的性能，作者对近年来学术界关于焙烤食品馅料的挤压膨化技术的研究现状进行综述和分析，并对该领域今后的研究作出展望。

1 焙烤食品馅料的分类及加工技术

1.1 焙烤食品馅料的分类

焙烤食品馅料按照味道可分为甜馅和咸馅。甜馅是以糖为原料，配以各种豆类、果仁、蜜饯、油脂等，甜馅可细分为泥茸馅、果仁蜜饯馅和糖馅；咸馅也是焙烤食品行业普遍使用的一种馅料，分为素馅、荤馅和荤素馅。

按照原料，焙烤食品馅料可分为鲜花水果类、果仁类、肉类、谷物类等[7]。鲜花水果类主要有鲜花、鲜水果、蜜饯类等；果仁类主要有芝麻、花生、莲子等；肉类主要有畜禽鱼肉蛋类等；谷物类主要是指天然谷物，如小麦、大麦、燕麦、玉米等。

1.2 焙烤食品馅料的加工技术

1.2.1 常见的馅料加工技术

目前，用于焙烤食品馅料加工的常见技术有酶技术、气体射流冲击技术、微波焙烤技术、超高压技术及挤压膨化技术等。

其中，酶技术是指在一定的生物反应器内,利用酶的催化作用，进行物质转化的技术。将酶技术应用到焙烤产品中[8]，可以提高食品的弹性和持水性，改善面团粉质以及拉伸特性等，提升食品的品质。气体射流冲击技术是一种将具有一定压力及温度的气体，经一定形状的喷嘴（圆形、方形、狭缝）直接喷射到物料表面的方法[9]。将气体射流冲击技术应用到焙烤食品中，由于其传热效率高，可使物料在较短时间内加热到较高的温度从而达到熟化，物料内部的水分遗失较少，产品质构柔软、色泽均匀、气味芳香。微波焙烤食品是微波食品中一个重要的潜在发展领域,具有广阔的市场前景。微波焙烤技术具有操作方便、膨化效果明显、杀菌、营养成分损失少等特点，能较好地保留焙烤物质的风味和营养。但由于微波加热时间比较短，相比较传统焙烤产品，微波焙烤产品质量较低[10]，未来仍需改进。超高压技术指将液体或气体加压到100 MPa以上的技术。将超高压技术应用到焙烤食品馅料中[11]，可消除谷物中的抗营养因素，保存谷物产品的营养成分，谷物中的维生素A没有受到影响，维生素B保存85%。

1.2.2 馅料的挤压膨化加工技术

馅料在挤压膨化加工过程中，含有一定水分的馅料原料被送入挤压膨化机，随着螺杆的转动而被迫向前输送，在螺杆与原料、原料与机筒、原料内部的机械摩擦作用、推进力和剪切力的作用下，产生高温高压环境，使馅料原料被强烈地挤压、搅拌及剪切，从而使原料被进一步细化、均化，原料间气体被挤出排走，随着密度增大，温度升高，挤压力增大，原料性质发生了相应的物理化学变化，由粉状变成熔融状，淀粉糊化、裂解，蛋白质变性、重组，纤维素部分降解、细化，致病菌等一些有害因子被去除，有毒成分与酶失活。当熔融的馅料原料在高压的作用下通过挤压机模口挤出时，由于压力骤降，水蒸气迅速膨胀和散失，物料体积膨化数倍，形成结构松散、多孔、酥脆的膨化产品[12-16]。这些膨化物再经过粉碎、研磨等工艺处理，可作为焙烤食品的馅料成分。

与馅料加工的其他技术相比，挤压膨化具有以下特点：挤压膨化加工是一个高温短时的过程，馅料在加工过程中营养损失小，且挤压过程中造成一些大分子物质降解，使其易于被人体吸收；挤压膨化的高温高压常常能杀死或钝化馅料原料中的有毒成分，提高焙烤食品的安全性；经挤压膨化后的焙烤食品馅料的质构和风味得到改善，口感更好。此外，挤压膨化的生产效率高，原料适用性广，除可加工谷物等粮食作物，还可加工蔬菜、香料及动物蛋白等馅料原料。

2 焙烤食品馅料的挤压膨化研究进展

2.1 鲜花水果类馅料

挤压膨化会影响鲜花水果的抗氧化活性、色素含量、矿物质含量和纤维含量等。杜冰等[17]曾研究香蕉的挤压膨化处理工艺，发现膨化后粗蛋白和抗性淀粉的含量均下降，其中抗性淀粉含量下降了75.0%，不过仍高达8.2%，这是由于挤压膨化的高温高压导致产品产生了美拉德反应，而灰分的含量则增加了48.9%，且挤压膨化后保留了香蕉的青香味。挤压膨化导致果实中的营养部分损失和一些功能性质的下降，如果实中的色素损失，花青素含量和抗氧化活性大大下降[18-19]。Altan等[20]在大麦番茄果渣和大麦葡萄果渣的挤压物中发现，挤压物中的抗氧化活性和总酚含量显著下降了。但同时，挤压膨化对鲜花水果的积极影响也很多。Moussa-Ayoub等[21]研究得出仙人掌果实中的黄酮醇能耐受住挤压膨化中的高温。Potter等[22]研究发现挤压膨化能影响水果粉产品的密度和膨胀度，使水果粉的纤维含量增加。Sharma等[23]发现挤压过程中温度和螺杆速度的改变会对植物化合物产生不利影响，然而，随着机筒温度的升高，提高了菠萝水果皮的抗氧化活性。焦妍津[24]发现对蓝莓进行挤压膨化后，水分含量低于原料水分含量，可能是由于膨化过程中水分的汽化造成，膨化后的蓝莓矿物质含量高于鲜果，水溶性指数大大增加，有利于人体消化吸收。

2.2 果仁类馅料

挤压膨化加工对果仁的硬度、吸水性、氮溶解指数、氨基酸含量和内部结构等有着不同的影响。挤压机的参数不同对物料会有不同程度影响，随着机筒温度、螺杆转速、物料水分的上升，产品的膨胀率不断增加，机筒温度和螺杆转速对产品的吸水性指数也有显著影响，高温、高湿、高剪切力会使产品的氮溶性指数与硬度处于较低的水平[25]，郎珊珊等[26]研究结构参数对挤压组织化花生蛋白质构特性的影响中，发现随着挤压机螺杆长径比的增大，花生粕挤压产品硬度逐渐提高，弹性、剪切力均先升高后略有下降，而随着熔融区长径比的增大，硬度、弹性和剪切力均为升高－稳定－下降的趋势。武建堂等[27]研究挤压膨化对花生蛋白体外消化率的影响中发现，花生蛋白消化率随喂料速度的增加先增大后减小，随螺杆转速增大而先增大，在130 r/min时达到最大，而后减小，随挤压温度升高而增大，在140℃达到最大，而后减小。螺杆转速显著影响混合物的水分含量和扩张指数，物料水分含量、机筒温度显著影响着产品的水分含量、断裂强度、吸水指数和扩张指数[28]。薛军[29]在莲子粉的加工工艺研究中发现莲子粉在挤压膨化过程中，挤压机的螺杆转速和物料的水分含量对莲子淀粉的糊化度及挤出产物的密度有显著的影响，挤压膨化后莲子粉内部结构也发生了显著变化，挤压前，内部结构较为紧密，表面光滑，挤压后，间隙增大，表面平整，棱角分明，挤压膨化后莲子粉氨基酸总量减少5.83%，游离氨基酸总量增加2.24%，蛋白质水解率显著提高，总糖和淀粉含量基本不变，糊化度达到88.6%，直链淀粉含量、碘蓝值、还原糖含量和可溶性淀粉含量均增加，淀粉水解率迅速提高。挤压后莲子粉的密度大于挤压前，吸水能力、溶解性大幅提高，吸油能力下降，挤压后莲子粉悬浮液比挤压前莲子悬浮液的稳定性差。芝麻中的功能成分可利用于食品中[30]。Nascimento等[31]在改善玉米膨化食品的营养价值和感官特性时，添加脱脂芝麻饼，发现当芝麻饼粕的添加量增加时，玉米膨化食品的蛋白与脂肪含量增加，不过会减少膨化体积，加深颜色。挤压膨化还能杀死物料中的有毒成分，提高食品的安全性。Zheng等[3 2]发现挤压加工中机筒温度和物料湿度对减少花生粕中的黄曲霉毒素有显著影响。

2.3 肉类馅料

挤压膨化对肉的蛋白质、氨基酸、脂肪和组织结构等都有一定的影响，挤压膨化参数的设定对物料的膨胀率、颜色、感官品质等物理化学特征有重要影响[33－35]。Fallahi等[36]发现，挤压温度和进料速度显著影响鱼粉产品的氮溶解指数，挤压加工增加相关蛋白质消化性，但玻璃态转化温度降低19%，且损失了大量赖氨酸。卢焘[37]在对挤压前后鱼肉中的氨基酸、蛋白质、脂肪和组织结构的差异研究中，发现挤压膨化后，氨基酸的总量减少，蛋白质在高温和高压的作用下重新形成了新的高分子产物，结合脂肪相比之前增加了约1倍，鱼肉蛋白被重新组织化，形成了平行纤维和多孔结构。王文贤[38]在利用响应面法优化鲜鸡肉挤压食品工艺条件的研究中，以大米和鲜鸡肉为原料开发挤压膨化产品，发现挤压后，氨基酸含量减少，且在挤压过程中，蛋白质降解成小分子的氨基酸，其中有必需氨基酸，挤压膨化提高了人体对食品中的蛋白质消化和吸收能力。Alvaez等[39]在以机械去骨鸡肉加玉米淀粉等为原料生产挤压膨化食品时发现，挤压机的模头温度对混合物产品的组织特性有显著影响，而随着模头温度的上升，剪切力与拉伸剪切力也分别升高。Khare等[35]发现挤压膨化参数对鸡肉面条的水分活度、吸水指数、水溶指数和硬度等有着重要影响。梁文明等[40]在大米－牛肉的挤压膨化产品研发中发现，添加牛肉粉的挤压膨化产品与未添加牛肉粉的产品相比蛋白质与脂肪含量显著提升，牛肉粉的添加补充了谷物食品中缺少的赖氨酸跟谷氨酸。挤压膨化时，膨化温度对变曲力、颜色、膨化率、产品的感官品质及组织剖面都有影响，水分对物料的膨胀率、裂断强度指数和颜色有着重要影响，机筒温度、螺杆转速、水分含量对挤出物的物理性质如容积密度等有显著的影响，挤压膨化会导致肉类中部分氨基酸的损失，蛋白质部分降解，部分重新组织化形成新产物，结合脂肪含量上升。

2.4 谷物类馅料

挤压膨化可有效提高谷物中营养物质的保存率和利用率，改良口感，使谷物的物理化学特性发生改变，杀死谷物中的腐生菌，改善谷物产品品质，提升价值[41－44]。挤压工艺可以改善谷物麸皮的品质，减少植酸、多酚和胰蛋白酶抑制剂的含量，增加容积密度，在适宜的工艺条件下挤压膨化加工可以减少全麦面粉中的交链孢霉毒素的含量。杨磊[45]发现，挤压处理后，麦胚中的脂肪酶与脂肪氧合酶活性明显下降，灭活率分别为100%和79.08%，麸皮中的脂肪酶和脂肪氧合酶灭活率为90.8%和25.7%。脂肪酸值的下降，对全麦粉的稳定性有积极作用。汪丽萍等[46]发现，挤压升温会使麸皮和胚芽中的维生素B、植酸和烷基间苯二酚的含量下降，且挤压加工会促使某些酚类物质的释放，使全麦粉的总酚含量增加，从而提高其抗氧化活性。郝春明等[47]在挤压膨化处理麸皮对全麦面粉的影响研究中得出，挤压膨化后小麦麸皮持水力和膨胀力显著增加，全麦粉的色度降低，蛋白和面筋的含量降低，沉降数值增大，拉伸和粉质曲线有较大差异，吸水率为74%～78%，形成的时间较长，稳定的时间较短，拉伸曲线面积、拉伸比例以及延伸度的比例都降低。Brahma等[48]经研究得出，挤压膨化中，随着螺杆转速的增加，全谷物燕麦的径向膨胀指数、吸水指数和水溶性指数都提高。在合适的加工条件下，挤压膨化后可使玉米中的还原糖和可溶性膳食纤维含量得到提高，吸水率和水溶性指数大幅提升，不溶性膳食纤维含量大大降低，玉米的理化性质得到有效的改善。挤压膨化后，玉米淀粉发生了糊化与降解，营养成分发生了显著变化。刘英等[49]发现挤压膨化后玉米中的水分、粗纤维、粗脂肪含量分别减少38%、40%和35%，糊化度提高了219%，能量提高了6%，而氨基酸除了胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸外，其余氨基酸含量均增加，氨基酸总量也得到提高。李锴[15]在糙米的挤压膨化研究中发现，挤压膨化后，糙米中的淀粉发生了不可逆的α化作用，蛋白质发生变性，溶解性增强，有大分子质量的亚基聚集的趋势，游离脂肪酸含量下降，膳食纤维含量提高，植酸含量大幅度下降。Köksel等[50]在研究挤压膨化对一种大麦的性质影响时发现，在低剪切力的螺杆构型中，增加机筒温度会降低截面扩张指数，在高水分含量情况下，容积密度较高。经分析，挤压膨化后，大米、玉米、小麦、荞麦和燕麦中的淀粉、粗脂肪、粗蛋白和矿物元素的含量有所降低，直链淀粉和膳食纤维含量略微增加，而还原糖的含量则是显著提高[51]。挤压后的谷物各项理化指标都得到了相应的改善，挤压膨化中的高温高压起到了杀菌、钝化不良因子的作用，挤压膨化后谷物的糊化度有了较大的提高，膨胀指数、吸水指数与水溶性指数也有不同程度的增加，抗氧化活性增强，稳定性增加，氨基酸总量和可溶性膳食纤维含量也有增加，植酸、游离脂肪酸和不溶性膳食纤维含量下降，蛋白质变性，溶解性增强等，这些都有利于产品的吸收。

2.5 其他馅料

还有一些原料可作为焙烤食品馅料，如蘑菇、山药[52]等，挤压膨化处理导致物料的淀粉变性，水分、蛋白质、脂肪和氨基酸等含量下降，糊化度提升。方勇等[53]研究金针菇复配发芽糙米挤压膨化工艺及产品品质特性时得出，复配产品的品质特性随着挤压操作参数的变化而发生变化，γ-氨基丁酸含量随着物料的含水量的增加，先降低后上升，随着膨化温度提升而明显下降，随螺杆转速的增大先升高后降低，当物料的含水量、膨化温度和螺杆转速升高时，可溶性膳食纤维和可溶性蛋白含量先升高后降低，径向膨化率则随着膨化温度和物料含水量的升高而降低，随螺杆转速的增加先升高后降低。刘骏[54]发现，淮山全粉在挤压膨化后，水分、粗脂肪、淀粉和蛋白质的含量都有所下降，灰分的含量基本没变，淀粉发生了降解，生成了其他的基团，吸水能力和溶解性都有了很大的提高，糊化度显著提升，但是吸油能力有所下降。

3 展望

挤压膨化因具有独特的优势，在焙烤食品馅料加工中的应用越来越多。但目前的研究主要集中在对馅料的理化性质及营养成分影响方面。结合国内外研究进展状况，可在以下两方面进一步加强研究：（1）多种馅料的挤压膨化共混加工。研究多种馅料原料的挤压膨化共混加工技术，以及复合馅料成分在挤压膨化过程中的性能变化，有利于开发具有更多风味、营养更丰富的馅料及焙烤食品。（2）力学等质构性质研究。研究挤压膨化对馅料原料的孔隙结构、破损强度、弹性、咀嚼性等力学性质，可从几何结构与质构的关系机制方面为该类食品的质构调控提供依据，以利于开发更多绿色健康型馅料及焙烤食品。

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REVIEW ON EXTRUSION PROCESSING OF BAKEED FOOD FILLINGS

ZOU Zijue1，FAN Xiaoping1，XIA Yu2，LI Xian1，YING Danyang1
（1.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2.Juxiangyuan Health Food （Zhongshan） Co.，Ltd.，Zhongshan 528437，China）

Extrusion is a new technology integrated a set of procedures including mixing，stirring，crushing，heating，cooking，sterilization and shaping，which can kill bacteria，make bad enzyme passivation or denaturation，and keep the natural color and taste of food.As one of the most important snack foods，baked food's nutrition and flavor mainly determined by the fillings.The processing method of the baked food fillings are various at present.The principle and characteristic of extrusion processing technique and its application in bakery fillings processing were analyzed in the present study.The advances of research and application of extrusion technology on baking fillings processing were reviewed，and the prospects of research and application in this field were also discussed.

baked food fillings；extrusion technology；review

TS201.2

：A

1673-2383(2017)04-0119-06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170828.0857.044.html

网络出版时间：2017-8-28 8:57:30

2017-02-13

广东省自然科学基金项目（2014A030313452）；广东省高等学校优秀青年教师培养计划资助项目（YQ2015025）；国家自然科学基金项目（31201401）；广东省产学研合作项目（2014B090904044）

邹子爵（1994—），男，湖南长沙人，硕士研究生，研究方向为食品工程。

*通信作者