麦麸膨化食品的研制

向莉，陈轩，余术，陈聪，黄龙

（1.三峡食品药品检验检测中心，湖北宜昌443000；2.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023）

我国的小麦生产和消费均居世界第一位，麦麸是小麦制粉中的主要副产品，我国每年麦麸的产量在3 000 万吨以上，是我国大宗农副产品资源之一[1-3]。目前，其深加工产品未被广大消费者接受，主要原因是新鲜的麦麸中含有较高活性的脂肪酶和生腥气味。麦麸大多作为饲料使用，大大降低了麦麸的实际价值，造成大量的资源浪费。麦麸中含有多种营养成分，如维生素B、维生素E、矿物质以及纤维素等[4]。麦麸中膳食纤维的含量约为45%，其中以不溶性膳食纤维居多，在焙烤食品和快餐谷物食品中应用广泛，它有助于改善面包的质构，使其结构保持松软，增进风味，提高产品的持水性，延长货架期[5]。

挤压膨化和焙烤是麦麸营养休闲食品制作中的重要工序[6-8]。混合后的物料在挤压机中加热、蒸煮，挤出时形成一定的性状，焙烤工序使物料完全熟化，同时使产品产生酥脆的口感和较低的水分含量。远红外焙烤的方法和传统的电焙烤相比，具有时间更短，消耗能源更少，产品品质更好的优点，全过程采用非油炸工艺，得到的产品更健康，深受广大消费者欢迎。

试验在传统配方的基础上添加了麦麸，加入鲜洋葱、紫薯粉，并通过单因素试验及正交试验对配方进行优化，在挤压膨化的基础上，结合远红外焙烤的方式，以麦麸膨化食品的感官评分为评价指标，研究了麦麸营养休闲食品的部分质构特性，以达到节约能源和提高产品品质的双重目的。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

小麦粉、麦麸：湖北三杰粮油食品集团有限公司；大米粉、玉米粉、麦芽糖浆、紫薯粉、鲜洋葱、食盐、碳酸钙：市售。

DJ-04 粉碎机：上海淀久中药机械制造有限公司；BF-50 型混合机、SX65-111A 双螺杆挤压膨化机、ST-11 输送提升机：山东赛信膨化机械有限公司；TA.XT2I质构分析仪：Stable Micro System 公司；CKWS.100.B 远红外烤箱：广东半球实业集团公司。

1.2 工艺流程

以麦麸粉30%、小麦粉25%、大米粉25%、玉米粉15%和鲜洋葱（小麦粉+麦麸粉+大米粉+玉米粉+鲜洋葱=100%）的总量为基准，确定各辅料的添加量分别为：麦芽糖浆10%，紫薯粉适量，碳酸钙0.4%，食盐0.6%，水适量。

1.3 试验方法

1.3.1 原料配比试验

1.3.1.1 麦麸添加量对休闲食品品质的影响

按麦麸细粉在主要原料中所占的比例分别为10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%进行搭配，其他辅料用量与基本配方相同，进行麦麸休闲食品制作，研究麦麸添加比例对休闲食品的品质影响。

1.3.1.2 麦麸粒度对营养休闲食品品质的影响

由于麸皮过大，产品口感粗糙，外形不美观。将麸皮分别粉碎为40、60、80、100 目和120 目，其他辅料与基本配方相同，进行麦麸休闲食品的制备，研究其对产品品质的影响。

1.3.1.3 鲜洋葱用量对营养休闲食品品质的影响

不同的鲜洋葱用量，使产品的品质差别很大，分别添加鲜洋葱1%、3%、5%、7%、9%，其他辅料与基本配方相同，进行麦麸休闲食品的制备，研究其对产品品质的影响。

1.3.1.4 紫薯粉添加量对产品品质的影响

添加紫薯粉，可以增加产品中生物活性成分——花青素的含量，同时使产品呈现出鲜艳的颜色，增加消费者的接受程度[9-11]。以主要原料的总质量为基准，分别添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的紫薯粉于混合原料中，进行麦麸休闲食品的制备，研究其对产品品质的影响。

1.3.1.5 原料配比正交试验

在基本配方一定的情况下，选取麦麸粒度、麦麸添加量、鲜洋葱用量以及紫薯粉添加量4 个因素进行L9（34）正交试验，见表1。按照感官评价标准，确定最佳原料配比。

表1 原料配比因素水平表Table 1 Factors and levels of material ratio

1.3.2 工艺参数研究

采用挤压膨化结合远红外焙烤的加工方式，第一阶段将混合好的物料放入双螺杆挤压机中，调节双螺杆挤压机的转速和温度，使物料蒸煮、挤压、成型；第二阶段远红外焙烤，调整温度和时间。以麦麸营养休闲食品的感官评分为评价指标，研究其工艺参数。

1.3.2.1 挤压膨化的温度研究

根据预试验情况，设定挤压膨化的温度，分别为：70、80、90、100、110 ℃，固定双螺杆挤压机的转速为4 000 r/min，焙烤温度110 ℃，焙烤时间15 min。以麦麸休闲食品的感官评分为评价指标，确定第一阶段挤压膨化的较佳温度。

1.3.2.2 挤压膨化的双螺杆挤压机转速研究

改变双螺杆挤压机的转速，分别为：2 500、3 000、3 500、4 000、4 500 r/min、选用挤压膨化较佳温度，焙烤温度110 ℃，焙烤时间15 min。以麦麸营养休闲食品的感官评分为评价指标，确定第一阶段双螺杆挤压的较佳转速。

1.3.2.3 远红外焙烤的温度研究

选用挤压膨化机的较佳温度和双螺杆转速，改变焙烤温度，分别为：100、120、140、160、180 ℃，固定焙烤时间15 min。以麦麸营养休闲食品的感官评分为评价指标，确定第二阶段焙烤的较佳温度。

1.3.2.4 远红外焙烤的时间研究

选用第一阶段挤压膨化机的较佳温度和双螺杆转速，改变段焙烤时间，分别为：10、12、14、16、18 min，选用焙烤较佳温度。以麦麸营养休闲食品的感官评分为评价指标，确定第二阶段焙烤的较佳时间。

1.3.2.5 正交试验

在单因素试验的基础上，选择第一阶段挤压膨化温度、双螺杆转速，第二阶段焙烤温度、焙烤时间进行四因素三水平的正交试验，以麦麸营养休闲食品的感官评分为标准，了解各因素水平参数对麦麸营养休闲食品品质的影响。具体数据见表2。

表2 工艺参数因素水平表Table 2 Factors and levels of process parameters

1.4 感官评定标准

根据GB/T 22699-2008《膨化食品》标准的要求制定评分标准，评分细则见表3。本研究由10 名经过培训的人员组成鉴评小组，根据评分标准进行综合评价。

表3 感官评分分值分配Table 3 Flavor score criteria（percentage system）

续表3 感官评分分值分配Continue table 3 Flavor score criteria（percentage system）

1.5 麦麸休闲食品的脆度测定

采用质构分析仪对其产品进行分析：使用HDPBS 探头，测量模式为阻力测试，测前、测中、测后探头的移动速度分别为3、3、10 mm/s；探头下压深度10 mm等参数测定其脆度值。每个试验3 个样品，测定后取平均值。

2 结果与分析

2.1 配方研究

2.1.1 麦麸添加量对休闲食品品质的影响

麦麸添加量与产品感官评分的关系见图1。

图1 麦麸添加量与产品感官评分的关系Fig.1 The relationship between the amount of wheat bran added and the sensory score of the product

由图1可以看出，随着麦麸的添加量不断增加，感官评分不断提高，麦麸细粉添加量为30%时，麦麸休闲食品的品质、口感综合得分最高。麦麸添加过多会影响产品的组织、形态和口感，使产品的综合感官评分下降。确定麦麸的添加量为30%。

2.1.2 麦麸粒度对营养休闲食品品质的影响

麦麸粒度与产品感官评分的关系见图2。

由图2可以看出，颗粒度为80、100 目和120 目的产品感官评分差别不大，但由于麸皮不容易被粉碎，导致筛下物中小麦粉的含量远远大于粉碎的麸皮的含量，麸粉中纤维素含量达不到要求，起不到功能性食品的效果，与研究初衷相违背。且目数越大，制备麦麸细粉的耗能越大。而粒度为40 目的麦麸使产品的口感粗糙，形态不好。因此，从节能、综合感官评价和膳食纤维含量的角度选择颗粒度为80 目的麦麸细粉较为合适。

2.1.3 鲜洋葱用量对营养休闲食品品质的影响

鲜洋葱用量对产品感官评分的关系见图3。

图2 麦麸粒度与产品感官评分的关系Fig.2 The relationship between wheat bran granularity and product sensory score

图3 鲜洋葱用量对产品感官评分的关系Fig.3 The relationship between the amount of fresh onion and the sensory score of the product

由图3可以看出，鲜洋葱的用量对麦麸休闲食品的品质有很大影响。由于鲜洋葱中含有较多水分和植物纤维，同时洋葱特有的气味的刺激性较大。少量的洋葱可以对产品起到增香的作用，但是过量的鲜洋葱会影响产品的形态以及味道。鲜洋葱在3%时综合感官评价最高，由此可见，最佳的鲜洋葱用量为3%。

2.1.4 紫薯粉添加量对产品品质的影响

紫薯粉添加量与产品感官评分的关系见图4。

图4 紫薯粉添加量与产品感官评分的关系Fig.4 The relationship between the amount of purple sweet potato powder and the product sensory score

由图4可以看出，随着紫薯粉添加量的增加，感官评分先增加后减小，这是由于少量的添加紫薯粉可以使产品呈现出令人愉悦的紫色，但是添加过量会使产品颜色加深，同时影响产品的组织结构，确定2.0%的紫薯粉添加量为最佳。

2.1.5 麦麸休闲食品配方的优化

原料配比正交试验结果及极差分析见表4。

表4 原料配比正交试验结果及极差分析Table 4 Results of orthogonal experiments and range analysis of material ratio

由表4极差R 的大小可以看出，麦麸的添加量是影响产品品质的主要因素，其次是鲜洋葱的用量、紫薯粉的添加量、麦麸粒度。由正交试验结果还可以看出，较优的组合为A3B3C1D1。最佳配方为：麦麸细粉的添加量为28%，麦麸细粉粒度为80 目，鲜洋葱用量为4%，紫薯粉添加量为1.8%。正交试验组合中没有以上参数组合，以此配方制得的麦麸膨化食品经感官评价，综合评分为89.8 分，比最为接近的第9 组试验的到的产品感官评分更高，因此，该配方为最优配方。

2.2 工艺参数研究

2.2.1 双螺杆挤压的温度

挤压膨化阶段温度对产品综合感官评分的影响见图5。

由图5可以看出，在第一阶段挤压膨化的温度单因素试验中，随着温度的升高，综合感官评分先升高，后降低，在温度为90 ℃时达到最高的感官评分。温度过低时，物料达不到过热状态，挤出时达到膨化的状态，温度过高会使产品过度膨化，不易控制产品的形状。因此，第一阶段挤压膨化机的温度设定为90 ℃。

2.2.2 双螺杆挤出机的转速

挤压膨化机转速对产品综合感官评分的影响见图6。

图5 挤压膨化阶段温度对产品综合感官评分的影响Fig.5 The effect of extrusion temperature on the comprehensive sensory score of the product

图6 挤压膨化机转速对产品综合感官评分的影响Fig.6 The effect of rotating speed of extruder on comprehensive sensory score of product

由图6可以看出，在第一阶段挤压膨化机转速单因素试验中，随着挤压膨化机的转速增加，得到的产品综合感官评分变化不大，在转速为3 500 r/min 时达到感官评分相对较高。

2.2.3 第二阶段远红外焙烤的温度

第二阶段焙烤温度对产品综合感官评分的影响见图7。

图7 第二阶段焙烤温度对产品综合感官评分的影响Fig.7 The influence of the second stage baking temperature on the comprehensive sensory score of the product

由图7可以看出，在第二阶段焙烤的温度单因素试验中，随着温度的升高，感官评分先升高，后降低，在温度为120 ℃时达到最高的感官评分。

2.2.4 远红外焙烤的时间

第二阶段焙烤时间对产品综合感官评分的影响见图8。

图8 第二阶段焙烤时间对产品综合感官评分的影响Fig.8 The influence of the second stage baking time on the product comprehensive sensory score

由图8可以看出，在第二阶段烤的时间单因素试验中，随着时间的延长，感官评分先升高，后降低，在时间为14 min 时达到最高的感官评分，所以，第二阶段的焙烤时间确定为14 min。如果温度过低、时间过短，麦麸营养休闲食品的膨化度及酥脆度较差。如果温度过高，时间过长，则会出现产品被烤糊或者质地过硬的情况，反而影响产品的品质。

2.2.5 正交试验

根据单因素试验结果，采用正交试验，以麦麸营养休闲食品的感官评分为标准，了解各因素水平参数对麦麸营养休闲食品品质的影响。具体数据见表5。

表5 工艺参数正交试验结果及极差分析Table 5 Results of orthogonal experiments and range analysis of process parameters

由表5极差R 的大小可以看出，第一阶段的双螺杆挤压机的温度是影响麦麸营养休闲食品品质的主要因素，其次是第二阶段的焙烤温度和时间，最后是双螺杆挤压机的转速，即双螺杆挤压机的转速对产品的品质影响最小，各因素的影响顺序为：A＞C＞D＞B。麦麸营养休闲食品的制作工艺最佳因素水平为A3B2C2D3。即第一阶段双螺杆挤压机的温度设定为95 ℃，转速设定为3 500 r/min，第二阶段焙烤温度120 ℃，焙烤时间15 min。在各优化条件下进行产品生产试验，得到的产品感官评分为92.4，优于正交试验中其他条件下生产的产品的综合感官评分，该条件即为最佳生产工艺条件。

2.3 麦麸膨化食品质构特性测定

选取经优化的配方和焙烤工艺制作的麦麸营养休闲食品和市售的油炸膨化食品按照1.5 步骤的方法进行试验，分析各自的质构特性，具体数值见表6。

表6 麦麸膨化食品与市售油炸膨化食品的质构参数值Table 6 The constitutive parameters of wheat bran puffed food and fried puffed food in the market

从表6中可以看出，市售的油炸膨化食品未添加麦麸，口感酥脆，质地较软；本试验生产出的麦麸膨化食品，因添加了麦麸细粉，使其中纤维素的含量增加，较市售油炸膨化食品要硬，但是同样保持着酥脆的口感。经过优化配方和工艺，在保证纤维素添加量的同时，还能保持较好的酥脆度。

3 结论

1）试验通过对麦麸粒度、麦麸添加量、鲜洋葱用量以及紫薯粉添加量的不同配比，得出最佳的配方比例为麦麸细粉粒度为80 目，麦麸细粉的添加量为28%，鲜洋葱用量为4%，紫薯粉添加量为1.8%，麦芽糖浆10%，碳酸钙0.4%，食盐0.6%，水适量。在此最优条件下，最高得分是89.8 分，此时的麦麸膨化食品富含膳食纤维等营养物质，且具有良好口感。

2）采用双螺杆挤压技术结合远红外焙烤的方式，在单因素试验的基础上，开展正交试验研究。以麦麸营养休闲食品的感官评分为评价指标，获得优化的制备工艺参数：第一阶段双螺杆挤压机设定温度95 ℃，转速为3 500 r/min：第二阶段焙烤温度120 ℃，焙烤时间15 min。在此最优条件下，最高得分是92.4 分，通过优化生产工艺，解决了高麦麸含量膨化食品品质较差的技术难题，得到了高品质的非油炸麦麸营养膨化食品产品。