荞麦挤压膨化食品的加工工艺

涂德星，焦云鹏，侯亚君，张梦珍，左双颖，汲臣明

江苏食品药品职业技术学院食品学院（淮安 223003）

荞麦又名三角麦、花荞，分布于中国山区，特别是西南地区如四川、贵州等地，常见的品种是甜荞和苦荞[1]。荞麦的营养成分丰富，含有丰富的蛋白质、维生素E、可溶性膳食纤维、烟酸、芦丁、矿物质、黄酮类物质等[2]营养成分，长期食用可预防大肠癌和肥胖症[3]。荞麦粉营养丰富，但荞麦粉颗粒较粗，口感差，又不易消化，这制约了荞麦食品的消费。目前市面上有荞麦馒头、面包、挂面、饮料、啤酒等食物[4]，对荞麦膨化食品研究较少。刘学文等[5]以荞麦和玉米为原料对强化膳食纤维挤压彭化食品加工工艺进行了研究，探讨了不同含量的膳食纤维对产品口感的影响。肖诗明等[6]对苦荞麦粉的挤压膨化特性进行了初步研究，结果确定膨化度随含水量增加而下降，随螺杆转速、进料量的增加而上升。郝彦玲等[7]以黑米、薏米、荞麦粉为原料，采用先进的现代挤压膨化技术，研制集营养、保健、食用为一体的五谷杂粮膨化粉及主食品。此次试验以甜荞麦粉为主要原料，辅以玉米粉和大米粉，进行挤压膨化加工工艺探讨，为丰富荞麦加工品种类、拓展荞麦加工利用途径提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 主要材料

荞麦、玉米、大米、食盐、白砂糖（市售）；单甘脂、柠檬黄、碳酸钙（购于河南千志商贸有限公司）。

1.1.2 主要设备

HK-860型五谷杂粮磨粉机（广州市旭朗机械设备有限公司）；ASP-200拌粉机（北京丰汇加机械设备有限公司）；GZD-380振动喂料机（义乌市黑白矿山机械有限公司）；DS32-ⅡA型膨化食品机（济南赛信机械有限公司）；TD-75冷却输送机（上海菁海仪器有限公司）；JH-29调味机（苏泊尔集团）；DK-98-Ⅱ电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）；JYL-C022料理机（九阳）。

1.2 生产工艺流程

荞麦、玉米、大米→粉碎→配料（加入糖、盐、单甘脂等添加剂）→混匀→调水（15%～25%）→双螺杆挤压膨化→切断成型→调味→烘干→冷却输送→真空包装→成品

1.3 荞麦膨化食品加工工艺研究

1.3.1 原料配比确定

固定膨化温度170 ℃、螺旋转速32 Hz、喂料速度6 Hz、水分含量16%，荞麦、玉米、大米的不同配比依次为2∶1.5∶1.5，3∶1∶1，3∶1.5∶0.5，4∶0.5∶0.5和4∶0.4∶0.6，研究原料配比对膨化产品感官指标及膨化度的影响。

1.3.2 混合粉含水量的确定

固定物料配比4∶0.5∶0.5、温度170 ℃、喂料速度6 Hz、螺杆转速32 Hz，对含水量14%，15%，16%，17%和18%五个水平进行挤压膨化研究，以感官评分和膨化度为考察指标确定最优含水量。

1.3.3 荞麦挤压温度的确定

固定物料配比4∶0.5∶0.5、喂料速度6 Hz、螺杆转速32 Hz、含水量16%，对膨化温度160，165，170，175和180 ℃五个水平进行挤压膨化研究，以感官评分和膨化度为考察指标确定最佳温度。

1.3.4 荞麦螺杆转速的确定

固定物料配比4∶0.5∶0.5、温度170 ℃、喂料速度6 Hz、含水量16%，对螺杆转速28，30，32，34和36 Hz五个水平进行挤压膨化研究，以感官评分和膨化度为考察指标确定最优螺杆转速。

1.3.5 混合料喂料速度的确定

固定物料配比4∶0.5∶0.5、温度170 ℃、螺杆转速32 Hz、含水量16%，对喂料速度4，5，6，7和8 Hz五个水平进行挤压膨化研究，以感官评分和膨化度为考察指标确定最优喂料速度。

1.4 膨化度测定方法[8]

按式（1）计算膨化度，每组随机测定10个样品，取其平均值。试验模口直径为3 mm。

1.5 产品品质指标检测方法

1.5.1 感官指标

挑选10名身体健康、有品评经验的同学，对膨化产品的色泽（20分）、气味（25分）、口感（40分）、形态（15分）四个方面进行综合评分，满分100分。

表1 荞麦膨化食品感官评分标准[8]

1.5.2 理化指标

水分按照GB/T 5009.3—2016进行测定；酸价按照GB 5009.229—2016进行测定；过氧化值（以脂肪计）按照GB 5009.227—2016进行测定。

1.5.3 微生物指标

菌落总数按照GB/T 4789.2—2016进行测定；大肠菌群按照GB/T 4789.3—2016进行测定；致病菌金黄色葡萄球菌、沙门氏菌分别按照GB/T 4789.10—2016，GB/T 4789.4—2016进行检测。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 荞麦膨化食品配比对产品感官品质和膨化度的影响

荞麦粉粒度过小，单纯进行挤压膨化，容易变成熔融状态并包裹在螺杆上，将荞麦、玉米、大米进行混合，不仅可以有效缓由荞麦粉粒度小所带来的加工上的困难[7]，也可以实现营养互补，荞麦赖氨酸含量高[9]，而玉米、大米缺乏赖氨酸。由图1可知，当荞麦、玉米、大米的配比为4∶0.5∶0.5时，膨化食品的感官评分和膨化度均最高。

图1 荞麦、玉米、大米配比对荞麦膨化产品感官评分和膨化度的影响

2.1.2 水分含量对荞麦膨化食品感官品质和膨化度的影响

研究发现，混合物料在挤压膨化时，水分含量过少，易造成机器堵塞；而水分含量过大，产品膨化不完全，感官性状差，这是因为物料含水量高，物料的浓度低，物料在挤压腔内引起的磨擦力低，通过模头非常流畅，未经膨化就从模孔排出，导致膨化不充分[10]。由图2可知，综合考虑感官评分和膨化度，确定当水分含量控制在16%时，挤压膨化效果最佳，色泽诱人，口感酥脆不粘牙，结果与王思明等[8]的研究基本一致。

图2 水分含量对荞麦膨化产品感官评分和膨化度的影响

2.1.3 挤压温度对荞麦膨化食品感官品质和膨化度的影响

这里的挤压温度是指物料出料端的第三区温度。研究发现，当挤压温度在180 ℃以上时，膨化度降低，且有散发糊焦味，影响品尝的口感。而当挤压温度在160 ℃以下时，膨化力度不够，口感不酥脆，感官评分较低。由图3可知，当挤压温度控制在170 ℃时，膨化食品的感官评分和膨化度均最佳。

图3 挤压温度对荞麦膨化产品感官评分和膨化度的影响

2.1.4 螺杆转速对荞麦膨化食品感官品质和膨化度的影响

当螺杆转速过低时，空隙较大，分布不均匀，易造成机器堵塞；当螺杆转速过高时，荞麦膨化食品分布不均匀且膨化不完全。由图4可知，当螺杆转速为32 Hz时，其分布均匀，微孔大小适中，外表细华，膨化好。

图4 螺杆转速对荞麦膨化产品感官评分和膨化度的影响

2.1.5 喂料速度对荞麦膨化食品感官品质和膨化度的影响

由图5可知，当喂料速度为6 Hz时，产品感官评分和膨化度达到最大。高于6 Hz，产品品质下降。螺杆转速和喂料速度这两个因素互相影响，是个有机组合，荞麦挤压膨化产品的品质随螺杆转速和喂料速度的增加呈现先改善，后趋于稳定或下降[11]。

图5 喂料速度对荞麦膨化产品感官评分和膨化度的影响

2.2 荞麦膨化食品工艺的正交试验

根据单因素试验结果，选择原料配比、水分含量、螺杆转速、挤压温度、喂料速度为因素进行五因素四水平的L16(45)正交试验，以膨化度和感官评分为指标，确定荞麦膨化食品的最佳工艺，试验设计见表2，结果见表3。

从表3结果可以看出，根据感官评分结果确定的影响荞麦休闲食品的主要因素顺序为C＞E＞D＞A＞B，即挤压温度对产品的影响最大，其次是喂料速度，然后是原料配比、水分含量，螺杆转速对产品的影响最小；根据R值可知，荞麦休闲食品的最佳配方为：A2B2C2D4E2。根据膨化度结果确定的影响荞麦休闲食品的主要因素顺序为C＞E＞D＞A＞B，最优配方也是A2B2C2D4E2，与感官评分判定结果完全一致，即荞麦、玉米面、大米配比为4∶0.4∶0.6，混合粉水分含量为16%，膨化温度为170 ℃，喂料速度为6 Hz，螺杆转速为32 Hz，此时制备的荞麦膨化食品，色泽诱人，膨化效果最好，保持原有的营养特色。对A2B2C2D4E2进行验证试验，平行操作3次，平均感官评分为92.50分，高于正交试验的感官评分最高分91分，同时组织状态、口感、风味也达到最佳水平。

表2 因素水平表

表3 正交试验结果表

2.3 产品品质指标

2.3.1 感官指标

荞麦膨化食品的感官指标检验结果见表4。

表4 感官指标

2.3.2 理化指标

荞麦食品的理化指标检验结果见表5。

表5 理化指标

2.3.3 微生物指标

荞麦食品的微生物指标检测结果见表6。

表6 微生物指标

3 结论

试验选用荞麦、玉米、大米为特色原料，通过正交试验得到最佳荞麦膨化食品的工艺：荞麦、玉米面、大米配比4∶0.4∶0.6、混合粉水分含量16%、膨化温度170 ℃、喂料速度6 Hz、螺杆转速32 Hz。采用此工艺生产的荞麦膨化食品色泽为浅褐色，口感酥脆不粘牙，香味适中，风味独特，无杂质和异味，综合了荞麦、玉米、大米三种谷物的营养价值，市场开发前景广阔。