低脂膨化糙米果加工工艺及品质研究

徐群英，吕庆云，祝东品，周梦舟

(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023； 2.湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北 武汉 432200 )

糙米的营养价值比精制大米高，但口感较差，不易蒸煮食用，因此限制了其在主食品中的发展。为了突破这种限制，对糙米采用现代先进科学技术进行加工，可以开发出多种具有营养保健功能且易消化、 口感好的方便膨化休闲食品。添加一定辅料调配混合后，将糙米粉混合物进行挤压膨化，经成型冷却后可生产预糊化复合糙米制品[1]。

脂肪替代物是一种具有脂肪性质的非油脂食品，根据原料来源不同,可分为以蛋白质为基质、碳水化合物为基质的脂肪替代品[2]。蛋白质在一定条件下变性后，分子中的疏水基团和区域暴露在分子表面，有类似油脂的疏水性状；同时微粒化蛋白质水合后，分散液中水合蛋白质颗粒直径小，舌头分辨不出，因而有类似脂肪良好的润滑、奶油状感官特征。乳清蛋白形成的热诱导性凝胶,经微粒化工艺处理,可以使其凝胶颗粒达到10 μm左右,这种处于舌头感官阈值之下的微细粒子,食用时可产生类似脂肪的稠度和滑腻感。脂肪替代品的硬度、酥脆性、胶着性、咀嚼度以及黏着性会随着乳清蛋白水解度的增加,基本呈下降趋势[3]。微粒化处理后的蛋白质凝胶表面变得光滑、柔软,可以作为脂肪替代品[4]。碳水化合物基脂肪替代品主要是通过凝胶状的基质稳定相当数量的水,产生同脂肪类似的润滑性和流动性,增加食品的黏度和体积,提供一种奶油状、滑爽的口感。这些脂肪替代物具有脂肪的外观和感观特性,可以替代焙烤食品、挤压膨化食品中的脂肪。将脂肪替代物应用到挤压膨化食品，降低膨化米果脂肪用量，至今相关研究较少。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器设备

1.1.1实验材料

糙米粉，山东老滕县五谷稻场；水磨糯米粉，泰国初兴米粉厂有限公司；大米粉，山东老滕县五谷稻场；柚子皮果胶，河南三门峡富元果胶工业有限公司；乳清蛋白粉，广州康源化工有限公司；魔芋精粉，湖北强森魔芋科技有限公司。

菊粉，荷兰SENSUS公司；白砂糖，中国太古糖业有限公司；食盐，湖北久大品种盐有限责任公司。

1.1.2仪器设备

哈瑞斯粉碎机，永康市哈诺工贸有限公司；FMHE36-24智能化双螺杆挤压设备，湖南富马科食品工程有限公司；FMFC-400流化床干燥箱，湖南富马科食品工程有限公司；TA-XT21物性测试仪，英国SMS公司；DUG-9NOM电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；JE502电子天平，上海蒲春计量仪器有限公司。

1.2 实验方法

针对市场高脂肪糙米加工食品，明确糙米加工食品的低脂要求，采用脂肪替代物降低糙米膨化食品脂肪含量，研究加工工艺对米果品质影响，分析膨化温度、液体进料量、螺旋杆转速、替代物种类对膨化效果的影响，找出最佳温度、水分、螺旋杆转速、替代物等参数。使用不同低脂替代物进行实验，分别加入乳清蛋白粉、菊粉、魔芋精粉、柚子皮果胶，对膨化糙米果进行感官评价，产品理化指标检测、质构分析，筛选出品质良好，口感较佳的糙米果产品。

1.2.1膨化糙米果样品的加工工艺

工艺流程为：称料→混合→挤压膨化→切割→干燥→喷涂调味→冷却包装→成品检测。生产规范按照GB 17404-2016《食品安全国家标准膨化食品生产卫生规范》执行。

1.2.2称料

制作糙米果原料主要有脂肪质量分数为2.6%的糙米粉及大米粉、糯米粉、脂肪替代物、食盐、白砂糖。其中糙米粉75%，大米粉12.5%,糯米粉1.25%,低脂替代物3.75%，食盐3.75%,白砂糖3.75%。实验时称取糙米粉3 kg，大米粉0.5 kg，糯米粉0.05 kg，低脂替代物0.15 kg，食盐0.15 kg，白砂糖0.15 kg，总计4 kg。

1.2.3混合

将经过处理的原辅料按配方用量和工艺要求，通过搅拌机的机械作用搅拌混匀，转速设置为60 r/min，搅拌时间为10 min。

1.2.4挤压膨化

物料被送入挤压膨化机中,在螺杆、螺旋的推动作用下,物料向前呈轴向移动。同时,由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用,物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，其结果使物料进一步细化、均化。随着机腔内部压力的逐渐加大,温度相应的不断升高,在高温、高压、高剪切力的条件下,物料物性发生了变化,由粉状变成糊状,淀粉发生糊化、裂解，蛋白质发生变性、重组，纤维发生部分降解、细化,致病菌被杀死,有毒成分失活。当糊状物料由模孔喷出的瞬间,在强大压力差的作用下，水分急骤汽化,物料被膨化，形成结构疏松、多孔、酥脆的膨化产品,从而达到挤压膨化的目的。物料在挤压机内经过热-剪切作用，发生从有序到无序的转变，形成具有黏弹性的熔融体，高温高压喷出模口后发生膨化[5-6]。

1.2.5切割

根据物料进料速度、双螺杆转速，调整切割刀转速为800 r/min，此时制粒效果较好，米果呈圆球形。

1.2.6干燥

将切割好的糙米果样品冷却后称重，记录数据，均匀分散在托盘中，放入电热恒温鼓风干燥箱中，温度设置在105℃，干燥3 h，得到疏松酥脆的米果，干燥时间延长，糙米果颜色由浅黄色变为金黄色，变得更加酥脆易碎，但干燥时间过长，糙米果变硬。

1.2.7喷涂调味

将干燥完成的米果放入调味筒，调味筒有八角筒、圆筒、提升单滚筒、双滚筒等不同类型，根据产量、产品性质配置，将味精、呈味核苷酸、香料、糖粉按一定比例调配后与米果混合，涂抹均匀，得到不同口味的糙米果，另有喷油、喷糖、涂层设备，其中喷油量约为米果质量的10%。

1.2.8包装

将调好味的糙米果冷却后充氮包装，以适应产品的保质期要求和国内外市场流通的需要。

1.2.9成品检测

对成品各项指标进行检测，并贴上营养标签。

1.3 膨化糙米果品质研究

1.3.1糙米果膨化度的测定

膨化度是衡量物料经挤压膨化后膨化质量的重要指标，膨化度低，产品密度高，不松脆；膨化度过高，产品内部形成大小不一的蜂窝状气泡，组织结构不均匀，且无咀嚼感。本产品要求膨化度适中，产品组织结构均匀、酥脆。在实验中，随机取样品，分别用游标卡尺量出每段样品的直径，计算各段挤压物横截面积之比，求平均值得到膨化倍数，实验使用的模头直径为3.65 mm，依照下式计算膨化度：

膨化度=挤压物横截面积/模具横截面积，数值用直径比的平方表示。

1.3.2糙米果水分含量的测定

水分含量按照GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定。

1.3.3膨化米果脂肪含量的测定

脂肪含量参照GB/T 5009.6-2003《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》进行测定。测定时将米果样品粉碎至粉末状，称量5 g在105℃电热鼓风干燥箱中干燥30 min，取出装入滤纸筒中。

1.3.4糙米果质构的测定

选取颗粒均匀，接近平均值的糙米果做质构分析，每组选2个颗粒进行测定，以减少测量误差。选用P/5 探头，直径5 mm,设置为：测前2 mm/s，测中1 mm/s,测后2 mm/s,压缩比80%，每种样品测3次。

1.3.5糙米果感官评分标准

评分标准根据GB 17404-2016《食品安全国家标准 膨化食品生产卫生规范》来进行制定。制定总分为40分：糙米果膨化度5分；气味5分；表观状态15分；口感15分。感官评价人员 (男女各半)为10名具有食品科学专业学位的技术人员。

糙米果感观评分标准见表1。

表1 糙米果感观评分标准

2 结果与分析

2.1 低脂膨化糙米果制作工艺参数分析

2.1.1挤压膨化机温度对膨化糙米果品质的影响

温度对膨化糙米果品质的影响见表2。

表2 温度对膨化糙米果品质的影响

不同温度下糙米果感官评价得分见图1。

挤压膨化机温度参数设置共有五个温度区间，分别为一区、二区、三区、四区、五区，设定温度时从低到高设置，第一组实验温度设置为：一区110℃，二区170℃，三区210℃，四区220℃，五区160℃；第二组为：一区110℃，二区170℃，三区200℃，四区210℃，五区160℃；第三组为：一区110℃，二区170℃，三区190℃，四区200℃，五区160℃；第四组为：一区110℃，二区170℃，三区180℃，四区190℃，五区160℃。将最高温度区第四区作为膨化温度参数变量，该温度区间对膨化糙米果影响较大，温度过低，挤压呈糊状，温度上升到180℃，前期膨化度较低，模头出来的棒状较细，初级产品比较黏牙。随着温度上升，腔内喷出高压蒸汽，产品膨化度增大，色泽呈浅黄色和黄色，孔洞均匀。温度210℃左右时，膨化度变大，模口出来棒状产品粗大，颜色呈金黄色，若温度继续上升，膨化产品会焦化变黑，呈高度疏松状，产品易碎。结合感官评分，得出最佳膨化效果的温度参数为：一区110℃，二区170℃，三区200℃，四区210℃，五区160℃，其中关键膨化区温度为210℃。

图1 不同温度下糙米果的感官得分

2.1.2液体进料量对膨化糙米果品质的影响

液体进料量对膨化糙米果品质的影响见表3，不同液体进料量时糙米果感官评价得分见图2。

表3 液体进料量对膨化糙米果品质的影响

图2 不同液体进料量米果的感官得分

液体进料量对膨化糙米果含水量有影响，启动挤压膨化机时，液体进料量调大到5 kg/h，此时物料挤压成型较软，黏度大；当温度上升到设定温度，液体进料量降到3 kg/h时，产品膨化度提高。产品含水量影响膨化糙米果的黏牙性，含水量高，产品很黏牙；含水量低，产品不黏牙，酥脆性良好，评分较高。含水量太低，产品不黏牙，但孔洞较大。

2.1.3螺杆转速对膨化糙米果品质的影响

螺杆转速对膨化糙米果品质的影响见表4，不同螺杆转速糙米果的感官得分见图3。

图3 不同螺杆转速糙米果的感官得分

螺旋杆转速对膨化时间和固体进料量有影响，螺旋杆转速越大，物料在机器腔体内停留时间越短，受热时间越短，膨化度低；若降低螺旋杆转速，物料受热时间长，水分含量降低，膨化度增大；转速过慢，膨化不充分，导致密度增大，孔洞过小，比较黏牙，当螺杆转速为150 r/min时，密度适中、口感细腻、耐泡性好、不黏牙，米果感官得分较高。

表4 螺杆转速对膨化糙米果品质的影响

2.1.4脂肪替代物对膨化糙米果品质的影响

考虑到原料成本，所有原料添加量为150 g，脂肪替代物对膨化糙米果品质的影响见表5，采用不同脂肪替代物时糙米果感官评价得分见图4。

表5 脂肪替代物对膨化糙米果品质的影响

图4 不同脂肪替代物糙米果评分

乳清蛋白粉属于蛋白质基脂肪替代物，具有起泡性和起酥性，能提高产品的膨化度，对改善口感也有重要的作用，但初级产品比较黏牙。乳清蛋白会增加产品营养性，使产品蛋白质含量提高。菊粉、魔芋精粉具有吸水性，膨化充分，产品不黏牙。魔芋精粉含有大量魔芋甘露糖，可以起到胶凝、乳化作用，具有低蛋白、低脂肪、高纤维特点，能够有效降低脂肪用量[8]。柚子皮果胶膨化糙米果均密度适中、口感细腻、耐泡性好、不黏牙，膨化效果好。

2.2 低脂膨化糙米果膨化度分析

添加不同脂肪替代物糙米果产品膨化度见表6。

表6 添加不同脂肪替代物糙米果产品膨化度

由表6可知，菊粉组膨化度最高，平均达到2.8，其次是乳清蛋白组膨化度比较高，柚子皮果胶组膨化度最低，仅为1.9。

2.3 低脂膨化糙米果水分含量测定结果分析

不同脂肪替代物糙米果产品水分含量见表7。

表7 不同脂肪替代物糙米果产品水分

水分添加量对糙米果膨化效果影响十分显著，菊粉组和魔芋粉组水分含量较高，平均值分别为3.35%和3.47%，果胶组和乳清蛋白组含水量低，分别为2.90%和1.41%，含水量与液体进料量相关，液体进料量越多，产品含水量越高，膨化糙米果含水量与产品黏牙性有关。

2.4 低脂膨化糙米果脂肪含量测定结果分析

低脂膨化糙米果脂肪含量测定结果见表8。

表8 低脂膨化糙米果的脂肪含量

菊粉组与果胶组糙米果脂肪含量较低,魔芋精粉组与乳清蛋白组脂肪含量稍高，造成差距原因可能由于不同低脂原料糙米果吸油能力不同，也有可能在喷涂时，喷涂不均匀。4种糙米果脂肪含量远低于市场米果脂肪含量，且口感良好。

2.5 低脂膨化糙米果质构分析

不同脂肪替代物糙米果质构测定见表9。

由表9可知，果胶组硬度比菊粉组大；菊粉组更加有脆性，酥脆性高，不黏牙；果胶组更加耐咀嚼。菊粉组回复性较大，果胶组回复性相对较小。菊粉组相比果胶组咀嚼性更好。魔芋粉组产品选取颗粒不同，区别较大。在干燥时，乳清蛋白组干燥时间较长，产品硬度大，咀嚼时有清脆的响声，魔芋粉组咀嚼性相对于乳清蛋白组较大。魔芋粉组整体酥脆性大于果胶组，口感酥脆，容易破碎。

表9 不同脂肪替代物糙米果质构测定结果

2.6 糙米果感官评价结果分析

由于不同人员味觉不同，对食品感知度不同，在评价打分时会存在一定误差，数据处理时求各项平均值，然后相加得到评价总分。最优工艺条件下不同脂肪替代物糙米果评分对比见表10。

表10 最优工艺条件下不同脂肪替代物糙米果评分对比

由表10可知，菊粉组和果胶组米果评价较好，作为低脂糙米果，果胶低脂原料更适合制作糙米果，柚子皮果胶有果胶芳香味，成本低，替代脂肪效果更明显。

3 结论

双螺杆挤压膨化机生产低脂膨化糙米果时的最佳工艺参数为：固体喂料量20 kg/h，液体喂料量3 kg/h，螺旋杆转速150 r/min；五个区温度设置如下:一区110℃，二区160℃，三区200℃，四区210℃，五区160℃。在此条件下，产品膨化度、硬度适中，性质稳定，酥脆性良好。对比4种类型的低脂糙米果，通过质构分析和感官评价，得出菊粉组更加有脆性，酥脆性高，不黏牙，果胶组更加耐咀嚼。菊粉和果胶作为脂肪替代物研制的糙米米果，膨化度适中，气味较香，表面呈金黄色有光泽，形状涂料后可以制成球形，产品均匀性好，口感酥脆。相比市场脂肪质量分数为30%的糙米加工产品，有效地降低了脂肪含量，其质量分数仅为9.2%左右，是一种健康低脂的膨化糙米果。