金虫草冲调米粉的挤压膨化制备工艺优化

刘太林，孙永健*，李书启，曲星怡

天津天狮学院食品工程学院（天津 301700）

金虫草为蛹虫草（Cordyceps militaris）的美称，可以作为冬虫夏草的替代品用于医药和功能食品的开发[1]。其所含的虫草素是重要的药用成分之一，具有抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、提高免疫力等生物功效[2-4]。金虫草培养基的主要原料为大米，对其进行挤压膨化加工成米粉，可以变废弃培养基为宝，生产出具一定保健功能的米粉[5-6]。

挤压膨化加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、杀菌、膨化及成型等为一体的高新技术[7-9]。挤压膨化技术可以做到提高谷物食用性，不影响蛋白质含量，增加还原糖含量和糊化度[10-13]。此技术可以有效地使产品的总膳食纤维和不溶性膳食纤维降低，增加可溶性膳食纤维的含量[14]。目前已成为开发谷物早餐食品的有效途径[15-18]。挤压膨化金虫草大米培养基，以糊化度为指标评价挤压工艺，旨在为工厂生产功能性金虫草米粉提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蛹虫草大米培养基，由食品工程实验中心提供；碘、碘化钾，天津市津北精细化工有限公司；盐酸，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

DSE-30型双螺杆挤压膨化机，山东济南鼎润机械设备有限公司；UV1000紫外可见分光光度计，上海天美科学仪器有限公司；YP1201N型分析天平，上海精密科学仪器有限公司；DH-101型电热恒温鼓风干燥箱，天津市中环实验电炉有限公司；SB-3200型超声波清洗机，宁波新芝生物科技有限公司；TD5K-Ⅲ高速离心机，长沙东旺实验仪器有限公司；ZT-4500A型高速多功能粉碎机，永康市展帆工贸有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料粉制备

将培育蛹虫草的大米培养基经高速粉碎机粉碎后，过80目筛，置于托盘中，放入120℃恒温干燥箱中，30 min后取出密封保存备用。

1.3.2 单因素试验

物料含水率对米粉碘蓝值的影响：控制挤压温度140℃、螺杆转速147.0 r/min，取500 g不同含水量（16%，17%，18%，19%和20%）物料的原料粉，每种含水量物料做3次平行，进行挤压膨化试验。试验结果以碘蓝值作为指标（下同）。碘蓝值越高说明淀粉的糊化度越高，与米粉的糊化性品质呈正相关[19]。测定方法参考肖满凤等[20]使用的方法。

挤压温度对米粉碘蓝值的影响：取500 g含水量18%的原料粉，螺杆转速调整为147.0 r/min，调节挤压温度分别为140，150，160，170和180℃，每个温度条件做3次平行，进行挤压膨化试验。

螺杆转速对米粉碘蓝值的影响：取500 g含水量为18%的原料粉，控制挤压温度为140℃，改变螺杆转速（122.5，147.0，171.5和196.0 r/min），每一转速条件做3次平行，进行挤压膨化试验。

1.3.3 正交试验设计

完成单因素试验基础上，选择优水平进行L9(34)正交试验设计，确定最佳工艺。

表1 因素水平设计

2 结果与分析

2.1 不同物料含水率对米粉碘蓝值的影响

通过不同物料含水率的控制，挤压膨化后米粉的碘蓝值测定结果见图1。随着含水率的变化，碘蓝值呈现抛物线变化。含水率在18%以下，随着含水率增加，碘蓝值也增加，即制得的米粉糊化度越来越好。含水率再增加，碘蓝值随之降低，可能是水分过多影响到挤压膨化度，进而对碘蓝值有较大影响。故研究挤压膨化时物料含水率控制在18%左右为宜。

2.2 不同挤压温度对米粉碘蓝值的影响

由图2可知，当挤压温度为170℃时，碘蓝值达到峰值0.65。当温度达到180℃时，碘蓝值下降明显，说明高温对米粉的糊化有破坏。所以进行挤压膨化时，温度不宜设置过高，适合的范围在160～170℃之间。

图1 不同物料含水率对米粉碘蓝值的影响

图2 不同挤压温度对米粉碘蓝值的影响

2.3 不同螺杆转速对米粉碘蓝值的影响

调节不同的螺杆转速测定的碘蓝值结果如图3所示。结果表明，随着转速的增加，碘蓝值呈现先升高后降低的趋势。当螺杆转速为147 r/min（30 Hz）时，测得碘蓝值最高，为0.428。转速再升高，碘蓝值呈现缓慢下降的趋势。说明高转速对物料的利用有影响，进而影响到成品的糊化度。在试验研究中选择中转速较利于淀粉的糊化。

图3 不同螺杆转速对米粉碘蓝值的影响

2.4 正交试验结果及分析

由表2可知，影响米粉碘蓝值的因素主次依次为物料含水率、螺杆转速和挤压温度。对正交试验结果进行方差分析，以空列作为误差列，在α=0.05的条件下进行F检验，结果见表3。物料含水率对米粉的碘蓝值影响显著，结果与直观分析的结果相符。在试验过程中应该首先考虑物料含水率的因素对米粉糊化性的影响。试验选出的优方案为A3C1B3，即当物料含水量为19%，螺杆转速147.5 r/min，挤压温度为170℃时，淀粉碘蓝值最高，米粉糊化度最好。此优方案与正交试验中的试验8仅有挤压温度降低了，从试验耗能方面已经节约能源了。试验验证结果见表4，说明此方案是最佳工艺，可以作为挤压膨化提高米粉糊化度的优良工艺。

表2 正交试验结果

表3 正交试验方差分析表

表4 验证试验结果

3 结论

此次试验发现利用挤压膨化技术可以提高米粉的碘蓝值，显著提高产品的糊化性。经过试验验证，当物料含水量为19%，螺杆转速为147.0 r/min，挤压温度为160℃时，碘蓝值可达到1.316，此工艺条件生产的功能性米粉糊化度最高。后续可以侧重于研究挤压膨化工艺对米粉的蛋白质、脂类等营养素的含量和功能性成分含量影响及米粉的感官品质的影响。