挤压膨化对大麦-金针菇复合粉理化特性的影响

熊 浩，王嘉馨，李佳颖，祝 莹，肖 香

江苏大学 食品与生物工程学院 (镇江 212013)

大麦是我国古老的粮食作物之一，其蛋白质、膳食纤维、维生素、矿质元素含量高，脂肪含量低且多为人体所需的不饱和脂肪酸，符合现代营养学所提出的“三高二低”的标准。大麦虽然营养丰富，但其面筋含量很低，因而制成的大麦食品往往较硬，缺乏弹性，适口性差[1]。这些因素限制了大麦在食品工业中的应用，导致目前大麦的开发主要局限在全麦面包、面条、饼干等产品上。随着人们生活节奏的加快，方便、快捷、营养、安全的食品越来越受到广大消费者的青睐。开发大麦全谷物健康食品，有效预防和控制以糖脂代谢紊乱为代表的代谢综合征的发生与发展，具有重要的社会价值和健康意义。因此需选择更合适的加工手段处理大麦粉，开发方便、即食的大麦全谷物食品[2]。

金针菇是一种传统的食用菌，其味道鲜美独特，且分布广、产量高，目前已成为世界第三大食用菌。金针菇营养成分丰富，含有多糖、糖蛋白、蛋白聚糖、朴菇素等多种生物活性物质，具有很高的药用价值[3]。大麦赖氨酸含量较低，而金针菇氨基酸的含量非常丰富，将大麦和金针菇复配可使产品营养更加全面均衡，产品同时具有高蛋白、低脂肪、低热量、膳食纤维及氨基酸含量丰富等特点，而且安全卫生，更符合现代健康消费人群的需要。

挤压膨化作为一种经济实用的新型加工方式，以其生产成本低、生产效率高、产品形状多样、产品营养损失小等优点广泛应用于谷物加工中，其独特的口感也一直备受消费者喜爱，但是加工过程会对谷物的理化特性产生一定影响，如：挤压膨化会使黑米的流动性和起泡高度减小，同时水溶指数、膨胀力以及黏度明显增加，还原糖、淀粉与脂肪的含量均出现不同程度的减小[4]；小米经过挤压膨化后，产生较多醛类、呋喃类挥发性风味物质，脂肪含量和直链淀粉含量减少，多不饱和脂肪酸尤其是亚油酸含量增加[5]。

综上所述，本文采用双螺杆挤压膨化技术，在最优膨化条件下对金针菇-大麦复合粉进行膨化处理，探讨挤压膨化工艺对金针菇复配大麦粉产品理化特性的影响，为大麦及金针菇膨化食品的开发及品质评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1试验原料

大麦，采用扬饲麦3号，用流水清洗大麦表面灰尘、泥沙后，置于50 ℃鼓风干燥机中干燥4 h后粉碎过100目筛，得大麦全粉；金针菇粉，由江南生物科技有限公司提供。

根据前期研究[1]，采用套筒温度140 ℃、物料含水率20%、螺杆转速45 Hz、喂料速度35 Hz进行双螺杆挤压膨化，试验原料分组情况见表1。

表1 试验原料分组

1.1.2仪器与设备

SLG型双螺杆挤压膨化机，济南大彤机械设备有限公司；JP型高速多功能粉碎机，上海力箭；HB43-S型卤素水分快速测定仪，瑞士Mettler Toledo公司；RVA-TecMaster，快速黏度分析仪，波通瑞华科学仪器(瑞典)；差示扫描量热仪，美国TA公司；UltraScan PRO型分光测色仪，美国Hunterlab公司。

1.2 试验方法

1.2.1色度的测定

采用Hunterlab分光测色仪测定样品的黑-白度(L*)、绿-红度(a*)和蓝-黄度(b*)，L*值越大则样品越白，a*越大则样品越红，b*越大则样品越黄。每个样品重复做3组平行试验。

1.2.2水溶性指数和吸水性指数的测定

称取2.5 g(m0)样品于离心管中，加入30 mL蒸馏水混匀后置于30 ℃水浴锅中放置30 min，每5 min搅拌1次，再以4 000 r/min离心15 min。将上清液倒入称量皿中，放入烘箱中烘干至恒重称重得m1，再称空皿质量m2，相减即为上清液干重。对沉淀及离心管称重得m3，再称量空管质量m4，即为沉淀质量，每个样品做3组平行实验。

1.2.3糊化特性分析

测定样品的糊化特性，参考GB/T 24853—2010来测定。首先使用RVA测定仪的专用铝筒称取3 g样品(湿重，按14%的水分含量计算；水分含量不等于14%时，应进行换算求出要称取的样品质量)，向铝筒中加入蒸馏水至28 g，放入旋转叶片，上下搅动5次，使样品均匀分散，将铝筒卡入测量槽，启动测定程序，进行测定。每个样品测定3次，取平均值[6]。

1.2.4静态粘弹性分析

首先称取0.6 g大麦粉溶于10 mL蒸馏水中混匀制备成浓度为6%的样品溶液备用。打开TA流变仪的电源变压器，待压力稳定后，打开电脑主机和恒温槽，再打开TRIOS分析软件，安装夹具并进行校正后，取1.5 mL左右样品溶液滴在平板中央，开始检测，每个样品做3组平行实验。

1.2.5热特性的测定方法

热特性分析采用差示扫描量热仪(DSC)进行测定，测定条件是：称取2.5 mg样品置于铝坩埚中，将其密封，以一定的加热速率使盒内样品温度从20 ℃上升到120 ℃，升温速率10 ℃/min，测定糊化起始温度T0、结束温度Tc、峰值Tp和焓△H[6]。

2 结果与讨论

2.1 挤压膨化处理对大麦-金针菇复合粉色度的影响

大麦-金针菇复合粉在挤压膨化过程中色度发生了明显的变化。如表2所示，相比挤压膨化前的大麦-金针菇复合粉，挤压膨化后大麦-金针菇复合粉的黑度、红度和黄度全部增大，以1号和4号样品为例，在金针菇含量相同的情况下挤压膨化后其白度减少6.43、红度增加1.29、黄度增加4.80。这是由于在挤压膨化过程中高温高压的作用，致使淀粉发生了糊化反应，从而使挤压膨化大麦-金针菇产物颜色变深，接近黄褐色[5]。而在相同条件下金针菇粉含量增加其亮度减小，红度和黄度增加。

表2 挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的色度

2.2 挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的吸水性指数和水溶性指数的变化

水溶性指数的大小与大麦-金针菇复合粉的淀粉降解程度有关，溶解性的变化反映了分子降解或破坏的程度，经过挤压后，物料的淀粉和蛋白质都有一定程度的降解。吸水性指数反映了淀粉吸水膨胀形成凝胶的能力。

如表3所示，挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的水溶性指数和吸水性指数明显增加。这是由于大麦-金针菇复合粉在挤压膨化的过程中处于高温高压状态，大麦-金针菇复合粉所含的大部分水分会快速地蒸发，因此挤压膨化后大麦-金针菇复合粉的水分含量会显著降低，从而膨化产物吸水的能力会增强，并且挤压膨化产物变得疏松多孔，更有利于水分渗入[4]。金针菇粉含量不同对其水溶指数有影响，但对吸水指数影响很小，从表3可以看出1、2、3号之间以及4、5、6号之间吸水性指数并无显著性差异。

表3 挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的吸水性指数和水溶性指数

2.3 挤压膨化处理对大麦-金针菇复合粉糊化特性的影响

糊化特性是衡量大麦品质的一个重要指标，本试验采用AACC的方法，通过快速黏度分析仪测定大麦粉的糊化特性。RVA曲线反映了大麦淀粉匀浆在加热、持续高温和冷却的过程中发生的黏度变化曲线，其特征值包括峰值黏度、最后黏度、峰值时间、糊化温度等[7]。

表4中为挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉在糊化过程中高峰黏度、低谷黏度、最后黏度等7个特征值，其中松懈值反应的是淀粉热糊的抗剪切能力和耐热能力；反弹值反映的是淀粉冷糊的稳定性和老化的趋势[8]。从表4可知，挤压膨化后样品的糊化温度50.20 ℃明显低于挤压膨化前样品的糊化温度。大麦-金针菇复合粉的直链淀粉和支链淀粉含量及结构会影响其糊化温度，一般来说直链淀粉含量越高、支链淀粉的支链越长，其晶体溶解需要消耗的热量就越大，糊化温度就会越高。挤压膨化后样品的松懈值比膨化前更小，且金针菇粉含量高的样品松懈值更小，说明它们的淀粉颗粒不易破碎，也就是说其热糊的稳定性较好。挤压膨化大麦-金针菇复合粉的高峰黏度、低谷黏度和最后黏度明显降低，这可以说明挤压膨化后大麦中的淀粉糊化度增大，可以有效优化其产品口感，进而更有利于研发大麦食用产品。而相同条件下金针菇粉含量增加其高峰黏度、低谷黏度和最后黏度随之降低说明金针菇粉含量增加淀粉糊化度增大。

表4 挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的糊化特性

2.4 挤压膨化处理对大麦-金针菇复合粉流变特性的影响

大麦降血脂和胆固醇的功效与其黏度的大小密切相关，通过测定大麦粉样品的静态粘弹性可以更进一步分析其流变特性。

由图1可知，对于未膨化的复合粉，当剪切速率从0.1 s-1逐渐增大到4 s-1时，其黏度迅速下降；当剪切速率在4 s-1到10 s-1时，下降趋势逐渐变缓；当剪切速率大于10 s-1时，其表观黏度几乎不再发生明显变化。对于膨化后的复合粉，当剪切速率从0.1 s-1逐渐增大到4 s-1时，其黏度随之下降，当剪切速率大于4 s-1时，其表观黏度几乎不再发生明显变化。黏度曲线出现这种现象的原因可能是样品反应初期的黏度较高，在开始受到外力作用时遇到的阻力较大，并且随着剪切速率的提高和外力作用的增强，多糖分子和水分子之间的水合结构被破坏，使其黏度下降，挤压膨化后大麦-金针菇复合粉的表观黏度增大。

图1 挤压膨化前后大麦-金针菇复合粉的表观黏度曲线

2.5 挤压膨化对大麦-金针菇复合粉全粉热特性的影响

由图2可知，大麦-金针菇复合粉有一个糊化的过程，其糊化的起始温度为60.01 ℃，峰值温度TP是64.89 ℃和终止温度TC为78.83 ℃，热焓值为5.85 J/g。而大麦-金针菇复合膨化粉几乎没有糊化过程，其原因是大麦全粉经过挤压膨化后，淀粉在高温高压下大部分已经发生糊化。有研究表明在挤压膨化过程中，物料借助螺杆的推动向前挤压，同时受到混合、搅拌、摩擦以及高剪切力作用，使得淀粉发生糊化和降解，使糊化度增加，这与本研结果类似[9]。

图2 大麦全粉和大麦膨化粉的糊化特性曲线

3 结论

本文探究了挤压膨化工艺和不同金针菇粉含量对大麦-金针菇复合粉理化特性的影响。研究表明挤压膨化后的大麦-金针菇复合粉相比于挤压膨化前色度明显变化颜色加深，水溶指数和吸水指数上升，糊化温度下降，表观黏度随剪切速率的变化趋势明显减弱；且相同条件下金针菇粉含量增加颜色加深，水溶指数增加，黏度下降。本研究结果可以为大麦-金针菇复合粉挤压膨化食品的研发提供理论依据，同时又能丰富大麦新型食品的种类。