玉米重组米的加工工艺研究*

李 慧，谢 天，刘静雪，李凤林,2,3，高婷婷

（1.吉林农业科技学院食品工程学院，吉林 吉林 132101；2.攀西特色作物研究与利用四川省重点实验室，四川 西昌615000；3.吉林省谷物精深加工校企联合技术创新实验室，吉林 吉林 132101）

重组米又名工程米，相较于天然大米，营养更全面，功能也更加丰富[1]。根据原材料类别，重组米分为大米重组米、 玉米重组米及其它淀粉类基质的杂粮型重组米[2]。重组米挤压技术主要是单螺杆挤压和双螺杆挤压，随着研究的不断深入，重组米技术不断发展，挤压技术由单螺杆改进为双螺杆挤压，工艺流程由一次挤压成型发展为二次挤压蒸煮造粒， 在单一原料组成的基础上，增加营养物质，得到富含多种微量元素的重组营养米， 产品形式从单一品种过渡到品种多样的重组米[3]。

关于重组米的探索从未间断。 刘畅等[4]以糙米粉为原料，通过加入L-硒-甲基硒代半胱氨酸和L-乳酸锌2 种营养强化剂制备全谷物挤压重组米，进行了富硒锌重组米挤压工艺优化及糊化特性研究。宋燕燕等[5]进行了薯类淀粉挤压制备重组米的加工特性研究，代娇[6]探究了低GI 谷物重组米研制工艺并对其进行品质特性分析。目前，重组米的研究偏向均衡营养方面， 许多国家和地区根据所需营养物质进行科学配比，与粉混合制成面片再制成米。重组米因其食用方便，营养均衡，深受人们的喜爱。 总而言之，重组米有较高的食用价值和经济价值，是一种开发前景广泛的营养型食品[7]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米、大米、燕麦、小麦，市售；Ca(OH)2，深圳市铖远科技有限公司；蒸馏水，吉林农业科技学院食品工程学院谷物加工实验室自制。

1.2 实验设备

SLG-30 双螺杆挤压膨化机，山东中盛机械制造有限公司；BrookfieldCT3 质构分析仪，合测实业有限公司；JB-204 分析天平， 沈阳龙腾电子有限公司；HM-160 低温超微粉碎机， 上海迎录机械设备有限公司； BF-45A 拌粉机， 河北朵麦信息科技有限公司； 高速万能粉碎机， 常州市涌锦干燥设备有限公司；HWCL-3 磁力搅拌反应浴， 郑州长城仪器有限公司；TM 快速黏度分析仪(RVA)，瑞典波通瑞华科学仪器。

1.3 实验方法

1.3.1 制备工艺流程

原料→粉碎过筛→玉米粉化学改性→混合调理→加水拌粉→挤压膨化成型→切粒→干燥（自然晾干）→包装→蒸煮→进行物性测定

1.3.2 主要步骤说明

（1）粉碎过筛。 将玉米（85%）、大米（5%）、燕麦（5%）、小麦（5%）粉碎后过100 目筛，使原料混合均匀，保证组成的均一性。

（2）玉米粉化学改性。 参考汤培培[8]的碱热处理玉米粉及其粉质特性研究的方法， 以峰值黏度(PV)和最终黏度(FV)为指标制备碱热处理玉米粉，称取0.4%的Ca(OH)2与玉米粉充分混合均匀，再加入一定量的蒸馏水， 使混合后的玉米粉中水分含量达到30%左右，密封放置3 h，将玉米粉装入1000 mL 的三口烧瓶，放置磁力搅拌反应浴中，在100 ℃条件下加热1 h，将热处理之后的玉米粉过100 目筛，即可得到改性的玉米粉。

（3）加水搅拌。 加入蒸馏水进行搅拌。

（4）挤压膨化成型。 用双螺杆挤压膨化机挤压。

（5） 进行物性测定。 利用质构仪对生产出来的玉米重组米进行物性测定。

1.4 单因素实验设计

SLG-30 双螺杆挤压膨化机挤压腔内共有Ⅰ~Ⅳ区4个温度，根据前期实验，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区温度的变化对挤出物性质的影响小于Ⅳ区，因此，将Ⅰ~Ⅲ区温度分别设置为70 ℃、110 ℃、120 ℃， 对改性玉米粉添加量、挤压前水添加量、机筒Ⅳ区挤出温度以及螺杆转速进行单因素实验， 研究这4 种因素分别对玉米重组米品质的影响。

1.4.1 改性玉米粉添加量对重组米质量的影响

固定挤压温度100 ℃， 螺杆转速为180 r/min，水添加量为23%（改性玉米粉自身水分含量为18%）， 选择改性玉米粉添加量分别为20%、25%、30%、35%、40%做单因素实验，以最后的感官评分为标准，确定最适的改性玉米粉添加量。

1.4.2 挤压温度对重组米质量的影响

固定改性玉米粉添加量30%，螺杆转速为180r/min，水分添加量为23%（改性玉米粉自身水分含量为18%），选择挤压温度分别为90 ℃、95 ℃、100 ℃、105 ℃、110 ℃做单因素实验， 以最后的感官评分为标准，确定最适挤压温度。

1.4.3 螺杆的转速对重组米质量的影响

固定挤压温度100 ℃， 改性玉米粉添加量为30%，水添加量为23%（改性玉米粉自身水分含量为18%）， 选择螺杆转速140 r/min、160 r/min、180 r/min、200 r/min、220 r/min 做单因素实验。 以最后的感官评分为标准，确定最适的螺杆转速。

1.4.4 水添加量对重组米质量的影响

固定挤压温度100 ℃， 螺杆转速为180 r/min，改性玉米粉添加量为30%， 选择水添加量为19%、21%、23%、25%、27%做单因素实验。 以最后的感官评分为标准，确定最适的水添加量。

1.5 正交优化实验设计

在上述单因素实验的基础上采用L9（34）正交优化实验的水平范围，选取改性玉米粉添加量（A）、挤压温度（B）、螺杆转速（C）、水添加量（D）作为自变量，每个因素取3个水平进行正交实验。正交因素及水平见表1。

表1 工艺优化正交实验设计因素及水平

1.6 感官评价标准

以GB/T 15682—2008《粮油检验 稻谷、大米蒸煮食用品质感官评价方法》为根据，参考玉米重组米本身特性及米的通性， 分别制定玉米重组米米饭的评价标准和米粒评价标准。由15 位专业人员组成评议组，对玉米重组米进行评价。 随机选取生产10 g玉米重组米放于白色的陶瓷盘中进行米粒的感官评分，再将500 g 玉米重组米米粒倒入蒸饭锅内，倒入350 mL 蒸馏水， 蒸20 min 后随机选取10 g 进行感官评价。

最后的感官评分=米粒的感官评分×30%＋米饭的感官评分×70%[9]。

具体评价标准见表2、表3。

表2 玉米重组米米粒感官评分标准

表3 玉米重组米米饭感官评分标准

1.7 质构特性测定

使用质构仪对实验所得的玉米重组米进行物理性质方面的测定，选取市售大米（万昌大米）进行对比。 主要测量指标为胶黏性、弹性、咀嚼性、回复性、内聚性及硬度6 项。

具体测定方法：将玉米重组米和市售大米分别蒸煮20 min 后各取200 mL 烧杯2/3 的米量， 将米平放于烧杯中，对两种米饭分别进行7 次物性测定，去除误差较大的数据后对可用数据取平均值。

2 结果与分析

2.1 改性玉米粉添加量对玉米重组米感官评分影响

由图1 可知， 当改性玉米粉添加量为25%时，玉米重组米综合评分最高，当超过25%后一直呈下降的趋势，最优改性玉米粉添加量为25%。 随着重组米中改性玉米粉的添加量的增多， 蒸煮后的米饭黏性和咀嚼性都有所下降， 影响了食用者的食用口感，不容易被人们接受。玉米重组米中添加适当的改性玉米粉可以提高米饭的口感和颜色外观， 同时也提高了玉米重组米的综合评分。

图1 改性玉米粉添加量对玉米重组米综合评分的影响

2.2 挤压温度对玉米重组米感官评分的影响

根据前期实验，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区温度的变化对挤出物的性质影响小于Ⅳ区，因此，将Ⅰ~Ⅲ区温度分别设置为70 ℃、110 ℃、120 ℃， 主要探究机筒Ⅳ区挤出温度对玉米重组米的影响。 图2 向我们直观地展示了机筒Ⅳ区挤压温度对玉米重组米综合评分的影响，从图中我们可以看出随着挤压温度的升高，玉米重组米的综合评分呈现先升高、后下降的趋势，综合评分在挤压温度为100 ℃时最高， 其原因可能是随着挤压温度的升高， 物料中的水分蒸发量也随之增加，水分的多少对物料的硬度有着明显的影响。由于一开始挤压温度较低，产品成型慢，当机筒Ⅳ区挤压温度超过100 ℃以后高温配合剪切力很容易将淀粉进行糊化， 产品被膨化， 截面形成多孔晶状结构，蒸煮后多孔晶状结构消失，导致硬度降低，咀嚼度也降低，因此，产品的综合评分下降。

图2 挤压温度对玉米重组米综合评分的影响

2.3 螺旋杆转速对玉米重组米感官评分的影响

图3 为螺杆转速对玉米重组米综合评分的影响结果， 根据结果显示， 玉米重组米在螺杆转速为180r/min 时综合评分最高。 物料在机筒内的滞留时间和受到的剪切力大小与螺杆转速有关[10]，当螺杆转速低时，物料在挤压机中的停留时间长，作用在物料上的剪切力变小，高温效果作用不明显，物料来不及膨化就被完成加工。由图3 可知，物料的综合评分随着螺杆转速的增加呈现先升高、后下降的趋势，其原因可能是由于螺杆转速升高，物料混合更均匀，但是转速过高高温效果作用不明显， 导致膨化效果不明显，影响最后玉米重组米成品的咀嚼性。低螺杆转速条件下其剪切力低，混合不均匀，产品内部的组织化程度不高， 同样导致最后玉米重组米成品的咀嚼性差，因此使得综合评分低。

图3 螺杆转速对玉米重组米综合评分的影响

2.4 水添加量对玉米重组米感官评分的影响

图4 为水添加量对玉米重组米综合评分的影响结果。随着水添加量发生变化，玉米重组米的综合评分也发生变化， 当水添加量在23%时综合评分最高。 重组米的膨化是由物料中水分瞬间汽化而形成的，水分不足则膨化受到限制。 当水分过低时，淀粉和蛋白质吸水增加，同时蛋白质发生变性，导致物料的黏稠度增大，物料与机筒的摩擦力增大，在机筒内停留时间长， 因此玉米重组米的表面粗糙， 形态不好。 水分含量过高时，物料的流动性增强，在挤压筒内停留时间短， 挤压出来的成品不宜成型， 外观不佳。因此，适宜的含水量对生产出来的玉米重组米品质十分重要。

图4 水添加量对玉米重组米综合评分的影响

2.5 正交实验优化结果

通过表4 的极差可以看出， 影响玉米重组米品质的影响因素主次顺序为：A＞C＞D＞B， 即改性玉米粉添加量＞螺杆转速＞水分添加量＞挤压温度。 由此可见， 改性玉米粉的添加量对玉米重组米的品质影响最大， 得出玉米重组米的最优工艺配方为A2B2C3D3，这与上表中最优结果不一致。 因此，需要对这两种数据重新进行验证实验， 从而通过感官评分以确定最佳配比。 结果分析见表4。

表4 玉米重组米正交实验优化结果

根据表5 可以看出，优化配方组合为A2B2C3D3，感官评分为90 分，实验配方组合为A2B2C3D1，感官评分为89 分。因此可以确定玉米重组米的最佳配方组合为A2B2C3D3，即改性玉米粉添加量25%，挤压温度100 ℃，螺杆转速200 r/min，水添加量25%时生产的玉米重组米品质较好。

表5 验证实验结果分析

2.6 质构特性测定对比结果

由表6 质构特性对比可知， 生产出来的玉米重组米弹性为0.78 mm、内聚性为0.75 Ratio，分别优于万昌大米。 在硬度、胶黏性、咀嚼性及回复性方面与万昌大米也比较接近。

表6 质构特性对比

3 结论

研究了改性玉米粉添加量、水含量、螺杆转速、挤压温度对玉米重组米的感官评价的影响， 得到重组玉米重组米生产的最优参数为： 改性玉米粉添加量为25%， 挤压温度为100 ℃， 螺杆转速为200 r/min，水添加量为25%。 在此工艺下生产出的玉米重组米外观和口感较好， 且通过质构仪与万昌大米对比后发现质构特性基本一致。