螺桿擠壓工藝對米粉品質(zhì)的改良作用

唐漢軍 李林靜 朱偉（1.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410125；2.湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長沙 410125；.克明面業(yè)股份有限公司，湖南 長沙 410000）

米粉，也叫米線，主要以稻米為原料制成條狀或絲狀的傳統(tǒng)主食米制品。在湖南、江西、廣東、廣西等省份有著廣闊的市場［1，2］，是中國南方代表性的傳統(tǒng)主食加工產(chǎn)品。米粉種類多樣，可分為排米粉、方塊米粉、波紋米粉、銀絲米粉、濕米粉、干米粉等，其中干制米粉以其耐貯運(yùn)和較好口感等特點(diǎn)，成為產(chǎn)量高和消費(fèi)地域廣的大眾品種。盡管各地域和廠家的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝有各自的特點(diǎn)，但基本流程是：原料稻米→淘洗→浸泡→磨漿→脫水→蒸（煮）粉→搗揉→擠絲→復(fù)蒸（煮）→冷水漂洗→干燥→包裝→成品。傳統(tǒng)米粉的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，且對原料的選擇有一定要求。原料稻米的成分組成，特別是主成分淀粉的特性，對米粉品質(zhì)具有決定性作用［3］。

最近，一種新型螺桿擠壓米粉加工技術(shù)被開發(fā)應(yīng)用，該技術(shù)既適用于小作坊式生產(chǎn)，也適用于規(guī)模化生產(chǎn)的需要，具有工藝流程簡單、節(jié)能、生產(chǎn)效率高、適用原料廣泛、品質(zhì)好等特點(diǎn)，是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣闊的新技術(shù)。

食品的品質(zhì)評價(jià)包括主觀評價(jià)和客觀評價(jià)，主觀評價(jià)以感官評定為主，能直接反應(yīng)消費(fèi)者的感官需要，具有一定權(quán)威性，但易受人為因素的影響；客觀評價(jià)主要是借助儀器設(shè)備進(jìn)行物理或化學(xué)的定量檢測，獲得更為客觀的技術(shù)參數(shù)［4－6］。近年，精密儀器（如：質(zhì)構(gòu)儀等）在果蔬食品、肉類食品、水產(chǎn)類食品及各類加工食品［7－9］的研究上被廣泛地應(yīng)用。

本研究擬利用質(zhì)構(gòu)儀、掃描型電子顯微鏡（SEM）等手段，對螺桿擠壓米粉及著名傳統(tǒng)產(chǎn)品（桂林米粉）的結(jié)構(gòu)特性、膨潤勢、煮液可溶性成分等客觀品質(zhì)特性進(jìn)行比較研究，以期為米粉的品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

小米米粉（XMM）：主原料為秈稻米，添加小米粉輔料5%，螺桿擠壓工藝產(chǎn)品，直徑為2.157±0.066（n＝15）的圓條形，克明面業(yè)股份有限公司；

土豆米粉（TDM）：主原料為秈稻米，添加土豆全粉輔料5%，螺桿擠壓工藝產(chǎn)品，直徑為2.185±0.089（n＝15）的圓條形，克明面業(yè)股份有限公司；

土豆粉絲（TFS）：原料為純土豆淀粉，螺桿擠壓工藝產(chǎn)品，直徑為1.920±0.222（n＝15）的圓條形，湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；

桂林米粉（WFM）：原料為秈稻米，傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品，直徑為1.611±0.085（n＝15）的圓條形，江西省五豐食品有限公司。

1.2 儀器與試劑

多功能米粉機(jī)：6MFD25型，婁底市樂開口實(shí)業(yè)有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：CT3－4500型，美國Brookfield公司；

掃描型電子顯微鏡：JSM－6380LV型，日本電子光學(xué)株式會社；

冷凍干燥機(jī)：FD－1D－80型，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

高速冷凍離心機(jī)：TGL－20M型，長沙平凡儀器儀表有限公司；

葡萄糖、苯酚：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

乙醇：分析純，安徽安特食品股份有限公司；

濃硫酸：分析純，衡陽凱信化工試劑有限公司。

1.3 方法

1.3.1 生粉質(zhì)構(gòu)特性分析 隨機(jī)抽取一條生粉，固定在支點(diǎn)距離為2cm的支架上，采用TA－SBA探頭，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載2g，探頭推進(jìn)速度0.2mm/s，壓縮距離1cm的條件進(jìn)行分析。每個樣品任意測定6條，所有數(shù)據(jù)以生粉直徑為2mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。

1.3.2 米粉煮熟處理及分析 從XMM、TDM和TFS生粉中分別隨機(jī)抽取25條（長度約10cm），稱取重量后，按產(chǎn)品說明提供的煮熟方法，在200mL開水中泡20min，從WFM生粉中隨機(jī)抽取30條（長度約10cm），稱取重量后，按產(chǎn)品說明提供的煮熟方法，在200mL開水中煮沸8min，然后立刻用陶瓷過濾器（孔徑約1mm）分離熟粉與湯液，將熟粉用100mL冷水（20℃）淋洗3次后，平攤在3層濾紙上放置5min除去余水，稱取熟粉重量。

收集上述湯液與淋洗液一起進(jìn)行離心分離（40℃，10 000×g，5min），將上清液定容至500mL，作為可溶性成分分析試樣。收集沉淀物于加有硅藻土的干燥皿中，在105℃下干燥至恒重，按式（1）計(jì)算不溶物重量百分比。取20mL上清液放入加有硅藻土的干燥皿中，在105℃下干燥至恒重，按式（2）計(jì)算可溶物重量百分比。

1.3.3 熟粉感官分析 按產(chǎn)品說明提供的煮熟方法煮熟后，對硬度和爽滑度兩個指標(biāo)，用高、偏高、適中、偏低、低5個級別，由5人進(jìn)行感官評定。

1.3.4 熟粉質(zhì)構(gòu)分析 隨機(jī)取剛制作的熟粉3條，平整地貼在不銹鋼板上，采用TA18探頭，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載1g，探頭推進(jìn)速度0.2mm/s，壓縮距離2mm，循環(huán)2次的分析條件測定，每條熟粉任意選兩處測定。

1.3.5 熟粉結(jié)構(gòu)SEM觀察 根據(jù)文獻(xiàn)［3］修改如下：隨機(jī)取剛制作的熟粉若干，在液氮中充分凍結(jié)，－80℃下真空干燥后，作為SEM觀察樣品，保存在干燥器中備用。SEM觀察時，將凍干樣品折斷，小心防止觀察面受損，在樣品臺上固定好，經(jīng)離子濺射噴金（30s）等前處理后，在10～30kV加速電壓下進(jìn)行觀察。

1.3.6 可溶物中淀粉含量分析 取1.3.2中的上清液試樣1mL，加無水乙醇3mL，充分?jǐn)嚢瑁?℃下靜置2h后，離心分離（5℃，10 000×g，5min）。將上清液去除干盡，加蒸餾水2mL，使沉淀物充分溶解后，溶液定容至20mL，作為可溶性淀粉分析試樣。采用葡萄糖作標(biāo)準(zhǔn)物，苯酚硫酸法測定［3］。

1.3.7 米粉膨潤勢的測定 米粉膨潤勢按式（3）計(jì)算：

1.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理 采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 生粉質(zhì)構(gòu)特性

硬度是指到達(dá)指定形變所需的力，壓縮功是反映樣品的內(nèi)部鍵力，二者都是反映面制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，在圖譜中硬度代表正峰值，壓縮功代表正峰總面積。由圖1可知，XMM和TDM的曲線上升速度相對較快，而WFM和TFS的曲線上升速度相對緩慢。反映韌性的斷裂時間分別為：XMM約8.5s，TDM 約10.5s，WFM約12.5s，TFS約14s。由表1可知，4個樣品間的質(zhì)構(gòu)特性差異顯著。硬度、斷裂性、壓縮功和斷裂功的大小關(guān)系均為TFS＞TDM＞XMM＞W(wǎng)FM；而斷裂形變值，XMM與TDM、WFM與TFS較為接近。

圖1 生粉質(zhì)構(gòu)圖譜Figure 1 Textural spectra of raw rice noodles

表1 生粉質(zhì)構(gòu)特性Table 1 Textural characteristic of raw rice noodles（n＝6）

研究［6，7］表明，10%以下的玉米粉、麥麩添加量對面條、面團(tuán)、面包等的質(zhì)構(gòu)特性沒有產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。綜上所述，純淀粉成分的TFS結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最好；WFM的韌性優(yōu)于XMM與TDM，而硬度明顯較低，綜合表現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最差。5%的輔料添加在米粉制品煮熟前的質(zhì)構(gòu)特性上表現(xiàn)了一定的影響，但螺桿擠壓工藝對米粉組織結(jié)構(gòu)的影響作用是正面的，且相對顯著。

2.2 熟粉感官評價(jià)

對硬度和爽滑度兩個指標(biāo)的感官評定結(jié)果為，TFS硬度低、爽滑度高；WFM硬度偏高、爽滑度低；XMM和TDM類似，硬度和爽滑度都適中。

2.3 熟粉質(zhì)構(gòu)特性

由圖2可知，各樣品第1循環(huán)完成時間均為10s左右，第2循環(huán)完成時間均為25s左右，差異很小。XMM與TDM比較，第1正峰表示了類似的大小，但TDM的第2正峰明顯較大。TFS表示了最小的正峰，且?guī)缀鯖]有負(fù)峰。WFM表示了最大的正峰和負(fù)峰（表示粘附力）。表2列舉了差異顯著的正峰（硬度）、正峰面積（壓縮功）、內(nèi)聚性和膠著性等檢測參數(shù)值。這些參數(shù)的大小關(guān)系都是TFS＜XMM＜TDM＜WFM。內(nèi)聚性數(shù)值上，XMM和TDM相同，與TFS相近，而與WFM有明顯差異。

綜上所述，煮熟后的評價(jià)結(jié)果與它們的感官評價(jià)幾乎完全吻合，且在各項(xiàng)具體參數(shù)上表現(xiàn)了樣品間的細(xì)微特性。XMM與TDF只在第2正峰表現(xiàn)了明顯差異。另外，它們的綜合特性與TFS更近，而與傳統(tǒng)工藝的WFM差異較大。這些結(jié)果進(jìn)一步說明添加5%輔料對米粉品質(zhì)特性的影響作用比較小，而螺桿擠壓工藝對米粉組織結(jié)構(gòu)的影響作用相對顯著。

圖2 熟粉質(zhì)構(gòu)圖譜Figure 2 Textural spectra of cooked rice noodles

表2 熟粉質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Textural characteristic of cooked rice noodles（n＝6）

2.4 熟粉結(jié)構(gòu)SEM觀察

米粉的制作過程中，淀粉、纖維、蛋白質(zhì)等固形物成分在水中受熱時，它們與水分子發(fā)生一系列復(fù)雜的相互作用［3］。原有的組織結(jié)構(gòu)被破壞、分子溶解甚至分解、重新排列，在常溫下形成一種相對穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)。在干燥去除水分的工程中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對均勻地整體收縮變成干制粉（生粉）。再煮熟時（復(fù)水過程），水分又進(jìn)入到生粉組織的微空間結(jié)構(gòu)中，生粉組織膨潤、軟化而變成熟粉，但進(jìn)入的水分量受煮熟時間、成分特性、結(jié)構(gòu)特性的制約。本研究將生粉在一定條件下煮熟，通過液氮瞬間凍結(jié)，凍干處理后進(jìn)行了觀察。

由圖3可知，WFM熟粉表面分布著密集的微孔，初步觀測直徑大約0.1μm左右。其它3樣品也表示了類似的形態(tài)和大小。也許米粉在制作過程中受機(jī)械或器具等的擠壓、煮熟后的相互摩擦等影響，表面的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變形，不能觀察到本來的結(jié)構(gòu)特性。因此，必須觀察米粉的內(nèi)部組織。

由圖4可知，熟粉斷面呈現(xiàn)出直徑大約0.5～2.0μm、無規(guī)則多邊形蜂窩狀微室結(jié)構(gòu)。另外，還觀察到米粉斷面從邊緣到中心部，微室尺寸逐漸變小的趨勢，4個樣品都表示了同樣的規(guī)律。這可以理解為在煮熟時，水分進(jìn)入粉條內(nèi)部所要的時間較長，越靠近中心部進(jìn)入的水分量越少，所以，形成的微室逐漸變小。同時還觀察到與主體組織的微室結(jié)構(gòu)明顯不同的、大而圓的空洞。這也許是米粉制作過程，因粘稠的原料中封存了少量的空氣造成的。因此，在制作過程中增加脫氣處理工序或工藝，對提高米粉品質(zhì)有重要的作用。由于試驗(yàn)條件的限制，本研究沒有對樣品間的微室結(jié)構(gòu)、同一樣品的不同部位的微室大小與室壁厚度等詳細(xì)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行定量測量，有待今后進(jìn)一步研究。

圖3 WFM熟粉表面SEM照片F(xiàn)igure 3 SEM photograph of surface of cooked rice noodles

圖4 熟粉橫斷面SEM照片F(xiàn)igure 4 SEM photograph of cross－section of cooked rice noodles（×5 000）

2.5 熟粉理化特性

由表3可知，熟粉的膨潤勢為2.4～3.2g/g；煮熟過程因粉條破損等原因產(chǎn)生的不溶物為1.2%～2.6%；可溶物為1.7%～5.6%；其中可溶性淀粉占生粉重量比為1.6%～5.4%，樣品間表示了明顯的差異。4個樣品的膨潤勢的大小關(guān)系表示為WFM＜TDM≈XMM＜TFS，不溶物的大小關(guān)系表示為TFS＜XMM＜WFM＜TDM，可溶物與可溶性淀粉的大小關(guān)系都表示為TFS＜WFM＜XMM＜TDM。

米粉因工藝產(chǎn)生的品質(zhì)差異與上述熟粉質(zhì)構(gòu)分析參數(shù)表現(xiàn)了較好的一致性或趨勢對應(yīng)關(guān)系。XMM、TDM、TFS的可溶物幾乎是來源于可溶性淀粉，這或許是在擠壓、熟化、結(jié)構(gòu)重組過程中，一部分分子量較小的直鏈淀粉被擠出核心組織結(jié)構(gòu)，變得相對自由的緣故。此外，XMM和TDM的主要物性指標(biāo)膨潤勢基本相同，高于傳統(tǒng)工藝米粉WFM。這些結(jié)果進(jìn)一步證明了螺桿擠壓工藝對米粉口感品質(zhì)的改良作用。

表3 熟粉理化特性Table 3 Physicochemical properties of cooked rice noodles （n＝6）

2.6 米粉理化指標(biāo)間的相互關(guān)系

為了把握米粉理化特性間的內(nèi)在聯(lián)系，分析了主要理化特性指標(biāo)間的相關(guān)性見表4。由表4可知，從生粉之間的關(guān)系看，斷裂性與斷裂功之間呈正相關(guān)（r＝0.84）。從生粉與熟粉的關(guān)系看，大多數(shù)指標(biāo)之間呈負(fù)相關(guān)性。生粉斷裂性與熟粉內(nèi)聚性、膠著性之間相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.7；生粉斷裂功與熟粉內(nèi)聚性、膠著性、可溶物、可溶性淀粉之間相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.6；生粉斷裂變形與可溶物、可溶性淀粉之間相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.8。但生粉斷裂性（r＝0.85）、斷裂功（r＝0.90）分別與熟粉膨潤勢之間表示了較大的正相關(guān)性。從熟粉之間的關(guān)系看，內(nèi)聚性與膠著性之間具有絕對的正相關(guān)性（r＝1.0）；膨潤勢與內(nèi)聚性、膠著性、不溶物之間分別有較大的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.8。從成分之間的關(guān)系看，不溶物與可溶物之間（r＝0.93）、可溶物與可溶性淀粉之間（r＝0.91）分別表示了較大的正相關(guān)性。

表4 米粉理化指標(biāo)間的相互關(guān)系Table 4 Relationship with physicochemical indicators

3 結(jié)論

（1）螺桿擠壓工藝與傳統(tǒng)工藝比較，不僅具有操作簡便、節(jié)能、高效等優(yōu)勢，同時對米粉組織結(jié)構(gòu)的形成和煮熟后的品質(zhì)特性具有顯著的改良作用。

（2）添加5%的輔料對米粉的質(zhì)構(gòu)特性影響很小，而螺桿擠壓工藝對米粉組織結(jié)構(gòu)的影響作用相對較大。

（3）米粉形成的無規(guī)則多邊形蜂窩狀水微室結(jié)構(gòu)，與面包等糧食加工產(chǎn)品的氣室結(jié)構(gòu)在形態(tài)上明顯不同，且尺寸小幾個數(shù)量級。這種水室結(jié)構(gòu)與氣室結(jié)構(gòu)的差異是由于形成原理不同造成的結(jié)果。

但本研究取得的數(shù)據(jù)有限，還不能對米粉品質(zhì)形成機(jī)理進(jìn)行較好的論述，有待今后進(jìn)一步深入研究。

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