擠壓膨化對(duì)豆渣復(fù)配粉中膳食纖維的影響

孫冰玉,李鑫宇,張 光,王尚杰,石彥國(guó)

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院,黑龍江省普通高等學(xué)校 食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150076)

大豆是我國(guó)重要的糧食作物,其加工制作中會(huì)產(chǎn)生大量的豆渣。豆渣是一種營(yíng)養(yǎng)極為豐富的食物資源,包括蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、礦物質(zhì)以及低聚糖等營(yíng)養(yǎng)素[1],其中膳食纖維含量豐富,對(duì)人體的消化和排泄有著重要的促進(jìn)作用,而且膳食纖維低糖、低脂、低熱,是一種理想的“三低一高”營(yíng)養(yǎng)食物[2],而豆渣中幾乎都為不可溶性膳食纖維,不易被人體吸收利用。并且由于豆渣易腐爛、具有極大的豆腥味和不良的口感等缺點(diǎn),常被應(yīng)用于動(dòng)物飼料或直接丟棄,因此造成一定的資源浪費(fèi)[3]。

擠壓膨化是一種高溫、高壓、高剪切短時(shí)加工技術(shù),廣泛應(yīng)用于膳食纖維加工改性行業(yè)[4]。Jing等[5]應(yīng)用擠壓膨化技術(shù)處理豆渣,提升豆渣中可溶性膳食含量,且擠壓后豆渣中的膳食纖維比未擠壓豆渣具有更高的持水性、持油性、膨脹性。Chen等[6]研究爆破擠壓加工對(duì)豆渣中可溶性膳食纖維的影響,分析出最優(yōu)擠壓條件,擠壓產(chǎn)物中膳食纖維含量從2.6%增加到30.1%,峰值溫度提升了5.9 ℃。王瑞霞等[7]將原料中的面粉用豆渣進(jìn)行替換,豆渣替代比例為13%時(shí),可制得感官良好的豆渣纖維餅干。黃益前等[8]對(duì)豆渣纖維餅干的工藝進(jìn)行了優(yōu)化,將豆渣添加量提升到17%,產(chǎn)品不僅口感松脆,還具有濃厚的豆香味。目前關(guān)于擠壓膨化過(guò)程中膳食纖維的變化機(jī)理性研究甚少。

本實(shí)驗(yàn)將低筋粉與豆渣復(fù)配后,通過(guò)擠壓膨化技術(shù)進(jìn)行改性處理[7],確定最優(yōu)擠壓膨化工藝參數(shù),并對(duì)擠壓膨化產(chǎn)物進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)定,從官能團(tuán)種類、粒度、熱穩(wěn)定性對(duì)其性質(zhì)變化機(jī)理進(jìn)行分析闡述,以期使豆渣中不可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維,提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,為豆渣的高值化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豆渣 實(shí)驗(yàn)室自制(大豆來(lái)自黑龍江北大荒集團(tuán))[9],其基本組分經(jīng)測(cè)定得出:水分含量5.08%,蛋白質(zhì)含量13.31%,脂肪含量17.54%,灰分含量4.84%,總膳食纖維含量51.44%;低筋粉 江蘇江南上一道科技股份有限公司(其營(yíng)養(yǎng)成分由廠家標(biāo)注:蛋白質(zhì)含量9.3%,脂肪含量1.4%,碳水化合物含量82.0%);大豆油 九三糧油工業(yè)集團(tuán)有限公司;0.05 mol/L MES-TRIS緩沖液、冰乙酸 分析純,天津市天力化學(xué)試劑有限公司;熱穩(wěn)定α-淀粉酶(10000±1000 U/mL) 阿拉丁試劑;蛋白酶(300～400 U/mL) 北京博奧拓達(dá)科技有限公司;無(wú)水乙醇 化學(xué)純,天津市大茂化學(xué)試劑廠;氫氧化鈉 分析純,天津市凱通化學(xué)試劑有限公司;蒸餾水 哈爾濱哈三電蒸餾水經(jīng)銷處。

DSE-25雙螺桿擠壓膨化機(jī) 德國(guó)布拉本德公司;FW177高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司;DHP-9162電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;HH-ZK4水浴恒溫振蕩器 北京恒奧德科技有限公司;AE523電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;Spectrum Two FT-IR Spectrometer傅立葉紅外光譜儀、DSC4000差示量熱掃描儀 珀金埃爾默股份有限公司;Nano Zetasizer 90粒度儀 馬爾文儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 技術(shù)路線 新鮮豆渣→干燥、粉碎→復(fù)配、調(diào)配水分→擠壓膨化→粉碎→測(cè)定

操作要點(diǎn):將新鮮豆渣薄鋪于烹調(diào)紙上,置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi),于80 ℃條件下烘干3 h[10]。將豆渣粉碎后與低筋粉混合均勻后調(diào)配水分進(jìn)行擠壓膨化處理。擠壓膨化產(chǎn)物粉碎后過(guò)80目篩,對(duì)可溶性膳食纖維含量及其理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 擠壓膨化單因素實(shí)驗(yàn) 復(fù)配粉中低筋粉含量為70%、豆渣替代量為30%[11-12],調(diào)配水分后進(jìn)行擠壓處理。

螺桿轉(zhuǎn)速150 r/min和擠壓溫度170 ℃,設(shè)定物料水分為24%、26%、28%、30%、32%;物料水分28%和螺桿轉(zhuǎn)速150 r/min,設(shè)定擠壓溫度為150、160、170、180、190 ℃;物料水分28%和擠壓溫度170 ℃,設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速為130、140、150、160、170 r/min。以可溶性膳食纖維含量為指標(biāo),得到擠壓膨化條件的最優(yōu)單因素條件。

1.2.3 響應(yīng)面擠壓條件優(yōu)化試驗(yàn) 根據(jù)前期單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,設(shè)置物料水分水平在28%～32%,擠壓溫度水平在170～190 ℃,螺桿轉(zhuǎn)速水平在150～170 r/min,響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1,以可溶性膳食纖維含量為指標(biāo),對(duì)擠壓條件進(jìn)行優(yōu)化,采用Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平和編碼Table 1 Response surface test factor level and coding

1.2.4 可溶性膳食纖維含量的測(cè)定(soluble dietary fiber,SDF) 參照《GB 5009.88-2014 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維》進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 水分含量的測(cè)定 參照《GB 5009.3-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 參照《GB 5009.5-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

1.2.7 脂肪含量的測(cè)定 參照《GB 5009.6-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》。

1.2.8 灰分含量的測(cè)定 參照《GB 5009.4-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》。

1.2.9 持水性的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取250 mg樣品于50 mL離心管中,加入15 mL蒸餾水,將樣品攪拌均勻后于室溫下放置1 h,3000 r/min離心20 min,棄去上清液,稱量樣品濕重[13-14]。

1.2.10 持油性的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取1.500 g樣品于50 mL離心管中,加入20 mL大豆油,將樣品攪拌均勻后于室溫下放置1 h,4000 r/min離心20 min,棄去上層的大豆油,稱量樣品濕重[13-14]。

1.2.11 傅立葉紅外光譜測(cè)定 將復(fù)配粉粉碎后干燥2 h,使用瑪瑙研缽研磨至200目,通過(guò)傅立葉紅外光譜儀ATR法進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)條件為400～4000 cm-1波長(zhǎng),8 cm-1分辨率和64次掃描[15-16]。

1.2.12 差示量熱掃描(Differential Scanning Calorimeter,DSC) 將復(fù)配粉水分含量干燥至5%以下,稱取樣品3～5 mg,加入DSC坩堝內(nèi),放入壓樣機(jī)中壓蓋。DSC測(cè)定條件:起始溫度20 ℃,終止溫度200 ℃,升溫速度10 ℃/min,重復(fù)測(cè)定3次,分析熱變化規(guī)律[17]。

1.2.13 粒度測(cè)定 準(zhǔn)確稱取10 mg復(fù)配粉于15 mL離心管中,加入10 mL蒸餾水,將樣品混勻后8000 r/min離心20 min,過(guò)0.45 μm濾膜[18],使用粒度儀對(duì)其進(jìn)行粒徑的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均設(shè)定為三次平行實(shí)驗(yàn),采用Design-Expert 8.0.5統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 物料水分對(duì)擠壓膨化豆渣可溶性膳食纖維含量的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖1)可知,隨著物料水分從24%升高到32%的過(guò)程中,可溶性膳食纖維含量先增后減,當(dāng)物料水分為30%時(shí)可溶性膳食纖維的含量最高。物料水分會(huì)影響物料的輸送特性,同時(shí)也會(huì)影響擠壓過(guò)程中剪切力、壓力和摩擦力的大小。隨著物料水分含量不斷升高,使剪切力增大,有利于不可溶性膳食纖維解聚,使其向可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化[17],從而使可溶性膳食纖維含量升高;當(dāng)物料水分過(guò)高(超過(guò)30%)時(shí),減小了剪切力,導(dǎo)致纖維素的解聚受到影響[5,19],物料中可溶性膳食纖維含量減少。

圖1 物料水分對(duì)擠壓膨化豆渣可溶性膳食纖維含量的影響Fig.1 Effect of material moisture on the content of soluble dietary fiber in extrusion soybean dregs

2.2 擠壓溫度對(duì)擠壓膨化豆渣可溶性膳食纖維含量的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2)可知,隨著擠壓溫度從150 ℃升高到190 ℃的過(guò)程中,可溶性膳食纖維含量先增加后減少,當(dāng)擠壓溫度為180 ℃時(shí)可溶性膳食纖維的含量最高。這是因?yàn)樵跀D壓過(guò)程中,由于溫度的急劇升高,以及受到強(qiáng)烈的剪切和擠壓作用,會(huì)使物料的多糖糖苷鍵加速解聚,C-O鍵和C-C鍵斷裂,產(chǎn)生一些較低分子質(zhì)量的化合物[20],從而提高了可溶性膳食纖維的含量,但溫度過(guò)高時(shí),會(huì)導(dǎo)致物料在機(jī)筒內(nèi)焦糊、結(jié)塊、膨脹不均勻[5,17],不利于后續(xù)工藝完成,因此選用180 ℃為最高擠壓溫度。

圖2 擠壓溫度對(duì)擠壓膨化豆渣中 可溶性膳食纖維含量的影響Fig.2 Effect of extrusion temperature on the content of soluble dietary fiber in extrusion soybean dregs

2.3 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠壓膨化豆渣可溶性膳食纖維含量的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖3)可知,隨著螺桿轉(zhuǎn)速升高到170 r/min的過(guò)程中,可溶性膳食纖維含量先增后減,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min時(shí)可溶性膳食纖維的含量最高。隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加,剪切力越大,越有利于纖維素的降解,但當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí),會(huì)使物料在擠壓機(jī)筒中的停滯時(shí)間過(guò)短,不易在機(jī)筒內(nèi)形成有效的堆積,使機(jī)筒內(nèi)壓力下降,降低了擠壓過(guò)程發(fā)揮的作用[5,17],因此當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速高于160 r/min時(shí)可溶性膳食纖維含量下降。

圖3 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠壓膨化豆渣中 可溶性膳食纖維含量的影響Fig.3 Effect of screw speed on the content of soluble dietary fiber in extrusion soybean dregs

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果及方差分析見(jiàn)表2、表3。

表3 回歸模型方差分析表Table 3 Regression model variance analysis table

注:*表示差異顯著,P<0.05,**表示差異極顯著,P<0.01。

表2 擠壓膨化條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experimental results of optimization of extursion conditions

利用Design-Expert 8.0.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并進(jìn)行二次線性回歸擬合,得到數(shù)學(xué)模型:纖維含量=15.49-0.37A-0.27B+0.12C-0.55AB+0.22AC-0.35BC-1.20A2-0.77B2-1.53C2。由表3可知,在該模型中,模型項(xiàng)F值為283.78,建立的二次項(xiàng)模型具有極顯著性(P<0.01),回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果R2為0.9973,說(shuō)明此模型與數(shù)據(jù)擬合度很高。方差分析中失擬項(xiàng)P值為0.1085>0.05,因此證明該模型可以充分地解釋響應(yīng)中的變異,模型擬合度很高,試驗(yàn)誤差小。

由表3可知,在一次項(xiàng)中A(物料水分)、B(擠壓溫度)對(duì)可溶性膳食纖維含量變化差異極顯著(P<0.01),C(螺桿轉(zhuǎn)速)對(duì)可溶性膳食纖維含量變化顯著(P<0.05),在二次項(xiàng)中A、B和C對(duì)可溶性膳食纖維含量變化表現(xiàn)為差異極顯著(P<0.01),表明物料水分、擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速之間的相互作用對(duì)可溶性膳食纖維含量有一定影響,交互作用極顯著(P<0.01)。由F檢驗(yàn)結(jié)果的顯著性分析可知,各因素對(duì)反應(yīng)的貢獻(xiàn)率,對(duì)可溶性膳食纖維含量變化影響顯著性由大到小依次為A>B>C,即物料水分>擠壓溫度>螺桿轉(zhuǎn)速。物料水分、擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速及其交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響如圖4～圖6所示。

由圖4～圖6可以看出,隨著各因素水平的升高,物料中可溶性膳食纖維的含量先增加后減少。從等高線圖可以看出,其中物料水分與擠壓溫度溫度、螺桿轉(zhuǎn)速與擠壓溫度的交互作用最強(qiáng),等高線均為橢圓形且曲線密集;而物料水分與螺桿轉(zhuǎn)速的交互作用最弱,等高線偏圓形且曲線稀疏。從響應(yīng)面圖可以看出,螺桿轉(zhuǎn)速與擠壓溫度、物料水分與擠壓溫度的響應(yīng)面坡度陡峭,說(shuō)明兩種交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響顯著;物料水分與螺桿轉(zhuǎn)速響應(yīng)面坡度平緩,說(shuō)明交互作用較弱。通過(guò)等高線圖與響應(yīng)面圖再次驗(yàn)證了各因素的交互作用對(duì)可溶性膳食纖維含量影響的主次順序,與表3中顯著性檢驗(yàn)結(jié)果一致。

根據(jù)Design-Expert 8.0.5軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化分析[18],確定最優(yōu)擠壓膨化參數(shù)為物料水分29.76%、擠壓溫度178.57 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速160.47 r/min,預(yù)測(cè)的擠壓膨化復(fù)配粉可溶性膳食纖維的含量為15.49%。為檢驗(yàn)響應(yīng)面法所得結(jié)果的可靠性,采用上述優(yōu)化條件進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件,將擠壓膨化參數(shù)修約為:物料水分30%、擠壓溫度180 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min,每個(gè)樣品取3次平行進(jìn)行測(cè)定,測(cè)得擠壓膨化復(fù)配粉可溶性膳食纖維的含量平均值為15.47%,與理論預(yù)測(cè)值相比其相對(duì)誤差約為0.08%,明了該模型合理有效。

2.5 擠壓膨化對(duì)物料成分含量的影響

由表4可知,復(fù)配粉經(jīng)擠壓膨化后,其水分含量略有降低,蛋白質(zhì)和脂肪含量基本不變,可溶性膳食纖維含量提高,說(shuō)明擠壓膨化使復(fù)配粉中不可溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化。

圖4 物料水分和擠壓溫度對(duì)可溶性膳食纖維含量影響的等高線與響應(yīng)面圖Fig.4 Contour and response surface diagrams of the influence of material moisture and extrusion temperature on soluble dietary fiber contents

圖5 物料水分和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)可溶性膳食纖維含量影響的等高線與響應(yīng)面圖Fig.5 Contour and response surface diagrams of the influence of material moisture and screw speed on soluble dietary fiber contents

圖6 擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)可溶性膳食纖維含量影響的等高線與響應(yīng)面圖Fig.6 Contour and response surface diagrams of the influence of extrusion temperature and screw speed on soluble dietary fiber contents

表4 復(fù)配粉擠壓膨化前后成分含量測(cè)定(%)Table 4 Determination of components before and after extrusion of combination(%)

2.6 擠壓膨化對(duì)復(fù)配粉持水性與持油性的影響

對(duì)復(fù)配粉擠壓膨化前后的持水性與持油性進(jìn)行測(cè)定,經(jīng)測(cè)定,擠壓膨化后復(fù)配粉的持水性由(3.45±0.33) g/g提升至(4.86±0.28) g/g;復(fù)配粉的持油性由(2.27±0.24) g/g提升至(4.85±0.27) g/g。

復(fù)配粉經(jīng)過(guò)擠壓膨化處理后持水性提升較大,主要原因?yàn)閿D壓過(guò)程中的高溫、高壓和較強(qiáng)的剪切力使得復(fù)配粉中的纖維素發(fā)生裂解,可溶性物質(zhì)數(shù)量增多,增加了物料表面積,不可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄陨攀忱w維,同時(shí)使復(fù)配粉的結(jié)構(gòu)更加疏松,增加了復(fù)配粉的吸附能力,使其與水具有更好的結(jié)合性;持油性的提升則由于在擠壓膨化過(guò)程中,高分子物質(zhì)化學(xué)鍵的裂解,引起分子極性發(fā)生變化,同時(shí)高壓破壞了物料的外部狀態(tài)和內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu),形成多孔結(jié)構(gòu),提升其持油力[21-22]。

2.7 傅立葉紅外光譜分析

將擠壓前后復(fù)配粉中可溶性膳食纖維進(jìn)行提取并進(jìn)行傅立葉紅外光譜測(cè)定,如圖7所示。

圖7 擠壓膨化前后可溶性膳食纖維傅立葉紅外光譜圖Fig.7 Fourier infrared spectrum of soluble dietary fiber before and after extrusion

通過(guò)傅立葉紅外光譜方法鑒定可溶性膳食纖維的有機(jī)官能團(tuán)。光譜中,觀察到擠壓前后吸收峰強(qiáng)度有明顯變化,擠壓后吸收峰強(qiáng)度增大,具有顯著的纖維素類多糖特征吸收峰[23]。紅外光譜在3300 cm-1處的-OH鍵伸縮和2930 cm-1處的多糖亞甲基拉伸的-CH基團(tuán),證實(shí)了纖維素和半纖維素的存在[24]。3300 cm-1處顯示出寬的拉伸強(qiáng)烈特征峰,這歸因于O-H的伸縮振動(dòng),表明分子中更強(qiáng)的氫鍵相互作用,說(shuō)明在擠壓過(guò)程中多糖糖苷鍵斷裂,生成的游離-OH數(shù)增多,長(zhǎng)鏈變成短鏈,形成氫鍵,半纖維素含量增多[25]。2800～3200 cm-1附近的峰是由于糖類甲基和亞甲基的C-H鍵伸縮振動(dòng),2930 cm-1處的峰為C-H伸縮振動(dòng)的寬峰覆蓋。1620 cm-1附近的吸收峰為羰基的C=O鍵的特征性吸收峰,代表了纖維素中糖醛酸的存在[26]。1400 cm-1處的峰為O-H的變形振動(dòng),該物質(zhì)可能是碳水化合物[27]。1000～1300 cm-1處的峰指定為脂類C-O伸縮振動(dòng),其可以是糖環(huán)的C-O-H和C-O-C,或伯醇的混合振動(dòng),1000 cm-1附近為半纖維素光譜,主要為木聚糖分子的振動(dòng)特征,擠壓膨化后1016 cm-1處峰強(qiáng)度的增加,表明不可溶性膳食纖維分解為低聚糖[28],證實(shí)了不可溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉(zhuǎn)化過(guò)程。580 cm-1處的出現(xiàn)的新峰為β-吡喃糖C-H變角振動(dòng)的特征吸收峰,表明纖維素降解為可溶性的吡喃糖[26],從而提升了物料的水合能力。采用紅外光譜對(duì)擠壓前后的膳食纖維進(jìn)行表征,結(jié)果表明膳食纖維具有多糖的典型吸收作用[28]。

2.8 差示量熱掃描

對(duì)擠壓前后復(fù)配粉進(jìn)行DSC測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 復(fù)配粉擠壓膨化前后DSC結(jié)果Fig.8 DSC results before and after extrusion of combination

從圖8中可以看出,復(fù)配粉擠壓膨化前后DSC曲線趨勢(shì)基本一致。隨著溫度的增加,曲線出現(xiàn)吸熱峰,此時(shí)物料進(jìn)入熔融狀態(tài)。擠壓膨化前復(fù)配粉吸熱峰溫度為118.86 ℃,擠壓膨化后復(fù)配粉吸熱峰溫度提升至146.16 ℃,這是由于物料在擠壓膨化過(guò)程中,長(zhǎng)鏈纖維裂解為短鏈纖維,形成緊密有序的結(jié)構(gòu),生成更多的化學(xué)鍵,使物料化學(xué)能增加[6],說(shuō)明擠壓膨化后復(fù)配粉需要消耗更多的能量才會(huì)達(dá)到熔融狀態(tài),因此,吸熱峰溫度上升。

2.9 粒度分析

復(fù)配粉經(jīng)相同處理粉碎過(guò)篩后,其宏觀顆粒大小粒徑大小近乎一致,對(duì)其物理性質(zhì)影響較小。粒度測(cè)定中,使復(fù)配粉中的可溶性膳食纖維溶于水,通過(guò)光衍射原理對(duì)溶于水中的可溶性膳食纖維微觀結(jié)構(gòu)的納米級(jí)粒度進(jìn)行測(cè)定[18],對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。

如圖9所示,物料經(jīng)擠壓膨化后,粒度由160.8 μm減小至146.2 μm。這是由于在擠壓膨化的作用下,不可溶性纖維轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維,物料中發(fā)生熔融現(xiàn)象,糖苷鍵裂解,生成了粒度更小的可溶性膳食纖維[18,29],由此也驗(yàn)證了本實(shí)驗(yàn)豆渣復(fù)配粉經(jīng)擠壓膨化后持水能力增加的結(jié)果。

圖9 復(fù)配粉擠壓膨化前后粒度測(cè)定Fig.9 Grain size measurement before and after extrusion of combination

3 結(jié)論

本研究以豆渣為主要原料進(jìn)行擠壓膨化處理,經(jīng)響應(yīng)面法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后,實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合度較好,確定最終擠壓膨化參數(shù)為物料水分30%、擠壓溫度180 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min,此時(shí)物料中可溶性膳食纖維含量達(dá)到最高值15.47%。通過(guò)傅立葉紅外光譜、粒度儀等分析可發(fā)現(xiàn)擠壓膨化處理使不可溶性膳食纖維裂解為粒度更小的小分子多糖以及可溶性多糖,從而轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維。本研究為豆渣應(yīng)用開拓了新途徑。