沈宇光，肖志剛，柴 媛，王麗爽，楊 柳，楊國強

（沈陽師范大學糧食學院，遼寧沈陽 110034）

大米是我國的主要糧食作物，作為日常主食之一，人均熱能攝入量的40%由大米提供，但是大米蛋白質含量低、氨基酸構成比例不合理，加之經過碾白、拋光后，大量有營養(yǎng)價值的物質流失。大米加工精度越高，損失的營養(yǎng)物質也就越嚴重，據流行病學資料顯示，攝入太精、太細的大米會增加糖尿病、心血管病的發(fā)病率。如今，隨著生活品質的不斷提高，人們攝入主食的意識由“精”已經轉變?yōu)椤叭?，更加注重營養(yǎng)均衡。

為了提高國民的健康狀況，許多國家推出營養(yǎng)強化食品來補充日常膳食中所缺乏的營養(yǎng)元素。最為常見的營養(yǎng)強化米即是在普通大米中添加某些人體需要而大米中缺乏的營養(yǎng)素而制成的成品米[1]。1948年，菲律賓為了防治當地維生素B1、尼克酸及鐵質缺乏癥推出了營養(yǎng)強化米，獲得顯著成效。隨后，在斯里蘭卡、古巴、哥倫比亞、委內瑞拉等國家陸續(xù)采用[2]。

目前，對大米進行營養(yǎng)強化的方式有浸吸法、噴涂法、粉末強化法[3-5]，但它們的缺點是難以推廣。于是，擠壓營養(yǎng)強化的方法應運而生。該方法主要是以碎米作為原料，經粉碎成米粉后與營養(yǎng)強化劑預混合，然后利用蒸汽與水的共同作用進行調質，然后經輸送進入螺桿擠壓機中重新造粒[6]，在模頭處經切刀切割后獲得擠壓營養(yǎng)重組米，該方法加工的重組米具有營養(yǎng)素分布均勻性好、穩(wěn)定性好、營養(yǎng)價值高等特點[7-8]，并且在進行淘洗過程中，營養(yǎng)素的損失量也較小，所以成為了很多學者的研究對象。

1 概況

1.1 重組米定義

擠壓重組米，也叫營養(yǎng)強化米、工程米、人造米等，是以淀粉類物料為主要原材料，適當添加輔料，與黏結劑、營養(yǎng)強化劑等混合，通過擠壓熟化、切割、干燥等工序制成類似于天然大米的顆粒狀米制品。這種重組米因為在食用時加熱時間較短，所以也被稱為速食米[9]。在國外，不少國家和地區(qū)根據身體所需要的營養(yǎng)物質進行科學配比，與粉混合制成面片然后做成米。重組米有較高的食用價值和經濟價值，是一種開發(fā)前景廣泛的營養(yǎng)型食品。

1.2 國外研究進展

國外工程米的研制興起于20世紀70年代，主要集中在美、日等國家和地區(qū)。1982年，Harrow A D等人[10]率先以大米粉為原料，將土豆粉、玉米粉等雜糧粉為營養(yǎng)強化劑，經混合調質后，利用擠壓成型機制備出了顆粒完整性和復水性比較好的擠壓重組米。1984年，Galle E L等人[11]選用以淀粉為基質的原料，配以大米粉、碎米粉及其他淀粉類的谷物，通過添加乳化劑、增稠劑和微量礦物質元素作為黏結劑和營養(yǎng)強化物質，經過混合調質后，最終制備出內部結構致密的擠壓重組米。1985年，Lou W C等人[12]以90.0%～99.5%的米粉為主料，添加少量凝膠劑、乳化劑等，利用熱擠壓方式制備出重組米。1987年，Scelia R P等人[13]以大米粉和玉米粉為原料，并添加乳化劑和可食用膠，最終獲得類似于米粒的擠壓重組米。1996年And A N K等人[14]以大米粉為主要原料，以具有較高生物活性的7H2O·FeSO4（FSH）作為鐵營養(yǎng)強化劑，利用螺桿擠壓機生產出鐵強化營養(yǎng)重組米。1999年，Koide K等人[15]以含淀粉的谷物為原料，以白蛋白、海藻酸鈉和鈣鹽為營養(yǎng)強化物質，利用螺桿擠壓機生產得到外形完整、復水性良好的擠壓重組米。2004年，Lee Y T等人[16]以豆粉和谷物為主要原料，利用雙螺桿擠壓機生產營養(yǎng)重組米。2005年，Moretti D等人[17]將大米粉為主要原料，通過添加高生物利用率的硫酸亞鐵和焦磷酸鹽作為鐵元素強化劑，采用螺桿擠壓機生產出感官品質與天然大米相接近的鐵強化營養(yǎng)重組米。2011年，Liu C等人[18]以碎米為原料，以新鮮米糠為營養(yǎng)強化劑，采用改良熱壓凝膠法、利用單螺桿擠壓機生產出重組米。2014年，Hussain SZ等人[19]以大米粉為原料，通過添加維生素A和焦磷酸鐵作為營養(yǎng)強化物質，采用雙螺桿擠壓機制備維生素A和鐵元素強化米，結果發(fā)現(xiàn)，維生素A和鐵元素強化米具有和天然大米相接近的微觀結構和糊化性質。

1.3 國內研究進展

我國發(fā)展較慢，1993年金增輝[20]簡要介紹了工程米及加工工藝的研制。熊善柏等人[21]對冷擠壓型米加工工藝進行了研究，以淀粉質為主要原料。此后，熊善柏、趙思明等人[22-25]對冷擠壓型工程米產品的干燥條件進行了一些研究，包括工程米熱風干燥數學模型，工程米干燥過程內部水分傳遞特性的研究，工程米干燥動力學及其仿真研究，工程米復水過程水分傳遞特性和工程米高溫高濕干燥等方面。研究主要集中在產品的干燥條件上。沈宇等人[26]對擠壓型工程米的生產工藝及其參數進行了研究。安紅周、金增輝等人[27-28]研究了進料水分對人造米理化特性和物性的影響，發(fā)現(xiàn)在擠壓過程中進料水分與人造米的吸水指數、α化度、水溶性碳水化合物、酶敏感性及人造米米飯硬度、黏度呈顯著性相關；程北根[29]對擠壓營養(yǎng)強化工程米生產工藝進行了簡介，介紹了最新的擠壓法生產營養(yǎng)強化米的生產工藝流程、主要生產設備和市場前景，但仍未涉及品質分析及產品產業(yè)化方面的探討。此后，以肖志剛團隊為代表的科研工作者對此展開了大量研究，主要體現(xiàn)在原料的復配、工藝參數及干燥參數的優(yōu)化、食用品質的研究等方面。

1.3.1 不同原料的重組米

研究不同原料的復配制備重組米。董忠蓉等人[30]以魔芋粉為主要原料，添加碎米粉、土豆粉、紅薯粉及米糠粉等，經過熟化、擠壓成型、干燥、殺菌制得了一種具有多種保健功能的人造米，而且人造米結構緊密，不斷裂、不粗糙、不懸浮。殷明等人[31]以大米、玉米、小麥、燕麥為原料，采用單螺桿擠壓技術，從配方、上光效果及復水性能3個角度研究開發(fā)雜糧保健人造米的制作工藝，確定最佳工藝條件。韓冬梅[32]以大米碎米為主要原料，配以雜糧，經擠壓再造粒得到雜糧米，根據成分分析確定可選取雜糧種類。通過試驗確定最佳技術參數為切刀轉速850 r/min，物料加水量控制在20%～30%，三段機筒溫度控制在110～150℃。

1.3.2 擠壓參數對重組米理化特性的影響

研究制作重組米的最佳擠壓加工參數。王利民等人[33]以響應面法優(yōu)化板栗基營養(yǎng)米擠壓加工參數。鄭廣釗等人[34]考查了4個參數對擠壓重組米崩解值的影響，優(yōu)選出崩解值較佳的機筒溫度為71.1～75.5℃，物料含水率29.2%～30.5%，螺桿轉速185～208 r/min，L-α-磷脂酰膽堿質量分數0.44%～0.55%。安紅周等人[35]研究顯示，機筒溫度與“工程重組米”的水溶性碳水化合物、吸水指數、糊化度、酶敏感性呈顯著性相關。李娜等人[36]利用微波-熱風聯(lián)合干燥方式干燥玉米重組米，結果表明，物料厚度6 mm，微波時間6 min，微波功率1 800 W，熱風風速1 m/s，熱風溫度40℃，熱風時間15 min為最佳工藝條件。鄧力等人[37]借助雙螺桿擠壓機對營養(yǎng)復合雜糧米研究表明，最優(yōu)工藝參數為機筒溫度157℃，水分含量17%，螺桿轉速183 r/min，喂料速度232 g/min，在此工藝條件下復合雜糧米的糊化度為82.10%。林雅麗等人[38]研究了擠壓參數及干燥條件對糙米重組米品質的影響，最佳工藝參數為擠壓溫度100℃，加水量28%，螺桿轉速100 r/min，最佳干燥條件為在45℃下干燥105 min。

1.3.3 添加物對重組米的性質研究

研究添加物對重組米結構及性質的影響。王鵬等人[39]研究表明，穩(wěn)定化米糠對營養(yǎng)重組米回生有明顯抑制作用，添加了穩(wěn)定化米糠的擠壓重組米其結晶速率常數k明顯小于沒有添加米糠的營養(yǎng)重組米和天然大米。鄭廣釗等人[40]研究了L-α-磷脂酰膽堿含量對擠壓重組米淀粉回生營養(yǎng)的Avrami方程。周哲[41]以糙米粉為營養(yǎng)重組米原料，研究表明添加了鈍化米糠的糙米重組米糊化溫度升高，糊化焓值降低，熱穩(wěn)定增強。

2 加工方法

2.1 壓片式制粒工藝流程

首先在混合機里將配料和強化劑充分混勻，接著利用面帶機將混合好的物料壓成較寬的面帶，接著進行造粒步驟，用振動篩除去未成型的米粒，而對成型的米粒進行蒸汽處理，最后烘干、冷卻即可。

2.2 擠壓式制粒工藝

強化劑

配料（計量） →攪拌機（原料混合調濕） →擠壓膨化機（α化造粒成型）→烘干機（干燥）→振動篩（分離篩選）→包裝機（成品包裝）。

將配料和強化劑在攪拌機里混合均勻后，進入擠壓機后，在出模頭的瞬間，物料之前受到的高溫高壓瞬間消失，而讓物料形成米粒狀顆粒，再進行烘干冷卻篩選包裝即可[36]。

制粒機有輥筒式和擠壓式2種。輥筒式制粒機在輥筒上有數以千計的米粒形凹模，當面帶通過輥筒時，面帶便被壓成米粒。擠壓式制粒機則是將物料通過混合調質后送進螺桿擠壓機內，經過擠壓之后從?？讛D出成型。在?？淄饷嬗幸话研D的切刀，通過調節(jié)轉速可將面帶切成適當厚度的米粒，相比之下，擠壓造粒技術應用更廣泛。

3 結語

重組米的研制經過科研學者十幾年來的不懈努力，已經取得了長足進步。在加工工藝的參數、干燥模型的建立、質構及蒸煮等方面都有很成熟的技術，但是這些都處在實驗室的小規(guī)模生產中，把重組米的優(yōu)勢帶到消費者的餐桌上仍是廣大科研工作者的研究目標。