檀巧斌

（福建省食品工業(yè)協(xié)會(huì)，福建 福州 350028）

面包糠主要是以面粉、大米、調(diào)味品等原料經(jīng)發(fā)酵、干燥、擠壓等加工方式制成的一類常用的油炸食品輔料[1]。近年來(lái)由于快餐業(yè)的迅速發(fā)展，面包糠作為快餐食品的加工輔料，因能賦予油炸食品焦香酥脆、風(fēng)味獨(dú)特的口感以及成本低廉、使用方便的特點(diǎn)，受國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)青睞而需求量越來(lái)越大。在國(guó)內(nèi)，生產(chǎn)面包糠主要以傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝為主，面粉經(jīng)過(guò)發(fā)酵、烘焙、再經(jīng)粉碎加工而成，此工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)，人力、物力消耗大。

國(guó)內(nèi)面包糠的生產(chǎn)已有幾十年的歷史，但未見(jiàn)利用擠壓膨化工藝加工生產(chǎn)面包糠的報(bào)道。以擠壓膨化工藝生產(chǎn)面包糠，是利用擠壓膨化技術(shù)使面粉與大米等物料成分及結(jié)構(gòu)均發(fā)生改變，如淀粉發(fā)生糊化、降解；蛋白質(zhì)發(fā)生變性、重組；纖維素發(fā)生細(xì)化、降解等[2]。該新型面包糠生產(chǎn)工藝在具有生產(chǎn)流程短、節(jié)約時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，設(shè)備投入少等優(yōu)點(diǎn)，此外，產(chǎn)品口感酥脆、品質(zhì)穩(wěn)定、貨架期較長(zhǎng)。

在本研究中，以小麥粉、大米為主要原料，添加水、食用鹽、單硬脂酸甘油酯等，經(jīng)原料驗(yàn)收、混合、擠壓膨化制成新型面包糠，產(chǎn)品呈碎屑狀或片狀，可作為油炸食品的裹粉原料使用。在本研究中，以徑向膨化率和糊化度為考察指標(biāo)，探討了大米添加量、套筒溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、物料含水量、喂料速度等因素對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，從而確定擠壓膨化法生產(chǎn)新型面包糠的生產(chǎn)工藝。

1 材料與方法

1.1 原料及主要試劑

市售面粉、大米粉、食用鹽，等。

1.2 主要儀器設(shè)備

擠壓膨化機(jī)： SX2000-80 濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司

數(shù)顯水浴鍋： HH6 國(guó)華電器有限公司

電子天平： BS224S 普多利斯科學(xué)（北京）有限公司

電熱鼓風(fēng)干燥箱： 9023AS 寧波江南儀器廠

離心機(jī)： L-550 長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)有限公司

PH計(jì)： PHSJ-SF 上海精科有限公司

1.3 生產(chǎn)工藝面包糠工藝流程

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 原料配比試驗(yàn)

大米粉單因素試驗(yàn)：把原始水分含量的大米粉和面粉（約13%）混合，并且設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，擠壓溫度為100 ℃，喂料速度為200 g/min，在此條件下進(jìn)行擠壓膨化，以產(chǎn)品的徑向膨化率與糊化度為考察指標(biāo)。

1.4.2 擠壓溫度試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)：取30%大米粉和70%面粉的混合粉，螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min，將原料的水分含量調(diào)節(jié)到14%，喂料速度200 g/min，采用不同的螺桿擠壓套筒溫度進(jìn)行膨化擠壓，以產(chǎn)品的徑向膨化率與糊化度為考察指標(biāo)。

1.4.3 水分添加量試驗(yàn)

取30%大米粉和70%面粉的混合粉，螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min，調(diào)節(jié)螺桿擠壓機(jī)擠壓溫度100 ℃，喂料速度200 g/min，調(diào)整原料的不同的水分含量進(jìn)行膨化擠壓，以產(chǎn)品的徑向膨化率與糊化度為考察指標(biāo)。

1.4.4 螺桿轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

在原始水分下30%大米粉和70%面粉的混合粉（水分含量大約為13%），調(diào)節(jié)螺桿擠壓機(jī)套筒溫度100 ℃，喂料速度200 g/min，采用不同的螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行膨化擠壓，以產(chǎn)品的徑向膨化率與糊化度為考察指標(biāo)。

1.4.5 喂料速度試驗(yàn)

取30%大米粉和70%面粉的混合粉，螺桿轉(zhuǎn)速200r/min，調(diào)節(jié)螺桿擠壓機(jī)套筒溫度100 ℃，將原料的水分含量調(diào)節(jié)到14%，采用不同的喂料速度進(jìn)行膨化擠壓，以產(chǎn)品的徑向膨化率與糊化度為考察指標(biāo)。

1.5 分析方法

1.5.1 徑向膨化率(膨化度)的測(cè)定[3]

隨機(jī)選擇10個(gè)樣品，測(cè)定其直徑大小，計(jì)算出產(chǎn)品直徑d(mm)的平均值，然后以?？谥睆?5 mm)為分母，得到的比值即為樣品的徑向膨化率。

1.5.2 糊化度的測(cè)定（碘量法）

根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]中所描述方法對(duì)面包糠的糊化度進(jìn)行測(cè)定。

1.5.3 掃描電鏡觀察[5]

將擠壓膨化法生產(chǎn)獲得的面包糠與市售傳統(tǒng)面包糠取樣、干燥，將樣品用導(dǎo)電膠布固定在樣品柱上，抽真空后噴金，采用電子掃描顯微鏡對(duì)面包糠內(nèi)部組織的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料中大米含量對(duì)面包糠擠壓膨化特性的影響

由圖1可知，大米含量對(duì)徑向膨化率的影響較為顯著，大米添加量為15%～30%時(shí)，隨著大米含量的增加產(chǎn)品的徑向膨化率不斷增大。當(dāng)大米含量超過(guò)30%，產(chǎn)品的徑向膨化率隨大米含量的提升而增加的幅度趨于平緩。有研究表明，支鏈淀粉含量較高的糯米、馬鈴薯淀粉膨化效果好，且產(chǎn)品膨化率較大，質(zhì)構(gòu)等質(zhì)量亦優(yōu)于其他含淀粉物料[6]。因此，隨著大米含量的不斷增多，膨化率也逐漸增大；當(dāng)增加到一定限量后，大米添加比例對(duì)于徑向膨化率影響的突出特征值趨于平均。

由圖2可知，隨著大米粉的增加產(chǎn)品的糊化度上升，在大米粉含量為30%時(shí)達(dá)到最大，而后隨著大米含量增多，糊化度又相應(yīng)的減小。這主要是在擠壓過(guò)程中，相同重量的大米原料的體積比面粉所占體積小，因此在大米粉含量不斷增大的過(guò)程中，物料的體積會(huì)越來(lái)越小，在相同條件下物料在機(jī)腔內(nèi)停留時(shí)間多，因此糊化度不斷增加。

綜合考慮，當(dāng)大米原料添加量為30%時(shí)，產(chǎn)品的膨化率和糊化度均達(dá)到較優(yōu)值，故選擇大米最佳添加比例為30%。

2.2 擠壓溫度對(duì)面包糠擠壓膨化特性的影響

由圖3可知，當(dāng)擠壓機(jī)的套筒溫度為80～100 ℃時(shí)，徑向膨化率隨溫度增加而增加，當(dāng)套筒溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，達(dá)到最高值3.956，然后隨著溫度繼續(xù)增加，徑向膨化率呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。其原因可能是當(dāng)擠壓機(jī)腔體內(nèi)筒壁溫度逐步上升時(shí)，物料中的淀粉組分晶體熔融，物料粘度增大，支鏈淀粉分子中的氫鍵斷裂速度加快，解離成線狀分子而有利于淀粉類物料膨化，使徑向膨化率增加。但是當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，物料的粘度也會(huì)相應(yīng)減低，對(duì)氣體的束縛能力也隨之降低，使氣泡在生成早期即發(fā)生破裂，導(dǎo)致物料膨化失去驅(qū)動(dòng)力，故徑向膨化率反而降低。

由圖4可知，隨著機(jī)筒溫度的升高，產(chǎn)品的糊化度不斷增大，由最初的93.13%上升至95.49%，且在機(jī)筒溫度100 ℃時(shí)達(dá)到最大值，此后隨著溫度持續(xù)升高產(chǎn)品的糊化度則呈現(xiàn)出緩慢遞減的趨勢(shì)。這是由于高淀粉類物料在擠壓機(jī)腔體內(nèi)經(jīng)受高熱與高壓過(guò)程中迅速發(fā)生糊化，物料在擠壓過(guò)程中的受熱來(lái)源主要包括擠壓腔體內(nèi)直接傳遞的熱量以及物料在擠壓腔內(nèi)受到螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的剪切力與金屬腔體內(nèi)壁和螺桿之間發(fā)生摩擦產(chǎn)生的熱量，因此當(dāng)擠壓機(jī)加熱套筒的溫度較高時(shí)，物料能夠快速吸收熱量，使淀粉達(dá)到糊化溫度，有利于淀粉的糊化，提高物料的糊化度。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，物料的粘度也會(huì)相應(yīng)減低，對(duì)氣體的束縛能力減弱，氣泡在生成過(guò)程中較早破裂，從而使糊化度降低[7]。

綜合分析以上指標(biāo)，考察擠壓溫度對(duì)產(chǎn)品的膨化度和糊化度的影響，宜選100 ℃為最佳套筒擠壓溫度。

2.3 水分含量對(duì)面包糠擠壓膨化特性的影響

由圖5可見(jiàn)，徑向膨化率隨著物料中水分含量的升高，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且當(dāng)水分含量到14%時(shí)，徑向膨化率達(dá)到最高。這是由于物料中的水分含量對(duì)物料膨化具有顯著的促進(jìn)作用，當(dāng)物料在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫時(shí)，其中的水分受熱瞬間氣化有助于物料發(fā)生膨化。因此當(dāng)水分不足時(shí)物料的膨化則受限，但是當(dāng)物料的水分含量超過(guò)一定閾值時(shí)，物料中的蛋白質(zhì)和淀粉吸水溶脹，經(jīng)加熱時(shí)蛋白質(zhì)與淀粉發(fā)生交聯(lián)導(dǎo)致物料的粘稠度增大，增大了螺桿與物料之間的摩擦力，延長(zhǎng)物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間，不利于產(chǎn)品膨化及品質(zhì)。當(dāng)物料的含水量過(guò)高時(shí)，會(huì)使物料組織松散，并且水分在擠壓過(guò)程會(huì)充當(dāng)潤(rùn)滑劑，減緩物料在機(jī)筒內(nèi)的摩擦作用，降低了剪切力與擠壓排出阻力，另一方面，物料水分在氣化過(guò)程中吸收大量的氣化潛熱，使得模口處和機(jī)筒溫度降低，很難形成高溫、高壓的膨化環(huán)境，導(dǎo)致產(chǎn)品膨化率降低。

由圖6可見(jiàn)，產(chǎn)品的糊化度隨著水分含量的增加，呈現(xiàn)出先上升，然后下降的趨勢(shì)。物料中的水分是影響蛋白質(zhì)變性和淀粉糊化的重要因素之一，此外還對(duì)物料在輸送中也起到了潤(rùn)滑作用。同時(shí)，水分作為一種可塑劑會(huì)使擠壓機(jī)內(nèi)的機(jī)械能的耗散及降低物料的粘度，影響物料在擠壓過(guò)程中受到的剪切力從而影響淀粉糊化度。

關(guān)正軍等研究表明，淀粉在擠壓機(jī)內(nèi)受到的剪切力會(huì)隨著物料的水分含量的增大而減小，原因是物料在此過(guò)程中所受的破壞作用減弱，從而降低淀粉的糊化度[7]。楊綺云等研究表明，當(dāng)物料水分含量低于8%時(shí)，物料在機(jī)筒內(nèi)基本不熔融，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的也不徹底[8]。

綜合已有的研究結(jié)果以及圖5、圖6的數(shù)據(jù)，可知當(dāng)30%大米粉和70%面粉的混合粉中水分含量為14%時(shí)，產(chǎn)品的膨化率與糊化度達(dá)到最佳。

2.4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)面包糠擠壓膨化特性的影響

由圖7中可見(jiàn)，產(chǎn)品的徑向膨化率隨著擠壓機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速的不斷增大，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)轉(zhuǎn)速200 r/min時(shí)，達(dá)到最大值3.938。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速在較低時(shí)，物料在機(jī)腔內(nèi)所承受的剪切力與摩擦力比較小，但隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷增大，物料的剪切力也相應(yīng)增大，一些高分子量的直連淀粉降解為分子量較小的短鏈分子。此外，部分支鏈淀粉的側(cè)鏈聚糖分子在擠壓過(guò)程中亦解離出來(lái)，分子間的氫鍵作用被減弱，分子骨架間的空間也增大，使得物料所含水分更容易“滲入”，而使其發(fā)生溶脹，生成疏松的結(jié)構(gòu)組織，產(chǎn)品的膨化度變大。當(dāng)轉(zhuǎn)速持續(xù)增大，物料與高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿接觸后被快速排出，在擠壓機(jī)腔體內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致物料未充分受熱膨化就被排出，從而大幅降低了產(chǎn)品的膨化率。

從圖8可見(jiàn)，產(chǎn)品的糊化度亦隨著螺桿轉(zhuǎn)速的不斷增大，而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到200 r/min達(dá)到最大值。螺桿轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了物料在擠壓機(jī)腔體內(nèi)的停留的時(shí)間，同時(shí)也決定了物料與擠壓機(jī)內(nèi)壁的摩擦力大小以及與受到螺桿剪切力作用強(qiáng)弱。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較低時(shí)，物料在機(jī)腔內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，原料中的淀粉可充分糊化。隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，物料在機(jī)腔內(nèi)停留的時(shí)間減少，但由于物料在機(jī)腔內(nèi)受的剪切作用及摩擦力在亦逐步增大，在一定范圍內(nèi)，物料中淀粉的糊化度變化不顯著。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增大時(shí)，物料被快速排出擠壓腔體，達(dá)不到糊化溫度，糊化度較差。

綜合考慮，在轉(zhuǎn)速到達(dá)200 r/min時(shí)，產(chǎn)品的膨化率與糊化度均達(dá)到最大值。

2.5 喂料速度對(duì)面包糠擠壓膨化特性的影響

由圖9可見(jiàn)，喂料速度對(duì)產(chǎn)品的徑向膨化率的影響是非線性的，徑向膨化率隨喂料速度的改變，呈現(xiàn)出先增大隨后減小的變化趨勢(shì)，當(dāng)喂料速度達(dá)到200 g/min時(shí)，徑直膨化率達(dá)到最大值。喂料速度決定了進(jìn)入擠壓機(jī)腔體內(nèi)的物料量，因此喂料速度影響物料在擠壓腔體內(nèi)的熔融時(shí)間和停留時(shí)間，從而決定了產(chǎn)品的膨化率。當(dāng)喂料量較小時(shí)，隨著喂料速度的增加，機(jī)腔內(nèi)的填充物緩慢積累，物料在機(jī)腔內(nèi)所受的剪切力和摩擦力亦不斷增大，因此膨化率也不斷增大。隨著喂料速度的進(jìn)一步增加，當(dāng)超過(guò)一定閾值時(shí)，導(dǎo)致物料與螺桿和金屬腔壁之間形成高壓受力區(qū)而使物料組分之間的空間被擠壓，水分受熱產(chǎn)生的水蒸氣被排出，因此產(chǎn)品在出料口解壓時(shí)無(wú)法形成膨化狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)品的徑向膨化率降低。

如圖10所示，當(dāng)喂料速度為160～180 g/min時(shí)，產(chǎn)品的糊化度呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)，在喂料速度達(dá)到180 g/min時(shí)，糊化度達(dá)到最大，此后隨著喂料速度的進(jìn)一步增大，產(chǎn)品的糊化度呈現(xiàn)逐步減小的趨勢(shì)。喂料速度影響物料在擠壓腔內(nèi)的熔融時(shí)間和停留時(shí)間，從而決定產(chǎn)品的糊化度。在喂料量較小的情況下，進(jìn)入擠壓機(jī)腔體內(nèi)的物料較少而未能夠填充腔體，無(wú)法與腔體金屬壁和螺桿之間形成密閉的高溫、高壓體系，不利于產(chǎn)品糊化，因此在前期隨著喂料速度的增加，物料在腔體內(nèi)逐漸積累，產(chǎn)品的糊化度隨之而增高。但是，當(dāng)喂料速度達(dá)到一定值時(shí)，隨著喂料速度的進(jìn)一步增大，進(jìn)入擠壓機(jī)腔體內(nèi)的物料在短時(shí)間內(nèi)積累過(guò)多使物料受熱不均，部分物料因不能吸收足夠的熱量發(fā)生糊化，從而導(dǎo)致糊化度呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

綜上所述，當(dāng)喂料速度為180 g/min時(shí)，產(chǎn)品的膨化率與糊化度達(dá)到最佳。

2.6 擠壓膨化法生產(chǎn)面包糠的微觀結(jié)構(gòu)

由圖11所示，經(jīng)擠壓膨化法生產(chǎn)的面包糠與傳統(tǒng)面包糠在微觀結(jié)構(gòu)上均呈現(xiàn)蜂窩狀蓬松的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，且擠壓膨化法面包糠蜂窩狀孔徑相對(duì)較大、更為蓬松，并且相對(duì)于傳統(tǒng)面包糠，擠壓膨化面包糠蜂窩狀結(jié)構(gòu)的間隔壁厚度較大，具有更好的油炸特性。

3 小結(jié)

通過(guò)擠壓膨化法生產(chǎn)新型面包糠是一種可替代傳統(tǒng)方式生產(chǎn)面包糠的創(chuàng)新生產(chǎn)工藝。本文選取大米添加量、螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度、原料水分含量、喂料速度為考察因素，以產(chǎn)品的膨化率和糊化度特性作為考察指標(biāo)，對(duì)面包糠的擠壓膨化生產(chǎn)工藝進(jìn)行單因素試驗(yàn)。結(jié)果表明，各單因素的最佳參數(shù)分別為：大米添加量30%，螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min，原料水分14%，擠壓溫度100 ℃，喂料速度180 g/min。并且，擠壓膨化法生產(chǎn)出的面包糠在微觀形態(tài)上與傳統(tǒng)面包糠相近，但蜂窩狀孔徑相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)更為蓬松。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)面包糠，擠壓膨化面包糠蜂窩狀結(jié)構(gòu)的間隔壁厚度較大，具有更好的油炸特性。本研究為通過(guò)擠壓膨化工藝生產(chǎn)面包糠提供了理論依據(jù)與工藝參考。