李合，蔡紅燕*，沈汪洋, ，黨長(zhǎng)英，孫云杰, ，陳艷

1. 武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（武漢 430023）；2. 湖北省小麥加工工程技術(shù)研究中心（棗陽(yáng) 441200）；3. 湖北豐慶源糧油集團(tuán)有限公司（襄陽(yáng) 441100）；4. 湖北三杰糧油食品集團(tuán)有限公司（棗陽(yáng) 441200）；5. 廈門海嘉面粉有限公司（廈門 361000）

擠壓技術(shù)在20世紀(jì)40年代末逐漸擴(kuò)展到食品領(lǐng)域，它不僅可用于各種膨化食品生產(chǎn)，還可用于豆類、谷類、馬鈴薯等原料、蔬菜和一些動(dòng)物蛋白加工。近年來，擠壓技術(shù)發(fā)展迅速，已成為擠壓食品最常用的生產(chǎn)技術(shù)之一。據(jù)報(bào)道美國(guó)1997年擠壓膨化食品的銷售額達(dá)9.319億美元，比1996年增長(zhǎng)9.3%[1]。擠壓技術(shù)是集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型為一體，可實(shí)現(xiàn)一系列單元操作的同時(shí)并連續(xù)操作的新型加工技術(shù)[2]，其工藝簡(jiǎn)單，能耗低，成本低，無“三廢”產(chǎn)生，具有多功能、高產(chǎn)量、高品質(zhì)的特點(diǎn)[3-4]。擠壓膨化可分為干法膨化和濕法膨化。在膨化過程中對(duì)物料不加蒸汽或水的膨化為干法膨化，對(duì)物料加蒸汽或水的膨化為濕法膨化[5]。擠壓技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多，浪費(fèi)少，生產(chǎn)成本低，幾乎沒有浪費(fèi)，原料適用性廣，能有效減少營(yíng)養(yǎng)損失，改善食品風(fēng)味[6]。擠壓可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，使淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性，促進(jìn)淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)復(fù)合物的形成[7]，提高蛋白質(zhì)的消化率[8]。

麥麩，即小麥麩皮，是小麥加工面粉的副產(chǎn)品，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。小麥麩皮約含有一半的膳食纖維，麥麩膳食纖維主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成。麥麩的膳食纖維分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF），比率約1∶9。IDF主要發(fā)揮著機(jī)械蠕動(dòng)的作用，而SDF則更多地發(fā)揮生理代謝功能，可以說，后者的生理功能往往大于前者[10]。麥麩經(jīng)過擠壓膨化處理后理化特性會(huì)發(fā)生很大的改變，如口感變得細(xì)膩，可食性變好，SDF增加，此外麥麩中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保存率和利用率與未經(jīng)擠壓膨化處理相比有所提高。因而擠壓膨化技術(shù)在麥麩加工中的應(yīng)用十分廣泛且具有良好應(yīng)用前景。

1 擠壓膨化技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 擠壓膨化技術(shù)原理

圖1 擠壓膨化機(jī)的組成

擠壓機(jī)主要由進(jìn)料裝置、調(diào)質(zhì)裝置、螺旋和機(jī)筒擠壓裝置、壓模和剪切出料裝置組成（圖1），其核心為擠壓膨化部件[11]。含有一定淀粉和水分的物料從進(jìn)料槽進(jìn)入，螺桿螺旋推動(dòng)物料形成軸向流動(dòng)。同時(shí)，由于螺旋與物料，物料與機(jī)筒，以及物料內(nèi)部的機(jī)械摩擦，物料被強(qiáng)烈地?cái)D壓、攪拌、剪切，從而物料被進(jìn)一步細(xì)化、均化。隨著壓力逐漸加大，溫度相應(yīng)升高，在高溫、高壓、高剪切力作用下，物料發(fā)生淀粉糊化、蛋白質(zhì)重組、纖維素部分降解等一系列變化。糊狀的物料從擠壓機(jī)的模孔噴出的瞬間，在強(qiáng)大壓力差作用下，物料被膨化、失水、降溫。膨化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆，且有較好的適口性和風(fēng)味。

1.2 擠壓膨化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

優(yōu)化原料質(zhì)構(gòu)特性。纖維素是影響食品口感體驗(yàn)的重要因素。在谷物原料中，纖維素占很大比例。經(jīng)過擠壓膨化工藝，原料纖維素在高溫高壓下降解，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，水溶性增加，呈現(xiàn)多孔海綿結(jié)構(gòu)，口感得到改善。同時(shí)，機(jī)筒與螺桿摩擦碰撞后，原料的質(zhì)地發(fā)生變化，形成一種輕質(zhì)、吸水性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。

改善物料加工特性。擠壓處理可以提高材料的膨脹力、保水性、溶解度和比表面積。物料理化特性的改變也大大改善物料的加工特性。

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保存率和消化率較高。與其他加工工藝相比，擠壓工藝具有高溫處理時(shí)間短、效率高、易在蛋白質(zhì)和淀粉分解中保留其營(yíng)養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)。此外，短期高溫加工可破壞對(duì)人體有害的酶，增強(qiáng)食品的溶解度，使其更易消化。同時(shí)，由于腔體是密封的，可以更好地保留風(fēng)味成分，提高感官質(zhì)量。

工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品齊全。擠壓膨化技術(shù)可以加工的原料種類很多，包括粗糧、蔬菜、水果、動(dòng)物蛋白等。此外，擠壓膨化技術(shù)還可以調(diào)整不同的配方和加工條件，生產(chǎn)多種食品。

生產(chǎn)成本低，資源損耗低，加工效率高。擠壓技術(shù)的生產(chǎn)條件是集進(jìn)料、物料輸送、加熱、成型等功能于一體的綜合設(shè)備，由于其體積小，可節(jié)省占地面積。此外，該設(shè)備功能齊全，能耗要求低，能充分發(fā)揮低成本、低能耗的優(yōu)勢(shì)。

2 擠壓膨化技術(shù)在麥麩加工中的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 改善麥麩膳食纖維的可溶性

擠壓膨化可以改善麥麩膳食纖維的可溶性，提高可溶性膳食纖維含量。膳食纖維尤其是可溶性膳食纖維對(duì)肥胖癥、高血壓、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、膽結(jié)石、糖尿病、結(jié)腸病、高血脂、心臟病及心腦血管疾病等有一定的預(yù)防作用，可以防止腹瀉、保護(hù)肝臟及提高免疫力。麥麩是小麥面粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品，是重要的膳食纖維來源[12]。擠壓膨化技術(shù)可使纖維材料完全微細(xì)化，提高膳食纖維的溶解度，提高其利用價(jià)值。徐苗均等[13]對(duì)所制的小麥麩皮采用雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)行處理，選取物料含水率、螺桿轉(zhuǎn)速和擠壓溫度3個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得出麥麩含水量1.2%、主機(jī)擠壓溫度170 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速225 r/min為最優(yōu)擠壓條件。擠壓后可溶性膳食纖維含量由3.22%上升至10.14%。趙妍嫣等[14]研究小麥麩皮膳食纖維擠壓加工工藝，得出在麩皮含水量20%、擠壓溫度170 ℃、螺旋轉(zhuǎn)速185 r/min時(shí)，麩皮原料中可溶性膳食纖維含量由3.22%提高到10.14%。徐競(jìng)[15]以麥麩為原料，通過擠壓加工生產(chǎn)麥麩膳食纖維，結(jié)果表明擠壓加工可使麥麩中不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化10%。

2.2 提高麥麩的可食性

擠壓膨化可提高麥麩的食用性。任順成等[16]以麥麩水分、機(jī)筒末端溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、喂料速度為考察參數(shù)，植酸含量、糊化度、持水力、膨脹力、還原糖含量、游離氨基氮含量為檢測(cè)指標(biāo)，經(jīng)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到麥麩擠壓膨化工藝最佳工藝參數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)速9 Hz、機(jī)筒末端溫度145 ℃、水分27.5%、喂料速度9 kg/h。經(jīng)此工藝處理后的麥麩中總膳食纖維和可溶性膳食纖維分別提高11.69%和1.16%。麥麩經(jīng)擠壓膨化處理后，掃描電鏡下可觀察到疏松多孔的結(jié)構(gòu)、凹凸不平的表面和增大的裸露表面積，這與其具有高膨脹力和高持水性的特點(diǎn)相一致，表明擠壓膨化后的麥麩其可食性、功能性及營(yíng)養(yǎng)性將會(huì)得到明顯改善。張偉博等[17]將添加0，10%，20%和30%玉米的小麥麩皮及100%玉米的樣品進(jìn)行雙螺桿擠壓，提取樣品中的膳食纖維，并測(cè)定100%麥麩與添加20%玉米樣品的組分，研究由該兩組樣品提取出來的可溶性膳食纖維的物理性質(zhì)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙擠壓膨化處理可以改善麥麩口感，添加適量的玉米可以提高可溶性麥麩纖維含量，以及促進(jìn)半纖維素向水溶性纖維轉(zhuǎn)化。閆曉光等[18]運(yùn)用擠壓技術(shù)處理小麥麥麩，擠壓處理麥麩的最優(yōu)工藝參數(shù)為：擠壓溫度140 ℃、擠壓轉(zhuǎn)速150 r/min和物料水分20%。擠壓處理后，小麥麥麩可溶性膳食纖維含量由9.82%提高到16.72%。擠壓后的麥麩在200℃之內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)擠壓后麥麩原來致密的結(jié)構(gòu)變得疏松，提高麥麩可食性。

2.3 提高麥麩制品的貨架期

適當(dāng)添加擠壓麥麩可以改善面粉制品（饅頭、面包、面條）的品質(zhì)，增加面粉制品的體積，提高面粉制品的含水量，改善面粉制品的質(zhì)地，延長(zhǎng)面粉制品的保質(zhì)期。袁野等[19]在研究細(xì)麩擠壓膨化后的應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，在物料粒度60目、含水量28.5%、擠壓溫度144 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速350 r/min條件下，細(xì)麩膨化度為2.39。適當(dāng)添加膨化后的細(xì)麩可以提高面包的含水量，延長(zhǎng)貨架期，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其最佳添加量為4%。張明[10]采用雙螺桿擠壓麥麩，確定麥麩膳食纖維擠壓改性的最佳工藝條件，并研究得到在饅頭中添加麥麩不宜超過8%、在面包中的添加麥麩不宜超過6%，適量添加改性麥麩可改善面制品（饅頭、面包）的品質(zhì)，增加面制品的體積，提高面制品含水量，改善面制品的質(zhì)地，延長(zhǎng)面制品的貨架期。劉傳富等[20]研究膨化麥麩不同添加量對(duì)面團(tuán)特性、饅頭質(zhì)量及其貨架期的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加適量的膨化麥麩，可改善面團(tuán)的特性及饅頭的品質(zhì)，延長(zhǎng)饅頭的貨架期，在試驗(yàn)條件下膨化麥麩添加量不宜超過8%。

2.4 減少麥麩中的植酸含量，提高蛋白質(zhì)及淀粉的體外消化率

擠壓處理麥麩，可減少麥麩中的植酸含量，提高蛋白質(zhì)及淀粉的體外消化率。韓雪等[21]通過擠壓膨化實(shí)驗(yàn)使麩皮品質(zhì)得到改善，氨基酸、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量明顯提高，植酸含量下降。汪麗萍等[22]考察粗麩、細(xì)麩、胚芽及混合料中擠壓前后植酸的含量變化，結(jié)果表明，經(jīng)過擠壓熱加工處理后，各部分中的植酸含量明顯降低，降幅最大的是混合料，從擠壓前的26.91 mg/g下降為14.41 mg/g，降幅為46%左右。其余各原料部分經(jīng)過擠壓加工，植酸含量下降幅度在20%左右。陳建寶等[23]研究擠壓改性對(duì)麥麩功能特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)物料水分30%，螺桿轉(zhuǎn)速250 r/min時(shí)，擠壓膨化后的麥麩中總糖和水溶性總糖含量有所增加，脂肪、淀粉、粗纖維、還原糖、植酸含量都有所減少，蛋白質(zhì)的體外消化率有所提高，淀粉體外消化率明顯提高（見表1和表2）。

表1 麥麩中的化學(xué)組成名稱

表2 原料和膨化物中蛋白質(zhì)及淀粉體外消化率

2.5 其他

高膳食纖維食品不僅能產(chǎn)生低能飽腹感，預(yù)防肥胖，而且對(duì)降低餐后血糖有顯著作用。麥麩中含有多種營(yíng)養(yǎng)保健因子。擠壓膨化處理后，麥麩中營(yíng)養(yǎng)和植酸含量增加，膳食纖維含量增加，吸水率增加，可食性和消化率也有很大提高。李丹等[24]用擠壓膨化處理麥麩，通過單因素、正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，擠壓膨化處理麥麩的最優(yōu)工藝參數(shù)為：水分含量27.5%，喂料轉(zhuǎn)速9 kg/h，螺桿轉(zhuǎn)速9 Hz，機(jī)筒末端溫度145 ℃。并通過基本成分測(cè)定和微觀結(jié)構(gòu)觀察，得到最優(yōu)樣品并對(duì)其進(jìn)行復(fù)配，得到適合不同人群的代餐粉配方。Reyes-Pérez等[25]用擠壓膨化處理不同粒度的麥麩，并將處理后麥麩制成餅干，測(cè)定餅干的升糖指數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)麩皮膨化的工藝條件提高了餅干的膳食纖維含量，但對(duì)粗粒級(jí)麩皮制成的餅干影響較大。利用膨化麥麩可降低餅干的血糖指數(shù)，這種餅干可以推薦給有特殊需要的人。

3 結(jié)語

擠壓膨化技術(shù)是一種集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型于一體的多功能、高產(chǎn)量、高質(zhì)量的現(xiàn)代食品加工技術(shù)，它具有優(yōu)化原料質(zhì)構(gòu)特性、改善物料加工性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保存率、消化率較高、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品齊全、生產(chǎn)成本低、資源能耗低、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。麥麩中含有豐富的膳食纖維，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。利用擠壓膨化技術(shù)擠壓麥麩，可以改善麥麩膳食纖維的可溶性、提高麥麩的可食性、提高麥麩制品的貨架期、減少麥麩中的植酸含量、提高麥麩中蛋白質(zhì)及淀粉的體外消化率等；此外，還可以利用擠壓的麥麩生產(chǎn)高膳食纖維食品，如代餐粉、餅干等，并將這些食品推薦給有特殊需要的人。因此，擠壓膨化技術(shù)在麥麩加工的領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。