李 慧，謝 天，劉靜雪，李鳳林,2,3，高婷婷

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 吉林 132101；2.攀西特色作物研究與利用四川省重點實驗室，四川 西昌615000；3.吉林省谷物精深加工校企聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新實驗室，吉林 吉林 132101）

重組米又名工程米，相較于天然大米，營養(yǎng)更全面，功能也更加豐富[1]。根據(jù)原材料類別，重組米分為大米重組米、 玉米重組米及其它淀粉類基質(zhì)的雜糧型重組米[2]。重組米擠壓技術(shù)主要是單螺桿擠壓和雙螺桿擠壓，隨著研究的不斷深入，重組米技術(shù)不斷發(fā)展，擠壓技術(shù)由單螺桿改進(jìn)為雙螺桿擠壓，工藝流程由一次擠壓成型發(fā)展為二次擠壓蒸煮造粒， 在單一原料組成的基礎(chǔ)上，增加營養(yǎng)物質(zhì)，得到富含多種微量元素的重組營養(yǎng)米， 產(chǎn)品形式從單一品種過渡到品種多樣的重組米[3]。

關(guān)于重組米的探索從未間斷。 劉暢等[4]以糙米粉為原料，通過加入L-硒-甲基硒代半胱氨酸和L-乳酸鋅2 種營養(yǎng)強化劑制備全谷物擠壓重組米，進(jìn)行了富硒鋅重組米擠壓工藝優(yōu)化及糊化特性研究。宋燕燕等[5]進(jìn)行了薯類淀粉擠壓制備重組米的加工特性研究，代嬌[6]探究了低GI 谷物重組米研制工藝并對其進(jìn)行品質(zhì)特性分析。目前，重組米的研究偏向均衡營養(yǎng)方面， 許多國家和地區(qū)根據(jù)所需營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)配比，與粉混合制成面片再制成米。重組米因其食用方便，營養(yǎng)均衡，深受人們的喜愛。 總而言之，重組米有較高的食用價值和經(jīng)濟價值，是一種開發(fā)前景廣泛的營養(yǎng)型食品[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米、大米、燕麥、小麥，市售；Ca(OH)2，深圳市鋮遠(yuǎn)科技有限公司；蒸餾水，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院谷物加工實驗室自制。

1.2 實驗設(shè)備

SLG-30 雙螺桿擠壓膨化機，山東中盛機械制造有限公司；BrookfieldCT3 質(zhì)構(gòu)分析儀，合測實業(yè)有限公司；JB-204 分析天平， 沈陽龍騰電子有限公司；HM-160 低溫超微粉碎機， 上海迎錄機械設(shè)備有限公司； BF-45A 拌粉機， 河北朵麥信息科技有限公司； 高速萬能粉碎機， 常州市涌錦干燥設(shè)備有限公司；HWCL-3 磁力攪拌反應(yīng)浴， 鄭州長城儀器有限公司；TM 快速黏度分析儀(RVA)，瑞典波通瑞華科學(xué)儀器。

1.3 實驗方法

1.3.1 制備工藝流程

原料→粉碎過篩→玉米粉化學(xué)改性→混合調(diào)理→加水拌粉→擠壓膨化成型→切?！稍铮ㄗ匀涣栏桑b→蒸煮→進(jìn)行物性測定

1.3.2 主要步驟說明

（1）粉碎過篩。 將玉米（85%）、大米（5%）、燕麥（5%）、小麥（5%）粉碎后過100 目篩，使原料混合均勻，保證組成的均一性。

（2）玉米粉化學(xué)改性。 參考湯培培[8]的堿熱處理玉米粉及其粉質(zhì)特性研究的方法， 以峰值黏度(PV)和最終黏度(FV)為指標(biāo)制備堿熱處理玉米粉，稱取0.4%的Ca(OH)2與玉米粉充分混合均勻，再加入一定量的蒸餾水， 使混合后的玉米粉中水分含量達(dá)到30%左右，密封放置3 h，將玉米粉裝入1000 mL 的三口燒瓶，放置磁力攪拌反應(yīng)浴中，在100 ℃條件下加熱1 h，將熱處理之后的玉米粉過100 目篩，即可得到改性的玉米粉。

（3）加水?dāng)嚢琛?加入蒸餾水進(jìn)行攪拌。

（4）擠壓膨化成型。 用雙螺桿擠壓膨化機擠壓。

（5） 進(jìn)行物性測定。 利用質(zhì)構(gòu)儀對生產(chǎn)出來的玉米重組米進(jìn)行物性測定。

1.4 單因素實驗設(shè)計

SLG-30 雙螺桿擠壓膨化機擠壓腔內(nèi)共有Ⅰ~Ⅳ區(qū)4個溫度，根據(jù)前期實驗，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)溫度的變化對擠出物性質(zhì)的影響小于Ⅳ區(qū)，因此，將Ⅰ~Ⅲ區(qū)溫度分別設(shè)置為70 ℃、110 ℃、120 ℃， 對改性玉米粉添加量、擠壓前水添加量、機筒Ⅳ區(qū)擠出溫度以及螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行單因素實驗， 研究這4 種因素分別對玉米重組米品質(zhì)的影響。

1.4.1 改性玉米粉添加量對重組米質(zhì)量的影響

固定擠壓溫度100 ℃， 螺桿轉(zhuǎn)速為180 r/min，水添加量為23%（改性玉米粉自身水分含量為18%）， 選擇改性玉米粉添加量分別為20%、25%、30%、35%、40%做單因素實驗，以最后的感官評分為標(biāo)準(zhǔn)，確定最適的改性玉米粉添加量。

1.4.2 擠壓溫度對重組米質(zhì)量的影響

固定改性玉米粉添加量30%，螺桿轉(zhuǎn)速為180r/min，水分添加量為23%（改性玉米粉自身水分含量為18%），選擇擠壓溫度分別為90 ℃、95 ℃、100 ℃、105 ℃、110 ℃做單因素實驗， 以最后的感官評分為標(biāo)準(zhǔn)，確定最適擠壓溫度。

1.4.3 螺桿的轉(zhuǎn)速對重組米質(zhì)量的影響

固定擠壓溫度100 ℃， 改性玉米粉添加量為30%，水添加量為23%（改性玉米粉自身水分含量為18%）， 選擇螺桿轉(zhuǎn)速140 r/min、160 r/min、180 r/min、200 r/min、220 r/min 做單因素實驗。 以最后的感官評分為標(biāo)準(zhǔn)，確定最適的螺桿轉(zhuǎn)速。

1.4.4 水添加量對重組米質(zhì)量的影響

固定擠壓溫度100 ℃， 螺桿轉(zhuǎn)速為180 r/min，改性玉米粉添加量為30%， 選擇水添加量為19%、21%、23%、25%、27%做單因素實驗。 以最后的感官評分為標(biāo)準(zhǔn)，確定最適的水添加量。

1.5 正交優(yōu)化實驗設(shè)計

在上述單因素實驗的基礎(chǔ)上采用L9（34）正交優(yōu)化實驗的水平范圍，選取改性玉米粉添加量（A）、擠壓溫度（B）、螺桿轉(zhuǎn)速（C）、水添加量（D）作為自變量，每個因素取3個水平進(jìn)行正交實驗。正交因素及水平見表1。

表1 工藝優(yōu)化正交實驗設(shè)計因素及水平

1.6 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

以GB/T 15682—2008《糧油檢驗 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評價方法》為根據(jù)，參考玉米重組米本身特性及米的通性， 分別制定玉米重組米米飯的評價標(biāo)準(zhǔn)和米粒評價標(biāo)準(zhǔn)。由15 位專業(yè)人員組成評議組，對玉米重組米進(jìn)行評價。 隨機選取生產(chǎn)10 g玉米重組米放于白色的陶瓷盤中進(jìn)行米粒的感官評分，再將500 g 玉米重組米米粒倒入蒸飯鍋內(nèi)，倒入350 mL 蒸餾水， 蒸20 min 后隨機選取10 g 進(jìn)行感官評價。

最后的感官評分=米粒的感官評分×30%＋米飯的感官評分×70%[9]。

具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表2、表3。

表2 玉米重組米米粒感官評分標(biāo)準(zhǔn)

表3 玉米重組米米飯感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.7 質(zhì)構(gòu)特性測定

使用質(zhì)構(gòu)儀對實驗所得的玉米重組米進(jìn)行物理性質(zhì)方面的測定，選取市售大米（萬昌大米）進(jìn)行對比。 主要測量指標(biāo)為膠黏性、彈性、咀嚼性、回復(fù)性、內(nèi)聚性及硬度6 項。

具體測定方法：將玉米重組米和市售大米分別蒸煮20 min 后各取200 mL 燒杯2/3 的米量， 將米平放于燒杯中，對兩種米飯分別進(jìn)行7 次物性測定，去除誤差較大的數(shù)據(jù)后對可用數(shù)據(jù)取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 改性玉米粉添加量對玉米重組米感官評分影響

由圖1 可知， 當(dāng)改性玉米粉添加量為25%時，玉米重組米綜合評分最高，當(dāng)超過25%后一直呈下降的趨勢，最優(yōu)改性玉米粉添加量為25%。 隨著重組米中改性玉米粉的添加量的增多， 蒸煮后的米飯黏性和咀嚼性都有所下降， 影響了食用者的食用口感，不容易被人們接受。玉米重組米中添加適當(dāng)?shù)母男杂衩追劭梢蕴岣呙罪埖目诟泻皖伾庥^， 同時也提高了玉米重組米的綜合評分。

圖1 改性玉米粉添加量對玉米重組米綜合評分的影響

2.2 擠壓溫度對玉米重組米感官評分的影響

根據(jù)前期實驗，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)溫度的變化對擠出物的性質(zhì)影響小于Ⅳ區(qū)，因此，將Ⅰ~Ⅲ區(qū)溫度分別設(shè)置為70 ℃、110 ℃、120 ℃， 主要探究機筒Ⅳ區(qū)擠出溫度對玉米重組米的影響。 圖2 向我們直觀地展示了機筒Ⅳ區(qū)擠壓溫度對玉米重組米綜合評分的影響，從圖中我們可以看出隨著擠壓溫度的升高，玉米重組米的綜合評分呈現(xiàn)先升高、后下降的趨勢，綜合評分在擠壓溫度為100 ℃時最高， 其原因可能是隨著擠壓溫度的升高， 物料中的水分蒸發(fā)量也隨之增加，水分的多少對物料的硬度有著明顯的影響。由于一開始擠壓溫度較低，產(chǎn)品成型慢，當(dāng)機筒Ⅳ區(qū)擠壓溫度超過100 ℃以后高溫配合剪切力很容易將淀粉進(jìn)行糊化， 產(chǎn)品被膨化， 截面形成多孔晶狀結(jié)構(gòu)，蒸煮后多孔晶狀結(jié)構(gòu)消失，導(dǎo)致硬度降低，咀嚼度也降低，因此，產(chǎn)品的綜合評分下降。

圖2 擠壓溫度對玉米重組米綜合評分的影響

2.3 螺旋桿轉(zhuǎn)速對玉米重組米感官評分的影響

圖3 為螺桿轉(zhuǎn)速對玉米重組米綜合評分的影響結(jié)果， 根據(jù)結(jié)果顯示， 玉米重組米在螺桿轉(zhuǎn)速為180r/min 時綜合評分最高。 物料在機筒內(nèi)的滯留時間和受到的剪切力大小與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)[10]，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速低時，物料在擠壓機中的停留時間長，作用在物料上的剪切力變小，高溫效果作用不明顯，物料來不及膨化就被完成加工。由圖3 可知，物料的綜合評分隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加呈現(xiàn)先升高、后下降的趨勢，其原因可能是由于螺桿轉(zhuǎn)速升高，物料混合更均勻，但是轉(zhuǎn)速過高高溫效果作用不明顯， 導(dǎo)致膨化效果不明顯，影響最后玉米重組米成品的咀嚼性。低螺桿轉(zhuǎn)速條件下其剪切力低，混合不均勻，產(chǎn)品內(nèi)部的組織化程度不高， 同樣導(dǎo)致最后玉米重組米成品的咀嚼性差，因此使得綜合評分低。

圖3 螺桿轉(zhuǎn)速對玉米重組米綜合評分的影響

2.4 水添加量對玉米重組米感官評分的影響

圖4 為水添加量對玉米重組米綜合評分的影響結(jié)果。隨著水添加量發(fā)生變化，玉米重組米的綜合評分也發(fā)生變化， 當(dāng)水添加量在23%時綜合評分最高。 重組米的膨化是由物料中水分瞬間汽化而形成的，水分不足則膨化受到限制。 當(dāng)水分過低時，淀粉和蛋白質(zhì)吸水增加，同時蛋白質(zhì)發(fā)生變性，導(dǎo)致物料的黏稠度增大，物料與機筒的摩擦力增大，在機筒內(nèi)停留時間長， 因此玉米重組米的表面粗糙， 形態(tài)不好。 水分含量過高時，物料的流動性增強，在擠壓筒內(nèi)停留時間短， 擠壓出來的成品不宜成型， 外觀不佳。因此，適宜的含水量對生產(chǎn)出來的玉米重組米品質(zhì)十分重要。

圖4 水添加量對玉米重組米綜合評分的影響

2.5 正交實驗優(yōu)化結(jié)果

通過表4 的極差可以看出， 影響玉米重組米品質(zhì)的影響因素主次順序為：A＞C＞D＞B， 即改性玉米粉添加量＞螺桿轉(zhuǎn)速＞水分添加量＞擠壓溫度。 由此可見， 改性玉米粉的添加量對玉米重組米的品質(zhì)影響最大， 得出玉米重組米的最優(yōu)工藝配方為A2B2C3D3，這與上表中最優(yōu)結(jié)果不一致。 因此，需要對這兩種數(shù)據(jù)重新進(jìn)行驗證實驗， 從而通過感官評分以確定最佳配比。 結(jié)果分析見表4。

表4 玉米重組米正交實驗優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)表5 可以看出，優(yōu)化配方組合為A2B2C3D3，感官評分為90 分，實驗配方組合為A2B2C3D1，感官評分為89 分。因此可以確定玉米重組米的最佳配方組合為A2B2C3D3，即改性玉米粉添加量25%，擠壓溫度100 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min，水添加量25%時生產(chǎn)的玉米重組米品質(zhì)較好。

表5 驗證實驗結(jié)果分析

2.6 質(zhì)構(gòu)特性測定對比結(jié)果

由表6 質(zhì)構(gòu)特性對比可知， 生產(chǎn)出來的玉米重組米彈性為0.78 mm、內(nèi)聚性為0.75 Ratio，分別優(yōu)于萬昌大米。 在硬度、膠黏性、咀嚼性及回復(fù)性方面與萬昌大米也比較接近。

表6 質(zhì)構(gòu)特性對比

3 結(jié)論

研究了改性玉米粉添加量、水含量、螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度對玉米重組米的感官評價的影響， 得到重組玉米重組米生產(chǎn)的最優(yōu)參數(shù)為： 改性玉米粉添加量為25%， 擠壓溫度為100 ℃， 螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min，水添加量為25%。 在此工藝下生產(chǎn)出的玉米重組米外觀和口感較好， 且通過質(zhì)構(gòu)儀與萬昌大米對比后發(fā)現(xiàn)質(zhì)構(gòu)特性基本一致。