糙米擠壓膨化對營養(yǎng)因子的影響

所屬分類：經(jīng)濟(jì)論文閱讀285次時間：2020-03-20 04:53

本文摘要：摘要以糙米為原料，采用擠壓膨化技術(shù)，通過改變擠壓機(jī)機(jī)筒溫度、物料水分、螺桿轉(zhuǎn)速、物料粒度等工藝參數(shù)，研究擠壓膨化對糙米中植酸和可溶性碳水化合物(WSC)等營養(yǎng)因子的影響。通過調(diào)控不同的擠壓膨化條件，如螺桿轉(zhuǎn)速、物料水分、物料粒度以及擠壓溫度等條

　　摘要以糙米為原料，采用擠壓膨化技術(shù)，通過改變擠壓機(jī)機(jī)筒溫度、物料水分、螺桿轉(zhuǎn)速、物料粒度等工藝參數(shù)，研究擠壓膨化對糙米中植酸和可溶性碳水化合物(WSC)等營養(yǎng)因子的影響。通過調(diào)控不同的擠壓膨化條件，如螺桿轉(zhuǎn)速、物料水分、物料粒度以及擠壓溫度等條件，了解不同條件對營養(yǎng)因子的影響，并通過單因素和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得出最佳擠壓膨化方案。其結(jié)果為：溫度、粒度、水分含量及主機(jī)轉(zhuǎn)速對植酸的影響均較大，而溫度和螺桿轉(zhuǎn)速對WSC的影響較大;為了最大限度的保持糙米營養(yǎng)特性，應(yīng)該盡量使水溶性碳水化合物含量較高，使植酸含量降到最低。所以在擠壓膨化中通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得出最佳優(yōu)化工藝參數(shù)為：粒度55.12、水分19.63%、溫度134.21℃、主機(jī)轉(zhuǎn)速21.41Hz。

　　關(guān)鍵詞糙米擠壓膨化營養(yǎng)因子可溶性碳水化合物植酸

食品科技

　　水稻是除了小麥和玉米之外世界上最主要的農(nóng)作物之一。世界上種植水稻的國家有100多個，世界上有約一半的人口都在以大米作為主食。自古以來，稻米都是我國的傳統(tǒng)主食，在古代，人們所吃的大米都是糙米。盡管糙米中有更多的生物功能成分，但由于灰暗的外表和堅(jiān)硬的質(zhì)地使糙米的蒸煮性、口感和吸收性較差[1]，讓它不能作為現(xiàn)在的日常主食。人們目前食用的大米是糙米經(jīng)過碾制，通過去除果皮、種皮、糊粉層和胚而得來的。也就是人們所指的精白米。精白米口感好，且容易消化，但其營養(yǎng)不是最佳，缺乏對人體健康非常重要的一些成分，如礦物質(zhì)、維生素、纖維素等[2]。

　　糙米中蛋白質(zhì)、糖類、脂肪的含量同精白米相差不大，但維生素含量以及鈣、鐵、磷及纖維素含量均高于精白米。另外，糙米中含有豐富的生物活性成分，包括谷胱甘肽、谷維素、GABA、米糠脂多糖、神經(jīng)酰胺、米糠纖維、礦物質(zhì)等，對人體健康非常有利。但是長期食用糙米會減少人體胰島素分泌，對糖尿病患者不利[3]。糙米經(jīng)過擠壓膨化之后不僅能夠獲得更好的食用口感，同時保留了糙米的營養(yǎng)成分。在擠壓膨化過程中，糙米水分、粒度、主機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度等都會對擠壓膨化效果有影響。

　　糙米本身的脂肪和水分會對擠壓機(jī)腔起到潤滑的作用。水分能通過降溫來降低膨化度。水分太高會使機(jī)腔溫度和壓力下降，水分太低又會使原料在機(jī)腔內(nèi)摩擦生熱，使機(jī)腔內(nèi)壓力和溫度過高，導(dǎo)致出料困難、原料碳化堵塞等。粒度的選擇對擠壓膨化效果有很大影響，包括它對擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)的影響。螺桿轉(zhuǎn)速與物料在機(jī)腔內(nèi)停留時間有關(guān)，會對溫度和壓力造成影響。另外，在擠壓過程中，螺桿與螺套的間隙以及模頭出料截面積也會對膨化效果有影響。在擠壓操作過程中應(yīng)合理設(shè)置參數(shù)，正確的使用擠壓機(jī)。

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　1.1.1糙米原料

　　普通糙米(大連米業(yè)有限公司);

　　1.1.2主要試劑

　　濃硫酸：分析純，98%;苯酚(分析純重蒸餾試劑);葡萄糖(分析純);鉬酸鈉(分析純);氫氧化鉀(分析純);鹽酸(分析純);氧化鋅(分析純);三氯化鐵(分析純)。

　　1.1.3主要儀器

　　馬弗爐、篩子(20目～100目);分析天平：北京生產(chǎn);DS32～X雙螺桿擠壓機(jī)：濟(jì)南生產(chǎn);萬能高速粉碎機(jī)：香港生產(chǎn);WFJ2000型分光光度計(jì)：上海生產(chǎn);DT系列電子天平：江蘇生產(chǎn);80-2型離心沉淀機(jī)：江蘇生產(chǎn);水浴恒溫振蕩器;101A-2型干燥箱;六連磁力攪拌器。

　　1.2實(shí)驗(yàn)方法

　　本實(shí)驗(yàn)通過在擠壓過程中對不同條件的螺桿轉(zhuǎn)速、物料粒度、物料水分、擠壓溫度等單因素的控制分別擠壓出不同的糙米產(chǎn)品。然后對其中含有的水溶性碳水化合物以及植酸含量進(jìn)行測定，并分別用響應(yīng)面法進(jìn)行處理，從而得出最優(yōu)條件。

　　1.2.1樣品前處理

　　1.2.1.1糙米過20目篩，篩除樣品中的灰塵，挑出雜質(zhì)、霉變粒等。

　　1.2.1.2調(diào)整粉碎機(jī)，將粉碎機(jī)中的篩網(wǎng)換成孔徑1mm～2mm，并調(diào)試機(jī)器性能，注意操作規(guī)范性。

　　1.2.2糙米的擠壓工藝流程糙米→篩選→粉碎→過篩→稱重→調(diào)節(jié)含水量→調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速、膨化溫度→擠壓→烘干→粉碎→包裝。

　　1.2.3水溶性碳水化合物的測定水溶性碳水化合物測定方法使用苯酚—硫酸比色法[4]測定。

　　1.2.3.1實(shí)驗(yàn)原理：多糖在硫酸的作用下先水解成單糖，然后經(jīng)脫水生成糖醛衍生物，再與苯酚反應(yīng)會生成一種橙黃色的化合物。以比色法測定。

　　1.2.3.2制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：將分析純葡萄糖在80℃下烘干至恒重，取1.00g加水轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，加0.5mL濃硫酸，定容至刻度即成1%葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液。然后用上述標(biāo)液制成100mL的葡萄糖標(biāo)液。然后分別取0mL、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL的標(biāo)液，并補(bǔ)蒸餾水至2mL。各加9%苯酚1.0mL以及濃硫酸5.0mL。搖勻冷卻，室溫放置30min之后，在490nm處測A值。將得出結(jié)果繪圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

　　1.2.3.3樣品含量測定：稱取樣品0.3g加25mL蒸餾水，用磁力攪拌器勻質(zhì)20min，離心10min，將上清液放入100mL容量瓶，定容。然后用漏斗過濾，取濾液1mL于試管中，加水1mL，其后步驟同上述作標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟，并測吸光度。

　　1.2.3.4結(jié)果計(jì)算可溶性糖含量(%)=從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得糖的量(mg)×提取液體積(mL)×稀釋倍數(shù)/[測定用樣品液的體積(mL)×樣品重量(g)×103]×100即可溶性糖含量(%)=[C×100/(α×W×1000)]×100C———為標(biāo)準(zhǔn)曲線上查的得含糖量(mg)100———定容后體積(提取液體積×稀釋倍數(shù))α———吸取樣品液體積(mL)W———為樣品重量(g)

　　1.2.4植酸的測定

　　植酸的測定參照趙仁勇等測植酸的方法[5]。

　　1.2.5單因素實(shí)驗(yàn)

　　對植酸和可溶性碳水化合物的單因素實(shí)驗(yàn)的基本參數(shù)(單因素不變量)分別為：擠壓機(jī)Ⅲ區(qū)溫度120℃;粒度60目;主機(jī)轉(zhuǎn)速18Hz;水分20%。單因素變量設(shè)置：(1)水分：15%、20%、25%、30%、35%。(2)溫度：80℃、100℃、120℃、140℃、160℃。(3)螺桿轉(zhuǎn)速：10Hz、14Hz、18Hz、22Hz、26Hz。(4)粒度：20目、40目、50目、60目、70目、80目、100目。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1樣品原始數(shù)據(jù)

　　2.2單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　2.2.1擠壓溫度對植酸含量的影響

　　通過單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出擠壓溫度與植酸含量的關(guān)系，隨著擠壓溫度的升高，糙米中植酸含量變化趨勢是先減少后增加。這是因?yàn)樵跍囟容^低時，物料在擠壓時擠壓機(jī)內(nèi)部會因?yàn)闇囟壬摺⒏邏阂约凹羟械墓餐饔脤?dǎo)致物料的細(xì)胞膜破裂，從而改變細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致植酸分子發(fā)生嚴(yán)重鈍化，降低植酸含量。但是，隨著溫度的不斷升高，淀粉會產(chǎn)生糊化現(xiàn)象，而且溫度越高糊化現(xiàn)象越嚴(yán)重[7]。這時逐漸增多的糊化淀粉基質(zhì)會將植酸分子包裹起來，被破壞的程度就會越來越小，所以植酸含量會在120℃以后呈現(xiàn)上升的趨勢。通過圖1還可以得出在120℃時候植酸含量最低。

　　2.2.2物料水分對糙米植酸含量的影響

　　通過單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出物料水分含量與植酸含量的關(guān)系擠壓過程中糙米中植酸含量隨著含水量的增加呈現(xiàn)先降低再緩慢升高的趨勢。在擠壓膨化過程中，植酸會發(fā)生降解作用，具體的降解程度跟水分和溫度有關(guān)系。在其他膨化因素不變的情況下，水分的增加會影響螺桿對糙米的剪切力[8]。在低水分時，水分會增大螺桿對糙米的剪切力，從而使機(jī)腔內(nèi)摩擦增大，壓力升高，從而使機(jī)腔內(nèi)溫度升高，增加植酸的降解速度。

　　所以，在水分含量為15%～20%時，植酸的降解率是增加的，植酸含量呈現(xiàn)降低的趨勢。而在水分含量為20%～35%時，植酸含量又逐漸升高，也就意味著植酸的降解程度變得越來越低。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因?yàn)殡S著水分含量不斷增加，溫度提供了水分的汽化，從而使溫度降低，降低了植酸的降解速率。在水分含量為20%時，植酸的含量最低。

　　2.2.3螺桿轉(zhuǎn)速對糙米植酸含量的影響

　　隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，植酸含量呈現(xiàn)先降低后稍微升高的趨勢。這說明隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，糙米中的植酸含量逐漸降低，這主要是因?yàn)殡S著螺桿轉(zhuǎn)速增加，螺桿對糙米的剪切作用不斷加強(qiáng)，機(jī)腔內(nèi)摩擦力增大，溫度升高，植酸降解的程度不斷增強(qiáng)所致。隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增加，植酸的含量又緩慢升高，這可能是因?yàn)樵跍囟取⑺帧⑽锪狭６炔蛔兊那闆r下，轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，物料橫向運(yùn)動的速度增快，螺套與螺桿之間剪切混合的時間不夠，從而使植酸發(fā)生降解的時間縮短，有些植酸甚至來不及反應(yīng)就直接出了擠壓機(jī)。這一結(jié)果同王石瑛[9]的擠壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

　　3結(jié)論

　　本實(shí)驗(yàn)通過改變不同擠壓參數(shù)，如機(jī)筒溫度、主機(jī)轉(zhuǎn)速、物料水分、物料溫度等對糙米進(jìn)行分別擠壓，研究擠壓膨化對糙米水溶性碳水化合物和植酸等營養(yǎng)因子的影響。在實(shí)驗(yàn)過程中對雙螺桿擠壓機(jī)有了更深刻的認(rèn)識和了解，對不同粒度的糙米粉其外觀、營養(yǎng)因子的含量有了初步的認(rèn)識。通過實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

　　3.1糙米在擠壓膨化后，水溶性碳水化合物含量隨著物料粒度的增加呈先增后降的趨勢;隨著物料水分的增加而降低;隨著擠壓溫度的增加呈現(xiàn)增高的趨勢;隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，WSC含量逐漸增加。

　　3.2糙米在擠壓膨化后，植酸含量隨著粒度增大呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢;與糙米水分含量的關(guān)系是隨著水分含量的增加植酸含量呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢;與機(jī)筒溫度的關(guān)系是隨著溫度的升高，植酸含量先減少后增加;隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，植酸含量先降低后稍微增加。

　　3.3由響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)可以得出使植酸含量最低同時又使WSC保持較高水平的最佳工藝參數(shù)為：粒度55.12、水分19.63%、溫度134.21℃、主機(jī)轉(zhuǎn)速21.41Hz。

　　3.4擠壓膨化對糙米營養(yǎng)因子的影響是很顯著的，不同的擠壓參數(shù)會對糙米營養(yǎng)因子的含量造成不一樣的影響。因此，在生產(chǎn)糙米產(chǎn)品時，應(yīng)根據(jù)不同的需要設(shè)置不同的擠壓參數(shù)，從而得到更多的營養(yǎng)。

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　　3張守文.糙米的營養(yǎng)保健功能[J].糧食與飼料工業(yè)，2003，(12)：23～26.

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