商飛飛，韋選關(guān)，黃婷，謝婷婷，程偉，譚輝，唐碧蓮，謝玉花，段振華

(賀州學(xué)院 食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西果蔬保鮮和深加工研究人才小高地，廣西 賀州，542899)

香芋是天南星科莖塊類多年生作物，是南方地區(qū)重要的水生蔬菜和能量供給作物[1]。香芋含有較多的粗蛋白、淀粉、聚糖(黏液質(zhì))、粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，色、香、味俱佳，曾被譽(yù)為“蔬菜之王”[2-4]。由于蒸煮后香芋的香韻很難和其他調(diào)味物質(zhì)相協(xié)調(diào)，因此香芋加工產(chǎn)品種類較少，但是香芋香味能和豬肉香味融為一體。

雙螺桿擠壓膨化技術(shù)研究時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)比較成熟，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品中也較多，但是結(jié)合肉類制作膨化食品的研究就相對(duì)較少，僅有王文賢等[5-6]、劉學(xué)文等[7]、杜慶飛等[8]、 CHA等[9]、GUJRAL等[10]等分別以雞肉-大米、雞肉-淀粉、豬肉-玉米粉為原料，通過(guò)對(duì)雙螺桿擠壓工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，研制了幾例膨化食品，但是以香芋為原料開(kāi)發(fā)膨化食品還沒(méi)有尚未見(jiàn)報(bào)道[11]。本文利用香芋能夠和豬肉相協(xié)調(diào)的特性，針對(duì)目前香芋系列加工產(chǎn)品種類較少的現(xiàn)狀，利用雙螺桿膨化技術(shù)開(kāi)發(fā)一款咸味型香芋豬肉膨化食品，豐富香芋產(chǎn)品種類，同時(shí)也為雙螺桿技術(shù)的進(jìn)一步用于提供了技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 原料

豬肉：用純瘦肉，絞碎，烘至半干，待用；

香芋粉：為香芋全粉，是將香芋經(jīng)削皮、切片、熱風(fēng)干燥、粉碎制得，由賀州學(xué)院食品研究院提供；

大米粉、食鹽、白糖、花椒粉、八角粉、胡椒粉：賀州泰興購(gòu)物超市采購(gòu)。

1.2 儀器設(shè)備

DS32-1雙螺桿擠壓機(jī)，濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(型號(hào)UV1901PC)，上海奧析科學(xué)儀器有限公司；物性測(cè)定儀(型號(hào)TA.XTPLUS)，英國(guó)Stable micro；水分測(cè)定儀(型號(hào)MB23)，奧豪斯儀器有限公司。

1.3 工藝流程及要點(diǎn)

1.3.1 工藝流程

處理的原料肉、香芋粉、大米粉、配料→混合→調(diào)節(jié)水分→擠壓成型→成品→包裝。

1.3.2 原料肉處理

新鮮瘦豬肉→清水洗凈→去血1 h→冷凍保藏→取出并切成顆粒狀→組織搗碎機(jī)搗成泥狀。

1.3.3 香芋烘干及制粉

香芋挑選→清水洗凈→去皮→切片(2～2.5 mm) →烘干→制粉。

烘干條件：于60 ℃烘干5 h。

制粉：于組織粉碎機(jī)粉碎至一定細(xì)度(98%過(guò)80目)。

1.3.4 混合、調(diào)節(jié)水分

將搗碎后的瘦豬肉糊按比例與香芋粉、大米粉、配料混合均勻(其中：豬肉與大米粉、香芋粉質(zhì)量比為1∶3∶6； 鹽、糖、花椒粉、八角粉、胡椒粉質(zhì)量比為3∶2∶0.2∶0.2∶0.1)； 用快速水分測(cè)定儀測(cè)定含水量、通過(guò)補(bǔ)充水分調(diào)節(jié)至擠壓所需的濕度要求。

1.3.5 擠壓成型單因素試驗(yàn)

擠壓是整個(gè)流程的關(guān)鍵，直接影響到產(chǎn)品的成型和口感。固定物料組成比例并將進(jìn)料速率設(shè)定為8～10 Hz， 選取機(jī)筒溫度(110、130、150、170、190 ℃)、螺桿轉(zhuǎn)速(30、35、40、45、50 Hz)和物料濕度(12%、15%、18%、21%、24%)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究單個(gè)因素的變化對(duì)擠壓膨化效果的影響。

1.3.6 正交實(shí)驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)確定機(jī)筒溫度、物料濕度、螺桿轉(zhuǎn)速，制因素水平表(表1)。選用L9(33)正交表，以糊化度、斷裂力、水分含量、膨化度、感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果選出最佳的擠壓條件，確定優(yōu)方案。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal test

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 糊化度的測(cè)定

糊化是指未經(jīng)糊化的淀粉分子由β型結(jié)構(gòu)，通過(guò)蒸煮或擠壓轉(zhuǎn)化為α型結(jié)構(gòu)的過(guò)程。是衡量食品是否熟化的因素，糊化度高說(shuō)明淀粉的熟化越好，適當(dāng)?shù)卦黾游锪纤趾亢蜋C(jī)筒溫度可提高糊化度。測(cè)定方法有雙折射法、膨脹法、酶水解法、紫外吸光光度計(jì)法等。本實(shí)驗(yàn)采用紫外吸光光度法測(cè)定糊化度[12]。

1.4.2 斷裂力的測(cè)定

用物性測(cè)定儀快速測(cè)定斷裂力。測(cè)試條件：探頭P/26，測(cè)前速度2 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)后速度10 mm/s，觸發(fā)值5 g。

1.4.3 水分含量的測(cè)定

用水分測(cè)定儀測(cè)定。

1.4.4 膨化度的測(cè)定

膨化度按式(1)計(jì)算。

(1)

1.4.5 感官評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)其形態(tài)特征、色澤、組織結(jié)構(gòu)、口感、氣味進(jìn)行有效合理的評(píng)價(jià)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)重復(fù)3次，數(shù)據(jù)分析采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 機(jī)筒溫度對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響

稱取5份濕度為18%的物料，設(shè)置螺桿轉(zhuǎn)速為150 ℃，在不同機(jī)筒溫度條件下進(jìn)行擠壓膨化，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 機(jī)筒溫度對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響Table 2 Effects of cooking temperature on fracture force, degree of expansion, degree of gelatinization and moisture content

注：同行肩標(biāo)字母相異者表示兩者差異顯著(P<0.05)，肩標(biāo)字母相同者表示兩者差異不顯著(P>0.05),下表同。

機(jī)筒充足的熱量是保證淀粉糊化的必要條件，當(dāng)機(jī)筒溫度較低時(shí)，機(jī)筒提供的熱量就減少，導(dǎo)致糊化度較低；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致淀粉焦炭化，造成糊化度降低。本研究結(jié)果表明，隨著溫度的增加，物料吸收到的熱量增加，糊化度也隨之不斷增加，當(dāng)溫度達(dá)到150 ℃時(shí)達(dá)到最大；另外，膨化度達(dá)到12.35倍，較190 ℃時(shí)的12.37倍差異不顯著；斷裂力也處于較低水平。綜合比較，最佳的膨化機(jī)筒溫度為150 ℃。

2.1.2 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響

稱取5份濕度為18%的物料，設(shè)置機(jī)筒溫度為150 ℃，在按不同螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行擠壓膨化，結(jié)果見(jiàn)表3。

轉(zhuǎn)速在35～45 Hz時(shí)，物料在強(qiáng)烈的擠壓作用下淀粉糊化狀態(tài)是比較理想的，此時(shí)的酥脆性好，斷裂力小。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速超過(guò)50 Hz時(shí)，物料在機(jī)筒內(nèi)停留的時(shí)間減小，物料未能充分混合，受熱時(shí)間短，擠出物還伴有少許生淀粉，糊化得不夠徹底，導(dǎo)致糊化度偏低，糊化度未達(dá)到80%～90%。

表3 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響Table 3 Effects of screw speed on fracture force, degree of expansion, degree of gelatinization and moisture content

2.1.3 物料濕度對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響

設(shè)置機(jī)筒溫度為150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速40 Hz，將物料配制成不同濕度，分別進(jìn)行擠壓膨化試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 物料濕度對(duì)斷裂力、膨化度、糊化度、水分含量的影響Table 4 Effects of material humidity on fracture force, degree of expansion, degree of gelatinization and moisture content

物料濕度提供了淀粉糊化所需要的水分含量，能夠促進(jìn)淀粉糊化。由表4可知，物料濕度對(duì)糊化度的影響顯著，一般隨著物料濕度的增加，糊化度升高，但當(dāng)物料濕度超過(guò)一定值時(shí)，物料濕度太高，其剪切力、摩擦作用力會(huì)減弱，導(dǎo)致糊化度降低，本研究中物料濕度為18%，糊化度最高，為85.98%，膨化度也最大為12.35倍，斷裂力和水分在實(shí)驗(yàn)中位于中間水平；當(dāng)物料濕度達(dá)到24%時(shí)，擠出呈流體狀，產(chǎn)氣泡但迅速干癟，擠壓不成形，膨化度低僅有1.00倍。

2.2 正交試驗(yàn)

表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Orthogonal experimental results

由表5可知，各因素對(duì)斷裂力的影響為B>C>A；對(duì)膨化度的影響為B>A>C；對(duì)擠壓物的水分含量的影響為B>C>A；對(duì)糊化度的影響為A>C>B。斷裂力和水分含量?jī)?yōu)化組合相同，這2個(gè)指標(biāo)和其他指標(biāo)的優(yōu)化組合是不同的，但是通過(guò)綜合平衡法可以得到綜合的優(yōu)化組合。平衡過(guò)程如下：(1)因素A：對(duì)于斷裂力A2好，對(duì)于膨化度A2好，對(duì)于水分含量A3好，對(duì)于糊化度A2好，而水分含量A3處于末位的次要因素，其他優(yōu)化組合A因素均為A2，所以選A2；(2)因素B：對(duì)于斷裂力B1好，對(duì)于膨化度B3好，對(duì)于水分含量B3好，對(duì)于糊化度B1好，且糊化度和水分含量B3均為主要因素，雖然對(duì)于斷裂力B1同樣為主要因素，但糊化度B1為末位的次要因素，根據(jù)綜合平衡法，選B3；(3)因素C：對(duì)于斷裂力C1好，對(duì)于膨化度C1好，對(duì)于水分含量C3好，對(duì)于糊化度C2好，根據(jù)平衡法，斷裂力和膨化度C1均在優(yōu)化組合，所以選C1。

綜合上述分析及感官評(píng)價(jià)，優(yōu)化組合為A2B3C1，即機(jī)筒溫度為150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為45 Hz，物料濕度為15%。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

按最佳工藝條件機(jī)筒溫度為150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為45 Hz，物料濕度為15%進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得斷裂力為20.71 N， 膨化度為14.43，水分含量為8.21%，糊化度為86.95%。水分含量低于正交表中最小值1%，達(dá)到了較安全的范圍，糊化度、膨化度均比正交表的最大值分別高出0.26%、0.95%，斷裂力也正交表的最小值少0.87 N，證明上述結(jié)論是可靠的。

3 結(jié)論

本文以香芋、豬肉、大米粉為原料，探索了雙螺桿擠壓膨化的工藝參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，機(jī)筒溫度為150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為45 Hz，物料濕度為15%，該產(chǎn)品膨化效果最佳。