糙米挤压膨化对营养因子的影响

　　摘要以糙米为原料，采用挤压膨化技术，通过改变挤压机机筒温度、物料水分、螺杆转速、物料粒度等工艺参数，研究挤压膨化对糙米中植酸和可溶性碳水化合物(WSC)等营养因子的影响。通过调控不同的挤压膨化条件，如螺杆转速、物料水分、物料粒度以及挤压温度等条件，了解不同条件对营养因子的影响，并通过单因素和响应面实验得出最佳挤压膨化方案。其结果为：温度、粒度、水分含量及主机转速对植酸的影响均较大，而温度和螺杆转速对WSC的影响较大;为了最大限度的保持糙米营养特性，应该尽量使水溶性碳水化合物含量较高，使植酸含量降到最低。所以在挤压膨化中通过响应面实验得出最佳优化工艺参数为：粒度55.12、水分19.63%、温度134.21℃、主机转速21.41Hz。

　　关键词糙米挤压膨化营养因子可溶性碳水化合物植酸

　　水稻是除了小麦和玉米之外世界上最主要的农作物之一。世界上种植水稻的国家有100多个，世界上有约一半的人口都在以大米作为主食。自古以来，稻米都是我国的传统主食，在古代，人们所吃的大米都是糙米。尽管糙米中有更多的生物功能成分，但由于灰暗的外表和坚硬的质地使糙米的蒸煮性、口感和吸收性较差[1]，让它不能作为现在的日常主食。人们目前食用的大米是糙米经过碾制，通过去除果皮、种皮、糊粉层和胚而得来的。也就是人们所指的精白米。精白米口感好，且容易消化，但其营养不是最佳，缺乏对人体健康非常重要的一些成分，如矿物质、维生素、纤维素等[2]。

　　糙米中蛋白质、糖类、脂肪的含量同精白米相差不大，但维生素含量以及钙、铁、磷及纤维素含量均高于精白米。另外，糙米中含有丰富的生物活性成分，包括谷胱甘肽、谷维素、GABA、米糠脂多糖、神经酰胺、米糠纤维、矿物质等，对人体健康非常有利。但是长期食用糙米会减少人体胰岛素分泌，对糖尿病患者不利[3]。糙米经过挤压膨化之后不仅能够获得更好的食用口感，同时保留了糙米的营养成分。在挤压膨化过程中，糙米水分、粒度、主机转速、温度等都会对挤压膨化效果有影响。

　　糙米本身的脂肪和水分会对挤压机腔起到润滑的作用。水分能通过降温来降低膨化度。水分太高会使机腔温度和压力下降，水分太低又会使原料在机腔内摩擦生热，使机腔内压力和温度过高，导致出料困难、原料碳化堵塞等。粒度的选择对挤压膨化效果有很大影响，包括它对挤压产品的质构的影响。螺杆转速与物料在机腔内停留时间有关，会对温度和压力造成影响。另外，在挤压过程中，螺杆与螺套的间隙以及模头出料截面积也会对膨化效果有影响。在挤压操作过程中应合理设置参数，正确的使用挤压机。

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　1.1.1糙米原料

　　普通糙米(大连米业有限公司);

　　1.1.2主要试剂

　　浓硫酸：分析纯，98%;苯酚(分析纯重蒸馏试剂);葡萄糖(分析纯);钼酸钠(分析纯);氢氧化钾(分析纯);盐酸(分析纯);氧化锌(分析纯);三氯化铁(分析纯)。

　　1.1.3主要仪器

　　马弗炉、筛子(20目～100目);分析天平：北京生产;DS32～X双螺杆挤压机：济南生产;万能高速粉碎机：香港生产;WFJ2000型分光光度计：上海生产;DT系列电子天平：江苏生产;80-2型离心沉淀机：江苏生产;水浴恒温振荡器;101A-2型干燥箱;六连磁力搅拌器。

　　1.2实验方法

　　本实验通过在挤压过程中对不同条件的螺杆转速、物料粒度、物料水分、挤压温度等单因素的控制分别挤压出不同的糙米产品。然后对其中含有的水溶性碳水化合物以及植酸含量进行测定，并分别用响应面法进行处理，从而得出最优条件。

　　1.2.1样品前处理

　　1.2.1.1糙米过20目筛，筛除样品中的灰尘，挑出杂质、霉变粒等。

　　1.2.1.2调整粉碎机，将粉碎机中的筛网换成孔径1mm～2mm，并调试机器性能，注意操作规范性。

　　1.2.2糙米的挤压工艺流程糙米→筛选→粉碎→过筛→称重→调节含水量→调节螺杆转速、膨化温度→挤压→烘干→粉碎→包装。

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

　　1.2.3.1实验原理：多糖在硫酸的作用下先水解成单糖，然后经脱水生成糖醛衍生物，再与苯酚反应会生成一种橙黄色的化合物。以比色法测定。

　　1.2.3.2制作标准曲线：将分析纯葡萄糖在80℃下烘干至恒重，取1.00g加水转入100mL容量瓶中，加0.5mL浓硫酸，定容至刻度即成1%葡萄糖标准液。然后用上述标液制成100mL的葡萄糖标液。然后分别取0mL、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL的标液，并补蒸馏水至2mL。各加9%苯酚1.0mL以及浓硫酸5.0mL。摇匀冷却，室温放置30min之后，在490nm处测A值。将得出结果绘图，得到标准曲线。

　　1.2.3.3样品含量测定：称取样品0.3g加25mL蒸馏水，用磁力搅拌器匀质20min，离心10min，将上清液放入100mL容量瓶，定容。然后用漏斗过滤，取滤液1mL于试管中，加水1mL，其后步骤同上述作标准曲线的步骤，并测吸光度。

　　1.2.3.4结果计算可溶性糖含量(%)=从标准曲线查得糖的量(mg)×提取液体积(mL)×稀释倍数/[测定用样品液的体积(mL)×样品重量(g)×103]×100即可溶性糖含量(%)=[C×100/(α×W×1000)]×100C———为标准曲线上查的得含糖量(mg)100———定容后体积(提取液体积×稀释倍数)α———吸取样品液体积(mL)W———为样品重量(g)

　　1.2.4植酸的测定

　　植酸的测定参照赵仁勇等测植酸的方法[5]。

　　1.2.5单因素实验

　　对植酸和可溶性碳水化合物的单因素实验的基本参数(单因素不变量)分别为：挤压机Ⅲ区温度120℃;粒度60目;主机转速18Hz;水分20%。单因素变量设置：(1)水分：15%、20%、25%、30%、35%。(2)温度：80℃、100℃、120℃、140℃、160℃。(3)螺杆转速：10Hz、14Hz、18Hz、22Hz、26Hz。(4)粒度：20目、40目、50目、60目、70目、80目、100目。

　　2结果与分析

　　2.1样品原始数据

　　2.2单因素实验结果分析

　　2.2.1挤压温度对植酸含量的影响

　　通过单因素实验结果，得出挤压温度与植酸含量的关系，随着挤压温度的升高，糙米中植酸含量变化趋势是先减少后增加。这是因为在温度较低时，物料在挤压时挤压机内部会因为温度升高、高压以及剪切的共同作用导致物料的细胞膜破裂，从而改变细胞的组织结构，导致植酸分子发生严重钝化，降低植酸含量。但是，随着温度的不断升高，淀粉会产生糊化现象，而且温度越高糊化现象越严重[7]。这时逐渐增多的糊化淀粉基质会将植酸分子包裹起来，被破坏的程度就会越来越小，所以植酸含量会在120℃以后呈现上升的趋势。通过图1还可以得出在120℃时候植酸含量最低。

　　2.2.2物料水分对糙米植酸含量的影响

　　通过单因素实验结果，得出物料水分含量与植酸含量的关系挤压过程中糙米中植酸含量随着含水量的增加呈现先降低再缓慢升高的趋势。在挤压膨化过程中，植酸会发生降解作用，具体的降解程度跟水分和温度有关系。在其他膨化因素不变的情况下，水分的增加会影响螺杆对糙米的剪切力[8]。在低水分时，水分会增大螺杆对糙米的剪切力，从而使机腔内摩擦增大，压力升高，从而使机腔内温度升高，增加植酸的降解速度。

　　所以，在水分含量为15%～20%时，植酸的降解率是增加的，植酸含量呈现降低的趋势。而在水分含量为20%～35%时，植酸含量又逐渐升高，也就意味着植酸的降解程度变得越来越低。出现这种现象可能是因为随着水分含量不断增加，温度提供了水分的汽化，从而使温度降低，降低了植酸的降解速率。在水分含量为20%时，植酸的含量最低。

　　2.2.3螺杆转速对糙米植酸含量的影响

　　随着螺杆转速的增加，植酸含量呈现先降低后稍微升高的趋势。这说明随着螺杆转速的增加，糙米中的植酸含量逐渐降低，这主要是因为随着螺杆转速增加，螺杆对糙米的剪切作用不断加强，机腔内摩擦力增大，温度升高，植酸降解的程度不断增强所致。随着转速的继续增加，植酸的含量又缓慢升高，这可能是因为在温度、水分、物料粒度不变的情况下，转速继续增加，物料横向运动的速度增快，螺套与螺杆之间剪切混合的时间不够，从而使植酸发生降解的时间缩短，有些植酸甚至来不及反应就直接出了挤压机。这一结果同王石瑛[9]的挤压实验结果一致。

　　3结论

　　本实验通过改变不同挤压参数，如机筒温度、主机转速、物料水分、物料温度等对糙米进行分别挤压，研究挤压膨化对糙米水溶性碳水化合物和植酸等营养因子的影响。在实验过程中对双螺杆挤压机有了更深刻的认识和了解，对不同粒度的糙米粉其外观、营养因子的含量有了初步的认识。通过实验，得到以下结论：

　　3.1糙米在挤压膨化后，水溶性碳水化合物含量随着物料粒度的增加呈先增后降的趋势;随着物料水分的增加而降低;随着挤压温度的增加呈现增高的趋势;随着主机转速的不断增加，WSC含量逐渐增加。

　　3.2糙米在挤压膨化后，植酸含量随着粒度增大呈现先降低后增加的趋势;与糙米水分含量的关系是随着水分含量的增加植酸含量呈现先减小后增加的趋势;与机筒温度的关系是随着温度的升高，植酸含量先减少后增加;随着主机转速的增加，植酸含量先降低后稍微增加。

　　3.3由响应面实验可以得出使植酸含量最低同时又使WSC保持较高水平的最佳工艺参数为：粒度55.12、水分19.63%、温度134.21℃、主机转速21.41Hz。

　　3.4挤压膨化对糙米营养因子的影响是很显著的，不同的挤压参数会对糙米营养因子的含量造成不一样的影响。因此，在生产糙米产品时，应根据不同的需要设置不同的挤压参数，从而得到更多的营养。

　　参考文献

　　1周惠明，张民平.糙米中功能性成分的研究[J].食品科技，2003，(5)：7～8.

　　2谢海伟.食用糙米的应用前景和加工技术的探讨[J].现代食品科技，2005，(2)：17～19.

　　3张守文.糙米的营养保健功能[J].粮食与饲料工业，2003，(12)：23～26.

　　4钟建平，钟春艳，赵道辉，等.苯酚～硫酸比色法测定保健食品多糖的研究[J].中国卫生检验杂质，2001，11(6)：675～676.

　　食品论文投稿刊物：食品科技刊物与食品行业相关政府管理部门、专业组织机构、大学、企业联系密切，同时作为英国加工包装机械协会(PPMA)和法国科技新闻处(FTPO)特约供稿合作媒体，尤其在粮油深加工、农副产品深加工与综合利用、食品配料与添加剂、食品加工与包装机械等细分领域有着较大的影响。

转载请注明来自发表学术论文网：http://www.fbxslw.com/jjlw/22157.html