（农产品加工及贮藏工程专业论文）黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究.pdf

l 一 目录 i i l l l1 1 hl u ll l u hl l t l l l l y 17 8 6 6 0 1 摘要l a b s t r a c t 2 1 引占4 1 1 黑米4 1 1 1 黑米营养价值4 1 1 2 黑米的保健作用6 1 1 3 黑米研究及利用现状8 1 2 挤压技术原理及应用9 1 2 1 挤压膨化设备1 0 1 2 2 挤压膨化原理1 0 1 2 3 挤压膨化技术的应用1l 1 2 4 挤压过程中物料的主要变化1 3 1 3 挤压膨化效果的影响因素1 6 1 3 1 原料本身化学组成及淀粉特性1 6 1 3 2 原料的水份1 6 1 3 3 粒度的影响1 7 1 3 4p h 值的影响1 7 1 3 5 螺杆转速及进料速度1 7 1 4 研究目的与意义1 8 1 5 研究内容18 2 材料与方法1 9 2 1 原料19 2 2 仪器1 9 2 3 试剂2 0 2 4 实验方法2 0 2 4 2 分析方法2 1 2 4 3 研究方法2 3 3 结果与讨论2 6 3 1 黑米挤压膨化工艺条件研究2 6 3 1 1 单因素实验2 6 3 1 2 响应面优化黑米膨化工艺条件2 9 3 2 挤压膨化对黑米理化性质影响的研究3 3 3 2 1 挤压膨化对黑米粉体流动性的影响3 3 3 2 2 挤压膨化对黑米水溶性的影响3 5 3 2 3 挤压膨化对黑米膨胀力的影响3 6 3 2 4 挤压膨化对黑米粘度的影响3 7 3 2 5 挤压膨化对黑米起泡性的影响3 8 3 2 6 挤压膨化对黑米还原糖、淀粉、脂肪含量的影响3 8 3 3 膨化黑米粉对面包品质影响的研究3 9 3 3 1 膨化黑米粉对面团特性的影响3 9 3 3 2 膨化黑米粉对面包品质的影响4 0 3 3 3 不同膨化黑米粉添加量8 天中理化性质变化的影响4 2 3 4 膨化黑米粉酸奶的生产工艺研究4 4 3 4 1 加糖量对酸奶质量的影响4 4 3 4 2 添加黑米量对酸奶的质量影响4 5 3 4 3 接种量对酸奶质量的影响4 6 3 4 4 正交设计4 7 4 讨论5 0 4 1 挤压膨化工艺对挤压膨化效果影响5 0 4 2 挤压膨化对原料理化特性影响5 0 5 结论51 参考文献5 2 致谢6 1 攻读学位期间发表的论文目录6 2 i i 山东农业大学硕士学位论文 摘要 黑米中含有丰富的营养物质及多种保健功效成分，是良好的保健食 品原料。本研究以提高黑米加工技术水平为目标，围绕黑米挤压膨化工 艺这一核心，应用现代食品高新技术、现代统计分析方法和化学分析技 术，进行了黑米挤压膨化工艺及挤压膨化黑米粉应用研究。研究结果如 ； 下： l 1 以糊化度为指标，采用单因素实验及响应面分析进行了黑米挤压 膨化工艺研究。黑米膨化的最佳条件为物料粒度6 0 目、物料含水量2 6 、 螺杆转速3 5 0 r m i n 、膨化温度1 6 0 ，在此工艺条件下实际测得的黑米 糊化度为8 5 6 2 ，与理论预测值相比，其相对误差为3 3 8 。 2 研究了挤压膨化对黑米的流动性、水溶性、膨胀力、起泡性、黏 度、还原糖、淀粉与脂肪的含量等理化性质的影响，结果证明挤压膨化 后黑米的流动性有所减小、起泡性高度由原来的0 3 c m 变为0 3 8 c m ，水 溶指数由原来的3 变为1 9 5 ，膨胀力增强由原来的0 4 m l g 变为 5 2 m l g ，黏度变化最明显，由原来的3 3 3 m p a s 变为2 9 2 5 0 m p a s 。 还原糖、淀粉与脂肪的含量均出现不同程度减少。 3 以膨化黑米粉为主要原料，研究了添加膨化黑米粉对面粉粉质、 面包焙烤品质以及面包贮存过程中老化程度的影响。试验结果表明，添 加膨化膨化黑米粉对面团的流变性有一定的副作用，在不超过8 的添 加量时影响很小，超过8 时品质急剧下降，不适合生产；通过焙烤实 验添加膨化黑米粉可大大改善面包的风味，结合储藏实验，在添加量不 超过8 的情况下面包的各理化指标变化不大。在本实验的条件下，膨 化黑米粉的添加量以不超过8 为宜。 4 采用单因素实验、正交实验研究了膨化黑米粉添加量、加糖量、 接种量、培养时间对成品酸奶的影响，研究确定黑米酸奶最佳配比及工 艺条件：黑米添加量1 ，白砂糖加量8 、接种量6 、培养时间4 h ， 在此工艺条件下所获得黑米酸奶组织状态、风味、口感最佳。 关键词：膨化黑米粉；挤压膨化；理化性质：面包品质 a b s t r a c t b l a c kr i c ei sag o o di n g r e d i e n to fd i e t a r yf o o dw h i c hh a sm a n yh e a l t h b e n e f i t sa n dc o n t a i n sa b u n d a n tn u t r i t i v em a t e r i a l s t h i ss t u d y sg o a lw a st o i m p r o v et h et e c h n o l o g yl e v e lo fb l a c kr i c ep r o c e s s i n g i ta p p l i e da d v a n c e d a n dn e wt e c h n o l o g yo fm o d e mf o o dp r o c e s s i n g ，m o d e ms t a t i s t i c a l a n a l y s i s m e t h o da n d c h e m i c a la n a l y s i st e c h n o l o g ya sc o r et e c h n i q u e st o s t u d yt h e t e c h n o l o g yo fb l a c kr i c ee x t r u s i o na n da p p l i c a t i o n so ft h ee x t r u s i v eb l a c k f l e ef l o u r t h em a i nr e s u l t sa n dc o n c l u s i o n sw e r ea sf o l l o 、s ： 1 w eu s e dg e l a t i n i z a t i o nd e g r e ea sa n i n d e x ，a d o p i n gs i n g l e f a c t o r e x p e r i m e n ta n dr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g y t h eb e s tc o n d i t i o nf o rb l a c k r i c ee x t r u s i o nw a s6 0m a t e r i a ld i a m e t e r ，2 6 m a t e r i a lw a t e rc o n t e n t ，3 5 0 r m i ns c r e w s p e e d ，16 0 ce x t r u s i o nt e m p e r a t u r e u n d e rt h i s p r o c e s s c o n d i t i o n ，t h ea c t u a lb l a c kr i c eg e l a t i n i z a t i o nd e g r e ew a s8 5 6 2 ，w h i c h r e l a t i v ee r r o ri s3 3 8 c o m p a r e dw i t ht h et h e o r y 2 w es t u d i e di n f l u e n c eo fe x t r u s i o no nt h ef l o w a b i l i t y ，w a t e r s o l u b i l i t y e x p a n s i v ef o r c e ，f o a m i n g ，v i s c o s i t y ，a n dc o n t e n to fr e d u c i n gs u g a r ，s t a r c h ， f a lo fe x t r u s i v eb l a c kr i c ef l o u r t h er e s u l t p r o v e dt h a t a f t e re x t r u s i o n f l o w a b i l i t yd e c r e a s e d ，h i g ho ff o a m i n gd e c r e a s e df r o m0 3c mt o0 3 8c m w a t e r 。s o l u b i l i t yi n d e xc h a n g e df r o mo r i g i n a l3 t o19 5 ，e x p a n s i v ef o r c e s t r e n g t h sf r o mo r i g i n a l0 4 m l gt o5 2 m l g ，a n dv i s c o s i t yc h a n g e dv e r y s i g n i f i c a n t l yf r o mo r i g i n a l3 3 3 m p a st o2 9 2 5 0m p a s t h ec o n t e n to f r e d u c i n gs u g a r ，s t a r c ha n df a ta l lc h a n g e do nd i f f e r e n td e g r e e s 3 w eu s e de x t r u s i v eb l a c kr i c ef l o u ra sam a i nm a t e r i a lt o s t u d v i n f l u e n c eo fa d d i n ge x t r u s i o nb l a c kr i c ep o w d e ro nb r e a db a k i n gq u a l i t y ， f l o u rq u a l i t ya n da g i n go fb r e a ds t o r a g e ，t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a t a d d i n g e x t r u s i v eb l a c kr i c ep o w d e rh a ds o m es i d ee f f e c tt ot h er h e o l o g i c a lp r o p e n v o fp a s t e b u tt h ee f f e c tw a sv e r ys m a l ll e s st h a n8 a d d i t i o na m o u n t a n d a d d i n ge x t r u s i o nb l a c kr i c ep o w d e rc o u l dg r e a t l yi m p r o v et h eb r e a d ss p e c i a l f l a v o u r c o m b i n i n gw i t hs t o r a g ee x p e r i m e n t ，e v e r yp h y s i c o c h e m i c a li n d e x 山东农业大学硕士学位论文 d i d n tc h a n g em u c hb e l o w8 a d d i n ga m o u n t s ot h ea d d i t i o na m o u n to f b l a c kr i c ep o w d e rw a sa p p r o p r i a t en o ta b o v e8 4 w ea d o p t e ds i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t ，o r t h o g o n a le x p e r i m e n tt os t u d y h o wa d d i n ga m o u n to fb l a c kr i c ep o w d e ra n ds u g a r ，i n o c u l a t i o na m o u n ta n d i n c u b a t i o nt i m ei n f l u e n c eo ny o g h o u r t t h er e s e a r c hc o n f i r m e dt h eb e s t c o n d i t i o no fb l a c kr i c ey o g h o u t ：1 a d d i n ga m o u n to fb l a c kr i c e ，8 s u g a r a d d i n ga m o u t ，6 i n o c u l a t i o na m o u n t ，4ho fi n c u b a t i o nt i m e u n d e rt h i s t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n ，t h eb l a c kr i c ey o g h o u th a dab e s tt e x t u r e ，f l a v o u r a n dt a s t e k e yw o r d s ：p u f f i n go ft h eb l a c kr i c ef l o u r ；c r u s h i n gp u f f i n g ；p h y s i c a l c h e m i s t r yp r o p e r t y ；b r e a dq u a l i t y 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 1 引言 i i 黑米 黑米，是脱去谷壳的糙米，颜色是由于色素在种皮和谷壳上沉积而 成，在我国有悠久的种植历史，主要分布云南、贵州、广东、广西、陕 西、福建、湖南、江苏等省。从世界范围看，我国是黑米资源最丰富的 国家，国家种质库4 6 万余份种质及国际水稻研究所种质中心7 5 万余 份种质的检索得知：全世界共有黑米品种5 8 3 份，其中我国有3 5 9 份，占 世界总量的6 1 6 ，黑米资源较丰富的其它国家依次是斯里兰卡、印度 尼西亚、菲律宾、孟加拉、缅甸等( 张名位等，1 9 9 8 ) 。据李时珍本草 纲目记载，黑米具有滋阴补肾、健脾肝、明目活血之功效，因此有“补 血米”、“长寿米 、“药米”、“神仙米”的美称。后来作为贡品为 皇家享用，又誉为“米中皇 。据研究，黑米不但含有丰富的蛋白质、 维生素b 。、维生素b ：等，而且氨基酸组成相当齐全，同时富含铁、锌、 铜等微量元素( 姚惠远等，2 0 0 4 ) 。因此，黑米在食品、医药加工和化 妆行业都具有重要意义。 1 1 1 黑米营养价值 经农业部稻米及制品质量监督测试中心检测：黑米富含维生素b l 、 维生素b 2 和1 7 种人体所必须的氨基酸及钙、锌、铁微量元素，其中维 生素b l 、维生素b 2 、钙、锌、铁等微量元素的含量高于同类产品8 - - 1 0 倍，可谓精品中之极品，属绿色保健食品，极具开发价值( 江友兴等， 1 9 9 9 ；翟映雪等，1 9 9 3 ；陆恒等，2 0 0 3 ；宫葵等，2 0 0 9 ；孙玲等，2 0 0 2 ) 。 黑米营养成分与白米营养成分的比较如表l 、表2 、表3 。 表1黑米、白米主要营养素含量比较( m g l o o g ) t a b 1c o n s t r a s to fb l a c kr i c ea n dw h i t er i c e sp r i m a r yn u t r i t i o nc o n t e n t s ( m g lo o g ) 注：参考( 翟映雪等，1 9 9 3 ；陆恒等，2 0 0 3 ；宫葵等，2 0 0 9 ) 4 山东农业大学硕士学位论文 从表l 可以看出黑米中的蛋白质、脂肪较白米高，但淀粉含量低， 这说明黑米的营养价值较白米高。另外，黑米中的f e ，p 、m n ，z n 、c a 、 m g 含量远远高于白米，而c u 含量无明显差别，说明黑米和白米一样需 要强化钙，以提高和完善其营养价值。在强化食品中，要求c a 与p 的比 例，一般成人食品比例以l ：1 5 2 为宜。儿童最好达到1 ：1 。 表2 黑米、白米氨基酸含量的比较( m g 1 0 0 9 ) t a b 2 ：c o n s t r a s to f b l a c kr i c ea n dw h i t er i c e sa m i n oa c i dc o n t e n t s ( r a g ! o o g ) 续表2 黑米、白米氨基酸含量的比较( m g 1 0 0 9 ) e x t e n dt a b 2c o n t r a s to fb l a c kr i c ea n dw h i t er i c e sa m i n oa c i dc o n t e n t s ( m g lo 0 9 1 氨基精氨 天冬 丝氨 谷氨脯氨甘氨丙氨胱氨酪氨氨基酸 酸酸氨酸酸酸酸酸酸酸酸总量 黑米6 7 27 4 14 5 5 1 7 9 93 3 04 0 55 3 11 9 42 7 38 8 9 9 自米5 4 5 6 5 23 7 51 4 6 62 7 33 2 34 5 41 5 92 2 97 1 7 0 注：参考( 翟跌雪等，1 9 9 3 ；陆恒等，2 0 0 3 ；吾葵等，2 0 0 9 ) 通过测定，黑米和白米都含有1 8 种氨基酸。从表2 中可以看出，黑 米的氨基酸含量高于白米，其中人体所必须的8 种氨基酸不但含量高， 而且从组成和比例方面也明显优于白米。以鸡蛋蛋白质的必需氨基酸为 模式，黑米中人体必须的8 种氨基酸的组成和比例较接近，因此说黑米 的蛋白营养价值较高。另外，黑米的组氨酸和精氨酸的含量高于白米， 这两种氨基酸是婴幼儿生长所必需的。所以，黑米可以作为婴幼儿最佳 的断乳食品。 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 表3 黑米、白米的黄酮物质含量( ) t a b 3c o n t e n t so f b l a c kr i c ea n dw h i t er i c e sf l a v o n em a t e r i a lc o n t e n t s ( ) 注：参考( 陆恒，2 0 0 3 ；孙玲，2 0 0 2 , 龙盛京，1 9 9 7 ；张开庆，2 0 0 9 ) 由表3 可知，黑米含的抗氧化功能物质黄酮量比种皮颜色浅的其他 稻米含量高，也与黑米类自身种皮颜色深浅呈正相关。1 2 种黑米黄酮含 量平均值为0 4 1 6 ，白米的黄酮含量最低，其平均值仅为0 0 9 。黑色 食物品种对h 2 0 2 这种活性氧的清除作用强于淡色品种，颜色越深色素 含量越高，也更有利于清除体内过多的活性氧，益于健康长寿。 1 1 2 黑米的保健作用 数千来，亿万中国人民通过自身实践总结成一名俗语“逢黑必补。 祖国中医理论认为，黑色归肾，肾为先天之本，乃生命之源。据神农 本草经和本草纲目记载，黑米有益肝补肾，活血养颜，治虚弱， 延缓衰老等作用。黑米的蛋白质、氨基酸、生命元素不仅含量高，而且 易消化吸收，具有较高的食用价值。另外，黑米还含有强心甙等药用有 效成份，对心力衰弱病人和产妇有特殊的药疗价值。黑米的保健作用具 体说来可分以下几个方面： 产 山东农业大学硕士学位论文 ( 1 ) 抗癌、抗过敏：黑米中含有黄酮、花青素、生物碱等生物活性物 质。能维持血管的正常渗透压、减低血管的脆性，防止血管破裂，同时 还有抗菌、抑制癌细胸生长的作用。 ( 2 ) 防治动脉硬化：黑米中含有丰富的具有清除体内自由基的物质， 如：黄酮类化合物、花色素等。陈起萱和l i n g t 用新西兰大白兔用黑米 皮饲养实验家兔实验确证，高脂诱导的黑米皮组实验家兔主动脉壁斑块 面积极显著低于高脂组和自米皮组( p o 0 1 ) ( 陈起萱2 0 0 0 ；whl i n ge t a l ，2 0 0 1 ) 。马静等用a p o e 基因缺陷动脉粥样硬化小鼠模型证明，5 的膳食黑米皮可以使模型小鼠的动脉粥样斑块面积比阴性对照组降低 4 8 4 2 ( 马静等，2 0 0 3 ) 。由此，提示黑米皮可以抑制高脂诱导的动 脉粥样硬化的发生、发展，具有抗动脉粥样硬化的功能。 ( 3 ) 改善缺铁性贫血 徐飞、黄玉等先后证实黑糯米具有防治缺铁性贫血，提高耐缺氧能 力和保护白细胞等作用( 徐飞，1 9 8 9 ；黄玉，1 9 8 6 ) ；徐飞等给缺铁性 贫血模型大鼠进食白米和不同品系黑米，结果表明，三十天后黑米组大 鼠贫血状况明显改善( 徐飞，1 9 8 9 ) ；方军捷等研究也发现黑米皮层提 取物对骨髓抑制后的造血细胞有促进增值、加快造血恢复的作用( 方军 捷，1 9 9 1 ) 。在进一步的研究中，他们还发现黑米皮层提取物对环磷酰 胺抑制后小鼠骨髓造血细胞严重损伤者，有帮助恢复其造血功能的功效。 黑米中含有一种叫紫黑糯米醇的物质，促进人体骨髓造血细胞增值，从 而增强造血功能。 ( 4 ) 防治便秘：黑米中富含膳食纤维，可促进肠胃蠕动。 ( 5 ) 滋补强身：黑米富含蛋白质和多种氨基酸，常食用对慢性病患者、 恢复期病人、产妇、幼儿、身体虚弱者，都有显著的滋补作用。 ( 6 ) 抗氧化、抗衰老作用 黑米中含有丰富的具有抗氧化功效的蛋白质、氨基酸、糖类、维生 素( 特别含白米缺乏的维生素c ) 、花色素、黄酮等物质。张玲等证实黑 米水提液和6 0 醇提液对氧自由基有不同的清除效果，且在所用的浓度 范围内清除率与供试液的浓度呈明显的量教关系，相关系数达显著或极 显著水平，表明黑米具有较强的抗氧化性( 孙玲等，2 0 0 0 ) 。陈文等应 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 用黑粘米酶解液进行小鼠灌胃实验表明，黑米能使小鼠脑单胺氧化酶 b ( m a o b ) 活性降低4 0 6 8 ( p o 0 1 ) ，肝脏超氧化物歧化酶( s o d ) 活性 和全血谷胱甘肽酶( g s h p x ) 活力分别提高1 0 4 1 ( p o 0 5 ) 和1 9 1 3 ( p o 0 1 ) ，肝脏过氧化脂含量( l p o ) 下降2 5 7 1 ( p 0 0 5 ) ，皮肤、尾 腱羟脯氨酸( h y p ) 含量分别提高1 6 4 1 ( p o 0 5 ) 和1 2 1 0 ( p 9 5 ) ，a f b l 的降低了1 0 2 5 ( c a z z a n i g ad ，2 0 0 1 ) 。 花生蛋白过敏原主要有a r a h l 、a r a h 2 和a r a h 3 ；多糖的适当添加可以减 轻花生蛋白的过敏现象。通过挤压膨化工艺的花生蛋白未发现过敏性现象 ( b u r k sw e ta l ，1 9 9 8 ；m o u e c o u c o uj e ta l ，2 0 0 4 ) 。 芳香成分在挤压膨化过程中损失较大，风味多靠挤出后喷涂。也有 在挤压前就调好的，如洋葱味、咖啡味、巧克力味、麻辣味等。挤压膨 化过程中发生的美拉德反应也是膨化食品风味的来源之一( 肖志刚等， 2 0 0 1 ) 。 挤压膨化技术越来越多地被应用于拓展食物资源，改善食品的营养 与口感。我国是一个人口大国，对粮食安全要居安思危。借助于挤压膨 化技术，充分利用我国丰富的食物资源，特别是粗粮，研发具有中国特 色的口感好、营养均衡、安全卫生的廉价膨化食品，平时可以丰富人民 的生活，在出现灾害年份则可以为救荒做出贡献，因此应该得到重视。 1 3 挤压膨化效果的影响因素 1 3 1 原料本身化学组成及淀粉特性 水份、脂类、蛋白质含量及淀粉特性等都会影响挤压膨化效果，脂 类和水份对机腔内起润滑作用。使机腔温度降低，从而降低膨化度。如 果水份高的原料，大量水份在挤出机腔后来不及汽化，残留着部分水份 会导致q 化的淀粉回生，也降低了产品效果，所以含水份和油脂较高的 原料，如大豆、花生等，其膨化度相对要比谷物等低。淀粉颗粒的特性 对膨化度也有一定的影响，硬质淀粉颗粒( 玻璃质) 及小颗粒淀粉，如大 米淀粉，膨化效果较好( 刘宜锋，2 0 0 0 ) 。 1 3 2 原料的水份 原料水份在1 3 1 8 之间比较适合目前我国的膨化机进行膨化。此水 分含量有利于机腔内热量的平衡，使得膨化后产品内部孔洞细密、外皮 壁层细薄、成品品质优良。水份含量太高会导致机腔内温度与压力下降， 原料膨化时放出蒸汽过多而形成许多不能愈合的通路残痕。同时，一些 来不及蒸发的水份也会造成成品的回生，也会造成产品内部蜂窝状麻孔、 山东农业大学硕士学位论文 夹渣不均、口感骨硬、外皮粗糙等不良现象。相反，如果水份太低，原 料在机腔内摩擦、剪切所产生的热量会大于膨化所消耗的热量，使机腔 的压力与温度过高，产品焦黄味苦，膨化倍数小、出料困难，同时会引 起含汤水化合物多的原料发生碳化而使喷嘴堵塞，使设备不能运转 ( c h a n ge ta l ，1 9 9 3 ) 。 1 3 3 粒度的影响 在一定条件下，原料粒度是影响挤压膨化效果的主要因素之一，对挤 压产品组织结构和感官质量有重要影响。如果粒度过大，在同样的温度、 压力和剪切力作用下，原料与水和机筒内壁的接触面积较小，受热较慢， 不易被水充分湿润，原料局部干燥，极易造成堵塞。如果原料粒度粒径过 小，微粒间静电作用加大使物料的连续、平稳输送受到影响；过于细小的 原料遇水后容易结块。往往会导致挤压机内压力不稳，经常出现“喷爆” 现象，无法正常挤出( f r a m en d ，1 9 9 4 ) 。另外，粒度太小，它不仅降 低产品的膨化度，同时也由于物料在机腔内无法形成凝胶，反而造成出料 困难，使物料在机腔内“回流”并碳化( 刘宜锋，2 0 0 0 ) 。 1 3 4p h 值的影响 挤压产品的氮溶解指数、表观黏度、持水性、应力、膨化度等指标受 到挤压原料p h 影响也较为严重。p h 值会影响蛋白质水之间的相互作用， 进而会影响挤压产品的膨胀性和纤维状组织结构的形成。此外，在碱性条 件下，会破坏蛋白质分子中的氨基酸，尤其是半胱氨酸和胱氨酸，因此， 影响挤压产品组织化结构的形成( k a z e m z a d e hm e ta l ，1 9 8 6 ) 。研究表 明，挤压前原料溶液的p h 值不仅影响挤压机内物料团的流动性，也影响 挤压产品的密度、气腔大小、产品的咀嚼性、复水和干燥特性等，在接近 等电点处，大豆蛋白在挤压机内发生变性，可获得充分的组织化结构，添 加任何碱性的物质，均不利于其组织化( h a r r i sp l e ta l ，1 9 9 3 ) 。 1 3 5 螺杆转速及进料速度 固定其他条件不变，提高螺杆转速就会导致物料在机腔内停留时间 缩短，从而导致螺杆与螺套之间的剪切与混合时间不够，淀粉0 【化降低， 使膨化后产品膨松差，膨化度较低。 时问长，温度升高，膨化度也较高， 如果转速过低，原料在腔体内行走 但出料慢，机器喷嘴外淀粉也易因 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 碳化而堵死。固定其他条件不变，加大进料速度，就会增大物料在腔体 内摩擦力，升高腔体温度，造成淀粉碳化及出料困难。如果进料速度过 低，则会导致膨化度小、产品不膨松、产量低。 另外，螺杆与螺套的问隙、螺距大小、模头出料截面积等方面也会 影响的挤压产品的膨化效果。如模头出料截面积大，出料容易，腔体内 外压差较小，腔体温度低，膨化效果也相应降低。 1 4 研究目的与意义 我国有丰富的黑米资源，种质数量占全世界的6 0 以上，深加工的发 展潜力巨大。黑米中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类、维生素( 特别含 白米缺乏的维生素c ) 、花色素、黄酮、醇类、强心甙和皂甙等功效成分。 具有抗癌、抗过敏、防治动脉硬化、改善缺铁性贫血、防治便秘、滋补强 身、抗氧化、抗衰老等功效，是良好的保健食品原料。但是，传统加工方 式使黑米中黄酮、花青素、生物碱、维生素、氨基酸等功效成分损失巨大。 挤压膨化技术是通过高温、高压、高剪切的作用，伎物料淀粉糊化、蛋白 质变性、脂肪细胞破裂，对具有保健功能的、对热较敏感的营养成分保留 率相对较高，有利于提高了营养物质的消化率。基于黑米良好的保健作用 及加工利用现状，本课题将现代食品加工高新技术应用到黑米加工中，以 减少黑米在加工过程中功能成分的损失。主要进行黑米挤压膨化工艺、挤 压膨化对黑米理化特性的影响及黑米膨化粉应用研究。课题的研究成功， 有力的充分利用黑米的营养价值和保健功效，为黑米的精深加工提供理论 基础和经验借鉴，提高了黑米的综合价值，增加了农民收入，产生巨大的 社会效益和经济效益。 1 5 研究内容 ( 1 ) 黑米挤压膨化工艺条件优化： ( 2 ) 挤压膨化对黑米理化特性的影响； ( 3 ) 膨化黑米粉对面包品质影响的研究； ( 4 ) 黑米酸奶的生产工艺研究。 山东农业大学硕士学位论文 2 材料与方法 2 1 原料 黑米： 面包粉： 白砂糖： 食盐： 安琪酵母： 面包改良剂： 发酵食品专用奶粉： 奶油： 鲜牛奶： 新鲜鸡蛋： 2 2 仪器 购自泰安农贸市场 青岛丰夏食品制粉有限公司 市售优级白砂糖 市售优级食盐 湖北安琪生物制品有限公司产 中国广州百利食品有限公司( 优利牌) 内蒙古伊利集团生产 澳大利亚产( 车轮牌) 购自山东农业大学南校区牧场 购于中百超市 微型锤片式饲料粉碎机f c 一2 0 0 型济南市平阴永圣机械有限责任公司 双螺杆全膨化生产线d s 5 6 一x 型济南高新开发区赛信机械有限公司 l x j i ib 低速大容器多管离心机上海安亭科学仪器有限公司 精密增力电动搅拌器j j _ 1 型常州同华电器有限公司 电热鼓风干燥箱3 0 2 型山东龙口市先科仪器公司 旋转粘度仪d v - l i 型日本b r o o k f l e l d 电子万用炉龙口市文太电炉厂 s f l 7 和面机意大利a l a s k a 公司 j f s d 7 0 粉碎磨上海嘉定粮油检测仪器： 仪表恒温水浴锅黄骅综合电器厂 a y 2 2 0 电子分析天平日本岛津公司 k d n 一0 4 a 1 3 凯氏定氮仪上海新嘉电子有限公司 d s 5 6 x 型双螺杆组织机济南高新开发区赛信机械有限公司 t a x t 2 i 5 0 型物性测定仪英国s t a b l em i c r os y s t e m s 带o 造 s h a b a 数显水浴恒温振荡器江苏省金坛市亿通电子有限公司 t 6 新世纪紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司 p h s 2 5 酸度计上海伟业仪器厂 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 h j 6 型多头磁力搅拌器 m a b 5 0 型胶体磨 k x q g 0 1 型杀菌锅 s h a b a 型均质机 2 3 试剂 酒石酸钾钠 葡萄糖 次甲基蓝 。一淀粉酶 碘 乙醚 盐酸 氢氧化钠 石油醚 浓硫酸 硫酸铜 硫酸钾 氢氧化钠 硼酸 磷酸二氢钾 磷酸氢二钠 盐酸 无水乙醇 9 5 乙醇 草酸 酸性橙1 2 乙酸钠 尿素 2 4 实验方法 2 4 1 实验工艺流程： 江苏金坛市中大仪器厂 上海正慧工贸有限公司 诸城中泰机械有限公司 杭州圣亚机械阀业有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 北京双旋微生物培养基制品厂 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 淄博化学试剂厂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市大茂化学试剂厂 天津市大茂化学试剂厂 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市大茂化学试剂厂 天津市盛同鑫化工有限公司 天津市盛同鑫化工有限公司 天津市盛同鑫化工有限公司 天津市化轻贸易有限公司 天津市大茂化学试剂厂 天津市大茂化学试剂厂 天津市凯通化学试剂有限公司 南京科邦医药化工有限责任公司 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市凯通化学试剂有限公司 山东农业大学硕士学位论文 2 4 1 1 黑米膨化工艺流程 黑米( 筛选) 一烘干( 7 0 ) 一粉碎( 使用不同目数的筛网) 一称 量( 5 0 0k g ) 一调节水分至预设值一调节螺杆速度和膨化温度至预设值 挤压膨化烘干( 7 0 ) 一粉碎一取样一冷却一包装。 2 4 1 2 面包制作的工艺流程 面包采用一次发酵进行加工，即： 原料预处理、称量一搅拌一分割一滚圆一成型一醒发( 4 0 ， 1 5 0 r a i n ) 一烘烤( 1 9 0 ，1 5 m i n ) 一冷却一包装 2 4 1 3 黑米酸奶的生产工艺流程 白砂糖 靴黑米粉菌种活化咽发酵齐栅_ 】f 发酵剂 j l 鲜牛奶净化，酉舀 斗预热哟质啼彖菌呻冷却斗接种斗发酵呻冷却一 后熟稍 2 4 2 分析方法 2 4 2 1 糊化度的测定：葡萄糖淀粉酶法。( 刘传福等，2 0 0 9 ) 2 4 2 2 物料含水量的测定( 黄伟坤，1 9 9 3 ) 2 4 2 3 流动性的测定 ( 1 ) 休止角的测定( 固定漏斗法) ( 韩仲琦等，1 9 9 9 ) 将一玻璃板平铺在桌面上，将玻璃漏斗置于铁架台上，使其下端距 桌面玻璃板3 c m 。取样3 9 ，使样品从漏斗中自由下落，在玻璃板中央形 z - 成圆锥体。测定粉体的直径和分体的高度，计算休止角。t a no = 去 n j 二 ( 2 ) 滑角的测定 将待测样品平铺于光滑的玻璃板中央，逐渐抬高玻璃板的一端，直 至达到某一个角度时，样品9 0 从玻璃板上滑下，记录此角。即为滑角。 2 4 2 4 水溶性的测定 称样2 9 ( w o ) 放入已知质量的离心管( w 1 ) 中，加入2 5 m l 蒸馏水，震 荡，直至膨化粉完全分散。室温( 2 5 度) 搅拌3 0 分钟，充分溶解，4 0 0 0 r m i n 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 离心1 5 m i n ，将上清液倒入培养皿( w 2 ) 中，1 0 0 度烘至恒重( w 3 ) ，称离心 管重( w 4 ) 。 吸水性指数：w 3 - _ w 2 10 0 w u 水溶性指数= w 面4 - 矿w 1 1 0 0 2 4 2 5 膨胀力的测定( 陈雪峰等，2 0 0 5 ) 准确称取样品l g 置于刻度试管中，读取体积v 1 ，用移液管吸取7 m l 水加入试管中。震荡均匀后室温放置2 4 小时，读取液体中样品体积v 2 膨胀力( m l g ) ：_ v 2 等- v 1 十里 2 4 2 6 粘度的测定( 张少田，1 9 9 9 ) 称取l g 的样品，加适量的1 0 m l 水调成黑米糊，充分搅拌，使其溶 解彻底。在室温下，用旋转粘度计测定其糊的粘度。 2 4 2 7 起泡性的测定( 李光磊，2 0 0 2 ) 5 0 9 鸡蛋蛋白快速搅拌1 0 m i n 中，加入1 的样品5 0 m l ，继续搅拌 1 0 m i n ，测定蛋白发泡体系的高度。 2 4 2 8 还原糖的测定：斐林试剂直接滴定法( 宁亚群，1 9 9 8 ) 2 4 2 9 淀粉的测定：分光光度计法( 韩雅珊，1 9 9 6 ) 2 4 2 1 0 脂肪的测定：索式提取法( p u n n are ta l ，2 0 0 3 ) 2 4 2 1 l 面团粉质特性的测定( 董海洲，1 9 9 4 ) 2 4 2 1 2 面团拉伸特性的测定( h a r i d a spre ta l ，1 9 9 1 ) 2 4 2 13 面包体积和比容的测定 油菜籽置换法测定面包体积，比容为面包体积与质量之比。 2 4 2 1 4 面包水分测定 采用1 0 4 c 恒重干燥法。 2 4 2 1 5 面包质地的测定( 张守文，1 9 9 6 ：楚炎沛，2 0 0 3 ) 按a a c c 7 4 0 9 方法使用物性质构仪分别测定面包片的硬度、粘聚性、 弹性、回复性和咀嚼性。物性仪所用探头为p 5 0 ，设置为：模式t p a ；实 验前速度2 0 0 m m s ：实验速度1 0 0 m m s ；实验后速度5 0 0 m m s ；压缩深度 4 0 ，间隔时间1 0 s ；压缩次数2 。测定曲线如图1 所示。 山东农业大学硕士学位论文 面积4 面积l 面积5 图l ：血包馒厦的测定不恿图 f i g 1 m e a s u r e m e n ts c h e m e so fb r e a dh a r d n e s s 硬度：是第一次压缩时的最大峰值，多数样品的硬度值出现在最大变 形处。 粘聚性：表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次 压缩的相对抵抗能力，在曲线上表现为两次压缩所做正功之比( 面积2 面 积1 ) 弹性：变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率，用第二次压 缩与第一次压缩的高度比值表示。( 长度2 长度1 ) 回复性：表示样品在第一次压缩过程中回弹的能力，是第一次压缩循 环过程中返回样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比。( 面积5 面 积4 ) 咀嚼性：只用于描述固态测试样品，数值上硬度弹性粘聚性 2 4 2 16 面包感官评定 参阅中国农科院面包烘焙品质评分标准，总分1 0 0 分，其中面包 体积3 5 分，表皮色泽5 分，表皮质地与面包形状5 分，包芯色泽5 分，平滑 度1 0 分，纹理结构2 5 分，弹柔性1 0 分，口感5 分。 2 4 3 研究方法 2 4 3 1 黑米挤压工艺条件优化 黑米挤压膨化工艺及膨化黑米粉应用研究 以物料粒度、物料含水量、螺杆速度和膨化温度作为考察因子，糊化 度为考察指标进行试验设计。 2 4 3 1 1 单因素试验 试验因素与水平如表4 所示。 表4 试验因素与水平 t a b 4e x p e r i m e n t a lf a c t o ra n dl e v e l 2 4 3 1 2 优化试验 在单因素试验的基础上，确定物料粒度、物料含水量、螺杆转速和膨 化温度作为中心组合试验因子。试验因素与水平设计见表5 。 表5 响应面法分析因素与水平 t a b 5m e t h o do fr e s p o n s es u r f a c et oa n a l y s i st h ef a c t o ra n dl e v e l 2 4 3 2 膨化黑米粉理化性质研究 将粉碎好的样品均分成三份，分别过8 0 目、1 0 0 目、1 2 0 目筛子。筛下 的粉体收集做好标记贮存，进行理化性质测定。 2 4 3 3 膨化黑米粉对面包品质影响的研究 2 4 3