谷物食品科学作业.doc

谷物膨化食品加工技术与发展 摘要：谷物膨化食品有即食方便、口感松软自然和酥脆可口等特点, 深受人们喜爱。本文介绍了食品膨化原理、谷物膨化食品的特点和分类，以挤压膨化为例介绍了膨化加工工艺，总结了膨化食品技术的现状, 并论述了膨化技术的发展趋势。关键词：谷物膨化食品；膨化技术；发展趋势The Process Technology and Development of the Grain Puffing FoodAbstract: The grain puffing food is convenient to eat. It tastes soft and nature and is crisp and tasty. So it is very popular with large amounts of people. In this test, the principle of extrusion, the characteristic and classification of the puffing food are introduced. The processing technology of puffing is also presented with the extrusion as an example. The current technology of puffing food is summarized in this text and the development tendency is also discussed.Keywords: The grain puffing food; technology of puffing; development tendency 1 前言膨化食品是六十年代末出现的一种新型食品，国外又称挤压食品、喷爆食品、轻便食品等。膨化食品直接使用农产品原料（如玉米），或谷类作物初级加工品（如玉米粗粉、大米粗粉等）作为原料，经加湿(调整水分)、焙烤、油炸、挤压或微波等方式膨化而制成的具有一定膨化度、体积明显增大,且具有一定酥松度的食品1。其种类主要有薯片、妙脆角、虾片、锅巴、雪米饼、小馒头、爆米花等。来自第二届休闲膨化食品产业峰会上的资料显示，在各类休闲食品中，谷物膨化食品发展最快，占城市家庭消费综合指数最高。谷物膨化食品品种繁多，外形精巧，营养丰富，酥脆香美，深受儿童、青少年以及一些老人的喜爱，成为一种时尚的休闲食品。2 国内外谷物膨化食品和膨化技术的发展膨化技术作为一种新型食品加工技术，在国外发展很快。早在1856年美国的沃德就申请了关于食品膨化技术的专利。1936年，挤压法生产膨化玉米果首次成功。日本在20世纪30年代至40年代进行侵略战争期间曾采用膨化技术加工玉米、麦类，再经过压制成军粮。20世纪60年代，日本膨化技术发展起来，用膨化大米制成面包、点心、蒸制品和炸制品等。20世纪70年代以来，各食品厂家积极研制膨化食品，并申请了各种膨化食品专利食品，其中有以小麦粉、荞麦、小麦胚芽等为主要原料制成的谷物膨化食品2。在膨化类食品领域中，膨化小食品的发展最为迅速，美国年产值已达十几亿美元3。目前，一些国家生产膨化小食品已有成熟的工艺和先进的设备，并形成了生产线；由于设备先进，能够生产出外形精巧、多样化的膨化小食品。如今国外食品膨化技术及其理论的研究已处于兴旺时期。近年来我国食品工业呈现持续快速健康发展，膨化食品正在逐渐成为百姓日常生活的必需消费品。我国每年休闲食品的销售额达几十亿元人民币,其中谷物膨化食品的年产量约20万吨。从第二届休闲膨化食品产业峰会上获悉，休闲食品在大中城市主要超市和重点市场的经营比重上升到10%以上，位列第一，其销售额上升到5%以上，位列第三，休闲膨化食品消费面正逐渐扩大。2008年我国主要休闲食品行业销售产值超过500亿元，同比增长超过304。薯类、谷类等膨化食品占据休闲食品市场的大半江山，由此可见，作为休闲食品的一大类，谷类膨化食品具有巨大的发展空间。但由于种种原因，我国的膨化技术发展缓慢，应用现代膨化技术生产膨化食品的时间并不长。由于生产厂家对膨化食品的研究开发工作不够重视, 膨化食品风味单调、品种少,远不能满足人们的需求5。近年来,美国、日本、欧洲各国和东南亚国家和地区很多著名的膨化食品生产企业纷纷在中国投资建厂,生产各种膨化食品。特别是随着很多国际食品公司投资中国，各类膨化休闲食品在工艺技术设备等方面也有了长足进步6。因此,大力发展并加快膨化技术在食品生产中的应用步伐,促进我国食品工业的发展,是目前食品科学工作者需着重考虑的一个课题。3 谷物膨化食品的特点3.1 营养成分的消化率高谷物膨化食品一般以谷物面粉为主要原料，其原因在于谷物有良好的膨化性质及平淡的风味。谷物原料中的淀粉在膨化过程中很快被糊化，使其中蛋白质和碳水化合物的水化率显著提高。糊化后的淀粉经长时间放置也不会老化。富含蛋白质的植物原料经高温短时间的挤压膨化蛋白质彻底变性，组织结构变成多孔状，有利于同人体消化酶的接触，从而使蛋白质的利用率和可效率提高。由于挤压膨化是在高温瞬时进行操作的，故营养损失小1,7。3.2 赋予制品较好的营养价值和功能特性，有利于食品强化。采用挤压技术加工以谷物为原料的食品时，加入氨基酸、蛋白质、维生素、矿物质、食用色素和香味料等添加剂可均匀地分配在挤压物中，并不可逆地与挤压物相结合，可达到强化食品的目的。3.3 改善食用品质，易于贮存。玉米、高粱等粗粮中含有较多的纤维素、维生素和钙、磷等矿物元素，对人体有利，但其一般口感较差，且不易消化。采油膨化技术可使原本粗硬的组织结构变得蓬松柔软，在膨化过程中产生的美拉德反应又增加了食品的色、香、味。因此，膨化技术有利于粗粮细作，改善食品品质。另外，膨化食品经高温、高压处理，即可杀灭微生物，又能敦化酶的活性，同时膨化后的食品，其水分含量降低到10%以下，限制了微生物的繁殖，有利于提高食品的贮存稳定性。4 谷物膨化食品的分类谷物膨化食品按照不同的标准可以进行不同的分类，参考国标GBl740l- 2003 膨化食品卫生标准和轻工行业标准QB2353- 1998膨化食品,谷物膨化食品按生产工艺的不同可分为81.挤压膨化食品：以谷类为主要原料,经挤压机挤压,在高温、高压条件下,利用机内外的压力差,使产品膨化而制成。2.油炸膨化食品：以谷类为主要原料, 经食用油煎炸膨化而制成。根据其温度和压力，又可分为高温油炸膨化食品和低温真空油炸膨化食品3.焙烤型膨化食品：以谷类为主要原料, 经焙烤、焙炒或微波等加热方式膨化而成。4.其他膨化食品:如正在研究开发的利用超低温膨化技术、超声膨化技术、化学膨化技术等生产的谷物膨化食品。按膨化加工的工艺过程分类9：1.直接膨化食品：又称一次膨化食品，是指以谷物原料，用直接膨化法生产的食品。如爆米花、膨化米果等。2.间接膨化食品：又称二次膨化食品，是指以谷物原料，用间接膨化法生产的食品。5 谷物膨化食品的加工原理5.1 挤压膨化原理挤压膨化时原料在膨化机中受热，当内部达到一定温度和压力后，原料中的水分被加热到远超过其沸点的温度而呈过热状态。大原料从挤压机中出来时压力突然降低，原料中的水分瞬间汽化，体积迅速膨胀（有时可增大2000倍，而此时原料组织柔软有弹性，大量蒸汽在结构中形成巨大压力促使面团膨胀）10。当结构达到弹性极限时，气泡破裂，热蒸汽逃散，内部压力下降，气泡逐渐塌陷，气泡壁相连，但这个过程在原为恢复到原来的密度前就停止了。这是因为面团失去水分且温度下降，整个结构变硬从而使多孔疏松的海绵体结构得到固定。挤压蒸煮技术是现代食品加工的先进技术，积压积极输送、混合、加热和加压等多种单操作于一体，作为一种连续的反应器能在极短时间内实现物料的混合与转化，因此，在膨化休闲食品生产中有着广泛的应用11。5.2 其他膨化技术原理油炸、烘烤、微波或其他高温膨化法与挤压膨化类似12，不同之处在于前者采用顺家生问时原料蒸汽压力上升的速度快于水分蒸发的速度，在水分蒸发前就使原料内部达到很高的压力，当水分急剧汽化时，原料内部淀粉就随之膨化。谷物膨化食品加工技术6 直接挤压类谷物膨化食品直接膨化类休闲食品是一类消费非常广泛的食品。通常，直接膨化的食品是在高剪切蒸煮挤压机上产生的，直接达到产品所需的膨化度、熟化度和产品造型，除了干燥外不需要进一步的加工处理13,14。直接膨化谷物休闲食品的典型代表是玉米卷、洋葱圈和土豆条。谷物直接挤压膨化工艺流程：烘干或油炸混合挤压膨化原料预成品调味成品6.1 技术要点：6.1.1 可膨化原料膨化食品一般以谷物面粉为主要原料，其原因在于谷物有良好的膨化特性及平淡的风味。常用于膨化食品的谷物原料包括：米粉、玉米粗粉或细粉、燕麦粉、小麦面粉、未改性的谷物淀粉、预糊化淀粉等。6.1.2 混合干物料预先混合均匀的目的是让物料于水相调和达到预润湿的效果。挤压前使水分分布均匀是极其重要的，如分布不均匀，在操作时会产生设备阻塞并导致产品质量下降。同时与水的混合过程为淀粉的水合作用提供了一些时间，这对挤压加工也会产生一定的影响。计入充分的水分使总的含水量达12%-20%（湿基）。当采用双螺杆挤压机时，可不进行预润湿处理。而且双螺杆会产生充分的混合效果，使水分均匀分布，这对多成分的产品来说很经济实用。6.1.3挤压挤压机对谷物进行蒸煮并在压力下把它们转变成塑性熔融体，蒸煮过的物质在压力作用下经过小的模孔，而形成一定的形状，接着从模孔中被挤出而发生膨化形成最终的形状。挤压机的操作条件可用来控制直接膨化产品的质地和密度，其中能独立进行控制的加工参数包括含水量、进料速度、套筒温度和螺杆速度（如果速度可变）。6.1.4 干燥直接膨化的食品一般在挤压加工要求进行干燥。挤压机内面团的含水量为15%-20%，挤压后由于水分变成蒸汽散蒸掉而降至8%-12%，接着产品再进行干燥水分降到2%-3%，以形成松脆的质地并获得稳定的货架寿命。由于产品密度小，故干燥时间通常非常短。6.1.5 涂料膨化和干燥过的产品最后要用油和调味料进行喷涂。又能给予产品更好的口感，调味剂则用于调节出不同的风味的产品。油和调味剂的包衣通常占成品质量的35%左右15。7 间接挤压类谷物膨化食品又称为“第三代休闲食品”，间接膨化是原料经挤压后，没有膨化或只产生少许膨化，产品膨化工艺主要靠挤出之后的焙烤或油炸来完成。在间接挤压膨化工艺中，原料经挤压机的作用，只起到熟化、半熟化或组织化，以及给予产品一定形状的作用16。7.1谷物间接膨化工艺流程半成品包装干燥挤压机成型原料油炸焙烤或微波膨化调味成品与直接挤压膨化食品相比，间接挤压膨化食品一般具有较均匀的组织结构，口感较好，不易黏牙，淀粉糊化较彻底，膨化度也较易控制。对于造型复杂的产品，直接膨化一般不能达到直接成型的目的，而间接膨化则有较好的膨化效果和较高的成型率。但间接挤压膨化的工艺流程较长，所需辅助设备也较多。8 谷物膨化食品的发展趋势8.1 营养性谷物膨化食品膨化食品长久以来因其可口性好、口味独特多样、携带方便、易于食用、保存期长等优点，一直以来受到众多消费者的欢迎。但近几年来，因为营养安全方面等因素，膨化食品屡遭非议，严重制约了其良性发展。脂肪、碳水化合物、蛋白质是传统膨化食品的主要成分。从成分结构看，属于高油脂、高热量、低粗纤维的食品。除此以外，传统的膨化小食品中大多含有较多的味精和食盐及食品添加剂，大量和长期食用会造成油脂、热量吸入高，营养素摄入不足，容易导致肥胖。随着人们消费意识的逐渐提高，食品营养已成为消费者购物的主要关注对象。作为膨化食品，目前行业发展中最主要的问题就是解决产品的营养，改变人们以往对其“垃圾食品”的认识。一方面可以从原料着手来改善产品的营养结构，选择不同的原料种类与配比来达到营养化的目的，例如冯启利、于化泓17等人研究的以大米为原料,大豆、桔皮、骨粉、蛋壳、虾皮、玉米等为配料的营养型膨化食品，利用大豆蛋白补充大米中蛋白质含量的不足。骨粉和虾皮中不仅含有丰富的钙,还有磷、锌、氟等元素,对提高谷物膨化产品的营养价值有很大意义。桔皮有性温、入肺、健胃、祛痰、镇咳、驱风、利尿等功效,还是治疗高血压、心肌梗塞、脂肪肝的有效药物。利用人们废弃的桔皮,把经加工处理后的桔皮添加到人们喜爱的膨化食品中去,不但能增强食品的风味,而且能使其成为具有一定保健价值的风味食品。解文志、曹龙奎等人18研制的大豆膳食纤维膨化食品，是以豆渣为原料，加入一定比例的淀粉，豆渣不仅价格低廉、来源广泛，而且含有丰富的膳食纤维，对保护环境、充分利用资源有着重要意义。 除此以外， 许光映19选用苦荞、燕麦、杂豆等色杂粮为主要原料，有针对性地强化苦荞的黄酮、燕麦膳食纤维等功能性营养因子，研制出可降低血脂、调节血压和润肠通便等专用系列杂粮膨化保健食品。 其次，通过调整调味品的成分来改善产品的营养结构。膨化食品是一种风味型休闲食品，需要使用调味品来改善、强化产品的风味特征。因此，可以通过在调味粉（液）中添加一些具有营养功能的成分来改善产品营养结构，如添加维生素、微量元素，特别是天然调味基料，如肉类纯粉、水产品抽提物等，既能改善产品的营养，又能强化产品的风味与口感，具有较大的应用前景。例如邓放明、尹华等人20以大米、面粉为主料,向其中添加乳酸钙、柠蒙酸铁铵，以强化钙、铁离子，加工出风味油炸膨化食品。8.2 低能量谷物膨化食品从成分结构看，传统的谷物膨化食品属于高油脂、高热量、低粗纤维的食品，长期食用会造成油脂、热量吸入高，营养素摄入不足，容易导致肥胖。因此低能量化，也是休闲食品的一个重要发展方向。目前，各类低能量休闲食品也已推出市场，显示了巨大发展潜力和广阔的发展空间。1990年，美国Frito-Lay公司推出Ruttles Light和Doritos Light 2中品牌的低能量型薯条和玉米片，其能量比普通产品低1/3。Thompson Kitchen公司推出的无油玉米片是此类产品中的首创20。 许多谷物膨化食品的加工中都有油炸工序，因此，其能量控制与它们的油脂含量密切相关，而这又要取决于加工过程中的油脂的吸收。选择固体物质含量高的原料可以缩短油炸所需的时间，也可将原料在油炸前预先干燥或部分干燥以缩短油炸时间。要控制油炸过程的吸油量，油炸的温度也很关键。原料应在尽可能高的温度下油炸，以缩短油炸时间、减少吸油量。此外，原料的表面积越大，吸油量也越多。因此圆片的含油量较低。8.3 微波膨化技术微波膨化是通过电磁能的辐射传导，使水分子吸收微波能、产生分子快速振动获得动能, 实现水分的气化, 进而带动物料的整体膨化21,22。目前已有利用微波膨化技术生产的谷类膨化食品, 如美国的微波爆米花。与采用油炸膨化制成的休闲食品相比, 微波膨化含油率低, 产品不含油或少含油, 而且松脆可口, 具有加热速度快、时间短、产品质量高、加热均匀和设备占地面积少等特点。可以预见, 微波膨化技术是膨化食品生产技术发展的一个方向。由于我国对于微波膨化应用的基础研究和相应的设备开发还处于起步阶段, 微波膨化技术还需进行深入研究和开发。9 小结谷物是人类赖以生存的主要食物资源，谷物加工产业肩负着为人类提供基本的膳食来源、保证人类健康的重任。笔者在查阅资料中发现当今世界的谷物加工产业正朝着利用现代高新技术（诸如挤压技术、超临界萃取技术、微胶囊技术、生物技术）、加大对有限的谷物资源的开发力度和提高谷物产品附加值的方向迈进。笔者认为膨化技术就属于这样一种高新技术，它不仅为谷物类、淀粉类等原料在食品工业中的应用开辟了一条崭新的途径，而且膨化加工后的产品一经调味，就成为了酥脆香美、备受青年人的喜爱的休闲食品 ，具有巨大的消费市场 。但目前我国应用膨化技术生产膨化食品还处于初级阶段，因此应积极开展膨化理论和膨化技术研究，不断开发新产品。笔者相信，随着以上各项工作的开展，以及人民生活水平的提高，满足大众生活需要的膨化食品必将迅速发展。参考文献1 武杰，何宏. 膨化食品加工工艺与配方M.北京：科学技术文献出版社，2001：5202 于海舰. 风味创新营养化膨化食品发展的必然趋势. 中国食品质量报,产经新闻，2005,:13 于化泓，冯启利，彭珊珊. 营养型膨化食品的研制J. 江西食品，1998，（2）：29304 Jorge Minoru Hashimoto,Elizabeth Harumi Nabeshima.Effect of processing conditions on some functional characteristics of extrusion-cooked cassava starch/wheat gluten blendsJ.Journal of the Science of Food and Agriculture, 2002, 82(8): 924930.5 罗明泉编译. 食品营养分析M. 北京: 中国食品出版社, 1987:2126 于功明,陆晓滨,王成忠.挤压膨化食品的营养学评价J.食品工业科技，2003，（2）：78807 Hamit Koksel,Gi-Hyung Ryu.Development of a bulgur-like product using extrusion cookingJ.Journal of the Science of Food and Agriculture,2003,83(7):630636.8 肖志刚,张秀玲.挤压膨化玉米理化变化的研究J.食品研究与开发,2001,22(3):1416.9 于海舰. 风味创新营养化膨化食品发展的必然趋势. 中国食品质量报,产经新闻，2005,:110 毛建卫,崔