擠壓蒸煮技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用
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摘要：介紹了擠壓蒸煮技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用研究進展，并對該技術(shù)的發(fā)展前景作出展望。
關(guān)鍵詞：擠壓機；擠壓食品；擠壓蒸煮；工藝參數(shù)
擠壓蒸煮技術(shù)是集加熱、破碎、混合、蒸煮、攪拌、膨化、重組及成型等多項單元操作為一體的加工技術(shù)。隨著人民生活水平的不斷提高和飲食結(jié)構(gòu)的改善，伴隨著對擠壓機理研究的不斷深入和新型擠壓設(shè)備的研制開發(fā)。用擠壓蒸煮技術(shù)加工富含營養(yǎng)、風味多樣、食用方便的新型食品,已成為我國食品工業(yè)今后的發(fā)展重點。目前，通過擠壓開發(fā)了多種產(chǎn)品如早餐谷物，面包屑，餅干，薄脆餅干，烤面包片，嬰兒食品，零食，糖果，口香糖，組織化植物蛋白，改性淀粉，寵物食品，干湯和干飲料混合物等。擠壓食品以其自身所具有的無窮魅力深受廣大消費者的喜愛，具有廣闊的市場前景。
1食品擠壓技術(shù)
擠壓蒸煮技術(shù)是一種迫使物料以預定速率通過擠壓機模頭以實現(xiàn)各種產(chǎn)品的加工技術(shù)，以這種加工技術(shù)生產(chǎn)的食品稱為擠壓食品。完成這一過程需要借助食品擠壓機來實現(xiàn)，食品擠壓機最初用于加工通心粉和即食谷物丸粒，現(xiàn)在被認為是將原料轉(zhuǎn)化為成品的生物反應(yīng)器。擠壓過程中，在高溫和剪切力的作用下，食品中營養(yǎng)物質(zhì)會發(fā)生生化反應(yīng)，如淀粉糊化和降解、蛋白質(zhì)變性、脂質(zhì)氧化、維生素降解、抗營養(yǎng)物質(zhì)和風味物質(zhì)的形成、礦物質(zhì)生物利用度和膳食纖維溶解度的增加等[1-3]。因此，在發(fā)生這些復雜生化反應(yīng)的基礎(chǔ)上，我們可以根據(jù)需求得到目的產(chǎn)品。擠壓蒸煮技術(shù)自動化控制程度高，物料處理量大，操作可連續(xù)運行，產(chǎn)品生產(chǎn)率高，環(huán)境適應(yīng)性強。此外還能設(shè)計和開發(fā)新型食品，所開發(fā)的新型食品擁有獨特的形狀和風味，因此，擠壓蒸煮比其他常用的加工方法更實用[4]。擠壓蒸煮也有助于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)修飾，提高產(chǎn)品溶解性，溶脹力，水合物漿液黏度和持水能力。
2擠壓蒸煮技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用
擠壓食品主要以谷物、淀粉、植物蛋白等為原料制成。這些成分的主要作用是賦予了產(chǎn)品特定的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、口感、松厚度等特性。目前，擠壓技術(shù)在食品工業(yè)上主要生產(chǎn)即食谷物類食品、擠壓小吃食品、組織化植物蛋白食品、面食制品、肉制品。
2.1即食谷物類食品
對于即食谷物類食品的加工，擠壓蒸煮技術(shù)相比于傳統(tǒng)加工方法有更多的優(yōu)點。擠壓蒸煮可以加快物料處理時間，降低處理成本。同時擠壓機的占地面積小，生產(chǎn)更多類型產(chǎn)品時具有更大的靈活性。產(chǎn)品質(zhì)地是評價即食谷物類制品品質(zhì)優(yōu)良的重要依據(jù)。即食谷物類制品必須有良好的水溶性、吸水性，并且產(chǎn)品的硬度、酥脆性要合適。OLIVEIRA等[5]通過擠壓技術(shù)，用全谷物小麥粉與玉米粉制作了一種營養(yǎng)即食谷物早餐制品。研究了機筒溫度、水分含量、小麥粉和玉米粉的配比等因素對產(chǎn)品特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的膨脹比例和容積密度與物料水分含量密切相關(guān)，而產(chǎn)品中全谷物小麥粉的比例與產(chǎn)品顏色、硬度、酥脆性等多種性質(zhì)相關(guān)，當全谷物小麥粉的比例為80%、水分含量16%、機筒溫度為90~110℃時，產(chǎn)品的質(zhì)量最好。對于即食擠壓谷物類制品，在產(chǎn)品感官、質(zhì)地等要求的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)還需合理，特別是針對一些特定食用人群。VILAKATI等[6]先用紅外輻射將高粱和豇豆的混合粉末微粉化，再通過擠壓技術(shù)制成一種即食沖調(diào)粥制品。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對原料進行微粉化處理不僅滅活了豇豆中的胰蛋白酶抑制劑，還使產(chǎn)品的吸水性、水溶性大大提高。對產(chǎn)品進行營養(yǎng)分析，發(fā)現(xiàn)這種即食谷物類食品的蛋白質(zhì)消化率、氨基酸含量大大提高。這種即食谷物類食品能很好地補充嬰幼兒的營養(yǎng)需求。
2.2擠壓小吃食品
擠壓小吃食品食用方便，營養(yǎng)價值高，有特殊質(zhì)地，因此深受消費者喜愛。擠壓小吃食品主要是以谷物制品為原料，通過擠壓技術(shù)對其進行各種復雜的物理加工，以生產(chǎn)具有不同形狀和質(zhì)地的產(chǎn)品。在擠壓小吃食品中，原料在機筒內(nèi)經(jīng)過高溫剪切作用而糊化。產(chǎn)品被迫通過模具，切成塊狀，使擠壓小吃食品的形狀滿足消費者需求。值得注意的是，擠壓小吃能否被消費者接受與其感官屬性相關(guān)，其中質(zhì)地起主要作用。對于這種食品，膨脹指數(shù)高是消費者期望的結(jié)果，同時脆性也是最重要的屬性。FIORDA等[7]通過擠壓技術(shù)用木薯淀粉制成了一種小吃食品，研究擠壓溫度和水分含量對小吃食品質(zhì)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當擠壓溫度為104.1℃、物料水分含量為16%時，擠壓小吃食品有較大的膨脹指數(shù)，適中的比體積以及較好的顏色，其質(zhì)量最佳。對于擠壓小吃食品，在滿足其感官、質(zhì)地要求的基礎(chǔ)上，其營養(yǎng)、功能性尤為重要。PĘKSA等[8]分別向玉米粉中加入洋姜塊莖粉末、莧菜種子粉末、南瓜果肉粉末，通過擠壓技術(shù)制成擠壓小吃，并研究了擠壓小吃的營養(yǎng)、功能特性。研究發(fā)現(xiàn)，向玉米粉中加入莧菜種子粉末對于產(chǎn)品的感官品質(zhì)并沒有太多影響，但能顯著增加產(chǎn)品中的總酚含量，而加入洋姜塊莖粉末和南瓜果肉粉末雖然能增加產(chǎn)品的抗氧化能力、總酚含量，但是產(chǎn)品的外觀、質(zhì)地卻受到了很大影響。因此，我們可以根據(jù)對產(chǎn)品的需求而添加不同的原料進行擠壓操作。
2.3組織化植物蛋白
植物蛋白質(zhì)的擠壓組織化是將蛋白質(zhì)分子（通常是大豆蛋白）重組進行分層，交叉連接呈塊狀，使其在進一步加熱時耐受剪切和其它處理。其纖維組織結(jié)構(gòu)類似瘦肉，復水后有一定的彈性，有咀嚼感。對于擠壓組織化技術(shù)，擠壓溫度對產(chǎn)品的加工過程、產(chǎn)品質(zhì)地起著決定性的作用。OMOHIMI等[9]對黎豆屬豆類用擠壓組織化技術(shù)進行加工，研究擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速以及物料水分含量對產(chǎn)品性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，螺桿轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品性質(zhì)的影響不顯著，在一定的物料水分含量范圍內(nèi)，增加水分含量能使擠出物有更高的密度和吸水指數(shù)，而增加擠壓溫度能使產(chǎn)品膨脹指數(shù)增大。當擠壓溫度為120.15℃，進料水分含量為47%，螺桿轉(zhuǎn)速為119.19r/min時，產(chǎn)品性質(zhì)最佳。OSEN等[10]選擇了豌豆蛋白分離物進行擠壓組織化，研究擠壓參數(shù)對擠出物特性的影響。結(jié)果表明，產(chǎn)品紋理性質(zhì)取決于擠壓溫度。在擠壓期間只有輸入的能量足夠大時，產(chǎn)品才會出現(xiàn)較好的紋理。這項研究表明，豌豆蛋白分離物可以充當開發(fā)纖維肉替代品的原料，來滿足消費者對植物蛋白食品的需求。
2.4面食制品
面食食品通常是以小麥面團為原料制成的的產(chǎn)品。硬質(zhì)小麥粉是制作面食食品的最佳材料。硬質(zhì)小麥具有硬度大的特性，可以賦予產(chǎn)品不同于普通小麥的金黃色。但硬度太大會對產(chǎn)品的口感造成一定的影響。WOJTOWICZ等[11]以硬質(zhì)小麥為原料，麥麩作為添加劑，通過單螺桿擠壓機開發(fā)了一種強化的面食類產(chǎn)品。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的硬度隨著麥麩添加量的增加而降低，因此，在保證產(chǎn)品顏色的同時，通過加入一定量的麥麩還能使產(chǎn)品的硬度降低，很好地解決硬質(zhì)小麥加工的口感問題。RATHOD等[12]以扁豆和大米為原料，通過擠壓蒸煮做成一種面條產(chǎn)品，研究產(chǎn)品最優(yōu)工藝條件、物理化學特性以及蛋白質(zhì)和淀粉的消化率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在最優(yōu)工藝條件下，胰蛋白酶抑制劑、植酸和單寧這些抗營養(yǎng)因子含量下降顯著，而體外蛋白質(zhì)消化率、體外淀粉消化率顯著提高。這充分說明了擠壓蒸煮能通過降低食品中抗營養(yǎng)因子的含量來提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。面食制品由于其含有麥麩，考慮到一些人對麩質(zhì)有過敏反應(yīng)，現(xiàn)在很多研究者努力尋找無麩質(zhì)面食產(chǎn)品作為傳統(tǒng)面食制品的替代品。WANG等[13]研究了擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速對于糙米面食的質(zhì)量特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速對產(chǎn)品的蒸煮特性和質(zhì)地有顯著影響，當擠壓溫度為120℃，螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min時，擠壓產(chǎn)品的蒸煮損失最小，硬度和黏附性均符合質(zhì)地要求，產(chǎn)品質(zhì)量最佳。這項研究表明糙米面食可以作為無麩質(zhì)制品的良好替代品。
2.5新型肉制品
用肉類為原料進行擠壓很容易造成機筒的堵塞，所以一般會復配一些其他物料，稱作肉類填充劑，來源包括棉籽蛋白質(zhì)、花生蛋白、芝麻蛋白、向日葵蛋白、豌豆蛋白、豆蛋白等。楊震等[14]將組織化的豌豆蛋白添加到肉制品中，分析其在肉制品中的加工特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加4%豌豆蛋白對肉制品的顏色、質(zhì)構(gòu)特性、感官評價等效果最好，添加量過高或過低都對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。對擠壓肉制品的進一步研究方向是通過擠壓技術(shù)得到功能強化的食品以提高其營養(yǎng)價值。CIAN等[15]用牛血紅蛋白濃縮物的水解產(chǎn)物作為添加劑，玉米粉為原料，使用單螺桿擠壓機開發(fā)出了一種強化食品，這種強化食品能成為良好的鐵源食品。SHAVIKLO等[16]將經(jīng)過冷凍干燥的魚蛋白作為強化劑，開發(fā)出了一種以玉米為原料的擠壓產(chǎn)品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品具有良好的儲存貨架期，并且在儲存期間不會引起氣味和風味的變化。
3展望
擠壓產(chǎn)品是食品工業(yè)發(fā)展中增速最快的產(chǎn)品之一，多年來，擠壓蒸煮技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)新型產(chǎn)品的主流技術(shù)。擠壓蒸煮可以加工多種成本廉價的原材料，并且具有加工時間短的優(yōu)點，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類也很多。擠壓是一種高度通用的單元操作，適用于各種食品加工。擠壓機可以用來蒸煮，塑形，混合，將產(chǎn)品組織化以及使產(chǎn)品成形，它具有保持產(chǎn)品質(zhì)量，維持高生產(chǎn)率以及降低成本的優(yōu)點。盡管現(xiàn)階段國內(nèi)外對食品擠壓過程中的原料性質(zhì)變化、擠壓過程黑箱的揭示、擠壓過程模型的構(gòu)建等方面取得了明顯成績，但將擠壓機作為生化反應(yīng)器的機理與技術(shù)亟須突破。未來，研究熱點應(yīng)該在改進擠壓技術(shù)，使其較少依賴所使用的原材料性質(zhì)，實現(xiàn)食品擠壓過程中可視化。綜上所述，擠壓技術(shù)有潛力成為最重要的食品加工技術(shù)。
〔參考文獻〕
[1]楊震,曲超,貢慧,等.豌豆蛋白組織化擠壓工藝參數(shù)優(yōu)化及其在肉制品中的應(yīng)用[J].延邊大學農(nóng)學學報,2016,38(4):317-324.
作者:畢荃 薛文通 單位:中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院