蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的工艺优化及糊化特性

裴 斐 1,仲 磊 1,杨文建 1,方 勇 1,汤晓智 1,赵立艳 2,杨方美 2,胡秋辉 1,*

(1.南京财经大学食品科学与工程学院,江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心,江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室,江苏 南京 210023;2.南京农业大学食品科技学院,江苏 南京 210095)

摘 要::目的:采用双螺杆挤压工艺制备蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品,并研究蛹虫草对谷物杂粮膨化产品淀粉糊化特性的影响。方法:以大米粉、糯米粉、薏米粉、红豆粉、黄豆粉、蛹虫草粉为原料,按照一定比例混合制成蛹虫草复合谷物杂粮粉进行挤压膨化实验,并在单因素试验的基础上,选择物料水分含量、螺杆转速、进料速率、挤压温度为影响因素,产品径向膨化率、糊化度、水分含量、吸水性和水溶性指数为指标,设计正交试验,用极差分析法优化出蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的最佳工艺,并利用快速黏度仪测定谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的淀粉糊化特性。结果:蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的最优工艺参数为物料水分含量16%、螺杆转速180 r/min、机筒的5 段挤压温度80-90-120-140-165 ℃、进料速率15 r/min,此时蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的径向膨化率、糊化度、水分含量、水溶性和吸水性指数分别为3.015、84.32%、6.11%、29.65%、416.39%;与谷物杂粮膨化产品相比,蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品峰值黏度、保持黏度、最终黏度、回生值显著下降。结论:蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品挤压工艺可行,添加蛹虫草能够显著降低谷物杂粮膨化产品的糊化特征值,并抑制其淀粉分子的回生或重排。

关键词:蛹虫草;谷物杂粮;挤压膨化;回生

Key words:Cordyceps militaris; cereal grains; extrusion; retrogradation

蛹虫草(Cordyceps militaris),又名北冬虫夏草、北虫草,是一种重要的食药用真菌,其有效成分与冬虫夏草基本相似,蛹虫草中含有虫草素、虫草酸以及各种氨基酸和微量元素,具有降血糖、降血脂、降血压、延缓衰老、增强免疫力等功效 [1-4]。我国的谷物杂粮资源丰富,品种繁多,相对于精细粮食,谷物杂粮的蛋白质、维生素等营养元素含量丰富,具有独特的食疗功效,可以满足“营养健康多样化”的膳食要求 [5];然而每种谷物杂粮都有各自的优势和缺陷,片面地食用某一种不能充分利用其营养,通过科学合理地混合谷物杂粮,可以达到营养互补的作用 [6];此外,添加蛹虫草可以补充普通谷物杂粮所缺少的生物活性物质,增强谷物杂粮的保健功效。淀粉是谷物杂粮的重要成分,国内外研究表明淀粉的糊化特性与稻米等粮食的食用品质、加工特性直接相关 [7]。近年来,挤压膨化技术、红外线灭酶技术、超微粉碎技术和超临界流体萃取技术等食品高新技术在增强人体对谷物杂粮的吸收并改善其口感具有重要应用 [8]

挤压膨化是一种利用高温和高剪切力生产食品的加工技术,食物中的营养成分在挤压腔内的瞬时高温条件下几乎不被破坏 [9]。挤压加工后,原料中的大分子物质(如淀粉、纤维素和蛋白质)分解,提高人体的消化吸收率 [10]。目前,人们热衷于研究物料挤压加工特性和挤压加工参数 [11]。国内外学者对单一、混合谷物杂粮的挤压膨化工艺和膨化产品的糊化特性研究较多,高珊等 [12]发现以黑米粉、黑小麦粉、黑豆粉混合物为原料进行挤压,制成膨化杂粮粉,发现随着膨化杂粮粉添加量越大,峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值、回生值均出现不同程度的下降,糊化温度整体也呈现上升趋势。Shadan等 [13]按一定比例混合谷类和豆类,其中将玉米、大米、豇豆、鹰嘴豆、未萌发绿豆、未萌发豇豆、未萌发鹰嘴豆按照55、10、10、10、5、5、5 g、盐7 g和胡椒5 g混合成粉后进行挤压膨化,发现最终膨化产品的吸水性指数(water-absorption index,WAI)、水溶性指数(water-solubility index,WSI)和堆积密度最佳。李冰冰 [14]发现发芽糙米经过挤压膨化后,热浆黏度、最终黏度和峰值时间较发芽糙米升高,其他黏度速测仪(rapid visco-analyzer,RVA)特征值均有所下降。Ai等 [15]发现生豆粉经过挤压膨化后,蛋白质和淀粉含量不变,但导致蛋白变性和淀粉的糊化,从而改变最终膨化产品的糊化特性和溶剂保持力。杜双奎等 [16]在相同的工艺条件下挤压不同品种的玉米籽粒,发现玉米的糊化特性和挤压膨化特性之间具有相关性,玉米品种的糊化温度越高,其挤压膨化物的WSI越低,WAI、径向膨化率、扭矩、5 区压力及产量越高。Borah等 [17]采用米粉、香蕉种子和杨桃果渣(质量混合比例65∶25∶10)混合成粉后进行挤压膨化并优化工艺条件,发现当螺杆转速350 r/min、机筒温度120 ℃、物料水分12%时,最终膨化产品的WAI、WSI和膳食纤维含量最佳。赵学伟等 [18]发现挤压导致淀粉的糊化和分解,RVA结果显示黏度随套筒温度升高而升高,直至195 ℃。将食用菌添加到谷物杂粮中进行挤压膨化的研究也有一些相关报道。于淑艳等 [19]利用金针菇子实体提取多糖后产生的残渣和谷物为原料进行挤压膨化,在挤压机的高温和高剪切力作用下可以制备出具有保健作用的膨化食品,为金针菇多糖副产物的综合利用提供了新的途径。芦菲等 [20]在玉米粉中添加杏鲍菇、平菇和香菇,采用双螺杆挤压膨化技术制备出高营养、口感酥脆的食用菌类膨化食品,丰富了食用菌产品类型。杨宗渠等 [21]将金针菇多糖和玉米粉混合挤压制备出高蛋白、口感独特的金针菇多糖膨化营养食品,弥补了普通膨化食品中营养失衡、保健功效不足的缺陷。

我国的谷物杂粮加工技术开发起步晚,传统的粗加工品口感差,主要集中在大宗粮食的利用上,对谷物杂粮食品的开发利用缺乏深入的研究 [22],近年来杂粮谷物与果蔬(如芋头、番茄、葡糖等)及果蔬加工副产物(如葡萄渣)的混合物进行挤压生产休闲食品的研究较为热门 [23],而多种谷物杂粮与食用菌的混合挤压的工艺研究及食用菌对膨化产品糊化特性的研究较少。本研究以物料水分、螺杆转速、进料速率、挤压温度为实验条件,产品径向膨化率、产品水分含量、糊化度、WAI和WSI为指标,通过正交试验设计法优化挤压工艺条件,并探究蛹虫草对谷物杂粮膨化产品糊化特性的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蛹虫草 盐城市芝庆堂生物科技有限公司;大米、黄豆、薏米、红豆、糯米 南京天下杂粮有限公司;硫代硫酸钠、糖化酶、盐酸、无水乙醚、碘化钾、碘(优级纯)、氢氧化钠。

1.2 仪器与设备

HK-180型不锈钢万能粉碎机 广州旭朗机械设备公司;SHA-B水浴恒温振荡器 金坛市荣华仪器制造有限公司;101-3AS型电热鼓风干燥箱 上海苏进仪器设备厂;Allegra 64R离心机 美国Beckman Coulter公司;DSE-29/40D型双螺杆挤压膨化机 德国Brabender公司;快速黏度仪 澳大利亚Newport Scientific仪器公司;电炉 上海雷韵试验仪器制造有限公司;电子天平上海速展计量仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

利用锤式旋风磨粉碎大米、黄豆、薏米、红豆、糯米、蛹虫草并过60 目筛,根据前期研究结果,建立线性规划优化模型:1)设定复合谷物杂粮粉中的基本营养素约束条件(g/100 g谷物杂粮粉):蛋白质不小于11、脂肪不小于2、膳食纤维不小于3、碳水化合物66~89,在此条件下能够满足人一天所需的营养素;2)根据原料营养素含量、价格等特性约束各种谷物杂粮在复合粉中的比例;3)以热量最小化为目标函数。利用Excel线性规划功能求解出复合谷物杂粮膨化粉配方为:60%大米、5%黄豆、10%薏米、10%红豆、15%糯米,在挤压膨化的预实验中,确定每100 g复合谷物杂粮粉中添加10 g的蛹虫草粉。

1.3.2 单因素试验设计

双螺杆挤压膨化机主要由喂料器、机筒和啮合型双螺杆组成,物料由喂料器输送至挤压腔内,受到双螺杆的剪切力和机筒壁的摩擦力作用,在高温、高压条件下达到熟化,最后被挤出筒外。通过调节物料水分和挤压机的系统参数(进料速率、螺杆速率、挤压温度)可以使粉状物料扩张成多孔结构。加工区温度前四段确定为80-90-120-140 ℃,以物料水分含量(14%、16%、18%、20%、22%)、进料速率(15、20、25、30、35 r/min)、机筒Ⅴ区温度(145、155、165、175、185 ℃)和螺杆转速(140、160、180、200、220 r/min)为因素,以产品径向膨化率、糊化度、水分含量、WAI和WSI为考察指标,进行单因素试验。

1.3.3 正交试验设计

在单因素试验基础上,选择物料水分含量、进料速率、螺杆转速和机筒Ⅴ区温度为工艺参数进行四因素三水平正交试验,以产品径向膨化率、糊化度、水分含量、WAI和WSI为指标,优化挤压条件,各因素的试验水平见表1。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and their coded levels used in orthogonal array design

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1.3.4 产品特性测定

糊化度测定参照酶水解法 [24]测定;水分含量测定:按GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》中的直接干燥法进行测定;径向膨化率测定:千分尺测定膨化产品的直径,每个样品随机测试20 次,取其平均值,计算公式如(1)所示:

式中:D为径向膨化率;d为膨化产品直径/mm;d 0为模口直径(4 mm)。

WSI和WAI测定:称取2 g(干基A 0)样品置于已称质量的50 mL离心管(A 1)中,加入25 mL蒸馏水振荡均匀并置于摇床中每隔10 min手摇振动1 min后5 500 r/min离心15 min。将上清液倒入已恒质量的培养皿(A 2)中,105 ℃烘至恒质量(A 3),称离心管质量(A 4),公式如(2)、(3)所示。

1.3.5 膨化产品的RVA分析

参照姚大年等 [25]的方法并略作改进,称量3.5 g样品并加入25 mL蒸馏水后置于小铝筒,用小型塑料螺旋桨预搅拌1 min,使样品散开后,卡入RVA旋转塔,选择膨化产品类的工作程序进行上机分析。

1.4 数据统计分析

应用JMP 10.0和SPSS 19.0统计软件分析实验数据,差异显著性采用Student-t检验法,显著性水平选择0.05。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

谷物杂粮发生膨化是由于物料中水分在挤出时瞬间汽化而造成的,因此水是物料体系中一个重要的组成部分。如图1A所示,物料水分含量在14%~22%之间变化时,产品的径向膨化率和糊化度随水分含量升高而呈先上升后下降的趋势。随着物料水分含量上升,淀粉和蛋白质的吸水性增加,导致物料的黏稠度增大,延长在机筒内的停留时间,糊化度升高;另一方面,熔融的物料在挤出时大量水分蒸发,形成均匀腔体,径向膨化率增大;当水分含量大于16%时,过量的水分由于难以占据水分子的原有空间位置而处在间隙中,很难引起物料膨化,此时水起润滑作用,降低物料挤出阻力,缩短物料挤出时间,而导致径向膨化率和糊化度降低 [26-27]

产品WSI和WAI随物料水分含量的升高而呈现不同趋势,WSI与挤压后淀粉分解的可溶性糖含量有关,Wójtowicz [28]、Mahasukhonthachat [29]等研究发现淀粉发生糊化时,淀粉分子结构变化可能会引起水结合能力增强和水中的可溶性物质增加。本研究中,当物料水分含量超过16%并继续上升时,淀粉、蛋白质、部分膳食纤维分解成小分子物质;另外,物料水分含量增加导致水分在物料中的分布更加均匀,从而挤出的膨化产品水溶性物质增多,吸水能力降低,导致产品WAI下降,而WSI仍处于上升阶段。当水分含量超过20%时,物料所受到的挤压阻力和剪切力减小,螺杆扭矩变小,淀粉、蛋白质、粗纤素等大分子物质分解速率变慢,水溶性物质减少而吸水性物质变多,导致产品WAI上升,WSI下降 [30]

温度是保证膨化效果的重要因素,如图1B所示,机筒Ⅴ区温度对产品径向膨化率、糊化度、WAI和WSI的影响趋势一致,机筒Ⅴ区温度高,谷物由固态颗粒转变成熔融状态,物料停留时间变长,糊化度升高;同时水分的膨胀和散失加快;使挤出的产品更加膨松,径向膨化率升高 [31]。当温度高于165 ℃时,物料水分对气体束缚能力减弱,物料表面鼓起的气泡过早破裂,导致径向膨化率降低。Sacchetti等 [32]发现在物料含糖量过高时,能够糊化的淀粉减少,可能产生焦糖化反应产生淀粉和淀粉-焦糖混合物。本研究中当温度高于175 ℃时,糊化度降低,可能是因为谷物杂粮中碳水化合物含量较高,部分物料发生焦糖化反应,导致产品糊化度降低;机筒Ⅴ区温度在155~165 ℃变化时,促进了淀粉、粗纤维、糊精等大分子物质的分解,水溶性物质增加,导致膨化化产品吸水能力降低,WAI下降,而WSI上升 [33]。当温度高于165 ℃时,淀粉和淀粉-焦糖混合物的存在,水溶性物质减少,WSI又出现降低趋势。

图2 进料速率(A)和螺杆转速(B)对产品径向膨化率、糊化度、WAI、WSI的影响SI
Fig. 2 Effects of feeding rate and screw rotation speed on radial expansion ratio, gelatinization of degree, index of water absorption and water solubility

如图2A 1所示,进料速率在15~20 r/min变化时,机筒物料填充过度饱和,物料停留时间短,容易被冲出模口,挤压不充分,导致径向膨化率和糊化度降低;进料速率为25 r/min时,径向膨化率瞬间上升至最高,说明在此转速下,膨化产品径向膨化率能达到最大值。当进料速率过高时,与螺杆转速的协调性降低 [34],物料在机筒内受到的剪切力下降,影响产品的膨化效果;此外,物料多,双螺杆对淀粉的分解作用弱,此时温度对物料中淀粉糊化有积极作用,当进料转速超过30 r/min时,物料量进一步增加,此时温度对物料中淀粉糊化作用减弱,导致部分物料被推送至高温区时淀粉糊化程度降低。

如图2A 2所示,随着进料速率的升高,产品WAI和WSI的变化趋势不同,进料速率在20~25 r/min变化时,WSI和WAI同时降低,可能是由于进料量大,大分子物质分解不完全,导致水溶性物质降低,此外,过快的进料速率导致机筒中进料过多,高温和螺杆的剪切作用减弱,导致挤出的物料滞留过多的水分,引起产品的吸水能力下降,WAI减小。当进料速率高于25 r/min,膨化产品的WSI显著上升(P<0.05),WAI下降,说明在此条件下,物料中的大分子物质分解完全,水溶性物质相应增加,膨化产品的吸水能力下降,WAI减少。

螺杆转速在140~180 r/min不断增加时,机筒内的剪切作用、压力、温度也同时在增加 [35],一方面,淀粉糊化度升高;此外,高温高压条件下物质分子的作用力减弱,分子骨架的自由空间增大,水分子容易渗入而发生溶胀,产生更为疏松的组织,使产品的径向膨化度增大(图2B 1)。螺杆转速过高(大于180 r/min),缩短了物料挤压时间,物料吸热不足,导致产品糊化度和膨化率降低,由此说明只有当进料速率和螺杆转速合理搭配时,才能获得较好的膨化效果,这与张守文等 [34]的研究结果一致。

如图2B 2所示,螺杆转速对产品水溶性和WAI的影响表现在两方面,一方面,当螺杆转速在140~180 r/min变化时,物料与内壁的摩擦力和螺杆的剪切力将部分大分子物质分解成小分子物质,导致产品WSI上升,另外一部分大分子物质如淀粉、膳食纤维未完全分解,使得挤压后的产品WAI也呈升高趋势,当螺杆转速进一步升高,此时物料中的大分子物质分解加快,挤出的膨化产品中WSI显著上升(P<0.05),吸水性能力相应地降低,WAI减小。当螺杆转速超过200 r/min时,大分子物质在机筒内滞留时间短,且受剪切力不均匀,在机筒内物质分解不完全,水溶性物质减少,WSI也随之降低 [36]

过高或过低的水分都会影响产品的贮藏时间,产品水分随着物料水分的增大而升高,可能是由于水分过多,挤出时,腔体温度不足以让物料中大部分水分汽化。随着挤压Ⅴ区温度上升,产品水分逐渐下降,当物料在挤出时,挤压腔的温度升高,物料中的水分吸收的热能增多,且此时物料的黏度较小,物料对水分子的束缚力减小,挤出时的物料水分迅速汽化,从而使水残留量降低 [37]。本研究中随着进料速率的升高,进料量增大,部分物料水分汽化量少,从而使产品水分增大;当进料速率过大时,过多的物料和螺杆摩擦生热,水分蒸发流失,使得产品水分下降。相对于喂料器,螺杆与物料接触时间较长、接触面积较大,转速更快,所以当螺杆转速达到220 r/min时,物料在机筒内运动过快,吸热不足,水分汽化不充分,在出模瞬间汽化逸出较少,致使水分残留量较多 [23]

图3 物料水分含量(A)、机筒Ⅴ区温度(B)、螺杆转速(CC)、进料速率(D)对产品水分含量的影响
Fig. 3 Effects of raw material moisture content (A), s, extrusion temperature (B) and screw rotation speed (C) and feeding rate (D) on the moisture content of the extruded product

2.2 正交试验设计及结果

由表2可知,由于各因素对产品品质指标的影响并不相同,经过前期研究发现径向膨化率、水溶性和WAI对产品品质的影响较大,其中WAI最佳的膨化产品,其风味口感好,更容易被大众所接受。因此以径向膨化率、WSI和WAI为主要评价指标,糊化度和水分含量为次要指标,其中WAI的重要程度大于径向膨化率和WSI,运用极差分析法确定最佳组合。

因素A(物料水分):当物料水分含量为16%时(因素A为2水平),主要评价指标中的径向膨化率和WAI最好,因此选取A 2,物料水分含量为16%;因素B(螺杆转速):当螺杆转速为220 r/min(因素B为3水平)时,WAI和水分含量最好;当螺杆转速为200 r/min(因素B为2水平)时,径向膨化率和糊化度最好;当螺杆转速为180 r/min(因素B为1水平)时,WSI最好,由于选择B 1时的产品径向膨化率和WAI与选择B 2、B 3水平时相差不大,且挤压机在180 r/min下更节能降耗。因此综合考虑选取B 1,螺杆转速为180 r/min最好;因素C(机筒Ⅴ区温度)和因素D(进料速率)分别在165 ℃和15 r/min的水平时(因素C为2水平和因素D为1水平),产品WAI最好;机筒Ⅴ区温度为155 ℃(因素C为1水平)和进料速率25 r/min(因素D为3水平)时,产品径向膨化率最好;机筒Ⅴ区温度为175 ℃(C为3水平)和进料速率25 r/min(D为3水平)时,产品WSI最好;由于在C 2D 1条件下的产品径向膨化率和WSI与C 1D 3、C 3D 3差别很小。综合考虑主要指标的重要程度;选取C 2D 1,即机筒Ⅴ区温度165 ℃,进料速率15 r/min。

综合以上分析,最优组合为A 2B 1C 2D 1,即物料水分含量16%、螺杆转速180 r/min、挤压区温度80-90-120-140-165 ℃、进料速率15 r/min。

表2 正交试验设计与结果
Table 2 Orthogonal array design and corresponding results

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2.3 验证实验结果

按照优化后的工艺条件进行挤压膨化实验,得到的蛹虫草复合谷物杂粮产品的径向膨化率、糊化度、水分含量、WSI和WAI为3.015、84.32%、6.11%、29.65%、416.39%。

2.4 添加蛹虫草对谷物杂粮膨化产品淀粉糊化特性的影响

图4 谷物杂粮膨化产品(A)和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品(B)RRVVAA图
Fig. 4 RVA curves of extruded cereal grains compounded without (A) and with (B) added Cordyceps militaris

由图4可知,随着时间的推进,谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品总体呈现先上升后下降再上升的趋势。温度升高会引起膨化产品中的结晶组织的破坏,淀粉颗粒膨胀变大,从而导致分子间运动阻力增强,黏度迅速增大,随着温度继续升高,淀粉颗粒破裂,部分淀粉分子在内源性淀粉酶作用下液化,流体阻力降低,黏度下降。当温度逐渐下降时,无序状态的晶体部分重新组合,趋于有序化,使得流体阻力增大,黏度增强,即膨化产品开始老化回生 [38]。当温度从70.85 ℃降至42.8 ℃时,蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品出现短时间的持续下降,可能是添加蛹虫草的膨化产品中淀粉含量较少,在相同的水分条件下,更易吸水膨胀,甚至超过可逆点,在RVA机器的搅拌下,膨胀的淀粉颗粒相互挤压,易破碎,导致黏度下降。由表3可知,与蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品相比,谷物杂粮膨化产品中淀粉含量较多,因而在升温-保持-冷却的过程中表现出较高的峰值黏度、保持黏度和峰值时间 [39-41]。添加蛹虫草后,谷物杂粮膨化产品的最终黏度、回生值显著降低,说明蛹虫草能很好地抑制谷物杂粮膨化产品中淀粉回生 [42]

表3 谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品淀粉
糊化特性的差异性分析
Table 3 Analysis of variance for starch pasting characteristics of extruded cereal grains with and without addedCordyceps militaris

注:同列肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

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3 结 论

单因素试验分析结果可得物料水分含量、螺杆转速、挤压温度、进料速率对产品的径向膨化率、糊化度、水分含量、WSI和WAI的影响趋势不尽相同。在单因素试验的基础上,进行正交试验,综合极差分析结果可得最优组合为A 2B 1C 2D 1,即物料水分含量16%、螺杆转速180 r/min、挤压区温度80-90-120-140-165 ℃、进料速率15 r/min;在此工艺条件下,制备谷物杂粮膨化产品和蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品,RVA分析表明添加蛹虫草可以显著降低谷物杂粮膨化产品的峰值黏度、保持黏度和最终黏度,并且能很好地抑制谷物杂粮膨化产品的淀粉回生。

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Processing Optimization and Pasting Properties of Extruded Cereal Grains with Added Cordyceps militaris

PEI Fei 1, ZHONG Lei 1, YANG Wenjian 1, FANG Yong 1, TANG Xiaozhi 1, ZHAO Liyan 2, YANG Fangmei 2, HU Qiuhui 1,*
(1. Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing of Jiangsu Province, College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China; 2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract:Objective: To investigate the processing of puffed cereal grains with added Cordyceps militaris by twin-screw extrusion and to explore the effects of addition of C. militaris on the starch pasting characteristics of extruded products. Methods: The fl ours of fi ve cereal grains, rice, glutinous rice, adlay, red mung bean, and soybean were mixed after adding C. militaris powder and then extruded. Using the one-factor-at-a-time method, moisture content, screw rotation speed, feeding rate and extrusion temperature were selected as independent variables for the optimization experiments which were conducted following an orthogonal array design. The responses were radial expansion rate, degree of gelatinization, moisture content, water-absorbing capacity and solubility index. Optimization of the independent variables was done using range analysis. The starch pasting characteristics of the extruded product were assessed. Results: The optimal processing parameters were determined as follows: material moisture, 16%; screw rotation speed, 180 r/min; extrusion temperature, 80-90-120-140-165 ℃; and feeding rate, 15 r/min. Under these conditions, the radial expansion rate, degree of gelatinization, moisture content, water-absorbing capacity and solubility index were 3.015, 84.32%, 6.11%, 26.65%, and 416.39%, respectively. The rapid visco analyzer (RVA) results revealed that peak viscosity, hold viscosity, final viscosity and setback were reduced signifi cantly in the extruded product after adding C. militaris, while peak time was increased signifi cantly. Conclusions: The extrusion technology was feasible. Moreover, addition of C. militaris could signifi cantly decrease starch pasting characteristics and inhibit starch retrogradation and molecular rearrangement in extruded cereal grains.

收稿日期:2016-08-09

基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-24);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)

作者简介:裴斐(1987—),男,讲师,博士,研究方向为农产品加工及储藏工程。E-mail:feipei87@163.com

*通信作者:胡秋辉(1962—),男,教授,博士,研究方向为农产品加工与安全。E-mail:qiuhuihu@njue.edu.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201624007

中图分类号:TS255.1

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)24-0047-08

引文格式:

裴斐, 仲磊, 杨文建, 等. 蛹虫草复合谷物杂粮膨化产品的工艺优化及糊化特性[J]. 食品科学, 2016, 37(24): 47-54. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201624007. http://www.spkx.net.cn

PEI Fei, ZHONG Lei, YANG Wenjian, et al. Processing optimization and pasting properties of extruded cereal grains with added Cordyceps militaris[J]. Food Science, 2016, 37(24): 47-54. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201624007. http://www.spkx.net.cn