任传英，姚鑫淼，高 扬，洪 滨，卢淑雯

(黑龙江省农业科学院食品加工研究所，黑龙江哈尔滨 150086)

红小豆挤压膨化产品的质量性状分析

任传英，姚鑫淼，高 扬，洪 滨，卢淑雯*

(黑龙江省农业科学院食品加工研究所，黑龙江哈尔滨 150086)

目的:确定红小豆挤压膨化产品质量性状与工艺参数间关系，初步构建产品质量评价指标体系，为挤压膨化产品的开发利用、质量管理及标准制定提供依据。方法:通过回归旋转实验研究物料水分、螺杆转速和膨化温度对挤压产品质量性状(膨化率、吸水性指数、水溶性指数)的影响。采用相关性分析法研究各质量性状间的相关关系。结果:挤压工艺参数影响红小豆膨化产品质量性状的顺序为膨化温度＞物料水分含量＞螺杆转速，膨化温度和物料水分含量显著影响产品质量性状，螺杆转速影响不显著;挤压产品质量性状中，吸水性指数与水溶性指数呈极显著负相关。结论:红小豆挤压膨化工艺参数与产品质量性状间相关性显著，在应用中要根据所需的质量要求选择恰当的工艺参数。

红小豆，挤压膨化，质量性状分析

我国是红小豆主要生产和出口国，年总产量约30～40万t，每年出口5～8万t。红小豆中含有多种生物活性物质:多酚，植酸和原花色素等［1］，其中原花色素具有显著的自由基清除能力，对于预防和控制炎症、心血管疾病、动脉粥样硬化、糖尿病和癌症中的氧化损伤均有帮助［2－3］。挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体，能够实现一系列单元同时并连续操作的新型高新技术［4］，可以使粗粮细化，改善杂粮的口感，营养物质损失较少，且具有杀菌、钝化不良因子、提高蛋白消化率的作用［5－6］。国内外对玉米、大米、小米等的挤压膨化研究较多，而对红小豆的挤压膨化技术研究较少［7－10］。挤压产品质量性状主要包括膨化率、吸水性指数、水溶性指数［11－13］，筛选质量评价指标体系的研究较少。采用回归旋转实验研究挤压膨化工艺与产品各质量性状的关系，并统计分析各质量性状间的相关性，初步构建了产品质量评价指标体系，对建立红小豆挤压膨化产品质量评价标准、产品开发、质量管理和标准制定有重要的理论和技术指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红小豆 市售。

EV25型、法国克莱斯特罗双螺杆挤压机工作站

该工作站由动力单元、挤压单元、传感器监控系统及喂料、进水辅助单元组成，主要技术参数为模口直径 4mm，螺杆转速 0～600r/min，加热段 6段;JXFM110锤式旋风磨 上海嘉定粮油;恒温水浴锅北京市永光明医疗仪器厂;QT－1旋涡混合器 上海琪特分析仪器有限公司;TD5A－WS离心机 金坛市金南仪器制造有限公司;游标卡尺(0.02mm) 哈尔滨量具刃具集团有限责任公司;XS204分析天平(0.0001g) 梅特勒－托利多。

表2 实验设计及结果Table 2 Experimental design and results

1.2 实验方法

1.2.1 红小豆挤压膨化工艺

1.2.2 实验设计 根据各种谷物杂粮挤压膨化的相关研究结果［14］，选择物料水分含量、膨化温度和螺杆转速为考察因素，挤压膨化产品质量性状:膨化率、吸水性指数和水溶性指数为衡量指标进行三因素五水平二次回归旋转实验，实验因素水平见表1。根据物料水分含量水平设计和物料水分测定结果计算出水分含量各水平(－1.682、－1、0、1、1.682)加水量分别为0.8、1.1、1.5、1.9、2.2kg/h。

表1 三因素五水平二次回归旋转因素水平表Table 1 Three factors and five levels quadratic regression factor level table

1.2.3 水分测定［15］采用GB/T5497－1985中的定温定时烘干法。

1.2.4 产品性状测定［16］膨化率:将样品截为20cm长的小段，用游标卡尺在小段的中央测定产品直径。膨化率=产品直径/模口直径(4mm)，重复测定15次取平均值。

吸水性指数和水溶性指数:将样品粉碎(筛孔径为0.18mm)，称2.5g(W0)，放入离心管(W1)中，加入30mL蒸馏水，振荡，直至膨化物完全分散。30℃水浴中保持30min，间隔10min手摇30s。4000r/min离心20min。将上清液倒入铝盒(W2)中，105℃烘至恒重(W3)，称取沉淀物和离心管的总重量(W4)，重复2次。

吸水性指数(干基，%)=(W4－W1)/W0×100水溶性指数(干基，%)=(W3－W2)/W0×100

1.2.5 数据分析 采用SAS9.1和SPSS18.0统计软件进行分析。

2 结果与讨论

2.1 物料水分测定

红小豆原料粉碎后测定水分含量为11.6%。

2.2 红小豆挤压膨化工艺实验设计及结果

将喂料速度控制在12kg/h，实验结果见表2。

2.3 各因素对挤压产品各质量性状影响状况

以物料水分含量、膨化温度和螺杆转速为自变量，以产品质量性状为因变量进行回归分析，结果见表3。物料水分含量仅对膨化率影响极显著(p＜0.01)，对吸水性和水溶性指数影响极不显著;膨化温度对膨化率、吸水性指数影响均极显著(p＜0.01)，对水溶性指数影响不显著;螺杆转速对膨化率、吸水性和水溶性指数影响均不显著。因此，膨化温度是影响红小豆膨化性状的主导因素，其次是物料水分含量和螺杆转速。各因素对各质量性状的影响趋势详见图 1～图3。回归方程分别为:Y1=2.623528－0.228521X1－0.154234X2+0.001232X3－0.062244X21－0.0175X1X2－0.0475X1X3－0.20013－0.065X2X3－0.035728;Y2=45.77538－0.848381X1－1.176485X2+ 0.2231X3－1.253455+0.63875X1X2－0.35125X1X3－2.077236X1.72125X2X3－0.915811;Y3=290.435+ 3.0331X1+34.17666X2+3.466748X3+6.202541+ 0.83875X1X2+ 3.48875X1X3+ 10.77397－0.69875X2X3+0.646441，其中=92%、=87%和=67%，三者均大于50%，说明实验设计所获得的数学回归模型与实验结果拟合良好，自变量与响应值之间线性关系显著。

表3 回归与方差分析结果Table 3 Regression and variance analysis

由图1～图3看出，随着物料水分含量(18%～30%)的升高，产品的膨化率急剧降低，水溶性指数呈现先升高后降低的趋势，吸水性指数呈先降低后升高的趋势。这是因为水分含量低，淀粉吸水少且不均匀，难以形成熔融状态，产品的水溶性较低，需要吸收更多的水分，因而吸水性指数就高;水分含量高，挤压机腔内摩擦力小，挤压物僵硬且溶解性差，因而膨化率、水溶性指数降低，而吸水性指数升高。

图1 各因素对膨化率影响分析图Fig.1 Factors on the impactof the expansion ratio analysis diagram

图2 各因素对水溶性指数影响分析图Fig.2 Factors on the water－soluble index impact analysis diagram

图3 各因素对吸水性指数影响分析图Fig.3 Factors on the water absorption index impact analysis diagram

随着膨化温度(130～190℃)的不断升高，膨化率和水溶性指数呈持续的趋势，而吸水性指数呈增加的趋势。因为温度太低，水分子运动不剧烈，不易渗透到淀粉的空间结构中，以致膨化率较低，淀粉晶体也很难形成熔融状态，水溶性指数较低，而吸水性指数则较高;温度太高，由于物料黏度下降，对气体的束缚力减弱，以致气泡形成过程中较早破裂，因而膨化率较低，也可能造成蛋白和淀粉降解的糖在高温下发生“美拉德”反应，部分淀粉焦糊化，因而水溶性指数降低、水溶性指数升高。

螺杆转速(200～400r/min)的不断增加对膨化率和吸水性指数影响很小，仅对水溶性指数有一定的影响，呈现先上升后下降的趋势。

2.4 挤压膨化产品质量性状间的相关性分析

红小豆挤压膨化产品各质量性状相关分析见表4，吸水性指数与水溶性指数呈极显著负相关关系，而膨化率与吸水性指数、水溶性指数呈现一定的相关性，但不显著。

表4 各质量性状间的相关性分析Table 4 Correlation analysis between quality traits

3 结论

3.1 膨化温度是影响红小豆膨化产品质量性状的主导因素，其次是物料水分含量和螺杆转速，影响顺序为膨化温度＞物料水分含量＞螺杆转速。

3.2 随着物料水分含量的升高，产品的膨化率急剧降低，水溶性指数呈现先升高后降低的趋势，吸水性指数呈先降低后升高的趋势;随着膨化温度的不断升高，膨化率和水溶性指数呈先升高后降低的趋势，而吸水性指数呈持续升高的趋势;螺杆转速的不断增加对膨化率和吸水性指数影响很小，仅对水溶性指数有一定的影响，呈现先上升后下降的趋势。

3.3 挤压产品质量性状中吸水性指数与水溶性指数呈极显著负相关关系。

3.4 本研究确定了红小豆挤压膨化产品质量性状与工艺参数间关系，初步构建产品质量评价指标体系，为挤压膨化产品的开发利用、质量管理及标准制定提供依据。

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Analysis on quality properties of red bean extruded product

REN Chuan－ying，YAO Xin－miao，GAO Yang，HONG Bin，LU Shu－wen*
(Food Processing Institute Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150086，China)

Objective:Make sure the relationship between processing parameters and the properties of product quality.To fix the correlation between processing parameters and the properties of product quality，and initially established production quality evaluation system，this could provide the basis of the further development，quality management and standard formulation of the extrusion products.Methods:Researched the affection of material moisture content，screw speed and expansion temperature on the extruded product quality properties(the expansion ratio，water absorption index，water solubility index and color)by regression rotation test.Correlation analysis to be studied the correlation between various qualitative properties.Results:The effects that the extrusion parameters played on the red bean extrusion production could be considered as expansion temperature＞material moisture content＞screw speed.Affection of expansion temperature and moisture content of materials were significantly and screw speed had no significant effect.Water absorption index and water solubility index were highly significant negative correlation.Conclusion:There was a significant correlation between red bean extrusion parameters and the properties of product quality.This suggested that suitable processing parameters should be chosen depending on the quality requirement.

red beans;extrusion puffing;qualitative properties analysis

TS214.9

A

1002－0306(2012)21－0149－04

2012－04－19 *通讯联系人

任传英(1982－)，女，硕士，助理研究员，研究方向:杂粮杂豆加工。

黑龙江省青年科学基金(QC2011C081)。