挤压蒸煮技术在食品工业上的应用

摘要：介绍了挤压蒸煮技术在食品工业上的应用研究进展，并对该技术的发展前景作出展望。

关键词：挤压机；挤压食品；挤压蒸煮；工艺参数

挤压蒸煮技术是集加热、破碎、混合、蒸煮、搅拌、膨化、重组及成型等多项单元操作为一体的加工技术。随着人民生活水平的不断提高和饮食结构的改善，伴随着对挤压机理研究的不断深入和新型挤压设备的研制开发。用挤压蒸煮技术加工富含营养、风味多样、食用方便的新型食品,已成为我国食品工业今后的发展重点。目前，通过挤压开发了多种产品如早餐谷物，面包屑，饼干，薄脆饼干，烤面包片，婴儿食品，零食，糖果，口香糖，组织化植物蛋白，改性淀粉，宠物食品，干汤和干饮料混合物等。挤压食品以其自身所具有的无穷魅力深受广大消费者的喜爱，具有广阔的市场前景。

1食品挤压技术

挤压蒸煮技术是一种迫使物料以预定速率通过挤压机模头以实现各种产品的加工技术，以这种加工技术生产的食品称为挤压食品。完成这一过程需要借助食品挤压机来实现，食品挤压机最初用于加工通心粉和即食谷物丸粒，现在被认为是将原料转化为成品的生物反应器。挤压过程中，在高温和剪切力的作用下，食品中营养物质会发生生化反应，如淀粉糊化和降解、蛋白质变性、脂质氧化、维生素降解、抗营养物质和风味物质的形成、矿物质生物利用度和膳食纤维溶解度的增加等[1-3]。因此，在发生这些复杂生化反应的基础上，我们可以根据需求得到目的产品。挤压蒸煮技术自动化控制程度高，物料处理量大，操作可连续运行，产品生产率高，环境适应性强。此外还能设计和开发新型食品，所开发的新型食品拥有独特的形状和风味，因此，挤压蒸煮比其他常用的加工方法更实用[4]。挤压蒸煮也有助于产品结构修饰，提高产品溶解性，溶胀力，水合物浆液黏度和持水能力。

2挤压蒸煮技术在食品工业上的应用

挤压食品主要以谷物、淀粉、植物蛋白等为原料制成。这些成分的主要作用是赋予了产品特定的结构、质地、口感、松厚度等特性。目前，挤压技术在食品工业上主要生产即食谷物类食品、挤压小吃食品、组织化植物蛋白食品、面食制品、肉制品。

2.1即食谷物类食品

对于即食谷物类食品的加工，挤压蒸煮技术相比于传统加工方法有更多的优点。挤压蒸煮可以加快物料处理时间，降低处理成本。同时挤压机的占地面积小，生产更多类型产品时具有更大的灵活性。产品质地是评价即食谷物类制品品质优良的重要依据。即食谷物类制品必须有良好的水溶性、吸水性，并且产品的硬度、酥脆性要合适。OLIVEIRA等[5]通过挤压技术，用全谷物小麦粉与玉米粉制作了一种营养即食谷物早餐制品。研究了机筒温度、水分含量、小麦粉和玉米粉的配比等因素对产品特性的影响。结果发现，产品的膨胀比例和容积密度与物料水分含量密切相关，而产品中全谷物小麦粉的比例与产品颜色、硬度、酥脆性等多种性质相关，当全谷物小麦粉的比例为80%、水分含量16%、机筒温度为90~110℃时，产品的质量最好。对于即食挤压谷物类制品，在产品感官、质地等要求的基础上，产品的营养结构还需合理，特别是针对一些特定食用人群。VILAKATI等[6]先用红外辐射将高粱和豇豆的混合粉末微粉化，再通过挤压技术制成一种即食冲调粥制品。结果发现，对原料进行微粉化处理不仅灭活了豇豆中的胰蛋白酶抑制剂，还使产品的吸水性、水溶性大大提高。对产品进行营养分析，发现这种即食谷物类食品的蛋白质消化率、氨基酸含量大大提高。这种即食谷物类食品能很好地补充婴幼儿的营养需求。

2.2挤压小吃食品

挤压小吃食品食用方便，营养价值高，有特殊质地，因此深受消费者喜爱。挤压小吃食品主要是以谷物制品为原料，通过挤压技术对其进行各种复杂的物理加工，以生产具有不同形状和质地的产品。在挤压小吃食品中，原料在机筒内经过高温剪切作用而糊化。产品被迫通过模具，切成块状，使挤压小吃食品的形状满足消费者需求。值得注意的是，挤压小吃能否被消费者接受与其感官属性相关，其中质地起主要作用。对于这种食品，膨胀指数高是消费者期望的结果，同时脆性也是最重要的属性。FIORDA等[7]通过挤压技术用木薯淀粉制成了一种小吃食品，研究挤压温度和水分含量对小吃食品质量的影响。结果发现，当挤压温度为104.1℃、物料水分含量为16%时，挤压小吃食品有较大的膨胀指数，适中的比体积以及较好的颜色，其质量最佳。对于挤压小吃食品，在满足其感官、质地要求的基础上，其营养、功能性尤为重要。PĘKSA等[8]分别向玉米粉中加入洋姜块茎粉末、苋菜种子粉末、南瓜果肉粉末，通过挤压技术制成挤压小吃，并研究了挤压小吃的营养、功能特性。研究发现，向玉米粉中加入苋菜种子粉末对于产品的感官品质并没有太多影响，但能显著增加产品中的总酚含量，而加入洋姜块茎粉末和南瓜果肉粉末虽然能增加产品的抗氧化能力、总酚含量，但是产品的外观、质地却受到了很大影响。因此，我们可以根据对产品的需求而添加不同的原料进行挤压操作。

2.3组织化植物蛋白

植物蛋白质的挤压组织化是将蛋白质分子（通常是大豆蛋白）重组进行分层，交叉连接呈块状，使其在进一步加热时耐受剪切和其它处理。其纤维组织结构类似瘦肉，复水后有一定的弹性，有咀嚼感。对于挤压组织化技术，挤压温度对产品的加工过程、产品质地起着决定性的作用。OMOHIMI等[9]对黎豆属豆类用挤压组织化技术进行加工，研究挤压温度、螺杆转速以及物料水分含量对产品性质的影响。结果发现，螺杆转速对产品性质的影响不显著，在一定的物料水分含量范围内，增加水分含量能使挤出物有更高的密度和吸水指数，而增加挤压温度能使产品膨胀指数增大。当挤压温度为120.15℃，进料水分含量为47%，螺杆转速为119.19r/min时，产品性质最佳。OSEN等[10]选择了豌豆蛋白分离物进行挤压组织化，研究挤压参数对挤出物特性的影响。结果表明，产品纹理性质取决于挤压温度。在挤压期间只有输入的能量足够大时，产品才会出现较好的纹理。这项研究表明，豌豆蛋白分离物可以充当开发纤维肉替代品的原料，来满足消费者对植物蛋白食品的需求。

2.4面食制品

面食食品通常是以小麦面团为原料制成的的产品。硬质小麦粉是制作面食食品的最佳材料。硬质小麦具有硬度大的特性，可以赋予产品不同于普通小麦的金黄色。但硬度太大会对产品的口感造成一定的影响。WOJTOWICZ等[11]以硬质小麦为原料，麦麸作为添加剂，通过单螺杆挤压机开发了一种强化的面食类产品。结果发现，产品的硬度随着麦麸添加量的增加而降低，因此，在保证产品颜色的同时，通过加入一定量的麦麸还能使产品的硬度降低，很好地解决硬质小麦加工的口感问题。RATHOD等[12]以扁豆和大米为原料，通过挤压蒸煮做成一种面条产品，研究产品最优工艺条件、物理化学特性以及蛋白质和淀粉的消化率。结果发现，在最优工艺条件下，胰蛋白酶抑制剂、植酸和单宁这些抗营养因子含量下降显著，而体外蛋白质消化率、体外淀粉消化率显著提高。这充分说明了挤压蒸煮能通过降低食品中抗营养因子的含量来提高产品的营养价值。面食制品由于其含有麦麸，考虑到一些人对麸质有过敏反应，现在很多研究者努力寻找无麸质面食产品作为传统面食制品的替代品。WANG等[13]研究了挤压温度和螺杆转速对于糙米面食的质量特性。结果发现，挤压温度和螺杆转速对产品的蒸煮特性和质地有显著影响，当挤压温度为120℃，螺杆转速为120r/min时，挤压产品的蒸煮损失最小，硬度和黏附性均符合质地要求，产品质量最佳。这项研究表明糙米面食可以作为无麸质制品的良好替代品。

2.5新型肉制品

用肉类为原料进行挤压很容易造成机筒的堵塞，所以一般会复配一些其他物料，称作肉类填充剂，来源包括棉籽蛋白质、花生蛋白、芝麻蛋白、向日葵蛋白、豌豆蛋白、豆蛋白等。杨震等[14]将组织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。结果发现，添加4%豌豆蛋白对肉制品的颜色、质构特性、感官评价等效果最好，添加量过高或过低都对产品质量产生不利影响。对挤压肉制品的进一步研究方向是通过挤压技术得到功能强化的食品以提高其营养价值。CIAN等[15]用牛血红蛋白浓缩物的水解产物作为添加剂，玉米粉为原料，使用单螺杆挤压机开发出了一种强化食品，这种强化食品能成为良好的铁源食品。SHAVIKLO等[16]将经过冷冻干燥的鱼蛋白作为强化剂，开发出了一种以玉米为原料的挤压产品，结果发现该产品具有良好的储存货架期，并且在储存期间不会引起气味和风味的变化。

3展望

挤压产品是食品工业发展中增速最快的产品之一，多年来，挤压蒸煮技术已经成为生产新型产品的主流技术。挤压蒸煮可以加工多种成本廉价的原材料，并且具有加工时间短的优点，生产的产品种类也很多。挤压是一种高度通用的单元操作，适用于各种食品加工。挤压机可以用来蒸煮，塑形，混合，将产品组织化以及使产品成形，它具有保持产品质量，维持高生产率以及降低成本的优点。尽管现阶段国内外对食品挤压过程中的原料性质变化、挤压过程黑箱的揭示、挤压过程模型的构建等方面取得了明显成绩，但将挤压机作为生化反应器的机理与技术亟须突破。未来，研究热点应该在改进挤压技术，使其较少依赖所使用的原材料性质，实现食品挤压过程中可视化。综上所述，挤压技术有潜力成为最重要的食品加工技术。

〔参考文献〕

[1]杨震,曲超,贡慧,等.豌豆蛋白组织化挤压工艺参数优化及其在肉制品中的应用[J].延边大学农学学报,2016,38(4):317-324.

作者:毕荃 薛文通 单位:中国农业大学食品科学与营养工程学院