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1、43農業機械學刊第 10 卷第 2 期2001 年 6 月模孔孔徑與蕎麥粉添加比例開發含蕎麥 玉米擠壓食品最適條件之研究張明義1，彭錦樵2，魏開舜31.國立中興大學農業機械工程學系研究所碩士2.國立中興大學農業機械工程學系教授，本文通訊作者3.國立中興大學農業機械工程學系碩士班研究生摘要本研究是利用國產單軸擠壓機，藉由添加蕎麥粉於玉米粉中來開發擠壓食品。實驗的操作參數包括模孔孔徑與蕎麥粉添加比例，主要探討操作參數對產品徑向膨發率、最大剪切力、水溶性指標與總膳食纖維含量之影響，並利用反應曲面法找出最適之操作條件。實驗之結果顯示：模孔孔徑增加會使水溶性指標呈現下降的趨勢；產品徑向膨發率會隨著模孔孔
2、徑的增加而呈現先下降後上升之趨勢；而產品總膳食纖維含量以及最大剪切力會呈現先上升後下降之趨勢。蕎麥粉添加比例與產品之徑向膨發率及水溶性指標呈現負相關，但與產品之最大剪切力及總膳食纖維含量呈現正相關。最後藉由反應曲面法評估擠壓機之最適操作條件：模孔孔徑為 4.5mm、蕎麥粉添加比例為 14.7%。並經實驗之驗證後，在此最適操作條件下各反應性狀迴歸模式之預估值與產品實際值並無統計上之差異，故可確認迴歸模式之適當性。關鍵詞：擠壓、蕎麥、最適化THE STUDY OF OPTIMUM CONDITIONS OF DIE DIAMETER AND BUCKWHEAT CONTENT FOR THE DE
3、VELOPMENT OF EXTRUDED CORN FOODMingyi Chang1, Jin-Chyau Peng2, Kaishuen Wei31. Former Graduate Student, Department of Agricultural Machinery Engineering, National Chung Hsing University. 2. Professor, Department of Agricultural Machinery Engineering, National Chung Hsing University, Corresponding Au
4、thor. 3. GraduateStudent,DepartmentofAgriculturalMachinery Engineering, National Chung Hsing University.ABSTRACTBuckwheat was used as an additive in corn grits to produce an extruded food by using a single-screw extruder. The operation variables were die diameter and buckwheat content. The response
5、surface methodology was used to investigate the44農業機械學刊第10卷第2期2001年6月effects of operation variables on radial expansion ratio,maximum shear force,water solubility index and total dietary fiber.And then the extruders optimum operation conditions were found. The results indicated that increasing the d
6、ie diameter decreased the water solubility index. Extrudates radial expansion ratio first decreased and then increased gradually, but total dietary fiber,hardness and maximum shear force first increased and then decreased gradually with increasing die diameter.Increasing the buckwheat content decrea
7、sed the radial expansion ratio, water solubility index , but increased the bulk maximum shear force and total dietary fiber. The extruders optimum operation conditions found through the response surface methodology in this study were 4.5mm die diameter and 14.7% buckwheat content. An experiment was
8、taken to testify the responses of dependent variables under the optimum operation conditions. The results showed that there were no significant differences between the regression and experimental results for the radial expansion ratio, maximum shear force, water solubility index and total dietary fi
9、ber. The optimum operation conditions and the regression model developed were useful in this studyKeywords：Extruded, Buckwheat, Optimum operation conditions一、前言近年來，由於人們認為高血壓、便秘、肥胖、大腸癌等文明病與人們飲食習慣的偏差有關，特別是脂肪與膳食纖維的攝取量，一方面吃太多已精製的食品，一方面又增加動物性蛋白質、脂肪及砂糖的攝取量。所以要改食未經精製的穀類食物或粗糖，如大麥、小麥、薏仁、蕎麥、糙米等，此類食物雖是以澱粉（碳水化合
10、物）為主，它們亦是維生素B群的主要來源，亦含有蛋白質、纖維質與鉀、鎂、鈣、磷、鐵等礦物質（林，1993）。蕎麥所含的澱粉質易於消化，且種子含有豐富的蛋白質、膳食纖維及磷、鉀、鎂、鈣、鐵及鋅等礦物元素。所以蕎麥是蛋白質豐富、胺基酸平衡的高營養價值的穀物，它含有一種叫盧丁(rutin)的維他命 P 物質，能夠強化微血管，故可預防高血壓與腦中風。蕎麥除了被作為一種澱粉食品加工之外，更逐漸成為廣被接受的保健食品。目前已知其含有多種藥用、保健的重要成分，一些有關醫學報告也相繼提出（陳等人，2000）。在國內彰化縣二林鎮農會已開發一些蕎麥的健康保健食品，包括蕎麥粒、蕎麥粉、蕎麥麵、蕎麥粥等產品。為因應我國
11、即將加入WTO，榖類及雜糧加工產品趨向以高品質、高經濟效益及精緻化為導向來突破困境。利用擠壓技術來進行加工，既可達到上述之效益，又可增加榖類加工產品的多樣。所以如何利用擠壓技術來開發含蕎麥之擠壓食品，應是相當值得研究的課題。二、材料與方法實驗材料1. 玉米粉採用之玉米粉係購自台中縣大安鄉伍楨慶有限公司，規格為 2040 mesh，含水率為1314%。2. 蕎麥粉採用之蕎麥粉為台中區農業改良場利用混合選種法 (massselection)，自日本引進品種豐田一號中選出台中選育 1 號，經各級產量比較及栽培法試驗結果，具有豐產、品質優等特性，於民國 81 年元月命名為台中 1 號之蕎麥。經二林鎮農
12、會農產品加工廠，研磨為粒徑大小為 4060mesh、含水率 1314%之蕎麥粉。45模孔孔徑與蕎麥粉添加比例開發含蕎麥玉米擠壓食品最適條件之研究3. 糙米粉採用之糙米粉係購自義美食品股份有限公司委託五王糧食股份有限公司生產碾製之糙米，經使用搥碎機(hammermill)粉碎後，以美國標準局於1910年所制定之泰勒標準篩網，取 2040mesh 之糙米粉備用。以上實驗材料，依實驗處理組之比例混合均勻後，將其含水率維持至 1314%，將其冷藏一日以上，使物料之水份能夠更均勻分佈。實驗設計本實驗使用玉米粉為主原料、蕎麥粉為副原料，並添加糙米粉。實驗設計採用反應曲面法中二變數五層級中心旋轉組合設計，中
13、心點採五重複，計有 13 組處理。操作參數之條件值如表 1 所示。本實驗所使用之擠壓機，為臺北縣蘆洲市泰宇實業有限公司所生產的單軸、軸心遞增式擠壓機，此機組所使用之電壓為交流 220V，正常負載為 30A 以下，最大安全負載為 35A。在使影響產品特性之操作條件皆固定的情況下（進料速率為27rpm、螺軸轉速為 285rpm、模具溫度為 135、螺軸組態相同、模孔孔數為 2 孔），且糙米粉添加比例固定為 5%，原料混合後之含水率均約在1314%左右。探討擠壓機操作參數（模孔孔徑）與原料混合比例對擠壓產品之徑向膨發率、最大剪切力、水溶性指標與總膳食纖維含量之影響。最後經由重疊各性狀之等高線圖，以找
14、出最適操作參數。測試項目及其分析方法1. 徑向膨發率(radial expansion ratio)每組處理隨機截取樣本 30 個，利用數位式電子游標尺，分別量測每個樣本直徑兩次，取其平均值。將此平均值除以模孔直徑，即為產品之徑向膨發率(mm/mm)（呂等人，1987；潘，1997）。2. 產品最大剪切力(maximum shear force)產品口感之一的脆度(crispness)是代表產品組織結構抵抗外來切斷力的強度之一。一般大都採用最大剪切力為指標。因此本實驗利用INSTRON4464 物性試驗機，以尖型切刀接受器(WarnerBratzlerMeatShearFixture)來模擬人
15、體門齒，測試其將產品切斷的過程中所需的最大力量，來作為產品之最大剪切力。所以最大剪切力愈小，表示將產品切斷所需的力量越小，則脆度較佳(邱，1986；鄔等人，1989)。產品最大剪切力以 INSTRON4464 物性試驗機測定，使用尖形切刀接受器(WarnerBratzlerMeat Shear Fixture)進行最大剪切力之測試，每組實驗處理隨機取樣長度為 3cm 的樣本 15個，將樣本平放在平台上，以 300mm/min 之速度切下 20mm至樣本斷裂，並記錄接受器感應到的最大力量，取其平均值即為該組處理之 最 大 剪 切 力（王，1994；涂，1994；陳，1994；蔣與呂，1989）。
16、3. 水溶性指標(water solubility index；WSI)水溶性指標(watersolubilityindex；WSI) 依表 1實驗之操作參數及其層級 Table 1 The process variables and their levels of the experiment46農業機械學刊第10卷第2期2001年6月Andersonetal.(1969) 的方法修飾之。以通過 60mesh 篩網的磨碎樣本 1.0g 重，懸浮於內含 l0ml蒸餾水的離心管中，在 30水浴中震盪 30分鐘，取出後再以 3000 U/min 離心 10 分鐘，將上層液經濾紙 (ToyoNo.2)過濾後，倒入蒸發皿中，於 105中乾燥 6 小時，將所得之乾料重除以樣本重即為擠壓產品之水溶性指標(gdry wt./g dry wt.)。4. 總膳食纖維含量(total dietary fiber)一般而言膳食纖維是指植物中難以被人類消化酵素所消化的物質。其量測方法乃利用AOAC(1984)手冊之方法(Gravimetric Method)修飾測定之，步驟如下所述
