李檢，王浩，劉璇，劉月菊，何夢宇，吳清華，肖志剛

（沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽110034）

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的逐漸提高，人們對營養(yǎng)和保健食品越來越重視。消費(fèi)者對速食產(chǎn)品的需求已經(jīng)不僅滿足于單純的充饑，更希望在食用的同時(shí)達(dá)到食療、保健的功效。因此，功能性食品越來越受到人們的關(guān)注。

碎米，是大米加工過程中的副產(chǎn)物。碎米中的γ-氨基丁酸是一種非蛋白氨基酸，它具有高水溶性、高營養(yǎng)、易消化、低敏性、風(fēng)味溫和等特點(diǎn)，是γ-氨基丁酸優(yōu)良的來源。碎米中蛋白質(zhì)的生物價(jià)為77，蛋白質(zhì)效用比率為2.2，蛋白質(zhì)的消化率超過90%，是B族維生素的主要來源，本試驗(yàn)采用碎米為營養(yǎng)米糊的主要原料[1]。碎米中的蛋白質(zhì)、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)與大米相同，將碎米作為原料可降低生產(chǎn)成本，同時(shí)達(dá)到副產(chǎn)品綜合利用的目的。

藍(lán)莓（blueberry），又名越橘、越橘果、藍(lán)漿果，為杜鵑花科越橘屬灌木植物，是多年生的漿果類水果。藍(lán)莓含有多種對人體有利的生物活性成分（如：花青苷、紫檀芪、鞣花酸、超氧化物歧化酶、熊果酸、酚酸及多種維生素等）。藍(lán)莓不僅具有獨(dú)特的風(fēng)味，還有強(qiáng)心明目、軟化血管、調(diào)節(jié)血壓、減緩衰老、防止腦神經(jīng)老化、增強(qiáng)免疫機(jī)能、抗癌等保健等功效[2]。因此聯(lián)合國糧農(nóng)組織將藍(lán)莓列為“五大健康水果”。

雙螺桿擠壓膨化技術(shù)是食品加工中常用的技術(shù)，通過對碎米進(jìn)行擠壓膨化處理，可以得到米糊制品。在擠壓機(jī)機(jī)筒內(nèi)，物料與螺桿、物料與機(jī)筒壁，以及物料之間產(chǎn)生摩擦力，使得筒內(nèi)的物料處于3 MPa～8 MPa的高壓和120℃～200℃的高溫下，在這種環(huán)境下淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性、一些原料中的有害因子失活、一些高分子物質(zhì)發(fā)生降解等[3]。當(dāng)物料被擠出模具口時(shí)壓力驟降為常壓，水分急驟減少，溫度降低，產(chǎn)品隨之成型[4]。采用擠壓膨化技術(shù)可以提高原料的利用率、減少能源的消耗，破壞抗?fàn)I養(yǎng)因子、殺滅微生物、改善口感等。

本配方以米糊為主要原料，藍(lán)莓粉、蔗糖、麥芽糊精為輔料，采用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)，生產(chǎn)藍(lán)莓速溶米糊，在提升產(chǎn)品口感的同時(shí)提升米糊的沖調(diào)特性，增強(qiáng)米糊的食用價(jià)值，并且使其擁有獨(dú)特的口感與風(fēng)味，可以滿足更多人群的需求[5]。此藍(lán)莓速溶米糊是一種既能充饑，又能提供人體所需的微量元素和γ-氨基丁酸的速食產(chǎn)品，并且具有環(huán)保、方便、安全的優(yōu)勢。因此本研究具有較好的研究與開發(fā)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 原料

碎米：黑龍江省和糧經(jīng)貿(mào)有限公司；藍(lán)莓粉：西安優(yōu)純生物科技有限公司；蔗糖：南京信捷匯生物科技有限公司；麥芽糊精：河南鑫源食品有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DS56-Ⅲ型雙螺桿擠壓膨化機(jī)：濟(jì)南賽信膨化機(jī)械有限公司；LD4-2型低速離心機(jī)：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；HH·SY11-Ni 4B型恒溫水浴鍋：北京長風(fēng)儀器儀表公司；JB-60B型粉碎機(jī)：江陰市寶利機(jī)械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

碎米粒清洗→烘干→粉碎過篩（80目）→調(diào)節(jié)加水量→設(shè)置擠壓機(jī)參數(shù)→擠壓膨化→干燥→粉碎過篩（80目）→混料調(diào)制→藍(lán)莓速溶米糊[6]

1.3.2 擠壓膨化工藝參數(shù)設(shè)置

通過單因素和正交試驗(yàn)確定擠壓膨化米糊的最優(yōu)工藝參數(shù)。

水分添加量單因素試驗(yàn)：固定機(jī)筒溫度160℃、螺桿轉(zhuǎn)速130 r/min，分析加水量分別為13%、14%、15%、16%、17%對產(chǎn)品吸水指數(shù)和糊化度的影響。

螺桿轉(zhuǎn)速單因素試驗(yàn)：固定機(jī)筒溫度160℃、水分添加量15%，分析螺桿轉(zhuǎn)速分別為145、150、155、160、165 r/min對產(chǎn)品吸水指數(shù)和糊化度的影響。

機(jī)筒溫度單因素試驗(yàn)：調(diào)整水分添加量15%，螺桿轉(zhuǎn)速130 r/min，分析機(jī)筒溫度分別為140、150、160、170、180℃對產(chǎn)品吸水指數(shù)和糊化度的影響[7]。

在單因素試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)，正交因素水平表如表1所示。

表1 工藝參數(shù)正交試驗(yàn)水平因素表Table 1 Levels and factors of process parameters orthogonal test

1.3.3 配方優(yōu)化試驗(yàn)

通過單因素和正交試驗(yàn)確定藍(lán)莓速溶米糊的最佳配方。

藍(lán)莓粉添加量單因素試驗(yàn)：固定蔗糖添加量20%，麥芽糊精添加量15%，分析藍(lán)莓粉添加量5%、10%、15%、20%、25%對感官評價(jià)的影響，選出合適的添加量。

蔗糖添加量單因素試驗(yàn)：固定藍(lán)莓粉添加量20%，麥芽糊精添加量15%，分析蔗糖添加量10%、15%、20%、25%、30%對感官評價(jià)的影響，選出合適的添加量。

麥芽糊精添加量單因素試驗(yàn)：固定藍(lán)莓粉添加量20%，蔗糖添加量20%，分析麥芽糊精添加量5%、10%、15%、20%、25%對感官評價(jià)的影響，選出合適的添加量[9]。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)優(yōu)化最佳配方，正交因素水平表如表2所示。

表2 配方優(yōu)化正交試驗(yàn)水平因素表Table 2 Levels and factors of formula optimization orthogonal test

1.4 評價(jià)指標(biāo)測定方法

1.4.1 吸水性指數(shù)

將2.5 g膨化樣品裝入已知重量的離心管中，加入35 mL的蒸餾水?dāng)嚢杈鶆颍?0℃保溫30 min，攪拌使膨化物形成分散液體系，4 000 r/min離心20 min。記錄離心管和沉淀的重量。

式中：WAI為吸水性指數(shù)，%；m0為膨化樣品重量，g；m1為離心管重量，g；m2為離心管及沉淀的重量，g。

1.4.2 糊化度

取1 g過80目篩的樣品2份各分別放入2個(gè)100 mL 的錐形瓶中（A1、A2），另取一錐形瓶（A0）不加樣品為空白對照。3個(gè)錐形瓶中均加入蒸餾水50 mL，搖勻，將A1錐形瓶小火微沸糊化20 min，搖動(dòng)，然后冷卻至室溫。在3個(gè)錐形瓶中，分別加入α-1，4-葡萄糖水解酶（樣品質(zhì)量的1%），搖勻后于50℃恒溫水浴上保溫1 h，并不時(shí)搖蕩，及時(shí)取出立即加入2 mL鹽酸（1 mol/L）終止反應(yīng)，用蒸餾水將反應(yīng)物定容至100 mL，過濾備用。移取濾液各10 mL分別加入3個(gè)250 mL碘量瓶中，均加入10 mL碘液（0.05 mol/L）及18 mL氫氧化鈉（0.1mol/L）溶液，加塞并在暗處放置15 min然后迅速地加入2 mL硫酸（10%），用硫代硫酸鈉（0.05 mol/L）溶液滴定至無色。記錄各樣品消耗硫代硫酸鈉溶液的體積。根據(jù)下列公式計(jì)算糊化度。

式中：A0為滴定空白消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；A1為滴定完全糊化樣品消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL；A2為滴定樣品消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL。

1.5 感官評價(jià)

采用正交設(shè)計(jì)方法進(jìn)行輔料配方的優(yōu)選試驗(yàn)，確定不同配方對米糊口感的影響，選擇最佳的配比。感官評價(jià)評分細(xì)則如表3所示。

表3 藍(lán)莓速溶米糊感官評分表Table 3 Sensory scoring table of blueberry instant rice

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采用Origin作圖及Excel和Spss處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 水分添加量對吸水性指數(shù)和糊化度的影響

水是物料組成體系的重要組成部分，它不僅可以起到潤滑的作用還可以作為聚合物的增塑劑，在擠壓膨化的過程中可以減少物料間的相互作用，降低剪切淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)所需的機(jī)械能，對產(chǎn)品膨化質(zhì)量有著重要的影響[11]。水分添加量對吸水指數(shù)和糊化度的影響見圖1。

圖1 水分添加量對吸水指數(shù)和糊化度的影響Fig.1 Effect of moisture addition on water absorption index and degree of gelatinization

由圖1可知，在其他條件不變的情況下，吸水指數(shù)隨水分添加量的增加而減小，糊化度隨著水分添加量的增加呈先上升后下降的趨勢，在加水量15%的時(shí)候最大。因?yàn)槊追墼跀D壓膨化的過程中，加速了蛋白質(zhì)受熱分解速率并且發(fā)生變性，發(fā)生糊化反應(yīng)，導(dǎo)致水溶性物質(zhì)增加，所以吸水能力下降、吸水指數(shù)減小。隨著加水量的增加與擠壓機(jī)的摩擦力減小，降低物料的黏度，降低物料在?？谔幍臏囟群蛪毫?，從而導(dǎo)致了糊化度的降低。

2.1.2 機(jī)筒溫度對吸水性指數(shù)和糊化度的影響

機(jī)筒溫度是保證擠壓膨化效果的重要因素。在擠壓膨化過程中物料所吸收的能量有兩個(gè)來源，一是通過熱傳導(dǎo)從機(jī)筒壁獲得的能量，二是物料在機(jī)筒內(nèi)受剪切力和摩擦作用產(chǎn)生的熱量[12]。機(jī)筒溫度對吸水指數(shù)和糊化度的影響見圖2。

由圖2可知，在其他條件不變的情況下，隨著機(jī)筒溫度的升高吸水指數(shù)隨溫度的升高呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，糊化度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。因?yàn)闇囟容^低時(shí)腔內(nèi)物料降解明顯水溶性物質(zhì)增加；溫度過高物料的水分大量蒸發(fā)，所以吸水指數(shù)有所增加。理論上講機(jī)筒溫度越高淀粉的糊化越好，但溫度到達(dá)160℃以后水分過早的蒸發(fā)，導(dǎo)致糊化度的下降。

圖2 機(jī)筒溫度對吸水指數(shù)和糊化度的影響Fig.2 Effect of barrel temperature on water absorption index and gelatinization degree

2.1.3 螺桿轉(zhuǎn)速對吸水性指數(shù)和糊化度的影響

螺桿轉(zhuǎn)速是影響擠壓效果的一個(gè)重要的工藝參數(shù)。擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速的變化決定了螺桿對物料的剪切力與摩擦作用、物料在機(jī)筒內(nèi)的時(shí)間、物料混合程度、水分?jǐn)U散程度，造成了不同螺桿轉(zhuǎn)速形成的擠出物的物性不同[13]。螺桿轉(zhuǎn)速對吸水指數(shù)和糊化度的影響見圖3。

圖3 螺桿轉(zhuǎn)速對吸水指數(shù)和糊化度的影響Fig.3 Effect of screw speed on water absorption index and gelatinization degree

由圖3可知，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加吸水指數(shù)和糊化度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。因?yàn)槁輻U轉(zhuǎn)速較低時(shí)，物料停留在擠壓機(jī)內(nèi)的時(shí)間過長水分損失過多，使得吸水指數(shù)的增加、糊化效果很好。螺桿轉(zhuǎn)速較高時(shí)，物料在擠壓機(jī)內(nèi)時(shí)間過長，水分損失較少，吸水指數(shù)有所降低、糊化效果較差。

2.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4和表5所示。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test results

表5 綜合加權(quán)得分方差分析表Table 5 Variance analysis of comprehensive weighted score

水分添加量、擠壓溫度和螺桿轉(zhuǎn)速3個(gè)因素對綜合加權(quán)平均分的影響順序?yàn)锽＞C＞A即機(jī)筒溫度＞螺桿轉(zhuǎn)速＞水分添加量，溫度對加權(quán)得分有顯著的影響。由K值可以看出最佳的條件為A2B2C2，即水分添加量15%，機(jī)筒溫度160℃，螺桿轉(zhuǎn)速155 r/min，此條件下的吸水指數(shù)為494.5%，糊化度為90.5%，綜合加權(quán)得分為292.5。

2.3 輔料對樣品品質(zhì)的影響

2.3.1 藍(lán)莓粉添加量對產(chǎn)品感官評價(jià)的影響

藍(lán)莓由于具有極高的營養(yǎng)保健價(jià)值，近年來在飲料加工方面應(yīng)用廣泛。目前對藍(lán)莓飲料的研究除了果汁飲料外，主要為發(fā)酵型飲料、乳酸菌飲料、醋飲料、復(fù)合型飲料、功能性飲料、米糊等。米糊中添加藍(lán)莓粉增加其食用價(jià)值。藍(lán)莓粉添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響見圖4。

由圖4可知，隨著藍(lán)莓粉粉添加量的增加，速溶米糊的感官評價(jià)呈先增加后降低的趨勢，在添加量15%時(shí)達(dá)到最大值，藍(lán)莓粉的添加量過大導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)塊嚴(yán)重，因此沖調(diào)性較差、口感粗糙、穩(wěn)定性較差[14]。

圖4 藍(lán)莓粉添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響Fig.4 Effect of blueberry powder addition on sensory score of blueberry instant rice paste

2.3.2 蔗糖添加量對產(chǎn)品感官評價(jià)的影響

甜味劑賦予食物甜味、改善食品的口味，還有一定的防腐能力。甜味劑的種類眾多，蔗糖是最常用的甜味劑，因口感風(fēng)味純正、溶解性好、安全性高深受消費(fèi)者的喜愛。甜味劑是飲料產(chǎn)品中必不可少的添加劑，適當(dāng)?shù)奶砑涌梢愿纳飘a(chǎn)品的口感。蔗糖添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響見圖5。

圖5 蔗糖添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響Fig.5 Effect of sucrose addition on sensory score of blueberry instant rice paste

由圖5可知，隨著蔗糖添加量的增加，速溶米糊的感官評價(jià)呈先增加后降低的趨勢，在添加量15%時(shí)達(dá)到最大值，蔗糖的主要作用是增加甜度，蔗糖添加過多導(dǎo)致口感變差[15]。

2.3.3 麥芽糊精添加量對產(chǎn)品感官評價(jià)的影響

在米糊中添加麥芽糊精能保持原產(chǎn)品的特色和香味，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的醇厚感和細(xì)膩感，味香濃郁，速溶效果極佳，抑制結(jié)晶的析出，乳化效果好，載體作用明顯。適當(dāng)?shù)奶砑欲溠亢珜Ξa(chǎn)品口感的提升至關(guān)重要。麥芽糊精添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響見圖6。

圖6 麥芽糊精添加量對藍(lán)莓速溶米糊的感官評分的影響Fig.6 Effect of malt dextrin dosage on sensory score of blueberry instant rice paste

由圖6可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，速溶米糊的感官評價(jià)呈先增加后降低的趨勢，在添加量10%時(shí)達(dá)到最大值，麥芽糊精的主要作用是增加穩(wěn)定性，添加過多導(dǎo)致穩(wěn)定性降低，味道較差[16]。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6和表7所示。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Orthogonal experimental results

表7 感官評分方差分析表Table 7 Analysis of sensory score variance

藍(lán)莓粉的添加量、蔗糖添加量和麥芽糊精添加量3個(gè)因素對感官評價(jià)的影響順序?yàn)锽＞C＞A，即蔗糖添加量＞麥芽糊精添加量＞藍(lán)莓粉添加量，蔗糖添加量和麥芽糊精添加量對感官評價(jià)有顯著的影響。由K值看出最佳條件為A2B2C2，即藍(lán)莓粉添加量為15%，蔗糖添加量為15%，麥芽糊精添加量為10%[17]，此條件下的感官評分為85.9。

3 結(jié)論

通過對水分添加量、機(jī)筒溫度和螺桿轉(zhuǎn)速3個(gè)因素進(jìn)行單因素及正交試驗(yàn)，確定了最佳擠壓工藝參數(shù)為：水分添加量15%，機(jī)筒溫度160℃，螺桿轉(zhuǎn)速155 r/min。以膨化米粉為主要原料，通過添加藍(lán)莓粉、蔗糖、麥芽糊精對藍(lán)莓速溶米糊的配方進(jìn)行單因素及正交試驗(yàn)優(yōu)化確定藍(lán)莓速溶米糊的配方，得到藍(lán)莓速溶米糊的最佳配方為：藍(lán)莓粉添加量15%，蔗糖添加量15%，麥芽糊精添加量10%。