王 新，柴朝源，聶中瓊，劉靖宇，2，孟俊龍，2，朱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

（1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西晉中 030801；2. 黃土高原食用菌提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西晉中 030801）

谷子（Setaria italica（L.） Beauv） 又稱黃粟或粟米，是我國(guó)北方半干旱地區(qū)重要的小雜糧作物。近年來(lái)，因其獨(dú)特的風(fēng)味、色澤和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而受到廣泛關(guān)注，谷子產(chǎn)品以小米的色澤，尤其是黃色作為判斷小米產(chǎn)品品質(zhì)最為重要的感官指標(biāo)[1]。小米中富含的黃色素，尤其是類胡蘿卜素是人體中必不可少的營(yíng)養(yǎng)素[2]，是維A 的主要飲食來(lái)源，同時(shí)也是重要的抗氧化劑和自由基清除劑，如番茄紅素、蘆丁和玉米黃質(zhì)，可以降低癌癥和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

蛹蟲(chóng)草（Cordyceps militaris (L.) Link），又名北冬蟲(chóng)夏草，是目前工廠化生產(chǎn)技術(shù)最為成熟的一種食用與藥用子囊真菌[4]。蛹蟲(chóng)草子實(shí)體因富含黃色素而呈現(xiàn)鮮艷的亮黃色，是天然黃色素的理想來(lái)源[5-6]。2009 年蛹蟲(chóng)草被我國(guó)衛(wèi)生部批準(zhǔn)為新資源食品[7]。Dong J Z 等人[8]的研究結(jié)果表明，蛹蟲(chóng)草黃色素，主要由4 種水溶性極好的類胡蘿卜素組成，且具有極強(qiáng)的體外抗氧化活性。2019 年課題組的前期研究結(jié)果也表明，蛹蟲(chóng)草水溶性類胡蘿卜素不僅具有較強(qiáng)的水溶性，且在食品常規(guī)加工工藝中呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性[9-10]，是一種可提高食品的色澤及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)天然黃色素[11]。

試驗(yàn)以小米和蛹蟲(chóng)草子實(shí)體為主要原料，通過(guò)對(duì)β - 環(huán)狀糊精、蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉和山梨糖醇的添加量，以及干燥方式的系統(tǒng)研究，以期在提高小米速食粥感官品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的同時(shí)，研發(fā)出一種兼具小米與蛹蟲(chóng)草風(fēng)味特征的富含類胡蘿卜素的速食粥品。

1 材料與方法

1.1 原料和試劑

小米為晉谷21；蛹蟲(chóng)草子實(shí)體，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌中心提供；β - 環(huán)狀糊精、山梨糖醇，均為食品級(jí)；正丁醇，分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UTP-313 型電子天平，上海花潮電器有限公司產(chǎn)品；UV-8100 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（Lab Tech）；5804R 型離心機(jī)；KS 型多用調(diào)速振蕩器，北京科偉永興儀器有限公司產(chǎn)品；封閉調(diào)溫電爐，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；GZX-9240MBE 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.3 工藝流程

1.3.1 蛹蟲(chóng)草小米粥的煮制

小米挑選→清洗→蛹蟲(chóng)草子實(shí)體→粉碎→加入β - 環(huán)狀糊精與山梨糖醇→加水煮沸。

1.3.2 速食粥的干燥及指標(biāo)測(cè)定煮制的小米粥→干燥→類胡蘿卜素含量測(cè)定→加入100 ℃開(kāi)水適量→沖泡5 min→復(fù)水率測(cè)定。

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 速食粥的煮制

按照米水比為1∶7，飲用水400 mL，稱取黃小米49.6 g，每次添加不同量的蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉、 β -環(huán)狀糊精、山梨糖醇，蒸煮時(shí)間為9 min，以不同配比的小米粥的感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)，確定最佳速食小米粥的配方。

1.4.2 干燥工藝的確定

將按照最佳配方煮制的小米粥以0.2 mm 的厚度鋪在平板中，采取不同的干燥方式進(jìn)行干燥，并測(cè)定干燥后小米粥的復(fù)水率和類胡蘿卜素的含量。

1.5 產(chǎn)品檢驗(yàn)

1.5.1 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

感官評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

選取25 名感官評(píng)價(jià)人員評(píng)分，對(duì)3 次評(píng)分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取平均值為最終結(jié)果。

1.5.2 復(fù)水率的測(cè)定

取干燥后的樣品A（g），置于平皿中，加入適量的100 ℃的開(kāi)水，攪拌后加蓋，5 min 后，瀝干水分，用吸水紙將樣品表面水分吸干，稱質(zhì)量，復(fù)水后米粥成品質(zhì)量B（g），復(fù)水率用B/A 表示。

1.5.3 類胡蘿卜素含量的測(cè)定

參照張耀元等人[1]的方法，測(cè)定類胡蘿卜素的含量。

1.6 β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)小米速食粥的感官品質(zhì)的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取β - 環(huán)狀糊精的用量為0.9，1.8，4.3，6.9，7.6 g，加入蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉1.6 g，山梨糖醇2.8 g， 倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲(chóng)草小米粥。根據(jù)感官評(píng)價(jià)確定最佳的β - 環(huán)狀糊精用量。

1.7 蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量對(duì)小米速食粥的感官品質(zhì)的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉的用量為1.2，1.4，1.6，1.8，2.0 g，加入山梨糖醇2.8 g，β- 環(huán)狀糊精4.3 g，倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲(chóng)草小米粥。根據(jù)感官評(píng)價(jià)確定最佳的蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量。

1.8 山梨糖醇用量對(duì)小米速食粥的感官品質(zhì)的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取山梨糖醇的用量為1.6，2.2，2.8，3.4，4.0 g，加入蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉1.6 g，β- 環(huán)狀糊精4.3 g，倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲(chóng)草小米粥。根據(jù)感官評(píng)價(jià)確定最佳的山梨糖醇用量。

1.9 蛹蟲(chóng)草小米速食粥配方的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-benhnken 試驗(yàn)原理，以蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量、β - 環(huán)狀糊精用量、山梨糖醇用量為試驗(yàn)因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/g

1.10 不同干燥工藝對(duì)小米速食粥產(chǎn)品品質(zhì)的影響

按照最佳配方煮制蛹蟲(chóng)草小米粥，將產(chǎn)品以0.2 mm 的厚度平鋪于平皿上。處理1：在60 ℃條件下進(jìn)行熱風(fēng)干燥；處理2：在功率為800 W 條件下進(jìn)行微波干燥；處理3：在-20 ℃下預(yù)凍8 h，然后在-80 ℃下預(yù)凍12 h，放入真空凍干機(jī)進(jìn)行干燥48 h。每種干燥條件下平行試驗(yàn)3 次，測(cè)定產(chǎn)品的復(fù)水率和類胡蘿卜素的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響

不同β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 不同β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響

隨著β - 環(huán)狀糊精的添加，產(chǎn)品的感官評(píng)分緩慢地先升高后降低。當(dāng)β - 環(huán)狀糊精用量為4.3 g時(shí)，小米粥的感官評(píng)分最高，所制得的小米粥黏稠度適宜。當(dāng)β - 環(huán)狀糊精用量小于4.3 g 時(shí)，復(fù)水后米湯滑稀，稠度低，分層現(xiàn)象嚴(yán)重；當(dāng)β - 環(huán)狀糊精用量大于4.3 g 時(shí)，速食小米粥的感官評(píng)分降低，這可能是由于糊化劑的添加，復(fù)水后的方便粥過(guò)于黏稠，口感不好，不易于被大眾接受。因此，β - 環(huán)狀糊精的最適用量為4.3 g。

2.2 不同蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響

不同蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量對(duì)速食小米粥感官品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量對(duì)速食小米粥感官品質(zhì)的影響

隨著蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉的不斷添加，速食小米粥的感官評(píng)分值先升高后降低。當(dāng)蛹蟲(chóng)草粉末用量為1.6 g 時(shí)，小米粥的感官評(píng)分最高，復(fù)水后的小米粥香味、色澤、口感較好；當(dāng)蛹蟲(chóng)草粉末用量少于1.6 g時(shí)，小米粥的香味色澤略淡；當(dāng)蛹蟲(chóng)草粉末用量大于1.6 g 時(shí)，雖然光澤亮度好，口感發(fā)澀，感官評(píng)分降低。因此，蛹蟲(chóng)草粉末的最適用量為1.6 g。

2.3 不同山梨糖醇用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響

不同山梨糖醇用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同山梨糖醇用量對(duì)速食小米粥品質(zhì)的影響

隨著山梨糖醇的添加，小米速食粥的感官評(píng)分值先緩慢地升高，到達(dá)峰值后，迅速下降。當(dāng)山梨糖醇用量小于2.8 g 時(shí)，可能是因?yàn)樯嚼嫣谴加昧康蜁r(shí)，蛹蟲(chóng)草粉末在小米粥的占比較高而導(dǎo)致復(fù)配粥的苦味較重，影響小米粥的口感和品質(zhì)；當(dāng)山梨糖醇用量大于2.8 g 時(shí)，可能是由于山梨糖醇用量過(guò)多，小米粥的甜味明顯，影響了小米粥的香味和口感，不易被大眾接受。因此，山梨糖醇的最適用量為2.8 g。

2.4 速食小米粥生產(chǎn)工藝的響應(yīng)面分析與優(yōu)化

2.4.1 回歸模型的建立與分析

據(jù)美方官方統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)對(duì)美國(guó)出口金額為5056億美元，而美國(guó)對(duì)中國(guó)的逆差金額為3752億美元，導(dǎo)致許多持零和博弈觀點(diǎn)的美國(guó)政界人士強(qiáng)烈不滿，近年來(lái)從倡導(dǎo)“自由貿(mào)易”調(diào)整為僅維護(hù)本國(guó)利益的“貿(mào)易保護(hù)主義”，這對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生諸多不利影響。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以β - 環(huán)狀糊精用量、蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉用量、山梨糖醇用量3 種因素為自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用三因素三水平響應(yīng)面分析方法進(jìn)行富含類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表3，回歸方程方差分析見(jiàn)表4。

表4 回歸方程方差分析

利用Design Expert 8.06 軟件對(duì)表3 數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到二次多項(xiàng)回歸方程，3 個(gè)因素（β - 環(huán)狀糊精用量（A）、蛹蟲(chóng)草粉末用量（B）、山梨糖醇用量（C） 經(jīng)擬合得到速食小米粥感官評(píng)分Y 的回歸方程為：

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

該模型R2=0.985 2，校正決定系數(shù)R2Adj=0.966 1，模型擬合程度好，對(duì)富含類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥的感官評(píng)分預(yù)測(cè)可靠。模型回歸極顯著（p<0.000 1），失擬誤差不顯著（p=0.209 6>0.05），暗示未知因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾較小，模型可較好地反映出試驗(yàn)的真實(shí)值。綜上說(shuō)明，該模型可用于預(yù)測(cè)蛹蟲(chóng)草小米速食粥的最佳配比方案。

利用Design Expert 8.06 軟件對(duì)模型進(jìn)行方差分析（見(jiàn)表4），根據(jù)對(duì)p 值的分析，3 個(gè)因素對(duì)富含類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥感官評(píng)分的影響大小依次為B>C>A，即蛹蟲(chóng)草粉末用量>山梨糖醇用量> β - 環(huán)狀糊精用量。其中，B、C、A2、B2、C2因素對(duì)小米速食粥的感官評(píng)分有極顯著影響（p<0.01）；AC 和BC 因素交互作用對(duì)富含類類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥的感官評(píng)分有顯著影響（p<0.05）。

2.4.2 富含類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥生產(chǎn)工藝的響應(yīng)面分析與優(yōu)化

利用Design Expert 8.06 軟件繪制的感官評(píng)分Box-benhnken 響應(yīng)面圖（立體圖） 和相應(yīng)的等高線圖可直觀地反映出各因素之間交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。

山梨糖醇用量和β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖4，蛹蟲(chóng)草粉末用量和山梨糖醇用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖5，β - 糊精用量和蛹蟲(chóng)草粉末用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖6。

圖4 山梨糖醇用量和β - 環(huán)狀糊精用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響

圖5 蛹蟲(chóng)草粉末用量和山梨糖醇用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響

圖6 β - 糊精用量和蛹蟲(chóng)草粉末用量對(duì)小米粥感官評(píng)價(jià)的影響

β - 環(huán)狀糊精用量（A） 和山梨糖醇用量（C）的互作等高線呈橢圓形，交互作用顯著。蛹蟲(chóng)草粉末用量（B） 和山梨糖醇用量（C） 的交互作用顯著，互作等高線呈橢圓形。AB 因素交互作用不顯著，表明對(duì)感官評(píng)分影響不顯著。

2.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)響應(yīng)面分析可以預(yù)測(cè)出富含類胡蘿卜素的蛹蟲(chóng)草小米速食粥的最佳配方為β - 環(huán)狀糊精用量4.32 g，蛹蟲(chóng)草粉末用量1.54 g，山梨糖醇用量2.87 g，在該條件下方便小米粥的感官評(píng)分為93.183 1 分。采用上述最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)?？紤]到實(shí)際操作情況，將方便小米粥的配方修正為β - 環(huán)狀糊精用量4.3 g，蛹蟲(chóng)草粉末用量1.5 g，山梨糖醇用量2.9 g，此時(shí)小米粥的感官評(píng)分為93.2 分。

2.5 不同干燥方式對(duì)小米速食粥產(chǎn)品品質(zhì)的影響

不同干燥方式對(duì)小米粥復(fù)水率的影響見(jiàn)圖7。

圖7 不同干燥方式對(duì)小米粥復(fù)水率的影響

在干燥后產(chǎn)品復(fù)水率的測(cè)定中，以真空冷凍干燥方式效果最好，復(fù)水率達(dá)4.26%；其次是熱風(fēng)干燥，復(fù)水率為1.79%；效果最差的是微波干燥，復(fù)水率為1.29%。

不同干燥方式對(duì)小米粥類胡蘿卜素含量的影響見(jiàn)圖8。

圖8 不同干燥方式對(duì)小米粥類胡蘿卜素含量的影響

在干燥后產(chǎn)品類胡蘿卜素含量的測(cè)定中，真空冷凍干燥方法效果最好，產(chǎn)品中類胡蘿卜素含量高達(dá)4.48 mg/kg；其次是微波干燥，類胡蘿卜素含量為4.02 mg/kg；熱風(fēng)干燥效果最差，產(chǎn)品中類胡蘿卜素含量最低，為2.16 mg/kg。

采用微波干燥和熱風(fēng)干燥方法，在干燥過(guò)程中，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品外觀焦黃、表面卷曲、質(zhì)地堅(jiān)硬，且產(chǎn)品干燥程度不均一。采用真空冷凍干燥，干燥后小米粥的粒形完整、呈米黃色。

3 結(jié)論

試驗(yàn)確定蛹蟲(chóng)草小米速食粥的配方為每份黃小米49.6 g，蛹蟲(chóng)草子實(shí)體粉1.5 g，β - 環(huán)狀糊精4.3 g，山梨糖醇2.9 g，最佳干燥工藝為真空冷凍干燥，在此條件下獲得的蛹蟲(chóng)草小米速食粥的類胡蘿卜素含量為4.48 mg/kg，用100 ℃開(kāi)水沖泡5 min 即可獲得富含蛹蟲(chóng)草特有清香、色澤誘人的小米粥，產(chǎn)品復(fù)水率為4.26%。這一研究結(jié)果將為蛹蟲(chóng)草小米速食粥，以及其他蛹蟲(chóng)草與小米功能性產(chǎn)品的研發(fā)提供重要參考依據(jù)。