張新振 楊 濤 蔣依婷 琚飛龍 高 洋 孫 玥 李雪玲 梁 進(jìn)

大米加工過程中通常會產(chǎn)生許多碎米，其營養(yǎng)成分和整米相近，但價格相對低廉，因此可對碎米開展增值化利用[1]。藍(lán)莓可以鮮食，也可加工成果汁或果酒,藍(lán)莓加工后的余渣中仍富含酚類等活性物質(zhì)[2-4]。焦妍津[5]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓果渣中的花青素和黃酮醇含量分別為2.551，1.677 mg/g，且均高于藍(lán)莓鮮果中的。目前，有關(guān)藍(lán)莓果渣類食品有藍(lán)莓渣發(fā)酵產(chǎn)品[6]、藍(lán)莓渣膳食纖維蛋糕[7]、藍(lán)莓渣曲奇餅干[8]、藍(lán)莓果渣掛面[9]、藍(lán)莓果渣混合果醬[10]等。然而，以藍(lán)莓果渣復(fù)合秈米粉為原料制備膨化米果類休閑食品的相關(guān)研究尚未見報道。 研究擬對藍(lán)莓渣復(fù)合秈米的膨化工藝進(jìn)行優(yōu)化，并探究藍(lán)莓渣秈米果對DPPH自由基和ABTS自由基的清除率，旨在為膨化型藍(lán)莓渣秈米果類休閑食品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈米粉：安徽省皖瑤湖食品有限公司；

藍(lán)莓果渣：安徽獨秀山藍(lán)莓科技有限公司；

2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：純度>98%，阿拉丁試劑(上海)有限公司；

其他試劑：國產(chǎn)分析純；

水分測定儀：HE83/02型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

高速多功能粉碎機(jī)：SS-1022型，永康市鉑歐五金制品有限公司；

雙螺桿實驗機(jī)：DSE32-1型，濟(jì)南盛潤膨化機(jī)械有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：GZX-9146MBE型，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

電子天平：JM-A1002型，諸暨市超則衡器設(shè)備有限公司；

臺式低速離心機(jī)：TD4A型，長沙英泰儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：HH-2型，金壇市杰瑞爾電器有限公司；

紫外可見分光光度計：UV9000型，上海元析有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 單因素試驗

(1) 物料水分含量：設(shè)定擠壓膨化溫度(擠壓機(jī)一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)與四區(qū)溫度)為50-80-120-140 ℃,螺桿轉(zhuǎn)速120 r/min，考察物料水分含量(12%，14%，16%，18%，20%)對藍(lán)莓渣秈米果綜合得分的影響。

(2) 膨化溫度：設(shè)定物料水分含量16%，螺桿轉(zhuǎn)速120 r/min，考察擠壓膨化溫度(50-80-100-120，50-80-110-130，50-80-120-140，50-80-130-150，50-80-140-160 ℃)對藍(lán)莓渣秈米果綜合得分的影響。

(3) 螺桿轉(zhuǎn)速：設(shè)定擠壓膨化溫度50-80-120-140 ℃，物料水分含量16%，考察螺桿轉(zhuǎn)速(120,140,160,180,200 r/min)對藍(lán)莓渣秈米果綜合得分的影響。

1.2.2 正交試驗 在單因素試驗基礎(chǔ)上，以物料水分含量、擠壓膨化溫度和螺桿轉(zhuǎn)速為影響因素，以藍(lán)莓渣秈米果綜合得分為響應(yīng)值，采用三因素三水平的正交試驗優(yōu)化藍(lán)莓渣秈米果的膨化工藝。

1.2.3 膨化度測定 采用徑向膨化度[11]，按式(1)進(jìn)行計算。

(1)

式中：

D——徑向膨化度；

d——10個隨機(jī)樣品橫截面直徑的平均值，mm；

d0——模具口直徑，取4.2 mm。

1.2.4 花色苷含量測定 參照胡秋麗等[12]的方法提取藍(lán)莓渣花色苷，參照于澤源等[13]的方法測定花色苷含量，并按式(2)和式(3)進(jìn)行計算?；ㄉ蘸勘硎緸槊靠藰悠分泻惺杠嚲?3-葡萄糖苷(C3G)的質(zhì)量(mg C3G/g)。

A=(A520 nm，pH 1.0-A700 nm，pH 1.0)-(A520 nm，pH 4.5-A700 nm，pH 4.5)，

(2)

(3)

式中：

c——樣品中花色苷含量，mg C3G/g；

A——樣品液的吸光值；

A520 nm、A700 nm——樣品液在520，700 nm處的吸光值；

DF——稀釋倍數(shù)；

Mw——矢車菊素-3-葡萄糖苷的相對分子質(zhì)量，449.2；

Ma——矢車菊素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)，26 900 L/(mol·cm)；

L——比色皿光程，1 cm；

m——樣品質(zhì)量，g。

花色苷含量評分采用線性插值法[14]，按式(4)進(jìn)行換算。

(4)

式中：

SH——花色苷含量得分；

Ymax——花色苷含量最大值，mg C3G/g；

Y——花色苷含量值，mg C3G/g；

Ymin——花色苷含量最小值，mg C3G/g。

1.2.5 感官評分 根據(jù)GB 17401—2014并稍加修改。由10名食品專業(yè)的人員組成評價員，按表1進(jìn)行感官評分。

1.2.6 綜合評分 分別以膨化度(F1)、花色苷含量(F2)、感官評分(F3)為評價指標(biāo)，并對各指標(biāo)賦予不同的權(quán)重系數(shù)，按式(5)進(jìn)行多指標(biāo)綜合評分(F)[15]。

F=0.3F1+0.3F2+0.4F3。

(5)

1.2.7 體外抗氧化分析

(1) 樣品液制備：根據(jù)Qiu等[16]的方法并稍加調(diào)整。用粉碎機(jī)將膨化秈米果以及膨化藍(lán)莓渣秈米果粉碎，取2 g 樣品粉加入體積分?jǐn)?shù)為80%的甲醇溶液40 mL提取2次，200 r/min、37 ℃水浴振蕩1 h，4 000 r/min離心5 min，合并上清液于冰箱待用。

(2) 總黃酮含量測定：根據(jù)Wu等[17]的方法稍加修改，取2 mL樣品和0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的亞硝酸鈉溶液，混勻，靜置6 min，加入0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硝酸鋁溶液，混勻，靜置6 min，加入2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氫氧化鈉溶液，混勻，靜置15 min。測定510 nm處混合溶液的吸光度。以蘆丁作為標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制校準(zhǔn)曲線(0.2～1.0 μg/mL，R2=0.997 7)。

表1 藍(lán)莓渣秈米果評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Scoring standard of blueberry residue indica rice fruit

(3) DPPH自由基清除率測定：根據(jù)文獻(xiàn)[18-19]并修改。用無水甲醇將DPPH配置成 0.06 mmol/L的溶液，取1 mL提取液與4 mL DPPH溶液混合，避光反應(yīng)30 min。使用無水甲醇作為空白，測定517 nm處吸光度值，并按式(6)計算DPPH自由基清除率。

(6)

式中：

R——自由基清除率，%；

A0——空白組吸光度值；

A1——對照組吸光度值；

A2——樣品組吸光度值。

(4) ABTS自由基清除率測定：根據(jù)文獻(xiàn)[20-21]并修改。將5 mL 7.4 mmol/L ABTS溶液與5 mL 2.6 mmol/L 過硫酸鉀溶液混勻，避光靜置15 h。用無水甲醇將混合液稀釋至吸光度值為0.70±0.02。避光條件下，吸取0.2 mL樣品溶液，加入4 mL ABTS混合液，反應(yīng)6 min，測定734 nm處吸光度值，并按式(6)計算ABTS自由基清除率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Office軟件計算花色苷濃度和綜合得分，SPSS 26.0軟件處理正交試驗數(shù)據(jù)，Origin 2019軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合原料粉比例的確定

在物料水分含量為16%，擠壓膨化溫度為50—80—120—140 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min的條件下，將不同復(fù)配比的藍(lán)莓渣粉和秈米粉進(jìn)行膨化加工。當(dāng)藍(lán)莓渣粉添加量為12%時，膨化米果中花色苷含量較高為0.167 5 mg C3G/g，膨化度適中，有藍(lán)莓的酸甜味，藍(lán)莓和米粉的味道均可被嘗出，同時色澤較好。因此，確定混合原料粉的適宜配比為m藍(lán)莓渣粉∶m秈米粉為12∶88。

2.2 單因素試驗

2.2.1 物料水分含量對藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)的影響 由圖1 可知，藍(lán)莓渣秈米果的膨化度隨物料水分含量的增加先增大后減小，可能是由于物料水分含量太少，水分汽化程度較低，機(jī)筒內(nèi)外壓差不明顯，導(dǎo)致膨脹度減小，與文獻(xiàn)[22]的趨勢一致。藍(lán)莓渣秈米果的花色苷含量隨物料水分含量的升高而增加，可能是由于隨著物料水分含量的升高，物料中的水分吸收機(jī)腔內(nèi)大量的汽化潛熱，導(dǎo)致物料的升溫速率下降，從而使得花色苷的損失減少[23]。藍(lán)莓渣秈米果的感官評分隨物料水分含量的升高先升高后降低，可能是由于物料水分含量較低時，擠壓過程中易出現(xiàn)模口堵塞現(xiàn)象，致使膨化產(chǎn)品嚴(yán)重焦化；而物料水分含量較高時，膨化產(chǎn)品的含水量會隨之增加，致使產(chǎn)品成型和口感變差[24]。

2.2.2 擠壓膨化溫度對藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)的影響 由圖2 可知，藍(lán)莓渣秈米果的膨化度隨擠壓膨化溫度的升高先增大后減小，可能是由于溫度的升高，水分子的熱運動隨之加快，淀粉逐漸發(fā)生降解且糊化的程度也逐漸增大，從而使得膨化度提高；而溫度較高會導(dǎo)致產(chǎn)品中的氣泡過早破裂，膨化度降低[25]。藍(lán)莓渣秈米果的花色苷含量隨擠壓膨化溫度的升高而降低，可能是由于花色苷是一種熱敏性活性物質(zhì)，不耐熱，溫度升高會使花色苷分解[26]。藍(lán)莓渣秈米果的感官評分隨擠壓膨化溫度的升高先升高后降低，可能是由于溫度較低時，淀粉糊化度較低，導(dǎo)致膨化產(chǎn)品的感官較差；而溫度較高時，膨化產(chǎn)品會過度焦糊化，致使產(chǎn)品口感變差，感官評分降低[5]。

圖1 物料水分含量對綜合得分的影響Figure 1 Effects of moisture content of material on comprehensive score

2.2.3 螺桿轉(zhuǎn)速對藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)的影響 由圖3可知，藍(lán)莓渣秈米果的膨化度和感官評分均隨螺桿轉(zhuǎn)速的升高先升高后降低，可能是由于螺桿轉(zhuǎn)速較低時，物料所受剪切力小，不利于產(chǎn)品膨化，導(dǎo)致感官較差；隨著螺桿轉(zhuǎn)速的升高，物料受到的剪切力隨之升高，淀粉分子間氫鍵被破壞，從而增加了分子的結(jié)構(gòu)空間，有利于水分子的均勻滲入并發(fā)生溶脹，膨化度提高；而過高的螺桿轉(zhuǎn)速會使物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時間縮短，使得物料吸收熱量不足，水分不能充分汽化，淀粉糊化度程度較低，從而導(dǎo)致了膨化度和感官評分的降低[27-28]。藍(lán)莓渣秈米果的花色苷含量隨螺桿轉(zhuǎn)速的升高先升高后降低再升高，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為140 r/min時，產(chǎn)品花色苷含量最高，可能是由于螺桿轉(zhuǎn)速較低時，機(jī)筒內(nèi)物料吸熱不充分，升溫速度慢，導(dǎo)致花色苷含量升高；當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速>140 r/min時，物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時間縮短，但物料所受剪切力隨之增大，溫度隨之上升，導(dǎo)致花色苷含量減少；當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min時，雖然物料所受剪切力增大，但物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時間過短，溫度還未上升，因此花色苷含量上升。

2.3 正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以物料水分含量、擠壓膨化溫度和螺桿轉(zhuǎn)速為因素，以綜合得分為響應(yīng)值，采用三因素三水平正交試驗優(yōu)化藍(lán)莓渣秈米果的膨化工藝。正交試驗因素水平見表2，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

由表3可知，影響藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)的因素主次順序為B>A>C，藍(lán)莓渣秈米果的最優(yōu)工藝組合為A2B1C2，即物料水分含量為16%，擠壓膨化溫度為50-80-110-130 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min。由表4可知，物料水分含量以及擠壓膨化溫度對藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)的影響顯著(P<0.05)。

進(jìn)一步對最優(yōu)配方進(jìn)行驗證實驗，即在物料水分含量為16%，擠壓膨化溫度為50-80-110-130 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為160 r/min時重復(fù)實驗3次，所得藍(lán)莓渣秈米果的綜合平均得分為62.23，色澤呈紫色且口感酥脆。由獨立樣本檢驗表(表5)可知，F(xiàn)=9.750，顯著性P為0.035<0.05，所以不假定等方差；而Sig.(雙尾)為0.841>0.05，故兩組數(shù)據(jù)無顯著性差異，說明在正交試驗的最優(yōu)條件下制得的藍(lán)莓渣秈米果品質(zhì)最好。

表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Orthogonal experimental design and results

表4 正交試驗方差分析表?Table 4 Variance analyses of orthogonal test

2.4 體外抗氧化活性

2.4.1 總黃酮含量 由圖4可知，膨化秈米果的總黃酮含量相對于膨化藍(lán)莓渣秈米果的較低，可能是因為在擠壓重組的高溫高壓過程中其黃酮類物質(zhì)遭到破壞導(dǎo)致的結(jié)果。而樣品的總黃酮含量顯著上升，可能是因為樣品中加入的藍(lán)莓渣粉中含有一定量的黃酮類物質(zhì)[29]。

2.4.2 DPPH自由基清除率 由圖5可知，膨化秈米果對DPPH自由基具有一定的清除能力，可能是由于秈米粉在擠壓加工過程中發(fā)生了美拉德反應(yīng)，而美拉德反應(yīng)產(chǎn)物具有一定的抗氧化能力[30]。與膨化秈米果相比，經(jīng)優(yōu)化后的膨化藍(lán)莓渣秈米果對DPPH自由基的清除能力顯著提高，可能是因為藍(lán)莓渣粉中含有花色苷，而花色苷具有較強(qiáng)的抗氧化能力[31]。

表5 獨立樣本檢驗表Table 5 Testing table of independent samples

圖4 膨化秈米果和膨化藍(lán)莓渣秈米果的總黃酮含量Figure 4 Contents of total flavonoids in puffed indica rice fruit and puffed blueberry residue indica rice fruit

圖5 膨化秈米果和膨化藍(lán)莓渣秈米果對DPPH自由基清除率的影響Figure 5 Effects of puffed indica rice fruit and puffed blueberry residue on DPPH free radical clearance

2.4.3 ABTS自由基清除率 由圖6可知，膨化秈米果對ABTS自由基具有一定的清除能力，可能是由于秈米粉中含有維生素E及維生素B等抗氧化物質(zhì)[32]，且秈米粉在擠壓加工過程中可能發(fā)生了美拉德反應(yīng)。與膨化秈米果相比，經(jīng)優(yōu)化后的膨化藍(lán)莓渣秈米果對ABTS自由基的清除能力顯著提高，可能是加入的藍(lán)莓渣粉中含有花色苷和黃酮醇[33]等抗氧化物質(zhì)。

圖6 膨化秈米果和膨化藍(lán)莓渣秈米果對ABTS自由基清除率的影響Figure 6 Effects of puffed indica rice fruit and puffed blueberry residue on ABTS radical clearance

3 結(jié)論

藍(lán)莓渣復(fù)合秈米的最佳膨化工藝為藍(lán)莓渣粉添加量12%，物料水分含量16%，擠壓膨化四區(qū)溫度50-80-110-130 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速160 r/min。相對于膨化秈米果，藍(lán)莓渣秈米果對DPPH自由基和ABTS自由基的清除率分別提高了60.19%，73.67%，具有良好的抗氧化特性。后續(xù)可通過一些技術(shù)手段對藍(lán)莓渣秈米果的抗氧化機(jī)理進(jìn)行研究。