吳 鋒，楊雯雯，賈 娟

（1.漯河聯(lián)泰食品有限公司，河南 漯河 462600；2.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 漯河 462002)

桑葉是一種藥食同源類原料，其蛋白質(zhì)含量高，氨基酸種類齊全，比例均衡，富含維持正常免疫力、新陳代謝和機(jī)體骨骼生長的維生素、礦物質(zhì)[1]。 桑葉中的生物活性物質(zhì)，如多糖、黃酮、多酚類物質(zhì)等，都具有很好的降血糖、降血壓、降血脂、抗氧化、抗癌等功效[2]。魔芋富含葡萄糖甘露聚糖[3]（簡稱葡甘聚糖），還含有蛋白質(zhì)、淀粉、粗纖維、多種氨基酸等物質(zhì)，是我國的傳統(tǒng)食品及醫(yī)藥資源，具有特殊的保健作用。魔芋精粉中的魔芋葡甘露聚糖（KGM）含量較高，高達(dá)92%以上，KGM 具有降血壓、降血糖、抗衰老、預(yù)防心血管疾病及調(diào)節(jié)胃腸道健康等生理功效。 燕麥纖維是從燕麥中提取的天然膳食纖維混合物， 具有燕麥特殊的天然風(fēng)味，因能量低、甜味低、無異味被人們廣泛利用。大量研究證實，燕麥纖維具有調(diào)控血糖、降低血脂、潤腸通便、預(yù)防肥胖等作用[4-7]。 大豆膳食纖維來源于豆渣，屬于大豆加工副產(chǎn)品，具有預(yù)防肥胖、降低膽固醇，預(yù)防動脈硬化冠心病的作用，且大豆膳食纖維具有很高的持水性，因價格低廉、風(fēng)味獨特、食用安全方便被廣泛利用[8-9]。

膨化食品是以谷薯豆為主要原材料， 經(jīng)膨化技術(shù)膨化后得到的一類食品。隨著膨化技術(shù)日益發(fā)展，產(chǎn)品日益增多。作為一種新興食品，如何提高膨化食品的營養(yǎng)價值， 保持其安全穩(wěn)定性是研究的熱門問題[10]。膨化食品是休閑食品的重要組成成分，其年銷售額高達(dá)幾十億元， 其中谷物膨化食品年產(chǎn)量可達(dá)20 萬t[11]。 高額的產(chǎn)量證明膨化食品的需求量較大，這與消費者的需求密不可分，從食品的發(fā)展來看，休閑食品已經(jīng)從溫飽型向風(fēng)味型健康型轉(zhuǎn)變， 風(fēng)味獨特且營養(yǎng)健康膨化食品成為食品商家關(guān)注焦點[12]。復(fù)合膨化食品種類多，風(fēng)味獨特，深受大眾喜愛，另外其營養(yǎng)價值高，具有獨特的保健功效。

本文以大米粉為主要原料，桑葉粉、魔芋精粉、燕麥纖維粉、大豆纖維粉為輔料，采用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)， 通過單因素實驗與響應(yīng)面實驗確定最優(yōu)配方，旨在研究一種風(fēng)味獨特，營養(yǎng)價值高，具備提高免疫力等功效的復(fù)合擠壓膨化食品， 為膨化食品提升營養(yǎng)、拓寬原料選擇范圍，開拓市場提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米粉，中糧面業(yè)有限公司；桑葉粉，福建省盛耳食品有限公司；魔芋精粉，武漢市強(qiáng)森魔芋食品有限公司； 燕麥纖維粉， 張家口宸堯燕麥?zhǔn)称酚邢薰?；大豆纖維粉，上海昭明實業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

70L 型雙螺桿擠壓膨化機(jī)， 濟(jì)南中膨機(jī)械有限公司；烘干機(jī)，汕頭市華興機(jī)械廠有限公司；八角拌料機(jī)， 諸城市晟興機(jī)械科技有限公司；FA2004 電子天平，上海上平儀器有限公司；電子數(shù)顯卡尺，錦豐五金工具公司；XMTD-204 數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海盛磁儀器有限公司；XW-80A 漩渦混合器，上海醫(yī)科大學(xué)儀器；FA2004 電子天平，上海上平儀器有限公司；電子數(shù)顯卡尺，錦豐五金工具公司；KDM-A3000 數(shù)顯恒溫電熱套，常州邁科諾儀器有限公司。

1.3 生產(chǎn)工藝流程

選擇無發(fā)霉變質(zhì)、 顏色均勻的桑葉粉， 魔芋精粉，燕麥纖維粉和大豆纖維粉，烘干至恒重，過80 目篩。按照不同的添加比例將原料混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)水分含量為20%，使用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓膨化并切割成型， 在烘干機(jī)中烘至水分含量在10%左右，加入調(diào)料，攪拌均勻后包裝得到成品。

1.4 單因素實驗

以大米粉為基礎(chǔ)，以不同比例的桑葉粉，魔芋精粉，燕麥纖維粉和大豆纖維粉為單因素進(jìn)行實驗，桑葉粉添加量為2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%， 魔芋精粉添加量為1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%， 燕麥纖維粉添加量為2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%；大豆纖維粉添加量為1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%。研究各個單因素對膨化產(chǎn)品感官得分的影響。 以感官評分為評價指標(biāo)，確定各因素適宜的添加比例。

1.5 響應(yīng)面優(yōu)化實驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上， 從每個因素中選取3個評分較高的水平進(jìn)行響應(yīng)面實驗設(shè)計， 以感官評分作為指標(biāo)，利用Design-Expert 軟件進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計和數(shù)據(jù)處理， 并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和繪圖處理。 實驗因素水平編碼見表1。

表1 四因素三水平表%

1.6 感官評定

挑選出15 名專業(yè)的食品評價人員對膨化產(chǎn)品的色澤、外形、口感、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)五個方面進(jìn)行感官評分（見表2），參照膨化食品評估標(biāo)準(zhǔn)，以確定此次實驗所用評分標(biāo)準(zhǔn)[13]。

表2 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.7 理化指標(biāo)測定

食品中水分的測定參照GB 5009.3-2016 《食品中水分的測定》； 酸價的測定： 參照GB 5009.229-2016 《食品中酸價的測定》中冷溶劑指示劑滴定法(第一法)； 過氧化值的測定參照GB 5009.229-2016《食品中過氧化值的測定》中滴定法(第一法)。

1.8 微生物指標(biāo)測定

微生物指標(biāo)中細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、致病菌的測定 按 照 GB 4789.2 -2022、GB 4789.3 -2016、GB 4789.4-2016 和GB 4789.10-2016 方法測定。

1.9 數(shù)據(jù)處理

采用Excel、Origin 2018 和Design Expert 10 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 桑葉粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖1 可知，隨著桑葉粉添加量的逐漸增多，感官得分呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢，在桑葉粉添加量為4.0%時，感官評分達(dá)到最大值為89.5。 桑葉粉添加量對產(chǎn)品的品質(zhì)有重要影響，當(dāng)添加量較低時，幾乎沒有桑葉風(fēng)味； 當(dāng)添加量較高時， 桑葉粉風(fēng)味過重。因此，選取桑葉粉添加量為4.0%比較合適，此時產(chǎn)品口感好，桑葉風(fēng)味適宜。

圖1 桑葉粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.1.2 魔芋精粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖2 可知，隨著魔芋精粉添加量的逐漸增多，感官評分呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢，在魔芋精粉添加量為2.5%時，感官評分達(dá)到最大值為81.5，當(dāng)添加量較高時，魔芋腥味明顯而掩蓋了桑葉風(fēng)味，風(fēng)味極其不協(xié)調(diào)。 因此，選取魔芋精粉添加量為2.5%比較合適。

圖2 魔芋精粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.1.3 燕麥纖維粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖3 可知， 隨著燕麥纖維粉添加量的逐漸增多，感官評分呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢，在燕麥纖維粉添加量為4.0%時，感官評分達(dá)到最大值為81。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是膳食纖維有利于產(chǎn)品的膨化，但添加量較高，又會影響口感[14]。因此，綜合考慮選取燕麥纖維粉添加量為4.0%比較合適。

圖3 燕麥纖維粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.1.4 大豆纖維粉添加量對膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖4 可知， 隨著大豆纖維粉添加量的逐漸增多，感官評分呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢，在大豆纖維粉添加量為2.5%時， 感官評分達(dá)到最大值為86.5。 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是大豆纖維粉中膳食纖維含量較高，有利于產(chǎn)品的膨化[14]。 因此，綜合考慮，選取大豆纖維粉添加量為2.5%比較合適。

圖4 大豆纖維粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實驗

2.2.1 實驗設(shè)計及結(jié)果

依次選取A桑葉粉添加量（%）、B魔芋精粉添加量（%）、C燕麥纖維粉添加量（%）、D大豆纖維粉添加量（%）為4個因素進(jìn)行試驗，以感官評分為響應(yīng)值，利用Design-Expert10 軟件來設(shè)計并優(yōu)化本次實驗。 實驗設(shè)計及結(jié)果如表3 所示。

表3 響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

2.2.2 回歸模型的建立

通過對表3 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，得到Y(jié)（感官評分）與A桑葉粉添加量（%）、B魔芋精粉添加量（%）、C燕麥纖維粉添加量（%）、D大豆纖維粉添加量 （%） 的多元二次回歸方程：Y=93.38+4.33A+0.12B -1.02C+1.48D+0.20AB+1.02AC+1.22AD+0.97BC-3.42BD+5.55CD-7.49A2-8.42B2-6.72C2-8.84D2。

2.2.3 響應(yīng)曲面顯著性和方差分析

膨化產(chǎn)品的方差分析和顯著性檢驗見表4。 由表可知：模型的F值（103.95）>F0.01（9,4）=14.66；模型的P值<0.0001，表明本實驗的回歸模型具有顯著性；其中的失擬項F值（1.31）0.05， 表明P值在0.05 水平下影響不顯著；模型的校正R2（0.9786）與期望R2（0.9532）的差值小于0.2，說明該模型的擬合程度較高，適用于此模塊分析。

表4 回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果

從表4 中可得出各因素對響應(yīng)值的影響： 在一次項中因素A、C、D對響應(yīng)值存在極顯著作用；二次項中所有因素均對響應(yīng)值有極顯著作用； 交互項中僅有BD、CD對響應(yīng)值存在極顯著作用，AD對響應(yīng)值存在顯著作用。

2.2.4 響應(yīng)曲面圖結(jié)果分析

響應(yīng)曲面圖可以直觀反映兩不同因素間的交互作用對響應(yīng)值是否有顯著影響， 而等高線圖則反映兩因素間交互作用是否顯著。 即根據(jù)響應(yīng)曲面圖的陡峭程度與等高線圖的形狀來分析各因素間的交互作用以及對膨化產(chǎn)品感官評分的影響程度。 各因素響應(yīng)曲面以及等高線見圖5~圖10。

圖5 桑葉粉添加量與魔芋精粉添加量（AB）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

圖6 桑葉粉添加量與燕麥纖維粉添加量（AC）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

圖7 桑葉粉添加量與大豆纖維粉添加量（AD）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

圖8 魔芋精粉添加量與燕麥纖維粉添加量（BC）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

圖9 魔芋精粉添加量與大豆纖維粉添加量（BD）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

圖10 燕麥纖維粉添加量與大豆纖維粉添加量（CD）交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

2.2.5 最佳配方驗證

通過響應(yīng)曲面模型預(yù)測，得到最佳工藝參數(shù)為：桑葉粉添加量為4.15%、魔芋精粉添加量為2.48%、燕麥纖維粉添加量為3.95%、 大豆纖維粉添加量為2.54%， 此參數(shù)條件下膨化產(chǎn)品的感官評分值高達(dá)94.05 分。為了方便我們的操作，調(diào)整最佳配方，即桑葉粉添加量為4%、魔芋精粉添加量為2.5%、燕麥纖維粉添加量為4%、大豆纖維粉添加量為2.5%。其它因素不變，在此條件下對產(chǎn)品進(jìn)行三次驗證性實驗，結(jié)果得到該膨化食品的綜合得分為94.05±0.05 分，進(jìn)一步驗證了響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳配方和模型的可靠性，綜上可知，通過響應(yīng)面實驗優(yōu)化后的膨化產(chǎn)品配方是可行的。

2.3 感官評價

根據(jù)最佳工藝生產(chǎn)出的擠壓膨化產(chǎn)品， 顏色均勻，表面光滑，形狀規(guī)則、完整；孔狀結(jié)構(gòu)均勻，有復(fù)合粉特有的香味。

2.4 理化指標(biāo)及膨化特性

復(fù)合擠壓膨化產(chǎn)品理化指標(biāo)及膨化特性測定結(jié)果見表5，可知復(fù)合擠壓膨化產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，滿足現(xiàn)代人群的健康飲食的需求。

表5 產(chǎn)品的理化指標(biāo)

2.5 微生物指標(biāo)

復(fù)合粉擠壓膨化產(chǎn)品細(xì)菌總數(shù)≤200 CFU /g，大腸菌群≤10 CFU/g，致病菌未檢出。 該結(jié)果符合GB 17401-2014 膨化食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本文通過單因素實驗， 以膨化產(chǎn)品的感官評價結(jié)果為指標(biāo)，探究桑葉粉、魔芋精粉、燕麥纖維粉、大豆纖維粉因素對膨化產(chǎn)品的影響， 采用Design Ex-pert 10 軟件進(jìn)行Box-Behnken 設(shè)計實驗，得到模型顯示了復(fù)合粉擠壓膨化產(chǎn)品的最優(yōu)配方， 以大米粉為基礎(chǔ)配方，桑葉粉添加量為4%、魔芋精粉添加量為2.5%、燕麥纖維粉添加量為4%、大豆纖維粉添加量為2.5%，此參數(shù)條件下膨化產(chǎn)品的感官評分值高達(dá)94.05 分， 此配方下生產(chǎn)出來的膨化食品不僅風(fēng)味獨特，口感酥脆，而且具有保健的作用。

4 討論與展望

近幾年復(fù)合膨化食品配方研究涉及面廣， 孫航等[15]通過實驗確定了人參膳食纖維膨化食品的最優(yōu)配方；趙九毅等[16]以膨化度、彈性、硬度、膠黏性和咀嚼度作為評價指標(biāo)， 通過響應(yīng)面確定了豆渣膨化食品的最優(yōu)配方。黃靜[17]在基礎(chǔ)原料的基礎(chǔ)上，通過添加不同比例的大豆分離蛋白、 南美白對蝦肉及南美白對蝦粉確定了該款蝦條的最優(yōu)配方和最佳工藝參數(shù)；孔祥輝等[18]探究元蘑添加量、水分含量、小米添加量、鮮味劑添加量對膨化食品的影響，并采用正交實驗優(yōu)化配方，確定最優(yōu)配方。以上研究結(jié)果表明復(fù)合膨化食品既迎合了大眾的需求， 同時適應(yīng)了市場的環(huán)境，具有廣闊的市場前景。