藍莓速溶米糊的工藝與配方研究

李檢，王浩，劉璇，劉月菊，何夢宇，吳清華，肖志剛

（沈陽師范大學糧食學院，遼寧沈陽110034）

隨著經濟的高速發(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。消費者對速食產品的需求已經不僅滿足于單純的充饑，更希望在食用的同時達到食療、保健的功效。因此，功能性食品越來越受到人們的關注。

碎米，是大米加工過程中的副產物。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、風味溫和等特點，是γ-氨基丁酸優(yōu)良的來源。碎米中蛋白質的生物價為77，蛋白質效用比率為2.2，蛋白質的消化率超過90%，是B族維生素的主要來源，本試驗采用碎米為營養(yǎng)米糊的主要原料[1]。碎米中的蛋白質、微量元素等營養(yǎng)物質與大米相同，將碎米作為原料可降低生產成本，同時達到副產品綜合利用的目的。

藍莓（blueberry），又名越橘、越橘果、藍漿果，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）。藍莓不僅具有獨特的風味，還有強心明目、軟化血管、調節(jié)血壓、減緩衰老、防止腦神經老化、增強免疫機能、抗癌等保健等功效[2]。因此聯合國糧農組織將藍莓列為“五大健康水果”。

雙螺桿擠壓膨化技術是食品加工中常用的技術，通過對碎米進行擠壓膨化處理，可以得到米糊制品。在擠壓機機筒內，物料與螺桿、物料與機筒壁，以及物料之間產生摩擦力，使得筒內的物料處于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、蛋白質變性、一些原料中的有害因子失活、一些高分子物質發(fā)生降解等[3]。當物料被擠出模具口時壓力驟降為常壓，水分急驟減少，溫度降低，產品隨之成型[4]。采用擠壓膨化技術可以提高原料的利用率、減少能源的消耗，破壞抗營養(yǎng)因子、殺滅微生物、改善口感等。

本配方以米糊為主要原料，藍莓粉、蔗糖、麥芽糊精為輔料，采用雙螺桿擠壓膨化技術，生產藍莓速溶米糊，在提升產品口感的同時提升米糊的沖調特性，增強米糊的食用價值，并且使其擁有獨特的口感與風味，可以滿足更多人群的需求[5]。此藍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)價值。

1 材料與方法

1.1 原料

碎米：黑龍江省和糧經貿有限公司；藍莓粉：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 主要儀器與設備

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

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

碎米粒清洗→烘干→粉碎過篩（80目）→調節(jié)加水量→設置擠壓機參數→擠壓膨化→干燥→粉碎過篩（80目）→混料調制→藍莓速溶米糊[6]

1.3.2 擠壓膨化工藝參數設置

通過單因素和正交試驗確定擠壓膨化米糊的最優(yōu)工藝參數。

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

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

機筒溫度單因素試驗：調整水分添加量15%，螺桿轉速130 r/min，分析機筒溫度分別為140、150、160、170、180℃對產品吸水指數和糊化度的影響[7]。

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

表1 工藝參數正交試驗水平因素表Table 1 Levels and factors of process parameters orthogonal test

1.3.3 配方優(yōu)化試驗

通過單因素和正交試驗確定藍莓速溶米糊的最佳配方。

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

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

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

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

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

1.4 評價指標測定方法

1.4.1 吸水性指數

將2.5 g膨化樣品裝入已知重量的離心管中，加入35 mL的蒸餾水攪拌均勻，30℃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，%；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，然后冷卻至室溫。在3個錐形瓶中，分別加入α-1，4-葡萄糖水解酶（樣品質量的1%），搖勻后于50℃恒溫水浴上保溫1 h，并不時搖蕩，及時取出立即加入2 mL鹽酸（1 mol/L）終止反應，用蒸餾水將反應物定容至100 mL，過濾備用。移取濾液各10 mL分別加入3個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。根據下列公式計算糊化度。

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

采用正交設計方法進行輔料配方的優(yōu)選試驗，確定不同配方對米糊口感的影響，選擇最佳的配比。感官評價評分細則如表3所示。

表3 藍莓速溶米糊感官評分表Table 3 Sensory scoring table of blueberry instant rice

1.6 數據統(tǒng)計與分析

本試驗的數據采用Origin作圖及Excel和Spss處理分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 水分添加量對吸水性指數和糊化度的影響

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、蛋白質等大分子物質所需的機械能，對產品膨化質量有著重要的影響[11]。水分添加量對吸水指數和糊化度的影響見圖1。

圖1 水分添加量對吸水指數和糊化度的影響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%的時候最大。因為米粉在擠壓膨化的過程中，加速了蛋白質受熱分解速率并且發(fā)生變性，發(fā)生糊化反應，導致水溶性物質增加，所以吸水能力下降、吸水指數減小。隨著加水量的增加與擠壓機的摩擦力減小，降低物料的黏度，降低物料在模口處的溫度和壓力，從而導致了糊化度的降低。

2.1.2 機筒溫度對吸水性指數和糊化度的影響

機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來源，一是通過熱傳導從機筒壁獲得的能量，二是物料在機筒內受剪切力和摩擦作用產生的熱量[12]。機筒溫度對吸水指數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，隨著機筒溫度的升高吸水指數隨溫度的升高呈現先減小后增加的趨勢，糊化度呈現先增加后減少的趨勢。因為溫度較低時腔內物料降解明顯水溶性物質增加；溫度過高物料的水分大量蒸發(fā)，所以吸水指數有所增加。理論上講機筒溫度越高淀粉的糊化越好，但溫度到達160℃以后水分過早的蒸發(fā)，導致糊化度的下降。

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

2.1.3 螺桿轉速對吸水性指數和糊化度的影響

螺桿轉速是影響擠壓效果的一個重要的工藝參數。擠壓機轉速的變化決定了螺桿對物料的剪切力與摩擦作用、物料在機筒內的時間、物料混合程度、水分擴散程度，造成了不同螺桿轉速形成的擠出物的物性不同[13]。螺桿轉速對吸水指數和糊化度的影響見圖3。

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

由圖3可知，隨著螺桿轉速的增加吸水指數和糊化度呈現先增加后減少的趨勢。因為螺桿轉速較低時，物料停留在擠壓機內的時間過長水分損失過多，使得吸水指數的增加、糊化效果很好。螺桿轉速較高時，物料在擠壓機內時間過長，水分損失較少，吸水指數有所降低、糊化效果較差。

2.2 正交優(yōu)化試驗

根據單因素試驗結果進行正交試驗，試驗結果如表4和表5所示。

表4 正交試驗結果Table 4 Orthogonal test results

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

水分添加量、擠壓溫度和螺桿轉速3個因素對綜合加權平均分的影響順序為B＞C＞A即機筒溫度＞螺桿轉速＞水分添加量，溫度對加權得分有顯著的影響。由K值可以看出最佳的條件為A2B2C2，即水分添加量15%，機筒溫度160℃，螺桿轉速155 r/min，此條件下的吸水指數為494.5%，糊化度為90.5%，綜合加權得分為292.5。

2.3 輔料對樣品品質的影響

2.3.1 藍莓粉添加量對產品感官評價的影響

藍莓由于具有極高的營養(yǎng)保健價值，近年來在飲料加工方面應用廣泛。目前對藍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、復合型飲料、功能性飲料、米糊等。米糊中添加藍莓粉增加其食用價值。藍莓粉添加量對藍莓速溶米糊的感官評分的影響見圖4。

由圖4可知，隨著藍莓粉粉添加量的增加，速溶米糊的感官評價呈先增加后降低的趨勢，在添加量15%時達到最大值，藍莓粉的添加量過大導致產品結塊嚴重，因此沖調性較差、口感粗糙、穩(wěn)定性較差[14]。

圖4 藍莓粉添加量對藍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 蔗糖添加量對產品感官評價的影響

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，因口感風味純正、溶解性好、安全性高深受消費者的喜愛。甜味劑是飲料產品中必不可少的添加劑，適當的添加可以改善產品的口感。蔗糖添加量對藍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呈先增加后降低的趨勢，在添加量15%時達到最大值，蔗糖的主要作用是增加甜度，蔗糖添加過多導致口感變差[15]。

2.3.3 麥芽糊精添加量對產品感官評價的影響

在米糊中添加麥芽糊精能保持原產品的特色和香味，降低生產成本，增強產品的醇厚感和細膩感，味香濃郁，速溶效果極佳，抑制結晶的析出，乳化效果好，載體作用明顯。適當的添加麥芽糊精對產品口感的提升至關重要。麥芽糊精添加量對藍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呈先增加后降低的趨勢，在添加量10%時達到最大值，麥芽糊精的主要作用是增加穩(wěn)定性，添加過多導致穩(wěn)定性降低，味道較差[16]。

根據單因素試驗結果進行正交試驗，試驗結果如表6和表7所示。

表6 正交試驗結果Table 6 Orthogonal experimental results

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

藍莓粉的添加量、蔗糖添加量和麥芽糊精添加量3個因素對感官評價的影響順序為B＞C＞A，即蔗糖添加量＞麥芽糊精添加量＞藍莓粉添加量，蔗糖添加量和麥芽糊精添加量對感官評價有顯著的影響。由K值看出最佳條件為A2B2C2，即藍莓粉添加量為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 結論

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