擠壓薏米粉餅干研制及品質分析

劉宗浩，于重偉，張高鵬，程建軍

東北農(nóng)業(yè)大學食品學院（哈爾濱 150030）

薏米因營養(yǎng)價值高而被譽為“世界禾本科植物之王”“生命健康之禾”。薏米含有多種B族維生素、維生素C和礦物質，對新陳代謝有促進作用，同時具有健脾益胃的功效[1-2]。糙米是除去保護皮層后的水稻穎果。內(nèi)層保護皮層中有大量粗纖維和糠蠟，因而質地厚、質地緊[3]。與普通精米相比，糙米中維生素含量豐富，且含有豐富的礦物質和膳食纖維，被認為是一種綠色健康食品。玉米是世界上最重要的糧食作物之一，富含蛋白質、脂肪、維生素、微量元素、纖維素等，具有開發(fā)高營養(yǎng)、高生物功能食品的巨大潛力[4]。

食品擠壓膨化技術[5]是一種新型食品加工技術，混合粉經(jīng)過擠壓膨化，可以進一步提高其營養(yǎng)價值，同時改善口感與風味[6]。試驗用薏米、玉米和糙米混合粉制得的擠壓混合米進行二次加工，制成一款品質、功能俱佳的餅干，這不僅有利于擠壓混合米獨特營養(yǎng)價值的利用以及潛在商業(yè)價值的開發(fā)，而且為薏米、玉米和糙米的新型開發(fā)利用提供參考依據(jù)。目前中國餅干市場呈現(xiàn)出傳統(tǒng)餅干正被新型餅干所取代，餅干企業(yè)亟需借助新技術新工藝，從原料到產(chǎn)品品質全面創(chuàng)新，才能贏得市場[7]。國內(nèi)研究成功的谷物類餅干眾多，如木薯全粉餅干[8]、紫薯韌性薄餅干[9]、綠豆餅干等，雖然也有薏米餅干等方面的研究[10]，但是將薏米與其他谷物復合并且擠壓膨化后制作的類似餅干產(chǎn)品研究還很少見。

試驗以擠壓混合米為主要原料，探究低筋面粉與擠壓米研磨粉的配比、綿白糖添加量等各因素對餅干感官品質的影響，在此基礎上正交優(yōu)化，通過感官評價、微生物檢測等，確定具有獨特擠壓米功效的香酥餅干的最佳配方。同時綜合運用質構儀和掃描電鏡等儀器分析方法，對市面上普通餅干及混合粉和擠壓混合米相同添加量制成的3種酥性餅干進行檢測，評價擠壓膨化后的擠壓混合米對酥性餅干品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

薏米（貴州黔西南州）；黃油（四川新希望貿(mào)易有限公司）；植物油（嘉里糧油有限公司）；低筋面粉（新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責任公司）；普通餅干、泡打粉、雞蛋（市售）。

CF-100KS型萬能粉碎機（廣州晨雕機械設備有限公司）；T7-L384D型烤箱（廣州旭眾食品機械有限公司）；TA. XA plus型質構儀（美國TA）；KDN-04型蛋白質測定儀（上海纖檢儀器有限公司）；S-3400N型掃描電子顯微鏡（日本日立公司）。

1.2 工藝流程

1.2.1 制作擠壓薏米的工藝流程

將薏米、玉米、糙米各自研磨成粉，按比例50%、20%、30%混合加入擠壓機中，工藝參數(shù)為水分進料量25.2 kg/h、物料進料量120 kg/h、螺桿轉速220 r/min，沿物料的輸送方向分為5個溫區(qū)依次為60，70，156，142和98 ℃。

1.2.2 制作擠壓薏米餅干工藝流程

①薏米→擠壓→重組米→研磨粉

②玉米→擠壓→重組米→研磨粉

1.3 操作要點

1.3.1 原料處理

將擠壓混合米研磨成粉，過孔徑0.425 mm篩；黃油均勻加熱至融化后靜置降溫。

1.3.2 和面

將低筋面粉、擠壓混合米研磨粉、泡打粉混合均勻。將黃油、玉米油、蛋清液、綿白糖用打蛋器打發(fā)6 min，混合后拌成面團。制成半徑約1.25 cm、厚度約0.25 cm圓餅狀。和面時注意面團基本成團即可，同時需注意面團的密度即面團的膨脹程度，密度低的餅干可以較好地保持形態(tài)的完整性[11]。

1.3.3 烘烤

將烤箱調(diào)制170 ℃預熱10 min。烘烤溫度160 ℃，烘烤時間11 min，冷卻后包裝。

1.4 餅干配方的優(yōu)化

1.4.1 單因素試驗優(yōu)化餅干配方

選取低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的配比、綿白糖添加量、泡打粉添加量、黃油添加量以及蛋清添加量為單因素變量，以感官評價為指標，優(yōu)化餅干配方。

1.4.1.1 低筋面粉與擠壓混合米研磨粉配比的優(yōu)化

將低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的總質量設為100 g，低筋面粉和擠壓混合米研磨粉的比例分別為60∶40，65∶35，70∶30，75∶25和80∶20，使用基礎配方中黃油、綿白糖和蛋清的用量，感官指標作為低筋面粉與擠壓混合米研磨粉配比最佳值的評價標準，優(yōu)化其配比。

1.4.1.2 綿白糖添加量的優(yōu)化

將低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的總質量設為100 g，綿白糖添加量為15，20，25，30和35 g，低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的配比、黃油和蛋清的用量不變，感官指標作為評價標準，優(yōu)化綿白糖添加量。

1.4.1.3 黃油添加量的優(yōu)化

將低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的總質量設為100 g，黃油的添加量為10，15，20，25和30 g，低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的配比、蛋清的用量不變，感官指標作為評價標準，優(yōu)化黃油添加量。

1.4.1.4 蛋清添加量的優(yōu)化

將低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的總質量設為100 g，蛋清的添加量為30，35，40，45和50 g，低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的配比、黃油和蛋清的用量不變，感官指標作為評價標準，優(yōu)化蛋清添加量。

1.4.2 正交試驗優(yōu)化餅干配方

在單因素試驗的基礎上，選取低筋面粉與擠壓混合米研磨粉的配比、黃油添加量、綿白糖添加量和蛋清添加量4個因素的適宜水平進行四因素三水平的正交試驗，確定擠壓混合米餅干的最佳工藝配方。正交試驗設計的因素水平如表1所示。

表1 試驗因素水平表

1.5 感官品質評定

根據(jù)餅干的形狀、色澤、滋味口感、組織結構等方面，對其進行感官分析，并邀請15名有經(jīng)驗的感官分析人員進行感官評定，評分標準為15人的平均值（滿分為100分），擠壓混合米餅干的感官品質評定見表2。

1.6 質構分析

采用直徑2 mm不銹鋼柱型（加長）探頭——P/2E探頭，可用于樣品的穿刺試驗，測試樣品的表皮硬度、屈服點和內(nèi)部質地堅實度；質構儀測定參數(shù)為：測前和測時速度均以1 mm/s，測后速度10 mm/s，目標模式10 mm，觸發(fā)力10 g，數(shù)據(jù)采集速率500 p/s；將探頭對準樣品中央，每組進行3次平行試驗，取平均值，最終以硬度、脆性、脆度和表層硬度為評價指標。

1.7 掃描電鏡試驗

使用日本日立公司S-3400N型號掃描電子顯微鏡，對餅干樣品進行切面掃描。每個餅干樣品取內(nèi)部切面制成厚約1 mm切片，干燥后黏附在樣品臺上，經(jīng)掃描電子顯微鏡，放大200倍掃描拍照。

表2 餅干感官品質評定

1.8 理化指標檢驗

產(chǎn)品的理化指標，依據(jù)GB/T 20980進行測定；水分，依據(jù)GB 5009.3中的直接干燥法進行測定；蛋白質含量，依據(jù)GB 5009.5中的凱氏定氮法進行測定；脂肪含量，依據(jù)GB 5009.6中的索氏抽提法進行測定；灰分，依據(jù)GB 5009.4中的食品中總灰分的測定法進行測定；膳食纖維含量，依據(jù)GB 5009.88中的食品中膳食纖維的測定法進行測定。

1.9 餅干持水力和膨脹力測定

1.9.1 持水力測定

準確稱取1 g樣品于100 mL的燒杯中，加入25 mL蒸餾水，室溫下攪拌1 h，過濾后用濾紙吸去膳食纖維殘留水分，稱質量。

持水力=（樣品濕質量（g）-樣品干質量（g））/樣品干質量（g） （1）

1.9.2 膨脹力測定

準確稱取樣品0.3 g，置于10 mL量筒中，用移液管準確移取5.00 mL蒸餾水加入其中，振蕩均勻后室溫放置24 h，讀取液體中樣品的體積。

膨脹力（mL/g）=（樣品溶脹后體積-干品體積）/樣品干質量 （2）

1.1 0 微生物指標檢驗

產(chǎn)品的微生物指標，依據(jù)GB 7100進行檢測；致病菌，依據(jù)GB 29921進行檢測；微生物，依據(jù)GB 4789.2進行檢測；大腸菌群，依據(jù)GB 4789.3進行檢測；霉菌、酵母，依據(jù)GB 4789.15中的食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數(shù)法檢測。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 低筋面粉和擠壓重組米研磨粉的配比對餅干品質的影響

由圖1（a）可知，隨著低筋面粉和擠壓重組米研磨粉配比不斷增高，餅干感官品質先上升后下降，低筋面粉和擠壓重組米研磨粉配比70∶30時，感官評分最高為86分。低筋面粉和擠壓重組米研磨粉的配比偏低時，得到的餅干色澤發(fā)焦、口感過硬，且表面容易出現(xiàn)裂痕、斷面也出現(xiàn)分層。這是因為擠壓重組米研磨粉中富含的膳食纖維吸水后的顏色為褐色，并且膳食纖維有較好的持水性而餅干硬度與其持水性呈正相關[12-13]。低筋面粉和擠壓重組米研磨粉的配比偏高時，擠壓重組米研磨粉的獨特風味被面粉所遮蓋，所得餅干酥脆不足、色澤發(fā)白。因此認為低筋面粉和擠壓重組米研磨粉配比70∶30時最佳。

2.1.2 綿白糖添加量對餅干品質的影響

由圖1（b）可知，隨著綿白糖添加量不斷增大，餅干感官品質先上升后下降，綿白糖添加量25 g時，感官評分最高。綿白糖添加量較低時，餅干口感較硬、不酥脆，感官評分較低；當糖的添加量過高時，餅干過甜、發(fā)膩，感官評分也較低；綿白糖添加量25 g時，餅干色澤金黃，甜味適中，口感酥松，感官評分達到最高值，這是因為適量的綿白糖起到反水化作用，控制面筋脹潤，降低面團的黏度和彈性，在烘烤過程中通過焦糖化作用和美拉德反應，使餅坯表面顏色轉變?yōu)樽攸S色[14-15]，所以糖的添加量25 g時最為適宜。

2.1.3 黃油添加量對餅干品質的影響

由圖1（c）可知，黃油添加量較低時感官評分較低，餅干表面干燥，酥脆度與香味皆欠佳；感官評分隨黃油添加量而上升，這是因為黃油本身風味使餅干味道更加豐富，同時黃油具有良好疏水性，能夠阻止面粉中蛋白質吸水膨脹，控制面筋的形成，從而降低面團凝聚力，增加面團可塑性，促使成品酥香可口[16]。但黃油添加量過高時，內(nèi)部結構過于疏松、產(chǎn)生較大孔洞，餅干成型困難，且口感綿軟油膩、香味過濃[17]，在增加餅干成本的同時也對人體健康產(chǎn)生一定影響。因此黃油添加量20 g時最為適宜。

2.1.4 蛋清添加量對餅干品質的影響

由圖1（d）可知，隨著蛋清加入，餅干的感官品質一開始呈現(xiàn)上升趨勢，可能是由于蛋清蛋白經(jīng)過強烈攪打，將混入的空氣包圍形成泡沫，而蛋白膠體將加入的其他輔料附著在泡沫周圍，使泡體濃厚堅實，增加了泡沫機械穩(wěn)定性，從而使餅干的質地結構更加均勻[18]；蛋清添加量過高時，感官評分較低，可能是由于整體原料所含蛋白質比例過高，從而影響餅干的口感及其內(nèi)部結構[19]。因此認為蛋清添加量40 g時最為適宜。

圖1 餅干單因素試驗結果圖

2.2 正交優(yōu)化試驗結果分析

根據(jù)單因素試驗結果，進行四因素三水平的正交試驗，結果如表3所示。

由表3可知，4個因素對產(chǎn)品綜合品質影響的主次順序為A＞B＞C＞D，即低筋面粉與擠壓混合米研磨粉配比對產(chǎn)品綜合品質影響最大，其次為黃油添加量、綿白糖添加量，蛋清添加量影響最小。最佳的配方為A2B2C2D1，即低筋面粉與擠壓混合米研磨粉共100 g，配比為70∶30、黃油添加量20 g、綿白糖添加量30 g、蛋清添加量35 g。

表3 正交試驗結果

2.3 正交驗證試驗

經(jīng)過正交優(yōu)化試驗確定的生產(chǎn)餅干最佳工藝條件為A2B2C2D1，而感官品質得分最高的餅干工藝條件為A2B2C3D1。按照2個工藝分別制備餅干進行對比驗證試驗，按照2個工藝制作的餅干，外觀、形狀及色澤差異不大。按照表2感官品質評價表對這2款餅干進行感官評分，評分標準為10人的平均值（滿分為100分）。正交優(yōu)化出的工藝所得到的餅干平均感官評分為85.3分，而感官品質得分最優(yōu)的餅干此次平均感官得分為89.6。則最終確定餅干的生產(chǎn)工藝為A2B2C3D1。

3 擠壓薏米餅干品質分析

3.1 餅干理化指標對比

對餅干進行水分、脂肪含量、灰分、蛋白質含量、膳食纖維含量及持水力和膨脹力測定，結果如表4所示。

經(jīng)檢驗，產(chǎn)品各項理化指標符合國家標準。由數(shù)據(jù)可以看出，擠壓混合米餅干的持水力與膨脹力均高于未擠壓原料混合粉餅干，原因可能是擠壓膨化加工改變薏米等原料的內(nèi)部結構，使其由緊密變得疏松，以至于能夠更容易吸附水分。持水力與膨脹力的增強使得該款餅干增強飽腹感這一功能得到加強。

3.2 餅干質構分析

對餅干進行質構測量，結果如表5所示。

由表5可知，這款餅干，屬于酥性餅干。擠壓混合米餅干的硬度偏大，原因可能是在高溫、高剪切力作用下，米類物質中的淀粉發(fā)生糊化，蛋白質發(fā)生了降解，脂肪發(fā)生氧化，膳食纖維的結構變得疏松，這些基礎理化性質的改變使得餅干磨粉的粒度更小，最終使產(chǎn)品的硬度較大。

表5 擠壓混合米餅干的質構指標

3.3 餅干微觀結構分析

從圖2（a）可以看到市面上普通餅干的內(nèi)部顆粒密集，較為集中，反映本身硬度大的特點，觀察圖2（b）和（c）這2種餅干的內(nèi)部微觀結構，未擠壓混合粉餅干內(nèi)部結構有較大孔隙，分析可能是混合粉之間的間隙較大，使得制成的餅干內(nèi)部有很大空隙，淀粉顆粒之間分布不均勻，這與餅干表面破碎度相一致[20]，而擠壓混合米酥性餅干的孔隙結構均勻，處于適中狀態(tài)，這一表現(xiàn)與餅干外觀良好的疏松性相呼應，說明擠壓混合米酥性餅干的內(nèi)聚性處于穩(wěn)定的適中狀態(tài)，有利于餅干的酥脆性。

圖2 餅干內(nèi)部微觀結構掃描電鏡圖

4 結論

通過單因素以及正交優(yōu)化，得出各項影響因素對擠壓混合米餅干的影響程度為低筋面粉與擠壓混合米研磨粉配比＞黃油添加量＞綿白糖添加量＞蛋清添加量，最佳配方為低筋面粉與擠壓混合米研磨粉共100 g，配比70∶30、綿白糖30 g、黃油20 g、植物油30 g、蛋清35 g、泡打粉1.5 g，色澤金黃，口感細膩，營養(yǎng)豐富。

通過理化指標檢驗，發(fā)現(xiàn)擠壓混合米餅干與對照相比，脂肪含量降低，膳食纖維含量提高，對人體有一定益處。通過質構特性分析，得出餅干脆度適中，硬度較大；通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，餅干內(nèi)部孔隙結構均勻，與餅干表面疏松情況相一致，具有良好的酥脆性。