人參膳食纖維膨化食品配方

孫航，閆璐，李彤昕，陶偉明，鄭明珠，畢云楓

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（長春 130118）

人參（Panax ginsengC.A.Mey.）為五加科人參屬多年生草本植物，是珍貴的中草藥材。其應(yīng)用歷史可追溯到2 000多年以前[1-2]。人參渣是從人參中提取完活性成分后剩余的殘?jiān)?。早期的人參加工廠大多用垃圾填埋、堆放、焚燒等方法來處理剩余的人參渣，還有一些以低價出售給飼料行業(yè)進(jìn)行加工飼料，這些處理方法都會導(dǎo)致巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此對人參渣中的膳食纖維進(jìn)行開發(fā)利用并應(yīng)用于食品和保健品中是非常有意義和有價值的。開發(fā)富含膳食纖維的新型功能性食品，可延伸人參產(chǎn)業(yè)鏈、實(shí)現(xiàn)人們對勞動力和副產(chǎn)品的綜合利用、提高參與加工企業(yè)人員的就業(yè)率，對提高國民的健康水平和我國人參經(jīng)濟(jì)利用效益都具有非常重要的意義[3-7]。

食品行業(yè)中利用擠壓膨化技術(shù)生產(chǎn)的各種強(qiáng)化和營養(yǎng)食品很受大眾喜愛。擠壓膨化食品具有營養(yǎng)成分損失較少，有利于消化與吸收、水溶性增加、易儲藏的特點(diǎn)。高溫短時間作用減少了熱敏性營養(yǎng)成分的損失，增強(qiáng)了膨化食品的營養(yǎng)價值；在高溫、高壓的環(huán)境下，也起到一個滅菌的作用，從而延長食品的貨架期[8]。由于人參膳食纖維粉本身具有苦味，其食用風(fēng)味不佳，因此此次試驗(yàn)旨在優(yōu)化確定膨化食品產(chǎn)品配方，研制出美味可口的人參膳食纖維膨化食品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

人參根渣，由吉林省宏久生物科技股份公司提供。玉米粉、大豆粉、薏仁粉、白砂糖、棕桐油、食鹽、味精、香精，均為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

FW-100型高速萬能粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）；DHG型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）；DS-30B雙螺桿擠壓膨化機(jī)（山東信賽膨化機(jī)械有限公司）；JH-29食品調(diào)味劑（諸城市佳海機(jī)械科技有限公司）；JE502型電子天平（上海普春測量儀器有限公司）。

1.3 人參膳食纖維粉的制備

將人參渣漂洗干凈后放入恒溫干燥箱中，在100~110 ℃范圍內(nèi)烘干，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，過0.150 mm（100目）孔徑篩。將過篩的人參渣粉與水以質(zhì)量比1∶25的比例混合形成混合液，浸泡12 h。將混合液離心（4 000 r/min，20 min），取沉淀。于85 ℃恒溫干燥箱烘干，得到人參膳食纖維粉。

1.4 工藝流程

人參膳食纖維粉→精密稱取→添加玉米粉、大豆粉、薏仁粉混合→加濕（將鹽溶解在水中）→擠壓膨化→切割成型→烘烤→噴油、調(diào)味→包裝→成品

1.5 操作要點(diǎn)

1.5.1 混合濕潤

預(yù)先將輔料玉米粉、大豆粉、薏仁粉按比例經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，通過0.150 mm（100目）孔徑篩，將得到的玉米粉、大豆粉和薏仁粉與人參膳食纖維粉混合一起。將1%的食鹽溶解于調(diào)濕度1∶14的水，加入到混合物中以促進(jìn)均勻分散。

1.5.2 擠壓膨化

擠壓膨化是整個工藝過程的關(guān)鍵，直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)感和口感。通過60 ℃-160 ℃-160 ℃的雙螺桿擠出溫度將制備的材料連續(xù)且均勻地進(jìn)料到擠出機(jī)中，物料隨螺桿向前推進(jìn)并逐漸壓縮，經(jīng)強(qiáng)烈擠壓、剪切及高溫后，成為具有流動性的熔融狀態(tài)；通過切割器在模頭排出口處用切刀將膨化后的物料切成約5 cm長條狀。擠出到達(dá)常溫常壓狀態(tài)，形成質(zhì)構(gòu)疏松的膨化食品。

1.5.3 烘烤

剛膨化的半成品具有高含水量，為了使膨化的淀粉固定，不致回生，并達(dá)到松脆可口，發(fā)出烤香味，必須及時地驅(qū)出其中多余殘留水分。在設(shè)定200 ℃的烤箱中烘烤15 min，至物料表面呈現(xiàn)微黃并有焦香味，產(chǎn)品含水量在10%左右，從而使產(chǎn)品品質(zhì)提高，保質(zhì)期延長。

1.5.4 調(diào)味

將3%棕櫚桐油加熱至約70 ℃，然后按比例加入4%白糖、2%味精和香精，不斷攪拌以均勻地將調(diào)味料懸浮在油中，并將烘焙的膨化半成品放入旋轉(zhuǎn)式調(diào)味機(jī)中。將油和調(diào)味料混合物均勻地撒在連續(xù)滾動材料的表面上，攪拌5~8 min，得到成品。

1.5.5 包裝

經(jīng)過調(diào)味的膨化產(chǎn)品應(yīng)盡快包裝，以防止水分進(jìn)入而影響口感。包裝材料為鋁涂復(fù)合膜，所用包裝機(jī)為立式充氣自動包裝機(jī)，里面應(yīng)充滿干凈、干燥的氮?dú)猓芊鈶?yīng)光滑緊密。

1.6 感官評定

由10名經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員評估產(chǎn)品的外觀、口感、風(fēng)味和組織狀態(tài)4個感官指標(biāo)并進(jìn)行評分（見表1）。參照膨化食品評估標(biāo)準(zhǔn)，以確定此次試驗(yàn)所用評分標(biāo)準(zhǔn)。

表1 人參膳食纖維膨化食品感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.7 單因素試驗(yàn)

以硬度、膨化度和感官評分作為評價指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)依次對玉米粉、大豆粉、薏仁粉的添加量進(jìn)行考察來獲得最佳的原材料配比和最優(yōu)的工藝參數(shù)。試驗(yàn)水平分別選擇：玉米粉添加量15%，25%，35%，45%和55%；大豆粉添加量1%，5%，10%，15%和20%；薏仁粉添加量10%，20%，30%，40%和50%。

1.8 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定玉米粉添加量、大豆粉添加量、薏仁粉添加量為試驗(yàn)因素，選取三者較優(yōu)添加劑量，采用三因素三水平進(jìn)行響應(yīng)面分析。利用Design Expert軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，共17個試驗(yàn)點(diǎn)，單因素試驗(yàn)涉及的水平及編碼見表2。以成品人參膳食纖維膨化食品的綜合感官評分用作設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)的響應(yīng)值。

表2 響應(yīng)面水平表 單位：%

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 玉米粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖1可看出，隨著玉米粉占比增大，感官評分呈現(xiàn)增大的趨勢，當(dāng)玉米粉添加量為55%時，感官評分達(dá)到最大值。而且當(dāng)玉米粉占比較小時，產(chǎn)品表面略有粗糙，色澤偏黃褐色，口感稍硬，粘牙；隨著玉米粉占比的增大，產(chǎn)品表面變得較光滑，色澤更顯黃色，口感松脆，不粘牙。

圖1 玉米粉添加量對人參膳食纖維膨化食品品質(zhì)的影響

2.1.2 大豆粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著大豆粉的增加，人參膳食纖維膨化產(chǎn)品的感官評分先上升后下降。原因是添加少量大豆粉對人參膳食纖維膨化食品的感官評分影響很小，當(dāng)添加量為10%時，感官評分達(dá)到最大值；當(dāng)大豆粉添加量超過10%時，其對人參膳食纖維膨化食品的口感和氣味產(chǎn)生了不良影響。添加大豆粉后會明顯影響產(chǎn)品的外觀、口感和松脆程度。但當(dāng)大豆粉添加量過多時，膨化受到影響，產(chǎn)品粗糙且硬、帶有少量豆腥味。

圖2 大豆粉添加量對人參膳食纖維膨化食品品質(zhì)的影響

2.1.3 薏仁粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

薏仁富含淀粉與蛋白質(zhì)，脂肪含量較少，是較為理想的擠壓膨化食品原料。從圖3可以看出，隨著薏仁粉添加量的增加，感官評分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)添加量為30%時，感官評分達(dá)到最大值。

圖3 薏仁粉添加量對人參膳食纖維膨化食品品質(zhì)的影響

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 回歸模型的顯著性分析

使用Design Expert軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，總共17個試驗(yàn)點(diǎn)，綜合評分結(jié)果見表3。對表3每個因素進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。得到的響應(yīng)值R與A玉米粉、B大豆粉和C薏仁粉的二次多元回歸模型為：R=9.58+0.12A-0.049B+0.10C+0.045AB-0.050AC-0.19BC-0.33A2-0.55B2-0.15C2。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)值

由表4可知，該模型極顯著（p＜0.01）；失擬項(xiàng)不顯著（p=0.078 1＞0.05），證明此模型選擇合理，可以用回歸方程對配方進(jìn)行預(yù)測和分析。該方程相關(guān)系數(shù)R2和判定系數(shù)Radj2分別為0.984 2和0.963 8，表明該方程具有高可靠性；變異系數(shù)C.V.為0.81%，較低，表明試驗(yàn)操作可信。由此可以看出，該模型方程擬合指標(biāo)與配方比例有良好的關(guān)系。

表4 回歸方程方差分析

為了更直觀地反映響應(yīng)因素對響應(yīng)值的影響，對響應(yīng)面圖及等高線進(jìn)行分析，結(jié)果見圖4~圖6?？梢夾B與AC之間的交互作用不明顯，BC交互作用顯著，結(jié)果與方差分析一致。

圖4 玉米粉添加量和大豆粉添加量對膨化食品感官的交互作用

圖5 玉米粉添加量和薏仁粉添加量對膨化食品感官的交互作用

圖6 大豆粉添加量和薏仁粉添加量對膨化食品感官的交互作用

2.2.2 回歸模型的驗(yàn)證試驗(yàn)

通過響應(yīng)面分析，可以獲得混合材料的最佳組合：玉米粉添加量46.38%、大豆粉添加量9.47%、薏仁粉添加量33.88%。在此條件下，人參膳食纖維膨化產(chǎn)品的感官評分可達(dá)到9.611分。為了便于操作，選擇添加玉米粉47%、大豆粉10%、薏仁粉34%，平行做3組試驗(yàn)，人參膳食纖維膨化產(chǎn)品的感官評分平均值為9.6分，接近預(yù)測值，表明通過響應(yīng)面法優(yōu)化的玉米粉、大豆粉、薏仁粉的添加量準(zhǔn)確可靠，具有可行性。此方法分析得到的人參膳食纖維膨化產(chǎn)品，其酥脆度適口，具有一定的人參香味。

3 結(jié)論

在日常生活中，我們可以發(fā)現(xiàn)擠壓膨化食品在日常生活當(dāng)中占據(jù)著十分重要的位置，因?yàn)榕蚧蟮漠a(chǎn)品具有口感好、容易消化吸收的特點(diǎn)，所以近年來擠壓膨化技術(shù)已經(jīng)滲透到許多食品加工中，比如在日本、美國，他們將膨化后的大米用于主食面包，還有在快餐和谷物早餐中添加適量的胡蘿卜素、各種蔬菜粉、海藻粉等，通過擠壓膨化制作出適合不同人群消費(fèi)的營養(yǎng)強(qiáng)化食品[9-11]。

此次試驗(yàn)通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)確定了人參膳食纖維膨化食品的最佳配方：玉米粉添加量46.38%、大豆粉添加量9.47%、薏仁粉添加量33.88%。在響應(yīng)面圖的相互作用中發(fā)現(xiàn)，玉米粉添加量與大豆粉添加量、玉米粉添加量與薏仁粉添加量之間交互作用不明顯，而大豆粉添加量與薏仁粉添加量之間交互作用顯著。制得的人參膳食纖維膨化食品表面光滑完整、口感松脆細(xì)膩、硬度適中、風(fēng)味獨(dú)特，具有人參特有的香味。質(zhì)量符合GB/T 22699—2008膨化食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

該產(chǎn)品含豐富的蛋白質(zhì)和膳食纖維，營養(yǎng)豐富，口感好，可作為休閑娛樂時老少皆宜的休閑小吃食品，兼有營養(yǎng)和保健功能。在未來的投產(chǎn)中還可以通過改變擠壓膨化機(jī)出口的模型，生產(chǎn)出外形多樣的膨化產(chǎn)品；通過改變調(diào)料的配方，可以制得如咖喱、香蔥、五香等不同風(fēng)味，以滿足不同年齡、味覺的消費(fèi)者需求。