藜麥高膳食纖維再制米生產(chǎn)工藝研究

劉靜雪 ，李昊睿 ，高婷婷 ，李鳳林※， 禚同友 ，謝 天 ，周美辰

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學院食品工程學院，吉林 132101； 2.吉林省釀造技術科技創(chuàng)新中心，吉林 132101；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家糖料加工技術研發(fā)分中心，吉林 132101）

藜麥屬于藜科雙子葉植物，是可用于深加工的農(nóng)作物，其營養(yǎng)價值高，呈發(fā)展階段。藜麥麩皮是藜麥加工的副產(chǎn)物，營養(yǎng)成分豐富[1-3]。藜麥中的蛋白質(zhì)含量高于其他普通農(nóng)作物，我國在藜麥工業(yè)領域愈發(fā)加快，藜麥將成為中國的新型主要糧食。藜麥麩皮中的膳食纖維作為藜麥第二大營養(yǎng)成分，其含量為22.2%，符合國標所規(guī)定的日常膳食纖維的含量，并且藜麥麩皮中的還原糖和總糖含量遠高于藜麥中的還原糖和總糖含量[4-8]。藜麥的主食化和其產(chǎn)品的多樣性，使其在各個國家中的需求也會進一步增大。有關學者對藜麥外殼含有的皂甙進行進一步研究，一致認為其具有疏水性，并且對灰霉病的抗性較強[9]。同時，在研究藜麥中的營養(yǎng)成分時，發(fā)現(xiàn)藜麥在同等生態(tài)環(huán)境下在抗病、抗旱、耐鹽堿等方面強于其他農(nóng)作物。藜麥含有大量豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，例如維生素、膳食纖維、人體所需的微量元素等抗氧化成分[10]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

藜麥（天津?qū)氈r(nóng)產(chǎn)品有限公司）；藜麥麩皮（天津?qū)氈r(nóng)產(chǎn)品有限公司）；玉米粉（黑龍江省和糧農(nóng)業(yè)有限公司）。

TA-XT2i型物性測定儀（英國Stable Miero System公司）；DS32-I型單螺桿擠出機（濟南賽信機械有限公司）；MB-45型快速水分測定儀（美國奧豪斯儀器有限公司）；GB-204型分析天平（德國賽多利斯特儀器有限公司）；ZDF-6050型真空干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 藜麥高膳食纖維再制米工藝流程 原料玉米粉、藜麥麩皮粉、藜麥→加水→混合拌料→一段擠出→二段擠出→冷卻→藜麥高膳食纖維再制米→包裝→成品。

1.2.2 藜麥高膳食纖維再制米單因素試驗 一段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響：當藜麥麩皮粉添加量為1%，藜麥粉添加量為10%，一段擠出的溫度分別為135、140、145、150、155 ℃，二段擠出溫度為90 ℃時進行單因素試驗，研究一段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響。

二段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響：當藜麥麩皮粉添加量為1%，一段擠出溫度為145 ℃，藜麥粉添加量為10%，二段擠出溫度分別為80、85、90、95、100 ℃時進行單因素試驗，研究二段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響。

藜麥麩皮粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響：當藜麥粉添加量為10%，一段擠出溫度為145 ℃、二段擠出溫度為90 ℃，藜麥麩皮粉添加量分別為0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.4%時進行單因素試驗，研究藜麥麩皮粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響。

藜麥粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響：當藜麥麩皮粉添加量為1%，一段擠出溫度為145 ℃，二段擠出溫度為90 ℃，藜麥粉添加量分別為6%、8%、10%、12%、14%時進行單因素試驗，研究藜麥粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響。

1.2.3 藜麥高膳食纖維再制米工藝參數(shù)優(yōu)化 從單因素試驗可以確定一段擠出溫度、二段擠出溫度、藜麥粉添加量和藜麥麩皮粉添加量4個因素，根據(jù)4個因素進而選擇3水平，將感官評分作為指標，通過響應面軟件進行4因素3水平試驗，并且進行數(shù)據(jù)分析和處理，由此分析最佳工藝參數(shù)。試驗因素及水平如表1所示。

表1 響應面試驗工藝參數(shù)

1.2.4 藜麥高膳食纖維再制米的感官評定 藜麥高膳食纖維再制米感官評價按照國標標準，考慮到本產(chǎn)品自身的特點，將二者相結合并且邀請10名專業(yè)人士進行感官評分，評分標準如表2所示。

表2 藜麥高膳食纖維再制米感官評分標準

項目 評分標準 分值/分有光澤光澤稍差光澤暗淡飯粒完整，結構緊密大部分結構完整飯粒完整性較差，碎粒明顯粘性適宜，不粘牙基本不粘牙8～106～70～58～106～70～511～156～100～511～156～100～5光澤（10分）狀態(tài)（10分）粘性（15分）軟硬度（15分）粘牙或無粘性適中較硬或較軟很硬或很軟

2 結果與分析

2.1 藜麥高膳食纖維再制米的單因素試驗

2.1.1 一段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響 由圖1可知，當一段擠出溫度為135～145 ℃時，感官評分呈逐漸遞增的趨勢；當一段擠出溫度145～155 ℃時，感官評分呈逐漸遞減的趨勢。當一段擠出溫度達到145 ℃時，其感官評分最高，為96.13分；當一段擠出溫度為135 ℃時，其感官評分最低，為83.16分。綜上，當一段擠出溫度為145 ℃時感官評分最高。

圖1 一段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米感官評分的影響

2.1.2 二段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米的影響 由圖2可知，當二段擠出溫度為80～90 ℃時，感官評分呈逐漸遞增的趨勢；當二段擠出溫度為90～100 ℃時，感官評分呈逐漸遞減的趨勢；當二段擠出溫度達到90 ℃時，其感官評分為最佳，為96.13分；當二段擠出溫度為100 ℃時，感官評分最低，為86.02分。綜上，當溫度為90 ℃時感官評分最高。

圖2 二段擠出溫度對藜麥高膳食纖維再制米感官評分的影響

2.1.3 藜麥麩皮粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響 由圖3可知，當藜麥麩皮粉添加量為0.6%～1.0%時，感官評分呈逐漸遞增的趨勢；當藜麥麩皮粉添加量為1.0%～1.4%時，感官評分呈逐漸遞減的趨勢；當藜麥麩皮粉添加量為1.0%時，其感官評分為最佳，為96.13分；當藜麥麩皮粉添加量為1.4%時，其感官評分為84.22分，感官評分最低。綜上，當藜麥麩皮粉添加量為1.0%時感官評分最高。

圖3 藜麥麩皮粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米感官評分的影響

2.1.4 藜麥粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米的影響 由圖4可知，當藜麥粉添加量為6%～10%時，感官評分呈逐漸遞增的趨勢；當藜麥粉添加量為10%～14%時，感官評分呈逐漸遞減的趨勢；當藜麥粉添加量為10%時，其感官評分為96.84分；當藜麥粉添加量為6%時，其感官評分最低，為85.76分。綜上，當藜麥粉添加量為10%時感官評價最高。

圖4 各兩因素間交互作用響應面及等高線圖

圖4 藜麥粉添加量對藜麥高膳食纖維再制米感官評分的影響

2.2 響應面試驗優(yōu)化藜麥高膳食纖維再制米感官評分

2.2.1 數(shù)學模型的建立與顯著性檢驗 根據(jù)單因素結果和響應面原理，選擇A藜麥粉添加量、B一段擠出溫度、C二段擠出溫度、D藜麥麩皮粉添加量4因素，Y感官評分作為評價指標，響應面結果如表3所示。

通過利用響應面軟件對數(shù)據(jù)進行顯著性檢驗、回歸擬合以及方差分析，所獲得二次方程Y=95.83+ 1.53A+1.49B+1.10C+1.19D－0.65AB－0.88AC－0.77AD－0.78BC-0.72BD－0.82CD－2.01A2－2.06B2－2.41C2－1.92D2。

根據(jù)此模型進行顯著性檢驗，方差分析如表4所示，模型的可信度分析如表5所示。由表3和表4的分析得出P<0.0001，從而可以說明響應面極顯著，通過應用二次方程對試驗結果做出分析，R2=98.42%，實際數(shù)值和理論值相互之間誤差相對極小，表明實際數(shù)值和理論值可以進行很好的擬合，二者之間相關性高，確保數(shù)據(jù)的真實性。并且從方差分析結果可知，交互項AB差異顯著，其余的交互項AC、AD、BC、BD、CD差異極顯著；一次項A、B、C、D差異極顯著；二次項A2、B2、C2、D2差異極顯著。

表3 Box-Behnken中心組合試驗設計及結果

表4 回歸方程方差分析表

表5 回歸模型的可信度分析

2.2.2 各因素交互作用對藜麥高膳食纖維再制米感官評分的影響 響應面曲面圖是這些多因素之間相互作用而所形成的三維圖形，此三維圖形能夠反映出每個因素水平間的相互作用情況。通過使其因素不變，另外的因素改變，從而能夠形成模型降冪分析，得到每個因素對其結果的影響程度。根據(jù)軟件對數(shù)據(jù)結果分析，等高線對結果影響，可根據(jù)圖形直接觀察出來，橢圓形代表因素之間影響顯著，圓形代表不顯著，根據(jù)結果可知，AC之間差異極顯著，BD之間差異顯著，AB之間差異不顯著。

2.2.3 優(yōu)化藜麥高膳食纖維再制米的工藝參數(shù) 對藜麥高膳食纖維再制米的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，采用對擬合的回歸方程分別進行求一階偏導數(shù)，將其設置為0，得到以下四元一次方程組：

求解得A＝0.557、B＝0.043、C＝0.030、D=0.036，即最佳工藝參數(shù)為一段擠出溫度145.51 ℃、二段擠出溫度90.23 ℃、藜麥粉添加量10.02%、藜麥麩皮粉添加量1.01%，由此配比所制得的藜麥高膳食纖維再制米的感官評分達到了96.11分。為了在現(xiàn)實條件下可以進行正確、便捷的操作，將參數(shù)修正為一段擠出溫度145 ℃、二段擠出溫度90 ℃、藜麥粉添加量10%、藜麥麩皮粉添加量1%。當采用修正后的工藝參數(shù)進行3次驗證試驗，此時感官評分為96.13分。

3 結論

從以上結論可以得出藜麥高膳食纖維再制米最佳的工藝參數(shù)為藜麥粉添加量10%、一段擠出溫度145 ℃、二段擠出溫度90 ℃、藜麥麩皮粉添加量1%。在這樣的條件下，藜麥高膳食纖維再制米感官評分為96.13分，所以當藜麥高膳食纖維再制米達到以上數(shù)據(jù)時口感為最佳，根據(jù)試驗結果及數(shù)據(jù)分析表明，符合以上條件的藜麥高膳食纖維再制米具有特有的香氣，并且香味濃郁、顏色均勻有光澤、粘性適宜不黏牙，并且藜麥高膳食纖維再制米具有良好的彈性，飯粒完整，幾乎沒有明顯的碎米。