藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的配方優(yōu)化及品質(zhì)分析

張新振, 梁 進(jìn), 李雪玲, 孫 玥, 高 洋, 王 冉, 劉杰梅, 徐雪野,張歌興,李貝貝,鐘 楊,周穎娣,李志鑫

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室,合肥 230036)

通常在秈稻谷加工中會(huì)產(chǎn)生許多碎米,其碎米率約占10%～15%[1]。盡管碎秈米與整米的營養(yǎng)成分相近,然而其價(jià)格低廉,亟待進(jìn)行深加工和增值化開發(fā)利用,以提高其附加值。沖調(diào)粉是秈米加工的常見產(chǎn)品形式,因其食用省時(shí)、攜帶方便深受大眾喜愛。李學(xué)琴等[2]以茯苓和秈稻米為原料,通過雙螺桿擠壓膨化制成茯苓復(fù)合營養(yǎng)粉,并對(duì)其沖調(diào)特性和感官進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而以碎秈米粉為原料制作沖調(diào)粉的相關(guān)研究還鮮有報(bào)道。但是僅以秈米粉為原料制作沖調(diào)粉,其營養(yǎng)較為單一,需要添加一些功能性成分比如藍(lán)莓果渣粉等,以提升沖調(diào)粉的營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味特性。

藍(lán)莓渣是藍(lán)莓果汁加工中常見的副產(chǎn)物,其加工利用形式有限,而藍(lán)莓渣中仍富含酚類等活性物質(zhì)以及膳食纖維等功能性成分[3],仍值得深度開發(fā)利用。將藍(lán)莓渣粉與碎秈米粉進(jìn)行復(fù)配,經(jīng)過擠壓膨化和粉碎加工處理,研制出即食型藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉,并對(duì)產(chǎn)品的色差、香氣、游離氨基酸、流變以及體外消化等品質(zhì)特性進(jìn)行檢測(cè)與分析,以期增強(qiáng)藍(lán)莓渣和碎米粉的增值化利用,也為沖調(diào)粉類產(chǎn)品的營養(yǎng)與品質(zhì)提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈米粉,藍(lán)莓渣。氫氧化鈉、四水合酒石酸鉀鈉、無水亞硫酸氫鈉、乙酸、乙酸鈉、3,5-二硝基水楊酸、α-淀粉酶、糖化酶,均為分析純。

DSE32-1雙螺桿實(shí)驗(yàn)機(jī),UV9000紫外可見分光光度計(jì),CR-400手持色差計(jì),PEN3電子鼻,DHR1旋轉(zhuǎn)流變儀。

1.2 方法

1.2.1 原料制備

參照韓晶等[4]報(bào)道并結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果,將藍(lán)莓渣粉和秈米粉按質(zhì)量比為12∶88混合均勻并調(diào)節(jié)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%后,放入雙螺桿擠壓機(jī)進(jìn)料口,在擠壓溫度為50—80—110—130 ℃,進(jìn)料速率為13 r/min,螺桿旋轉(zhuǎn)速率為 17 Hz,得到的藍(lán)莓渣膨化產(chǎn)品放入65 ℃的烘箱中干燥3 h后放入自封袋中冷卻,然后用粉碎機(jī)將其粉碎,收集80目的膨化粉裝于密封袋中并放置于4 ℃的溫度下儲(chǔ)存。

1.2.2 配方優(yōu)化

參照本實(shí)驗(yàn)室王秀蘭等[5]的研究并稍作修改,確定7 g的膨化粉為基準(zhǔn),以木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)(14%、28%、42%、56%、68%)、食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.29%、0.57%、0.85%、1.13%、1.41%)和麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù)(7.1%、14.2%、21.3%、28.4%、35.5%)為考察因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),并在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)(表1),優(yōu)化藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的配方。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.2.3 藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉感官品質(zhì)的評(píng)定

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 18738—2006 速溶豆粉和豆奶粉感官要求并稍加修改,由10名食品專業(yè)的人員組成評(píng)價(jià)員,并按表2進(jìn)行感官評(píng)分。

表2 藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 建立模糊數(shù)學(xué)分析模型

1.2.4.1 對(duì)象集Y

對(duì)象集Y是研究中需進(jìn)行感官評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的集合。Y={Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9},Y1～Y9分別為本研究中L9( 34) 中制作的9組藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉,Yi為9組藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的綜合評(píng)價(jià),其中i=1,2,3,…,9。

1.2.4.2 因素集U

因素集U是研究中產(chǎn)品各感官屬性的集合。U={U1,U2,U3,U4,U5},U1～U5分別為色澤外觀、滋味氣味、沖調(diào)性、可接受程度、口感等指標(biāo)。

1.2.4.3 評(píng)語集V

評(píng)語集V為對(duì)上述各個(gè)因素的評(píng)語集合。V={V1,V2,V3},V1～V3分別為優(yōu)、良和差。

1.2.4.4 評(píng)價(jià)權(quán)重X

評(píng)價(jià)權(quán)重指的是每個(gè)因素的重要程度。確定權(quán)重集X={X1,X2,X3,X4,X5}={ 0.15,0.15,0.2,0.2,0.3}。即色澤外觀占0.15,滋味氣味占0.15,沖調(diào)性占0.2,可接受程度占0.2,口感占0.3模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)定為Y=X×y,其中X為權(quán)重集,y為模糊數(shù)學(xué)矩陣;其中y為各因素每一種評(píng)語的人數(shù)除以總評(píng)價(jià)人數(shù)。

1.2.5 色差的測(cè)定

首先使用白板和標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)色差計(jì)進(jìn)行白平衡和顏色的校正,再緊扣樣品于專用白板上進(jìn)行拍照測(cè)定。秈米沖調(diào)粉和樣品分別各取5個(gè)點(diǎn),測(cè)定每個(gè)點(diǎn)的L*值 (亮度),a*值 (紅綠色), b*值 (黃綠色),去掉一個(gè)最大值和最小值,最終取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差[6]。

1.2.6 電子鼻測(cè)定

分別取秈米沖調(diào)粉和樣品2 g于頂空瓶內(nèi),瓶蓋封住瓶口于50 ℃富集10 min后使用,采用頂空上樣法分別對(duì)兩種樣品進(jìn)行電子鼻分析檢測(cè)。電子鼻檢測(cè)的具體參數(shù)為頂空預(yù)進(jìn)樣時(shí)間5 s,自動(dòng)歸零時(shí)間10 s,測(cè)試時(shí)間120 s,清洗時(shí)間120 s,傳感器倉流量300 mL/min,初始注射流量為300 mL/min[7]。各傳感器對(duì)不同物質(zhì)的響應(yīng)類型[8]如表3所示。

表3 PEN3電子鼻的10個(gè)傳感器及其傳感物質(zhì)

1.2.7 游離氨基酸的測(cè)定

參考李興軍等[9]的方法測(cè)定游離氨基酸的含量,計(jì)算公式為:

式中:C為由直線方程計(jì)算的值,即0.5 mL試樣中氨基酸的微摩爾數(shù)/μmol;V為樣品提取液經(jīng)稀釋后的總體積/mL;14表示氨基氮/g/mol;m為樣品質(zhì)量/g;mc為樣品含水率/%。

1.2.8 流變特性的測(cè)定

參考樊紅秀等[10]的方法并稍作修改,選用直徑40 mm的不銹鋼平行板夾具,設(shè)置間隙1.0 mm,取80 ℃的熱水60 mL對(duì)樣品進(jìn)行沖調(diào)后,待樣品冷卻至室溫后將其置于測(cè)試平臺(tái)上。測(cè)試溫度為25 ℃,剪切速率范圍在0.1～100 s-1, 測(cè)定剪切應(yīng)力、黏度隨剪切速率的變化情況。采用Power Law冪律模型,見式(1),對(duì)流變曲線進(jìn)行擬合,得到每個(gè)樣品的k和n。

σ=kγn

(1)

式中:σ為剪切應(yīng)力/Pa;γ為剪切速率/s-1;k為黏性常數(shù);n為流態(tài)特性指數(shù)。

1.2.9 體外消化特性的測(cè)定

體外消化特性的測(cè)定參照邵子晗等[11]的方法,計(jì)算出其快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)重復(fù)至少3次,使用Office軟件處理數(shù)據(jù),SPSS 26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA差異顯著性分析,P<0.05表示差異顯著,Origin 2021軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉配方優(yōu)化模糊數(shù)學(xué)感官分析結(jié)果

由表4可知,影響藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉感官品質(zhì)的因素主次順序?yàn)锳>C>B,即木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最大,其次是麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù),食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最小。根據(jù)感官評(píng)分最高分得出藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的最佳配方組合為A2B1C2。根據(jù)極差分析得到藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的最佳配方組合為A3B1C2,與感官評(píng)分最高分得出藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的最佳配方組合不一致。因此,對(duì)2個(gè)最佳配方組合做對(duì)照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:A2B1C2組合的感官分?jǐn)?shù)為(77.13 ±7.20)分,(A3B1C2)組合的感官分?jǐn)?shù)為(80.75±4.71)分。故藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉工藝的最優(yōu)組合為A3B1C2,即以7 g膨化粉為基準(zhǔn),木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%,食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%,麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.3%,所制成的藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉口味最佳。并對(duì)最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行單樣本檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。由單樣本檢驗(yàn)表可知t=1.387,sig.(雙尾)=0.300>0.05,說明這3組數(shù)據(jù)與檢驗(yàn)值差異不顯著。說明在正交實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)條件下制成的藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉感官品質(zhì)最佳。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 單樣本檢驗(yàn)表

2.2 色差分析

由表6可知,藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的L*值和b*值較沖調(diào)粉顯著下降,a*值顯著上升。這可能是因?yàn)樗{(lán)莓渣中的花色苷在高溫高壓的擠壓過程中發(fā)生了降解與轉(zhuǎn)變[12]。趙學(xué)偉[13]研究表明擠壓導(dǎo)致的自身色素的降解或轉(zhuǎn)變會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品的色差值產(chǎn)生影響。方浩標(biāo)等[14]研究表明高溫會(huì)帶來花色苷的降解。

表6 不同樣品的色差表

2.3 電子鼻香氣分析

電子鼻信號(hào)值的變化可能是由不同濃度的芳香化合物的形成引起的[15]。由圖1可見,秈米沖調(diào)粉和藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的雷達(dá)圖類似,但樣品的揮發(fā)性氣味在W1W傳感器的響應(yīng)值明顯。而W1W傳感器所敏感的香氣種類為無機(jī)硫化物,表明硫化物在秈米沖調(diào)粉和藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉中的貢獻(xiàn)率大小是導(dǎo)致2種樣品香味存在差異的主要原因。李圓圓等[16]的研究表明秈米經(jīng)過水熱處理之后電子鼻對(duì)氮氧化合物和硫化氫等硫化物比較靈敏。

圖1 不同樣品的電子鼻雷達(dá)圖

由圖2可知,在不同樣品揮發(fā)性氣味的PCA分析中第1主成分貢獻(xiàn)率為73.44%,第2主成分貢獻(xiàn)率為14.89%,二者總貢獻(xiàn)率為88.33%,說明該結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映出樣品的主要信息,可很好地表征各樣品間的差異性。而圖形的距離遠(yuǎn)近代表著不同樣品揮發(fā)性氣味的差異大小[17],秈米沖調(diào)粉與藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉相距較近,說明在一定程度上,復(fù)配之后的藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉與秈米沖調(diào)粉的風(fēng)味物質(zhì)差異不大。這與韓晶等[4]的研究結(jié)果相似。

圖2 不同樣品的電子鼻主成分分析圖

2.4 游離氨基酸分析

由圖3可知,藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉中的游離氨基酸含量低于秈米沖調(diào)粉中的游離氨基酸。這可能是因?yàn)樵纤{(lán)莓渣粉中含有的游離氨基酸含量顯著低于秈米粉中的游離氨基酸含量,也可能是因?yàn)樗{(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉在高溫高壓的擠壓膨化過程中游離氨基酸和還原性糖發(fā)生了美拉德反應(yīng)[18],導(dǎo)致含量降低。

圖3 不同樣品的游離氨基酸含量

2.5 靜態(tài)流變特性分析

不同樣品液的黏度與剪切速率的關(guān)系曲線如圖4所示,所有的樣品液均表現(xiàn)出典型的非牛頓行為和剪切稀化現(xiàn)象,即黏度隨著剪切速率的增大而降低[19]。采用冪律方程對(duì)圖5中樣品剪切應(yīng)力-剪切速率進(jìn)行擬合,計(jì)算參數(shù)k和n。其中k為黏性常數(shù),k越大,表明溶液體系的初始黏度越大,即流體阻力越大。n是流態(tài)特性指數(shù),當(dāng)n>l時(shí),溶液體系表現(xiàn)為剪切變稠,為脹塑性流體;當(dāng)n=l時(shí),溶液體系為牛頓流體;當(dāng)0

圖4 不同樣品的黏度-剪切速率圖

圖5 不同樣品的剪切應(yīng)力-剪切速率曲線圖

由表7可知,當(dāng)剪切速率從0.1 s-1增至100 s-1時(shí),秈米沖調(diào)粉和藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉冪律擬合方程的決定系數(shù)分別是0.985 3和0.983 3。秈米沖調(diào)粉的k值顯著高于藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的k值,表明秈米沖調(diào)粉的黏度較高。黏度越高,分子鏈密度越大,體系中越易形成分子間作用力[21,22]。而秈米沖調(diào)粉和藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的n值均小于1且藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的n值顯著低于秈米沖調(diào)粉的n值,表明兩種樣品液均為剪切稀化的假塑性流體,且藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉剪切稀化行為更顯著。

表7 不同樣品的冪律模型擬合參數(shù)

2.6 體外消化特性分析

從圖6可以看出,2種樣品粉在同等條件下的0～180 min的淀粉水解曲線趨勢(shì)基本一致,藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的淀粉水解率低于秈米沖調(diào)粉的淀粉水解率。這可能是由于在高溫高壓和擠壓剪切力作用下,淀粉顆粒破碎,直鏈淀粉含量增加,與脂質(zhì)形成了直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物[23]。該復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)由A型變?yōu)閂型,更不易消化[24]。此外,藍(lán)莓渣中含有大量的膳食纖維,降低了淀粉的消化率[25]。

圖6 不同樣品的淀粉體外消化曲線

在體外消化過程中不同樣品粉的RDS、SDS和RS所占的比例是不同的。從表8可知相較于秈米沖調(diào)粉,藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的RDS含量下降,SDS含量變化不明顯,RS含量顯著升高。這可能是由于樣品中添加了藍(lán)莓渣粉,而藍(lán)莓渣中含有大量的膳食纖維,比谷類淀粉更不易消化[26];也可能是因?yàn)樵跀D壓膨化過程中淀粉與脂肪形成了組織緊密且很難被水解的復(fù)合物[27],使淀粉的溶解性降低,從而使淀粉的消化吸收率下降。

表8 不同樣品的淀粉體外消化分類

3 結(jié)論

藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的最優(yōu)配方為:以7 g膨化粉為基準(zhǔn),木糖醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%,食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.85%,麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.3%。該配方條件下獲得的藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉具有藍(lán)莓和秈米粉的風(fēng)味,結(jié)塊較少。此外對(duì)優(yōu)化的藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉進(jìn)行品質(zhì)分析,與秈米沖調(diào)粉相比,色差結(jié)果顯示樣品的L*值和b*值顯著下降,a*值顯著上升;電子鼻檢測(cè)結(jié)果顯示兩種樣品間香氣差異種類主要為無機(jī)硫化物,樣品較秈米沖調(diào)粉的硫化物含量有所降低;樣品的游離氨基酸含量較秈米沖調(diào)粉降低了22.03 μg/gdw;流變結(jié)果表明兩者皆為剪切稀化的假塑性流體,但藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的剪切稀化行為更顯著;體外消化結(jié)果表明,藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉較秈米沖調(diào)粉的快消化淀粉含量降低了8.23%,抗性淀粉含量升高了8.17%。本研究的不足之處是對(duì)藍(lán)莓渣復(fù)合秈米沖調(diào)粉的揮發(fā)性有機(jī)化合物以及體內(nèi)消化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的探究,在之后會(huì)通過一些技術(shù)手段和小鼠實(shí)驗(yàn)對(duì)其有機(jī)化合物以及體內(nèi)消化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。