雙螺桿擠壓雙菇復(fù)合膨化食品的配方研究*

賈 娟

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 漯河 462002）

膨化食品起步于1960年左右，是以谷薯豆為主要原材料，經(jīng)膨化技術(shù)膨化后得到的一類食品，隨著膨化技術(shù)日益發(fā)展，產(chǎn)品日益增多[1]。 作為一種新興食品， 利用其獨(dú)特的口感和風(fēng)味吸引了全世界大量的青年消費(fèi)者[2]。

香菇，俗名冬菇、香蕈，屬多孔菌科，為世界上產(chǎn)量第二大的食用菌，具有豐富的營養(yǎng)成分，含有蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素等[3]；香菇中含有香菇多糖和甾醇等活性成分， 具有多重藥用價(jià)值， 如抑菌、抗腫瘤，抗氧化、降血糖，增強(qiáng)免疫力、降低膽固醇等[4－5]。 杏鮑菇，別名刺芹側(cè)耳，是一種具備食、藥、飲食療法作用的食用菌菌種，其營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素及鈣、鎂、銅、鋅等礦物質(zhì)，可以提高人體免疫功能，對(duì)人體具有抗癌、降血脂、潤腸胃以及美容等作用[6－7]。 羅漢果為葫蘆科羅漢果屬藤本植物， 主要含有葫蘆素烷三萜類化合物、 蛋白質(zhì)、氨基酸、甘露醇、多糖等化學(xué)成分，具有鎮(zhèn)咳、祛痰、治療腸燥便秘等功效。其中功能性甜味劑羅漢果甜苷屬于葫蘆素烷三萜類化合物， 其甜度高， 熱量低，可作為食品添加劑部分或全部代替蔗糖被食用，可作為糖尿病和肥胖癥患者的代用糖[8]。 雙螺桿擠壓膨化機(jī)是在單螺桿擠壓膨化機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，相對(duì)于單螺桿制作出的產(chǎn)品更穩(wěn)定、質(zhì)量（內(nèi)在、外在）更好，在擠壓過程中均勻性好，表面光滑[9]。 近些年， 擠壓膨化技術(shù)一直是食品加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 Wang 等[10]將甘薯粉與大米粉共擠壓膨化，研究了擠壓和添加紫甘薯對(duì)擠壓大米結(jié)構(gòu)和體外消化率的影響。王春曉等[11]將薏仁、苦蕎、燕麥、小米、綠豆、黑豆和鷹嘴豆粉單獨(dú)擠壓加工， 開發(fā)一種必需氨基酸含量均衡且估計(jì)血糖生成指數(shù)低的功能性即食雜糧粉。 李宗澤等[12]采用雙螺桿擠壓處理灰棗棗渣膳食纖維， 表明雙螺桿擠壓對(duì)灰棗棗渣膳食纖維理化特性的影響和其微觀結(jié)構(gòu)及分子結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)。 史苗苗等[13]研究了雙螺桿擠壓處理對(duì)山藥淀粉與大豆分離蛋白復(fù)合物的影響， 表明添加不同替代量的擠壓粉對(duì)面團(tuán)的硬度和黏彈性等性質(zhì)有一定影響。關(guān)于擠壓膨化技術(shù)在香菇、杏鮑菇配合應(yīng)用上尚未見報(bào)道，通過探討擠壓膨化技術(shù)在香菇、杏鮑菇深加工中的應(yīng)用，以期開發(fā)香菇、杏鮑菇利用新途徑。

本研究以大米粉為主要原料，添加雙菇（香菇、杏鮑菇）和羅漢果甜苷，經(jīng)過擠壓膨化、烘干、調(diào)味等工藝，研制出一款營養(yǎng)健康的膨化食品，不僅提高杏鮑菇、香菇的利用率，改善香菇、杏鮑菇的使用價(jià)值，豐富產(chǎn)品類型，同時(shí)推動(dòng)香菇和杏鮑菇多樣性發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇、杏鮑菇，均采自漯河市農(nóng)貿(mào)市場；大米粉，中糧面業(yè)有限公司；羅漢果甜苷，產(chǎn)自湖南省。

1.2 儀器與設(shè)備

70L 型雙螺桿擠壓膨化機(jī)， 濟(jì)南中膨機(jī)械有限公司；烘干機(jī)，汕頭市華興機(jī)械廠有限公司；八角拌料機(jī)，諸城市晟興機(jī)械科技有限公司；XMTD－204 數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海盛磁儀器有限公司；XW－80A 漩渦混合器，上海醫(yī)科大學(xué)儀器；FA2004 電子天平，上海上平儀器有限公司；電子數(shù)顯卡尺，錦豐五金工具公司；KDM－A3000 數(shù)顯恒溫電熱套，常州邁科諾儀器有限公司。

1.3 雙菇膨化食品的生產(chǎn)及流程

1.3.1 工藝流程

雙菇粉制備→混合物料（原輔料）→水分調(diào)整→雙螺桿擠壓→膨化成型→切割干燥→調(diào)味拌料→成品包裝

1.3.2 操作要點(diǎn)

選擇新鮮，色澤較亮的香菇和杏鮑菇進(jìn)行清洗，切片1～2 cm，放于烘箱150 ℃烘烤60 min，將香菇用粉碎機(jī)研磨成粉，過80 目篩，烘干，放置于密封袋備用。 將原輔料按照一定的比例倒入不銹鋼混合攪拌機(jī)中混合均勻后根據(jù)原料的添加量， 調(diào)整物料的水分18%～20%，使用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓膨化，設(shè)置擠壓溫度Ⅰ區(qū)50 ℃、 Ⅱ區(qū)130 ℃和Ⅲ區(qū)150 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為230.00 r/min， 膨化后切割成型， 在設(shè)定100 ℃的烘干機(jī)中烘烤40 min， 烘至水量含量在10%左右，加入調(diào)料后攪拌1～2 min，混合均勻即得到成品。

1.4 單因素試驗(yàn)

1.4.1 香菇粉添加量對(duì)膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響

在雙菇膨化食品研制過程中， 以大米粉為基本配方，通過改變香菇粉的添加量，以感官評(píng)分和膨化度為評(píng)價(jià)指標(biāo)， 分析不同添加量6%、8%、10%、12%、14%對(duì)雙菇膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響，從而優(yōu)選出香菇粉的最適添加量范圍。

1.4.2 杏鮑菇粉添加量對(duì)膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響

在雙菇膨化食品研制過程中， 以大米粉為基本配方，通過改變杏鮑菇粉的添加量，以感官評(píng)分和膨化度為評(píng)價(jià)指標(biāo)， 分析不同添加量4%、6%、8%、10%、12%對(duì)雙菇膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響，從而優(yōu)選出杏鮑菇粉的最適添加量范圍。

1.4.3 羅漢果甜苷添加量對(duì)膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響

在雙菇膨化食品研制過程中， 以大米粉為基本配方，通過改變羅漢果甜苷的添加量，以感官評(píng)分和膨化度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析不同添加量0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%對(duì)雙菇膨化食品感官評(píng)分和膨化度的影響， 從而優(yōu)選出羅漢果甜苷的最適添加量范圍。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

采用三因素三水平的Box－Behnken 試驗(yàn)（BBD），在上述單因素試驗(yàn)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，以感官得分(Y)作為響應(yīng)值，對(duì)雙菇膨化食品的配方進(jìn)行優(yōu)化， 使用Design－Expert 13 軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模型分析，預(yù)測最佳的配方參數(shù)并進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)因素水平編碼見表1。

表1 因素及水平 %

1.6 感官評(píng)定

由10 名經(jīng)過感官評(píng)定培訓(xùn)的專業(yè)人員對(duì)膨化食品進(jìn)行感官評(píng)定，滿分100 分，根據(jù)感官評(píng)定表進(jìn)行打分，參照膨化食品評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以確定此次試驗(yàn)所用評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，具體感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2[14]。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.7 膨化度的測定

膨化度是用來衡量膨化產(chǎn)品膨化效果的一項(xiàng)指標(biāo)， 其為膨化產(chǎn)品的橫截面積與模具的橫截面積的比值。 抽取10 個(gè)樣品，使用游標(biāo)卡尺測量膨化產(chǎn)品的長與高相乘即可得到膨化產(chǎn)品的截面積， ?？诘拈L、寬分別為16 mm、1.7 mm，乘積即為膜孔的截面積，兩者的商即為產(chǎn)品的膨化度。膨化度的計(jì)算按公式1 計(jì)算：

1.8 復(fù)合膨化食品綜合評(píng)分

給膨化度賦值：最大值為100，最小值為60，依此算出每個(gè)膨化度所對(duì)應(yīng)的分值。 分別給膨化度與感官評(píng)分指標(biāo)賦予權(quán)重，感官評(píng)分占60%，膨化度占40%，以此求出最優(yōu)方案。 綜合評(píng)分計(jì)算按公式（2）計(jì)算：

1.9 基本營養(yǎng)化學(xué)成分測定

水分含量的測定參照GB 5009.3—2016 中的第一法《直接干燥法》；脂肪的測定參照GB 5009.6—2016 中的第一法——索氏抽提法，蛋白質(zhì)的測定參照GB 5009.5—2016 中的第一法——?jiǎng)P氏定氮法。

1.10 數(shù)據(jù)處理

使用Origin 2018 和Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表處理， 用IBM SPSS Statistics 26 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香菇粉添加量對(duì)雙菇膨化食品的影響

改變香菇粉的添加量， 產(chǎn)品的感官評(píng)分與膨化度變化趨勢如圖1 所示。 產(chǎn)品的感官評(píng)分和膨化度隨著香菇粉添加量的增加先增大、后減小，當(dāng)添加量高于10%時(shí)，香菇特有風(fēng)味過濃，風(fēng)味不協(xié)調(diào)，感官評(píng)分降低。 主要的原因可能是香菇粉中含有較多的碳水化合物及膳食纖維，隨著香菇粉的添加，碳水化合物與膳食纖維不斷增加， 膨化效果先增加、 后減小，香菇粉添加量為10%時(shí)，感官評(píng)分和膨化效果最佳，口感舒適，風(fēng)味適宜。因此，選取香菇粉添加量為10%比較合適。

圖1 香菇添加量對(duì)雙菇膨化產(chǎn)品的影響

式中：D 為膨化產(chǎn)品的膨化度；S1 為膨化產(chǎn)品的截面積，mm2；S2 為膜孔的截面積，mm2。

2.2 杏鮑菇粉添加量對(duì)雙菇膨化食品的影響

改變杏鮑菇粉的添加量， 產(chǎn)品的感官評(píng)分與膨化度變化趨勢如圖2 所示。 產(chǎn)品的感官評(píng)分和膨化度隨著杏鮑菇粉添加量的增加先增大、后減小，當(dāng)添加量高于8%時(shí)， 杏鮑菇特有風(fēng)味過濃， 風(fēng)味不協(xié)調(diào)，感官評(píng)分降低。主要原因可能是杏鮑菇粉中含有較多的碳水化合物及蛋白質(zhì)使淀粉糊化不徹底，降低產(chǎn)品膨化度，杏鮑菇粉添加量為8%時(shí)，感官評(píng)分和膨化效果最佳，杏鮑菇獨(dú)有的風(fēng)味更容易接受，因此，選取杏鮑菇粉添加量為8%比較合適。

圖2 杏鮑菇粉添加量對(duì)復(fù)合膨化產(chǎn)品的影響

2.3 羅漢果甜苷添加量對(duì)雙菇膨化食品的影響

改變羅漢果甜苷的添加量， 產(chǎn)品的感官評(píng)分與膨化度變化趨勢如圖3 所示。 產(chǎn)品的感官評(píng)分和膨化度隨著羅漢果甜苷添加量的增加先增大、后減小，當(dāng)添加量高于0.03%時(shí)，羅漢果甜苷特有風(fēng)味過濃，甜味過濃，風(fēng)味不協(xié)調(diào)，感官評(píng)分降低。 原因可能是羅漢果甜苷的質(zhì)構(gòu)導(dǎo)致， 過量的羅漢果甜苷會(huì)消耗原料中的水分， 導(dǎo)致淀粉由于沒有充足的水分而糊化不徹底，從而使產(chǎn)品的膨化度受到影響。羅漢果甜苷添加量為0.03%時(shí)，感官評(píng)分和膨化效果最佳。因此，選取羅漢果甜苷添加量為0.03%比較合適。

圖3 羅漢果甜苷添加量對(duì)復(fù)合膨化產(chǎn)品的影響

2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.4.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

依次選取A 香菇粉添加量（%）、B 杏鮑菇粉添加量（%）、C 羅漢果甜苷添加量（%）中的一個(gè)為變量，其它值不變，以雙菇膨化食品的綜合評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，利用Design－Expert12 軟件來設(shè)計(jì)并優(yōu)化本次試驗(yàn)。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表3 所示。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果回歸模型的建立

通過對(duì)表2 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，得到Y(jié)（綜合評(píng)分） 與A （香菇粉添加量）、B （杏鮑菇粉添加量）、C（羅漢果甜苷添加量）的多元二次回歸方程：

2.4.3 響應(yīng)曲面顯著性和方差分析

響應(yīng)曲面回歸模型的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表4。模型的F 值（274.14）＞F0.01（9,4）=14.66；模型的P 值＜0.0001，表明本試驗(yàn)的回歸模型具有極顯著性；模型失擬項(xiàng)的F 值（1.25）＜F0.05（8,3）=8.85，說明該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著；P 值（0.4028）＞0.05，表明失擬項(xiàng)在0.05 水平下對(duì)模型的影響不顯著；模型的校正R2（0.9935）與期望R2（0.9758）的差值小于0.2，說明該模型的擬合程度較高， 誤差控制在可允許的范圍內(nèi)，可以用于響應(yīng)曲面的分析。

表4 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)和方差分析

2.4.4 響應(yīng)曲面圖結(jié)果分析

響應(yīng)曲面圖可以直觀反映兩不同因素間的交互作用對(duì)響應(yīng)值是否有顯著影響， 而等高線圖則反映兩因素間交互作用是否顯著。 即根據(jù)響應(yīng)曲面圖的陡峭程度與等高線圖的形狀來分析各因素間的交互作用以及對(duì)感官評(píng)分的影響程度。 各因素響應(yīng)曲面以及等高線見圖4。

圖4 各因素交互作用的響應(yīng)曲面和等高線圖

2.4.5 最佳工藝參數(shù)驗(yàn)證

通過響應(yīng)曲面模型預(yù)測， 得到雙菇擠壓膨化食品的最佳配方參數(shù)為：香菇粉添加量9.85%、杏鮑菇粉添加量8.85%、羅漢果甜苷添加量0.03%，此參數(shù)條件下雙菇擠壓膨化食品的綜合評(píng)分值高達(dá)94.16分。由于實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)各參數(shù)進(jìn)行取整，即香菇粉添加量10%、杏鮑菇粉添加量9%、羅漢果甜苷添加量0.03%。按此參數(shù)進(jìn)行多次平行試驗(yàn)，得出的綜合評(píng)分為94 分左右，和預(yù)測值基本一致。

2.5 擠壓膨化產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.5.1 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)最佳配方生產(chǎn)出的的膨化食品呈淡灰色，顏色均勻，有光澤，風(fēng)味獨(dú)特，香味較濃，產(chǎn)品斷裂面的孔徑均勻，內(nèi)部組織均勻且成多孔狀，口感酥脆，風(fēng)味獨(dú)特且協(xié)調(diào)，香味濃，形狀大小規(guī)則，粗細(xì)均勻。

2.5.2 基本營養(yǎng)化學(xué)成分測定及膨化度

雙菇擠壓膨化食品基本營養(yǎng)化學(xué)成分測定及膨化度測定結(jié)果見表5。

表5 膨化食品中基本營養(yǎng)成分及膨化度

3 結(jié)論

利用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)對(duì)雙菇膨化食品配方進(jìn)行優(yōu)化處理， 先通過單因素試驗(yàn)確定香菇粉添加量、杏鮑菇添加量、羅漢果甜苷添加量的較優(yōu)范圍，然后利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化配方組合， 并擬合了三因素對(duì)擠壓膨化食品綜合評(píng)分的回歸模型， 檢驗(yàn)了該模型是理想的， 能正確預(yù)測擠壓膨化食品的綜合評(píng)分。對(duì)該回歸模型進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)分析，可得到1 個(gè)最大響應(yīng)值，所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)工藝參數(shù)為：香菇粉添加量9.85%、杏鮑菇粉添加量8.85%、羅漢果甜苷添加量0.03%，在該條件下，擠壓膨化產(chǎn)品的感官評(píng)定值達(dá)到最大值，為94.16。由于考慮到現(xiàn)實(shí)情況，將此工藝參數(shù)修改為香菇粉添加量10%、杏鮑菇粉添加量9%、羅漢果甜苷添加量0.03%。