潘 菁，汪何雅，錢 和

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；

2.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫 214122)

一種嬰幼兒低敏營養(yǎng)米粉的配方及關(guān)鍵工藝的研究

潘 菁1，汪何雅1，錢 和2

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；

2.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫 214122)

研究了以大米為主要原料，加入制備得到的大米蛋白作為蛋白補(bǔ)充劑的低敏米粉配方。配方如下：大米粉65%，粉末油脂4%，白砂糖10%，制備得蛋白粉21%。研究了制備以上配方產(chǎn)品擠壓膨化的工藝路線，采用單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定了該產(chǎn)品擠壓膨化的工藝條件參數(shù)：原料水分含量18%，螺桿轉(zhuǎn)速80r/min，套筒末端溫度為140℃。感官評(píng)定的結(jié)果表明，該產(chǎn)品感官性質(zhì)可以滿足需求。

嬰幼兒米粉，擠壓膨化，大米蛋白

嬰幼兒營養(yǎng)米粉是一種常見的嬰幼兒輔食。目前市場(chǎng)上的嬰幼兒米粉并不少見，大部分添加有乳粉、蛋粉或大豆粉等作為蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑。但嬰幼兒極易過敏，有報(bào)道表明與早期接觸牛奶、雞蛋、花生和其他主要致敏食物有關(guān)。24月齡以內(nèi)嬰兒以IgE介導(dǎo)的食物過敏發(fā)病率約為6%～8%，遠(yuǎn)高于成人食物過敏發(fā)病率1%～2%[1]。大米蛋白是一種公認(rèn)的低致敏性蛋白，各項(xiàng)臨床研究也表明，大米蛋白可作為一種低過敏性的蛋白資源，尤其適合做嬰幼兒食品的配料。大米中的蛋白質(zhì)含量一般在8%左右，含量雖不高，但其必需氨基酸構(gòu)成接近FAO/WHO的建議模式，并且生物價(jià)較高，是谷類糧食中的一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[2]。本實(shí)驗(yàn)嘗試?yán)么竺椎鞍鬃鳛榈鞍籽a(bǔ)充劑，針對(duì)原配料特點(diǎn)，結(jié)合線性規(guī)劃以及AAS氨基酸評(píng)分法優(yōu)化了賴氨酸等限制氨基酸，計(jì)算得到低敏米粉配方并且初步探索了該產(chǎn)品的擠壓膨化工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米 陽山（天惠超市售）。

pH計(jì) 蘇州科帝斯懷特工業(yè)設(shè)備有限公司；高速冷凍離心機(jī) 湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；磁力攪拌器 上海嘉鵬科技有限公司；電熱恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；恒溫鼓風(fēng)干燥箱 青島科隆達(dá)儀器儀表有限公司；小型高速粉碎機(jī) 浙江西貝恩公司；PTW 24/25D雙螺桿擠壓系統(tǒng) Thermo Electron Corporation，螺桿直徑24mm，長(zhǎng)徑比25∶1，五段式溫控系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)以末端的套筒溫度為研究對(duì)象，文中的溫度控制均是指套筒的末端溫度。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 各組分及指標(biāo)的測(cè)定方法[3]和配方的計(jì)算方法 蛋白質(zhì)的測(cè)定：凱氏定氮法；脂肪的測(cè)定：索氏抽提法；水分的測(cè)定：直接干燥法；灰分的測(cè)定：基準(zhǔn)法；粗纖維的測(cè)定：中性洗滌劑法；淀粉的測(cè)定：蒽酮比色法；糊化度的測(cè)定：DSC法[7]；配方設(shè)計(jì)計(jì)算方法：線性規(guī)劃法與AAS氨基酸評(píng)分法，由matlab軟件計(jì)算得出[5-6]。

1.2.2 米蛋白的提取制備 取原料米粉碎后過80目篩，在室溫下以濃度0.07mol/L的NaOH溶液浸泡3h以上進(jìn)行提取，其中原料米和NaOH溶液的料液比為1∶6，所得提取液在溫度4℃、離心速度8000r/min的條件下離心30min以上，然后取上清液再離心，重復(fù)此操作一次以上，合并收集到的提取液并將其真空濃縮，最后再次粉碎并過80目篩，制得蛋白補(bǔ)充劑備用[4]。

1.2.3 米粉的生產(chǎn)工藝 純米粉（過80目篩）過夜衡重，與其他主要成分按照配方混合均勻，加水調(diào)配，過60目篩，擠壓膨化，切條，粉碎，加入其他輔料（包括營養(yǎng)強(qiáng)化劑）進(jìn)行調(diào)配，混合，過篩，包裝，微波滅菌。

1.2.4 產(chǎn)品的感官評(píng)定 感官評(píng)定人員組成15人的評(píng)定小組，對(duì)米粉產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)定時(shí)，從色澤形態(tài)、氣味滋味、沖調(diào)性三方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行打分（0～10分）。其中沖調(diào)性、氣味等指標(biāo)的評(píng)定需將成品調(diào)成糊狀。沖調(diào)的方法為：將20g米粉，邊攪拌邊加入60mL 80℃的熱水。攪拌時(shí)觀察黏度及結(jié)塊情況，以判斷沖調(diào)性。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理軟件 Stata 10.0，matlab 7.9。

2 結(jié)果與討論

2.1 米蛋白的制備

經(jīng)堿提處理后所得的溶液體系經(jīng)觀察從上到下可大致分為三層：第一層為澄清溶液，淺黃色，為所提取的蛋白液，即為蛋白補(bǔ)充劑粗品；第二層為漿狀體，主要為大米淀粉和少量蛋白；第三層為白色粉狀物，主要為白淀粉，收集第二層和第三層可以獲得大米淀粉。制得的蛋白補(bǔ)充劑的成分（質(zhì)量百分比）見表1。該產(chǎn)品采用的蛋白補(bǔ)充劑即大米蛋白是一種低敏優(yōu)質(zhì)蛋白，特點(diǎn)在于：a.原料易得，成本經(jīng)濟(jì)。本實(shí)驗(yàn)中蛋白補(bǔ)充劑的原料既可選用市售的粳米，也可使用生產(chǎn)過程中的碎米以及過篩時(shí)顆粒大于篩孔的粳米粉；b.低過敏性。大米蛋白屬于低抗原性蛋白，食用時(shí)更為安全；c.副產(chǎn)物利用，提高產(chǎn)品附加值。在提取大米蛋白的過程中，同時(shí)可得高純度的大米淀粉。米蛋白的制備采用傳統(tǒng)堿提法[4]，在工業(yè)生產(chǎn)中可以使用碎米進(jìn)行浸提，也可以使用生產(chǎn)中的洗米水。本實(shí)驗(yàn)?zāi)M了在工業(yè)條件下的一種米蛋白簡(jiǎn)單易得的提取方法，并針對(duì)原料米進(jìn)行了優(yōu)化，提取工藝采用優(yōu)化后的各參數(shù)進(jìn)行。

表1 制備得蛋白粉的主要理化指標(biāo)Table 1 The physical and chemical indexes of the prepared protein-powder

2.2 配方設(shè)計(jì)

2.2.1 原料大米的選擇 原料的選擇對(duì)于米粉的加工至關(guān)重要，米的品種品質(zhì)影響其加工后期產(chǎn)品的粘度、溶脹性等因素，原料中蛋白質(zhì)以及其它營養(yǎng)物質(zhì)的含量與產(chǎn)品品質(zhì)直接相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)采用1.2.1中所述的方法測(cè)定原料的各成分，結(jié)果見表2。將表2中的數(shù)據(jù)代入，計(jì)算出該原料的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和能量密度[8]，表3中列出了國標(biāo)中對(duì)于嬰幼兒谷物輔助食品的部分要求，以及該原料帶入計(jì)算后的值。

表2 原料米各主要成分的測(cè)定（%）Table 2 The main composition analysis of the raw rice

表3 國標(biāo)對(duì)嬰幼兒高蛋白谷物輔助食品的部分要求以及計(jì)算值Table 3 Some requirements from national food safety standard of cereal-based complementary food for infants and young children and the calculated value of the formula

由此，該原料米粉的能量密度和蛋白含量基本接近標(biāo)準(zhǔn)中所示嬰幼兒谷物輔食的量，可以嘗試使用該大米（陽山大米）作為嬰幼兒營養(yǎng)米粉的原料。

2.2.2 配方設(shè)計(jì)結(jié)果 根據(jù)GB10769規(guī)定的內(nèi)容，以蛋白質(zhì)、能量、脂肪以及微量元素為約束條件，以大米粉、制備的蛋白粉、白砂糖、粉末油脂為主要原料進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，計(jì)算得以下配方：大米粉65%、粉末油脂4%、白砂糖10%、制備得蛋白粉21%。

2.3 擠壓工藝條件的研究

各組分物料混合后，在擠壓過程中相互作用和影響。在制定擠壓機(jī)各參數(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮原輔料的特性以及成品的感官性質(zhì)。各原料在機(jī)筒內(nèi)的物理化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜且難以一一表征，因此，有必要對(duì)此幾種原料混合而成的產(chǎn)品工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。而“在擠壓膨化中，谷物淀粉能獲得較高的α化度即糊化度，這樣的變化將部分長(zhǎng)鏈淀粉大分子分解成糊精、還原糖等可溶性物質(zhì)，有助于提高谷物淀粉在人體的消化率”[9-10]，同時(shí)，擠壓過程還將一些人體不易耐受的抗?fàn)I養(yǎng)因子進(jìn)行改性，尤其一些蛋白質(zhì)在此過程中結(jié)構(gòu)變化，從而更容易被酶水解。因此，本實(shí)驗(yàn)選取糊化度作為擠壓是否完全的指標(biāo)優(yōu)化工藝。

圖1 水分含量對(duì)糊化度的影響Fig.1 The influence of moisture content on gelatinization degree

2.3.1 物料水分含量的影響 選定螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min，套筒末端溫度為120℃，分別準(zhǔn)備水分含量為8%、10%、14%、18%、20%，22%、24%的物料樣品，測(cè)定各擠壓產(chǎn)品的糊化度。物料水分含量對(duì)糊化度的影響見圖1，由圖1可知，隨著水分含量的增加，糊化度首先呈上升的趨勢(shì)，這是因?yàn)槲锪现械乃衷跀D出末端高溫高壓的作用汽化形成多孔結(jié)構(gòu)，而當(dāng)水分含量上升到一定階段后，擠出末端所產(chǎn)生的能量不足以汽化物料中的水分，經(jīng)糊化后的物料重新吸濕，從而膨化體積減小，糊化度有所降低?？紤]到實(shí)驗(yàn)中的可操作性，水分含量應(yīng)選擇相對(duì)“中等”含量，即14%～20%之間。

2.3.2 螺桿轉(zhuǎn)速的影響 選定物料水分含量為18%，套筒末端溫度為120℃，分別在60、80、100、120、140r/min的轉(zhuǎn)速條件下測(cè)定各擠壓產(chǎn)品的糊化度。螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)糊化度的影響見圖2，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，其膨化度先增大后減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，原料在機(jī)筒內(nèi)停留的時(shí)間長(zhǎng)，出料較慢，特別是溫度較高時(shí)，熔融狀態(tài)的物料粘度較大，易滯留在螺桿間隙，發(fā)生堵機(jī)的現(xiàn)象。若螺桿轉(zhuǎn)速過高，會(huì)使得物料在機(jī)筒內(nèi)的時(shí)間過短，從而α化的時(shí)間不夠，糊化度降低。

圖2 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)糊化度的影響Fig.2 The influence of screw speed on gelatinization degree

2.3.3 套筒溫度的影響 選定物料水分含量為18%，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min，分別在80、100、120、140、160℃的套筒溫度條件下測(cè)定擠壓產(chǎn)品的膨化度。套筒溫度對(duì)糊化度的影響見圖3，糊化度隨套筒溫度的提高而增大，當(dāng)溫度較低時(shí)，水分汽化速度慢，形成的孔較小，但當(dāng)溫度過高時(shí)，產(chǎn)品易發(fā)焦，且在擠壓過程中，汽化速度過快，易發(fā)生噴射現(xiàn)象。

圖3 套筒溫度對(duì)糊化度的影響Fig.3 The influence of temperature on gelatinization degree

2.3.4 各實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化 根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)，選取套筒溫度（末端）、螺桿轉(zhuǎn)速、物料水分含量三個(gè)因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交表，各因素水平編碼見表4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal experiments

表5 正交實(shí)驗(yàn)表Table 5 Orthogonal test table

由表4中各因素的極差R（C）>R（A）>R（B），各因素對(duì)糊化度影響的大小為套筒溫度>物料水分>螺桿轉(zhuǎn)速。優(yōu)化的參數(shù)組合是A2B1C3，即物料水分含量18%，螺桿轉(zhuǎn)速80r/min，套筒末端溫度140℃，此時(shí)對(duì)應(yīng)的糊化度為96.94。

2.4 產(chǎn)品的感官評(píng)定

綜合評(píng)分滿分為10分，色澤形態(tài)、氣味滋味、沖調(diào)性分別占權(quán)重的0.3、0.4、0.3[11]。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果見表6。經(jīng)計(jì)算，綜合評(píng)分為7.12，評(píng)定人員對(duì)于該產(chǎn)品的感官品質(zhì)較滿意，該產(chǎn)品的感官性質(zhì)基本可以滿足消費(fèi)者的喜好。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)旨在提出一種綜合利用大米的配方，將大米蛋白作為蛋白補(bǔ)充劑，得到一種低敏高蛋白米粉配方：大米粉65%，粉末油脂4%，白砂糖10%，制備得蛋白粉21%。并對(duì)其擠壓膨化的工藝條件進(jìn)行了初步探索，優(yōu)化的工藝條件為：原料水分含量18%，螺桿轉(zhuǎn)速80r/min，套筒末端溫度為140℃。產(chǎn)品經(jīng)感官評(píng)定，其感官性質(zhì)可行。

本實(shí)驗(yàn)作為一種低敏嬰幼兒米粉配方設(shè)計(jì)以及工藝的初步研究，有一些內(nèi)容還有待深入，比如產(chǎn)品中維生素、微量元素在儲(chǔ)存過程中的損失情況以及營養(yǎng)強(qiáng)化等。

表6 產(chǎn)品感官評(píng)定表Table 6 Results of the product sensory evaluation

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Study on formula and critical process of low-allergenic infant rice flour

PAN Jing1，WANG He-ya1，QIAN He2
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；
2.State Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

An extrusion processing for infant rice flour with rice as raw material and rice protein optional was studied.An optimizing formula was designed as follows：rice powder 65%，fat powder 4%，white granulated sugar 10%，prepared rice protein 21%.The optimized parameters of extrusion were determined by orthogonal experimental design.The obtained optimized parameters of the rice extrusion were moisture content of rice 18%，screw speed 80r/min，and temperature of sleeve end 140℃.It was proved with sensory evaluation that the product was basically feasible.

infant rice flour；extrusion；rice protein

TS210.1

B

1002-0306（2012）09-0268-04

2011－09－23

潘菁（1988-），女，碩士，主要從事食品工藝與安全性的研究。