胡秋輝，仲 磊，楊文建，裴 斐，方 勇，馬 寧，湯曉智，趙立艷，楊方美

（1南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023；2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南京 210095）

蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品品質(zhì)特性

胡秋輝1，仲 磊1，楊文建1，裴 斐1，方 勇1，馬 寧1，湯曉智1，趙立艷2，楊方美2

（1南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023；2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南京 210095）

【目的】優(yōu)化5種谷物雜糧粉的混合比例并添加蛹蟲草制成蛹蟲草復(fù)配谷物雜糧粉，采用雙螺桿擠壓工藝制成蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品，并研究蛹蟲草對膨化產(chǎn)品品質(zhì)特性的影響，為開發(fā)營養(yǎng)全面和功能互補(bǔ)型的食用菌復(fù)合谷物雜糧產(chǎn)品提供技術(shù)支撐。【方法】采用線性規(guī)劃功能優(yōu)化5種谷物雜糧的營養(yǎng)配方，對比分析谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、膳食纖維、硬度、色差和氨基酸含量等品質(zhì)特性的變化，利用電子鼻從宏觀角度檢測谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的氣味差異，并在宏觀評價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合GC-MS對兩種產(chǎn)品的揮發(fā)性成分進(jìn)行具體分析鑒定?！窘Y(jié)果】蛹蟲草粉和谷物雜糧粉按照1∶10的質(zhì)量比混合，其中谷物雜糧粉的配比為：大米粉60%、黃豆粉5%、薏米粉10%、紅豆粉10%、糯米粉15%，添加蛹蟲草的谷物雜糧膨化產(chǎn)品的熱量、碳水化合物含量顯著降低（P＜0.05），蛋白質(zhì)、灰分、鉀、鈣、鈉等礦物質(zhì)含量顯著上升。與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的硬度顯著上升，脆度顯著下降，粘度、彈性和咀嚼性沒有顯著性差異，而L*值顯著降低，a*值、b*值、△E值和必需氨基酸總量（TEAA）顯著升高；蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的總必需氨基酸和總氨基酸的比值（TEAA/TAA）、總必需氨基酸和非必需氨基酸的比值（TEAA/NEAA）、氨基酸比值系數(shù)分（SRC）、必需氨基酸指數(shù)分別達(dá)到40%、60%、0.54、1.08，符合FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式，表明添加蛹蟲草不僅對膨化產(chǎn)品的感官特性具有顯著影響，而且能改善谷物雜糧膨化產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值。電子鼻對谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的氣味有較好的響應(yīng)，可以顯著區(qū)分兩種產(chǎn)品的氣味特征；GC-MS結(jié)果表明添加蛹蟲草前后的谷物雜糧膨化產(chǎn)品的揮發(fā)性物質(zhì)分別為27種和31種，其中酯類、咔唑類、醚類、炔烴類、吡咯類和帕羅昔丁這六類物質(zhì)是蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品中特有的揮發(fā)性成分，主要是異氰酸丙酯，1,2∶7,8-二苯并咔唑，二乙二醇乙醚，5-甲基-1-己炔和 N-甲基吡咯；對蛹蟲草揮發(fā)性氣味貢獻(xiàn)最大的是 2-戊基呋喃、3-辛烯-2-酮、十二烷和十三烷?！窘Y(jié)論】擠壓蛹蟲草復(fù)配谷物雜糧粉而獲得的膨化產(chǎn)品較傳統(tǒng)糧食加工制品在質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)和風(fēng)味等品質(zhì)特性方面有了顯著地改善，以谷物雜糧為載體的新型復(fù)合產(chǎn)品可彌補(bǔ)傳統(tǒng)膨化食品在口感、保健功能、氨基酸含量和組成方面的缺陷。

蛹蟲草；復(fù)合；擠壓膨化；風(fēng)味；品質(zhì)特性

Abstract:【Objective】 Formulation of pre-blended powder from five cereal grains by adding Cordyceps militaris was performed by the twin-screw extrusion. The impact of addition of C. militaris on the characteristics of extruded products was explored. The result of this study will provide technical supports for development of the nutritious and novel functional cereal products from cereal grains and edible fungi. 【Method】 The mixed ratio of five cereal grains was optimized by linear programming. The characteristic features of the extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and nonsupplemented cereal grains were assessed in terms of protein, fat, minerals , dietary fiber, hardness, colour difference, and amino acids content. The differences of volatile compounds between non-supplemented and supplemented cereal products were also detected by electronic-nose in macro respect and then analyzed by GC-MS. 【Result】 The mixed ratio for C. militaris and cereal grains was 1:10 by weight. The ratio of cereal grains including rice, adlay, red beans, glutinous rice, soybeans was 12∶1∶2∶2∶3. Addition of Cordyceps militaris could significantly reduce energy, carbohydrate content, the degree of fracturability and L* value of the puffed products of cereal grains (P＜0.05), while other values such as springiness, adhesiveness and chewiness had no

significant difference. Total essential amino acid content, a*, b*, △ E, protein, ash, potassium, calcium, sodium and other minerals of extruded products from cereal grains compounded with C. militaris were markedly increased compared with that of extruded products from cereal grains, while the ratios between total essential amino acid content and total amino acid content, between total essential amino acid content and non total amino acid content, SRC, index of essential amino acid were 40%, 60%, 54%, and 1.08, and they met the requirements of FAO/WHO standard schemas, which indicated that C. militaris was not only able to affect organoleptic properties but also could improve the nutrition features for the final extruded products. Aroma characteristics of the extruded products supplemented with C. militaris or without could obviously distinguished by electronic-nose. GC-MS results revealed that there were 27 and 31 volatile compounds in the extruded products before and after adding C. militaris, and the specific volatile components in the extruded product with C. militaris included esters, carbazoles, ethers, alkynes, pyrroles and paroxetine. The specific volatile components were mainly propyl isocyanate, 1,2:7,8-dibenzocarbazole, 2(2-Ethoxyethoxy)ethano, 5-methyl-1-hexynyl and N- methylpyrrole. The great contribution to volatile flavors was accounted for 2-pentylfuran, 3-octen-2-one, dodecane and tridecane of total flavor compounds, respectively. 【Conclusion】 C. militaris added into the extruded products has a profound impact on the characteristic features such as texture, nutrition and flavors. The new composite products using cereal grains as the carrier will add values to traditional extruded products in amino acids content, taste, health protection.

0 引言

【研究意義】蛹蟲草（Cordyceps militaris）又名北冬蟲夏草、北蟲草，屬于子囊菌門肉座菌目蟲草菌科蟲草屬。蛹蟲草子實(shí)體含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白，具有18種氨基酸，其中必需氨基酸含量占氨基酸總量的32.80%；還含有K、Na、Ca、Mg、Fe等多種人體必需的礦物質(zhì)元素，此外，蛹蟲草子實(shí)體中還含有蟲草素、蟲草酸、腺苷、蟲草多糖、麥角甾醇等營養(yǎng)物質(zhì)，具有抗病毒、延緩衰老、提高血漿滲透壓、增強(qiáng)免疫力等功效，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于原料藥和東亞民間滋補(bǔ)食品[1-3]。與天然的冬蟲夏草相比，人工栽培蛹蟲草的蟲草素、腺嘌呤、鳥苷、尿嘧啶等部分腺苷類物質(zhì)含量較高，蟲草酸、氨基酸、多糖類物質(zhì)和無機(jī)元素含量較低。冬蟲夏草野生資源有限，而蛹蟲草價(jià)格較低、營養(yǎng)價(jià)值較高，可以作為一種很好的功能食品原料[4-5]。谷物雜糧在中國的膳食結(jié)構(gòu)中所占比例很高，但其植物性蛋白的氨基酸營養(yǎng)價(jià)值較低，必需氨基酸的含量及其相互比例不夠全面，其中賴氨酸和蘇氨酸是大多數(shù)谷類的限制性氨基酸，而蛋氫酸（含硫氨基酸）則是大多非谷類植物蛋白質(zhì)的第一限制性氨基酸，如大米缺乏蘇氨酸，黃豆中蛋氨酸和胱氨酸含量較低，賴氨酸是薏米中的第一限制氨基酸，糯米中的必需氨基酸和非必須氨基酸占比不足，低于理想蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，谷物雜糧具有各自不同的優(yōu)勢和缺陷，如果片面食用某一種就不能充分利用其營養(yǎng)，以至造成浪費(fèi)和營養(yǎng)不良。近年來，食用菌逐漸被添加到食品中以提高營養(yǎng)價(jià)值，如香菇面條、猴菇餅干、松露餅干、金針菇復(fù)合發(fā)芽糙米膨化食品等[6]。蛹蟲草含有多種保健成分，科學(xué)合理地混合蛹蟲草和谷物雜糧，并采用擠壓膨化技術(shù)加工成風(fēng)味獨(dú)特、口感舒適的復(fù)合型食品，不僅能夠強(qiáng)化谷物雜糧的植物性蛋白營養(yǎng)價(jià)值和礦物質(zhì)含量，還能賦予一定的營養(yǎng)和功能特性，對谷物雜糧的深加工和食用菌的開發(fā)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】擠壓膨化是一個(gè)塑形和蒸煮食物的過程，被廣泛用于食品工業(yè)中的糧食產(chǎn)品生產(chǎn)，擠出的物料在擠壓腔末端壓力瞬時(shí)降低，在水分蒸發(fā)作用下擴(kuò)張成多孔結(jié)構(gòu)[7]。國內(nèi)外學(xué)者研究擠壓工藝對膨化產(chǎn)品品質(zhì)特性的影響較多，方勇等[8]對金針菇和發(fā)芽糙米進(jìn)行復(fù)合并采用擠壓膨化工藝處理制成金針菇復(fù)合發(fā)芽糙米膨化產(chǎn)品，提高了發(fā)芽糙米中氨基酸的含量。SOBCZAK等[9]以小麥、玉米、黃豆為原料進(jìn)行擠壓，發(fā)現(xiàn)去殼大豆的加入使擠出的膨化產(chǎn)品硬度下降了 70%。劉方等[10]以糙米和蛹蟲草培養(yǎng)基為原料，采用雙螺桿擠壓技術(shù)生產(chǎn)出糊化度低、蛋白質(zhì)含量高、富含蟲草素的糙米復(fù)合米，增強(qiáng)了人體對糙米的消化吸收，延長了糙米的儲存時(shí)間。PARK等[11]利用GC-MS技術(shù)分析蛹蟲草的揮發(fā)性物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)蛹蟲草在干燥前后的揮發(fā)性物質(zhì)組成明顯不同，干燥前的蛹蟲草中含有大量的1-辛烯-3-醇，并且對其風(fēng)味的貢獻(xiàn)最大；而干燥后的蛹蟲草具有和芝麻相似的特有香味，其中 β-石竹烯和杜松烯是其典型的揮發(fā)性成分。孫軍德等[12]研究發(fā)現(xiàn)烘干干燥處理對蛹蟲草子實(shí)體的活性成分腺苷和甘露醇含量沒有顯著影響，但對不同的蟲草菌株中的蟲草素含量和超氧化物歧化酶活性的影響存在明顯的差異性。余雄濤等[13]在普通餅干中添加蛹蟲草粉，融合傳統(tǒng)的烘焙和現(xiàn)代食品制作工藝生產(chǎn)出了爽脆可口、氣味芬香的蟲草曲奇功能食品，并賦予食品抗腫瘤、抗菌、抗氧化、抗疲勞的保健功效。翁梁[14]將蛹蟲草培養(yǎng)物制成菌粉并添加到面粉中，經(jīng)過和面、熟化、壓片等工序生產(chǎn)出風(fēng)味獨(dú)特、口感絕佳的蛹蟲草保健掛面，既豐富了掛面的品種，又能為蛹蟲草的開發(fā)利用開辟新途徑?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】蛹蟲草子實(shí)體的蛋白含量高達(dá)29.44%，礦物質(zhì)元素約6.34%，氨基酸組成較全面，目前對科學(xué)搭配的谷物雜糧和具有保健功能與風(fēng)味特征的食用菌進(jìn)行擠壓膨化加工的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過Excel的線性規(guī)劃求解功能優(yōu)化谷物雜糧配方，搭配蛹蟲草制成混合粉，采用雙螺桿擠壓加工成蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品，研究谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的基本營養(yǎng)素含量的差異以及硬度、咀嚼性、色差等理化特性的變化，利用氨基酸分析儀、電子鼻和GC-MS聯(lián)用對比分析最終產(chǎn)品的氨基酸組成和含量以及揮發(fā)性物質(zhì)，通過成熟的食品加工工藝制備出低能量、高營養(yǎng)價(jià)值的復(fù)合型功能性食品，為食用菌復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的加工和開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015年4月至2016年3月在南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

大米、黃豆、薏米、紅豆、糯米，南京天下雜糧有限公司；蛹蟲草，鹽城市芝慶堂生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HK-180型不銹鋼萬能粉碎機(jī)（廣州旭朗機(jī)械設(shè)備公司）；SHA-B水浴恒溫振蕩器（金壇市榮華儀器制造有限公司）；101-3AS型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠）；貝克曼 Allegra 64R離心機(jī)（美國Beckman Coulter公司）；DSE-29/40D型雙螺桿擠壓膨化機(jī)（德國Brabender公司）；TA-XT plus型食品物性測定儀（英國Stable Micro System公司）；L-8900型全自動氨基酸分析儀（日本 Hitachi公司）；CEM微波消解儀（美國培安科技有限公司）；HITACHIZ-2000火焰原子吸收分光光度計(jì)（株式會社日立制作所）；CM-5型色差儀（日本Konika-Minolta公司）；FOX3000型電子鼻（法國Alpha M.O.S.公司）；7890a-5975C GC-MS聯(lián)用儀（美國Agilent公司）

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 材料準(zhǔn)備 分別粉碎大米、黃豆、薏米、紅豆、糯米、蛹蟲草并過 60目篩，根據(jù)沈彤等[15]的方法并略作改進(jìn)，依據(jù)所選原料特性設(shè)計(jì)出目標(biāo)產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、碳水化合物含量及各原料在混合粉中占比的約束條件，借助Excel線性規(guī)劃求解功能，設(shè)計(jì)出以熱量最低為目標(biāo)的谷物雜糧膨化粉配方，通過預(yù)試驗(yàn)，確定蛹蟲草添加量為10 g（每100 g谷物雜糧混合粉），調(diào)節(jié)蛹蟲草復(fù)配谷物雜糧粉的水分并置于自封袋中，4℃下保存24 h。

1.3.2 復(fù)合膨化產(chǎn)品的擠壓工藝制備 采用雙螺桿擠壓膨化技術(shù)處理復(fù)合物料，通過預(yù)試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝參數(shù)分別為：物料水分16%，機(jī)筒五段加工區(qū)溫度：Ⅰ區(qū)80℃、Ⅱ區(qū)90℃、Ⅲ區(qū)120℃、Ⅳ區(qū)140℃、Ⅴ區(qū)165℃，螺桿轉(zhuǎn)速180 r/min，進(jìn)料速度15 r/min。

1.3.3 產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)測定

1.3.3.1 基本營養(yǎng)物質(zhì)含量測定 膳食纖維含量按GB/T 5009.88—2008中的《酶重量法》進(jìn)行測定；脂肪含量按GB/T 5009.6—2003中《索氏抽提法》進(jìn)行測定；蛋白質(zhì)含量按GB 5009.5—2010中的《凱氏定氮法》進(jìn)行測定；灰分含量按照GB 5009.4—2010進(jìn)行測定；碳水化合物含量按GB/Z 21922—2008中的《碳水化合物減法計(jì)算公式》（1）；能量值根據(jù)徐永強(qiáng)等[16]的熱價(jià)計(jì)算公式（2）。

式中，M碳：食物中碳水化合物質(zhì)量；M總：食物總質(zhì)量；M蛋白：食物中蛋白質(zhì)質(zhì)量；M脂肪：食物中脂肪質(zhì)量；M水分：食物中水分含量；M灰分：食物中灰分質(zhì)量；M纖維：食物中膳食纖維質(zhì)量。

式中，C：熱價(jià)（J）；V：試驗(yàn)用水體積（mL）；T2-T1：水體溫差（℃）；M樣品：樣品質(zhì)量（g）。

1.3.3.2 礦物質(zhì)含量測定 參考薩仁高娃等[17]的方法測定產(chǎn)品中K、Ca和Na等微量元素含量，并略作改進(jìn)。分別稱取1.0000 g樣品于消解管中，加入5 mL濃硝酸，1 mL過氧化氫，微波消解10 min，冷卻至室溫，50 mL容量瓶定容，搖勻待測，根據(jù)不同元素設(shè)定相應(yīng)的波長、空氣和乙炔流量等工作條件，上機(jī)測試。1.3.3.3 氨基酸分析 參照張夢甜等[18]的方法測定膨化產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的氨基酸組成和含量并略作改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取一定量樣品于水解管中，加入適量 6 mol/L HCl，在減壓下密封水解管，將其放入烘箱，在 110℃條件下水解24 h。將水解后的樣品過濾后放入圓底燒瓶，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除鹽酸。所得樣品用0.02 mol·L-1HCl定容至50 mL，吸取少量水解液經(jīng)0.22 μm濾膜過濾，裝入進(jìn)樣瓶中待測。

1.3.4 擠壓膨化產(chǎn)品的色差和質(zhì)構(gòu)分析

參照王偉等[19]的方法測定膨化產(chǎn)品的色差值并略作改進(jìn)。色差儀測定樣品的 L*（明度）、a*（+a*表示紅色，-a*表示綠色）和b*（+b*表示黃色，-b*表示藍(lán)色）值，每個(gè)樣品測定4次，其中ΔE計(jì)算如公式3。

式中，ΔE：總色差；ΔL*：L*-L0；Δa*：a*-a0；Δb*：b*-b0；L0：標(biāo)準(zhǔn)L*值；a0：標(biāo)準(zhǔn)a*值；b0：標(biāo)準(zhǔn)b*值。

參照李素芬[20]的方法測定膨化產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)并略作改進(jìn)。刀片截取膨化產(chǎn)品2—4 cm，直徑2 mm的探頭P/25。測定條件為：測前速率2.0 mm·s-1，測試速率1 mm·s-1，測后速率2 mm·s-1，壓縮比為0.4，數(shù)據(jù)采集率為每秒300組，每項(xiàng)測試重復(fù)5次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 電子鼻和 GC-MS分析產(chǎn)品揮發(fā)性物質(zhì) 參照任東旭等[21]的電子鼻分析方法并略作改進(jìn)。稱取10 g樣品粉末并量取90 g蒸餾水置于三口燒瓶中，并控制溫度在100℃，加熱攪拌30 min，并置于樣品瓶中。以潔凈干燥空氣為載氣，設(shè)置電子鼻測定儀采樣時(shí)間為180 s，氣體流量為0.3 L·min-1，等待時(shí)間為10 s，清洗時(shí)間為60 s。每個(gè)樣品重復(fù)采集5次，取穩(wěn)定后的3次數(shù)據(jù)。通過軟件分析得出傳感器信號強(qiáng)度圖，進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）和雷達(dá)圖譜分析。

參考潘雨時(shí)等[22]的方法并略作改進(jìn)。GC條件：色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度230℃，柱溫起始溫度40℃，保持5 min，以25 ℃·min-1升至140℃，再以3 ℃·min-1升至190℃，最后再以4 ℃·min-1升至220℃，保持5 min。載氣：氮?dú)?，不分流進(jìn)樣，流速：1 mL·min-1，進(jìn)樣量2 μL。MS條件：電離能量70 eV，離子源溫度210℃，四級桿溫度150℃，掃描模式為全掃描。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用JMP10.0和SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，差異顯著性采用Student t檢驗(yàn)法，顯著性水平為0.05，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，所得結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。

2 結(jié)果

2.1 原料成分分析及配方優(yōu)化

表1是蛹蟲草粉營養(yǎng)物質(zhì)含量和5種谷物雜糧粉的配方表，黃豆中的蛋白質(zhì)和脂肪含量在5種谷物雜糧中最高，蛹蟲草的蛋白質(zhì)含量僅次于黃豆；膳食纖維含量最高的谷物雜糧為紅豆，而蛹蟲草中的膳食纖維含量與大米、糯米無顯著性差異（P＞0.05）；糯米、大米、薏米的碳水化合物含量較多，尤以糯米的碳水化合物含量最高，且蛹蟲草中的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪含量與其他谷物雜糧均有顯著性差異（P＜0.05）。根據(jù)各原料營養(yǎng)含量和預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)定決策變量—混合粉中各原料所占比例，目標(biāo)函數(shù)—能量最小值以及混合粉中各營養(yǎng)素含量的約束條件（g/100 g谷物雜糧粉）：蛋白質(zhì)≥11，脂肪≥2，膳食纖維≥3，碳水化合物66—89，在此條件下能夠滿足人體一天所需的基本營養(yǎng)素含量。采用Excel線性規(guī)劃求解功能，計(jì)算出目標(biāo)配方為：在100 g谷物雜糧粉中，大米粉占60%、黃豆粉占5%、薏米粉占10%、紅豆粉占10%、糯米粉占15%，綜合預(yù)試驗(yàn)中確定的10%蛹蟲草的添加量，得出蛹蟲草復(fù)配谷物雜糧粉的最終配方為蛹蟲草粉和谷物雜糧粉按照1∶10的質(zhì)量比混合，其中谷物雜糧粉的配比為大米粉∶黃豆粉∶薏米粉∶紅豆粉∶糯米粉=12∶1∶2∶2∶3。

表1 蛹蟲草營養(yǎng)成分和五種谷物雜糧營養(yǎng)配方Table 1 Essential nutrients of C. militaris and formulation of five kinds of cereal grains

2.2 膨化產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)特性分析

2.2.1 膨化產(chǎn)品基本營養(yǎng)素含量分析 表 2是兩組膨化產(chǎn)品的基本營養(yǎng)指標(biāo)，由表可知，添加蛹蟲草對谷物雜糧膨化產(chǎn)品的脂肪和膳食纖維含量沒有顯著影響（P＞0.05）。與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的熱量、碳水化合物分別降低了4.45%、3.81%（P＜0.05），而蛋白質(zhì)、灰分、鉀、鈣、鈉、鎂、鐵分別上升了32.5%、32.96%、9.51%、19.49%、107.97%、31.28%、69.43%（P＜0.05）。

2.2.2 添加蛹蟲草對谷物雜糧膨化產(chǎn)品氨基酸的影響 表3是兩組膨化產(chǎn)品的氨基酸含量變化，由表可知，添加蛹蟲草和未添加蛹蟲草的谷物雜糧膨化產(chǎn)品的總必需氨基酸和總氨基酸含量有顯著性差異，其中，天冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸和脯氨酸具有顯著性差異。與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的總必需氨基酸和總氨基酸含量均增加了11.96%、5.30%；必需氨基酸中，蘇氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸分別增加了3%、24.36%、15.73%、11.58%、8.79%、8.98%、17.38%；非必需氨基酸中，脯氨酸含量上升的幅度最大，增加了9.40%。添加蛹蟲草后，谷物雜糧膨化產(chǎn)品的總必需氨基酸占總氨基酸比例達(dá)到40%，必需氨基酸占非必需氨基酸達(dá)到60%。由表4可知，谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的第一限制氨基酸為纈氨酸，添加蛹蟲草后，谷物雜糧膨化產(chǎn)品的纈氨酸RC值、SRC值、必需氨基酸指數(shù)分別升高至0.96、0.54、1.08。

表2 蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧和谷物雜糧擠壓膨化產(chǎn)品營養(yǎng)物質(zhì)含量分析（100 g干重）Table 2 Nutrients of the extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and non-supplemented cereal grains (100 g dry weight)

表3 添加蛹蟲草和未添加蛹蟲草的谷物雜糧膨化產(chǎn)品的氨基酸含量變化（mg/100 g干重）Table 3 Changes of amino acids content in extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and non-supplemented cereal grains (mg/100 g DW)

表4 谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品蛋白質(zhì)的RAA、RC、SRC和必需氨基酸指數(shù)分析Table 4 Analysis of RAA, RC and SRC in extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and non-supplemented cereal grains

2.3 膨化產(chǎn)品的理化特性分析

由表5可知，除硬度和脆度外，谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均無顯著性差異。其中，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的脆度下降幅度達(dá)到13.54%，而硬度、粘度、彈性、咀嚼性分別升高了9.85%、2.10%、19.15%、0.73%。產(chǎn)品的色澤能夠反映物料中的營養(yǎng)物質(zhì)在擠壓加工中變化的程度，與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的L*顯著降低，而a*、b*、△E顯著升高，說明蛹蟲草的加入能夠增強(qiáng)谷物雜糧膨化產(chǎn)品的褐變程度。

表5 蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧和谷物雜糧擠壓膨化產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和色差分析Table 5 The analysis of texture and colour difference of the extruded products from cereal grains compounded of Cordyceps militaris and non-supplemented cereal grains

2.4 蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品揮發(fā)性物質(zhì)分析

2.4.1 谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品PCA圖和雷達(dá)圖 電子鼻是通過模擬人類嗅覺系統(tǒng)來評價(jià)檢測對象的品質(zhì)，主要對氣體或揮發(fā)性成分做定性的檢測，是一種新興智能感官儀器。烘干后的蛹蟲草粉具有一種特殊的香味，從圖1-A中可以看出，兩種膨化產(chǎn)品的電子鼻指紋雷達(dá)圖譜并未重合，且谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品在LY2/AA、LY2/gCTL、LY2/gCT、P10/2這四根傳感器上的響應(yīng)值具有顯著性差異，說明添加蛹蟲草粉對谷物雜糧膨化產(chǎn)品風(fēng)味產(chǎn)生了一定的影響。

圖1 蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品與谷物雜糧膨化產(chǎn)品的雷達(dá)圖譜（A）和PCA圖（B）Fig. 1 The radar images (A) and PCA (B) of extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and nonsupplemented cereal grains

通過電子鼻對谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品進(jìn)行香氣成分分析得出PCA圖。從圖1-B中可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率分別為 97.942%和 1.858%，總貢獻(xiàn)率為99.8%，大于 90%，因此，這兩個(gè)主成分能夠代表谷物雜糧膨化產(chǎn)品的主要信息特征。谷物雜糧和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品在PCA圖中完全分開，沒有交叉區(qū)域，表明電子鼻可以很好地區(qū)分兩種產(chǎn)品的揮發(fā)性物質(zhì)。

2.4.2 谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的揮發(fā)性物質(zhì)分析 GC-MS檢測到的揮發(fā)性成分如表 6，由表可知，谷物雜糧膨化產(chǎn)品共檢測出27種物質(zhì)：分別屬于精萘（0.43%）、醇類（0.71%）、醛類（4.68%）、胺類（0.16%）、烷烴類（12.42%）、酮類（1.72%）、烯烴類（1.07%）、酸類（0.61%）、呋喃類（3.49%）；蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品共檢測出 31種物質(zhì)：分別屬于帕羅昔?。?.074%）、醇類（1.784%）、醛類（3.653%）、胺類（1.441%）、烷烴類（7.574%）、酯類（1.102%）、酮類（2.777%）、烯烴類（0.335%）、酸類（0.225%）、咔唑類（0.373%）、醚類（0.539%）、炔烴類（0.21%）、呋喃類（2.916%）、吡咯類（0.549%）。添加蛹蟲草后的谷物雜糧中的風(fēng)味物質(zhì)明顯增多，其中，2,2,4,6,6-五甲基庚烷、2-戊基呋喃、3-辛烯-2-酮、苯乙酮、壬醛、丙烯酰胺、十二烷、十三烷、氯代十六烷為兩種產(chǎn)品的共有物質(zhì)，與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品中主要的揮發(fā)性物質(zhì)2-戊基呋喃、十二烷、十三烷分別顯著降低了16.447%、40.856%、43.125%，而3-辛烯-2-酮顯著升高了78.034%。

表6 蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧和谷物雜糧膨化產(chǎn)品揮發(fā)性成分GC-MS分析結(jié)果Table 6 Results of analysis of volatiles of the extruded products from cereal grains compounded with C. militaris and non-supplemented cereal grains by GC-MS

續(xù)表6 Continued table 6

3 討論

蛹蟲草中的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量較高，碳水化合物含量較低，本研究中添加蛹蟲草粉使谷物雜糧粉中蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)含量提高，碳水化合物含量降低。所以在相同擠壓條件下，蛹蟲草復(fù)合產(chǎn)品的總碳水化合物含量降低，粗蛋白和礦物質(zhì)含量增加，而總碳水化合物的減少和礦物質(zhì)的增加分別會引起產(chǎn)品的熱量下降和灰分含量的上升。擠壓膨化工藝對產(chǎn)品的氨基酸含量沒有顯著影響[23]，在高溫、強(qiáng)剪切力的作用下，蛋白質(zhì)的氫鍵、二硫鍵斷裂，部分蛋白質(zhì)被分解成多肽和氨基酸，雖然美拉德褐變會消耗部分氨基酸，但是損失程度很小，而一些氨基酸的減少和增加主要與加工條件有關(guān)[8]。王博[24]發(fā)現(xiàn)對綠茶渣進(jìn)行擠壓膨化后，其游離氨基酸含量提高了 2.3倍。本研究中，擠壓膨化前的蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧粉蛋白質(zhì)含量較高，由此導(dǎo)致擠壓后的膨化產(chǎn)品中氨基酸含量上升；與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品纈氨酸的 RC值與模式氨基酸更接近。此外，添加蛹蟲草后，氨基酸比值系數(shù)提高，谷物雜糧膨化產(chǎn)品的總必需氨基酸占總氨基酸的比例和總必需氨基酸占非必需氨基酸的比例符合FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式所規(guī)定的40%和60%，由此說明蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值更高[18,25]。

硬度是質(zhì)構(gòu)儀測定的參數(shù)之一，是用來描述與食品變形或穿透產(chǎn)品所需的力有關(guān)的機(jī)械質(zhì)構(gòu)特性，是食品保持形狀的內(nèi)部結(jié)合力。產(chǎn)品中的水分含量和淀粉含量都會影響產(chǎn)品的硬度值[26]，本研究中，與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的硬度上升，推測是由于混合物料在高溫高壓下迅速失水，蛹蟲草和谷物雜糧在螺桿的高剪切力作用下結(jié)合更加緊密，從而擠出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加致密，硬度上升[27]。此外，物料在強(qiáng)烈的熱作用下，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)容易被破壞，變成無序結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生碎片[28]；由此推測谷物雜糧中的大量淀粉在機(jī)筒內(nèi)被破壞，喪失天然晶型結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生碎片，硬度降低，而蛹蟲草復(fù)合產(chǎn)品中被破壞的淀粉含量較少，且蛹蟲草的存在會對谷物雜糧中的淀粉起到保護(hù)作用，降低高溫高壓和高剪切力對淀粉的破壞，從而提高產(chǎn)品最終的硬度。蛋白質(zhì)的降解，凝膠強(qiáng)度的減弱會導(dǎo)致產(chǎn)品脆性的降低[29]。由此推測，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品中的大量蛋白質(zhì)在擠壓過程中發(fā)生降解，凝膠強(qiáng)度大幅度減弱，導(dǎo)致產(chǎn)品脆性降低，這與任嘉嘉[30]發(fā)現(xiàn)膨化產(chǎn)品的硬度與脆性呈極顯著負(fù)相關(guān)的研究結(jié)果一致。淀粉大顆粒物料在擠壓過程中與機(jī)筒的接觸面積小，受到機(jī)筒溫度的影響小，導(dǎo)致L*值升高[31]。本研究中物料均經(jīng)過磨粉過60目篩，物料顆粒較小，易與擠壓腔壁完全接觸，受熱更均勻，因此，與未添加蛹蟲草的谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的 L*下降；而 a*、b*、△E值均上升，這與擠壓過程中物料受到熱效應(yīng)和剪切效應(yīng)而發(fā)生美拉德褐變和焦糖化反應(yīng)有關(guān)[32]。此外，張杰等[33]發(fā)現(xiàn)蛹蟲草色素對溫度較穩(wěn)定，由此推測蛹蟲草中的色素在擠壓環(huán)境下降解率較低，從而導(dǎo)致添加蛹蟲草和未添加蛹蟲草的膨化產(chǎn)品的色澤差異顯著。

兩種產(chǎn)品的電子鼻分析結(jié)果表明，谷物雜糧膨化產(chǎn)品和蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著性差異，說明蛹蟲草賦予了谷物雜糧膨化產(chǎn)品特殊的風(fēng)味，使其異于普通谷物雜糧膨化產(chǎn)品[34]。GC-MS研究表明，干燥的蛹蟲草子實(shí)體中有醇類、酮類、呋喃類、烯烴類、烷烴類等物質(zhì)，其中 1-辛烯-3-醇含量較高，呋喃是貢獻(xiàn)蛹蟲草主要的揮發(fā)性物質(zhì)[11]，與谷物雜糧膨化產(chǎn)品相比，蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的醛類、烷烴類、酸類、烯烴類含量下降，而其總揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量顯著增加，其中酯類、咔唑類、醚類、炔烴類、吡咯類和帕羅昔丁是其獨(dú)有的揮發(fā)性物質(zhì)，說明蛹蟲草在高溫?cái)D壓過程中的揮發(fā)性物質(zhì)會有一部分損失，還有一些會改變原來的風(fēng)味成分而生成新的揮發(fā)性成分[35]，其中吡咯類化合物具有烘烤堅(jiān)果香，使得蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品具有咖啡味焦香[36]。姜平等[37]發(fā)現(xiàn)自然封閉貯藏下的大米經(jīng)過蒸煮后，2-戊基呋喃含量顯著上升。本研究中，大米是兩種膨化產(chǎn)品在擠壓前的主要成分，由于蛹蟲草的加入，可能會影響大米在高溫下的揮發(fā)性物質(zhì)含量，從而導(dǎo)致蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品中2-戊基呋喃含量降低。許多食用菌主要揮發(fā)性成分都含有1-辛烯-3-醇，且含量較高[38]，這與本研究結(jié)果一致。此外，添加蛹蟲草后的谷物雜糧膨化產(chǎn)品的醇類物質(zhì)含量升高，說明蛹蟲草在高溫高壓下能夠減少醇類成分的損失，抑制其發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)[39]。YANG等[40]發(fā)現(xiàn)松茸曲奇中烴類香氣成分的升高是由于松茸粉在加熱干燥過程中會發(fā)生酯降解和烷氧基的裂解，本研究中，烴類物質(zhì)在蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品的揮發(fā)性成分中較少，而酯類物質(zhì)在谷物雜糧膨化產(chǎn)品中并未檢測到，可能是蛹蟲草能夠減少谷物雜糧在高溫下發(fā)生酯降解和烷氧基的降解，從而極大地保留酯類物質(zhì)，降低烴類物質(zhì)含量。張敏等[41]發(fā)現(xiàn)糊化淀粉和蛋白質(zhì)對膨化產(chǎn)品的香氣有一定的保護(hù)作用，經(jīng)過擠壓膨化的產(chǎn)品具有更強(qiáng)的保留低揮發(fā)性氣味的能力，同時(shí)大量淀粉的親水極性也有利于極性風(fēng)味分子的保留[42]，所以，在本研究中擠壓蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧而獲得的膨化產(chǎn)品兼具蛹蟲草和谷物雜糧特有的香氣。添加蛹蟲草后并沒有對谷物雜糧膨化產(chǎn)品風(fēng)味產(chǎn)生負(fù)面影響，都在感官可接受范圍之內(nèi)，電子鼻和 GC-MS結(jié)合分析可以顯著地反映不同樣品的整體風(fēng)味輪廓和特征香氣成分。

4 結(jié)論

通過Excel線性規(guī)劃優(yōu)解出谷物雜糧粉的配比：大米粉60%、黃豆粉5%、薏米粉10%、紅豆粉10%、糯米粉15%，每100 g谷物雜糧搭配10 g蛹蟲草制成復(fù)配粉，并采用擠壓工藝加工成蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品。添加蛹蟲草后，谷物雜糧膨化產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值得到明顯改善。此外，蛹蟲草復(fù)合產(chǎn)品在谷物雜糧的原有米香味基礎(chǔ)上增加了蛹蟲草的獨(dú)特風(fēng)味，顯著增進(jìn)了食品的香氣。因此，通過擠壓膨化技術(shù)可以加工出營養(yǎng)、風(fēng)味和功能兼具特色的蛹蟲草復(fù)合谷物雜糧膨化產(chǎn)品。

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（責(zé)任編輯 趙伶俐）

Properties of the Extruded Products of Cereal Grains Compounded with Cordyceps militaris

HU Qiu-hui1, ZHONG Lei1, YANG Wen-jian1, PEI Fei1, FANG Yong1, MA Ning1, TANG Xiao-zhi1, ZHAO Li-yan2, YANG Fang-mei2
(1College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics/Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety /Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing of Jiangsu Province, Nanjing 210023;2College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095)

Cordyceps militaris; compounded; extrusion; flavors; properties

2016-08-01；接受日期：2016-09-01

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-24）、江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）

聯(lián)系方式：胡秋輝，Tel：025-86718519；E-mail：qiuhuihu@njue.edu.cn