高瑜璇， 張 雨， 金 鐵

(延邊大學農(nóng)學院，吉林 延吉 133002)

薏米(Coixlacryma-jobi)又名薏苡仁、苡仁、六谷子，為禾本科植物薏苡的種仁。薏苡仁中含有蛋白、脂肪、淀粉、氨基酸、微量元素、維生素等多種營養(yǎng)成分[1]，具有抗腫瘤、提高免疫功能、降血糖、抗炎、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、抑制骨骼肌收縮和降血糖等功效，是一種很好的藥食兩用的功能性原料[2]。薏米是一種美容食品，常食可以保持人體皮膚光澤細膩，對脫屑、痔瘡、皸裂、皮膚粗糙等都有良好療效[3]。山藥(DioscoreaoppositifoliaL)又稱薯蕷、土薯，具有抗氧化、延緩衰老、抗突變、抑腫瘤、提高免疫功能、促進腎臟再生修復、調(diào)節(jié)酸堿平衡等藥理作用[4-5]。山藥在食品業(yè)和加工業(yè)上大有發(fā)展前途。紅棗(SisyphusjujubeMill.)又稱大棗，是多年生落葉果樹的果實。紅棗具有保護肝臟、抗氧化、延緩衰老、增強機體免疫力、抗癌抗腫瘤、防治心血管類疾病等多種保健功能[6-7]。

膨化食品是以谷類、薯類、豆類等作為主要原料，采用擠壓、焙烤、微波等方式制成的組織疏松、體積明顯增大、具有一定膨化度的食品[8]。傳統(tǒng)膨化食品因為添加調(diào)味料、添加劑等原因，導致存在巨大的安全隱患[9]。營養(yǎng)健康型的膨化食品正在逐步成為新的市場寵兒,食品安全問題越來越引起人們的關注[10]。營養(yǎng)健康的新型膨化食品具備較高的營養(yǎng)價值和利用價值，且食用方便，在一定程度上能夠提高消費者的食用量[11]。我國大米資源相對富足，利用大米資源開發(fā)新型膨化食品是當前的重要課題[12]。該試驗采用氣流膨化技術加工大米，并向其中添加薏米、山藥、紅棗等營養(yǎng)價值較高的原料，運用傳統(tǒng)手搖氣流膨化機進行膨化，并對其進行了膨化率、硬度、體積密度的測定以及感官評價的分析，通過正交試驗對復合配方進行優(yōu)化，最后確定最優(yōu)的營養(yǎng)型混合膨化食品的配方。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

大米(購于延吉市千盛超市)；薏米、山藥、紅棗(購于延吉市百貨大樓)；電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-907385-Ⅲ，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司，上海，中國)；水分測定儀(MA45C，上海賽多利斯儀器有限公司，上海，中國)； 游標卡尺(精確度0.02 mm，長春量具刀具廠，長春，中國)；食品物性分析儀-質(zhì)構儀(TMS-PRO，food technology corporation，美國)；粉碎機(WKF-100型，山東省青州市精誠機械有限公司，青州，中國)。

1.2 大米、薏米、山藥、紅棗混合膨化食品的制作工藝流程

制作工藝流程如圖1所示[13-14]。

圖1 工藝流程圖

1.3 操作要點

1) 原料預處理：大米清洗后浸泡12 h，瀝干水分30 min，用粉碎機粉碎后保存?zhèn)溆?；薏米浸?4 h，瀝干水分30 min，粉碎機粉碎后備用[15]；山藥、紅棗粉碎機粉碎備用。

2) 水分含量的調(diào)節(jié)：將粉碎好的大米、薏米、山藥、紅棗分別稱量后混合均勻，水分測定儀測量混合粉的水分含量后調(diào)節(jié)相應水分含量至42%，再次測定水分含量以確保準確性，之后進行2次粉碎。

3) 糊化：參考劉曉娟等[16]的方法，2次粉碎后，放入蒸煮鍋中加熱85 min，待有白色蒸汽出現(xiàn)后，取出進行摔打、揉搓成米糕條，待溫度降低且伴有老化跡象后將其搓成直徑為1～2 cm的糕條狀。

4) 老化：將糕條放入冰箱的冷藏室進行老化，待硬度能將糕條切成片狀，取出糕條，切成相同厚度的糕條片。

5) 干燥：參考劉曉娟等[17]的方法，將糕條片放入烘干箱內(nèi)，溫度35～40 ℃，待水分含量降至10%，做好標記后進行傳統(tǒng)手搖氣流膨化，所需壓力為0.8 Mp，所加工物料水分含量為10%～25%。

1.4 單因素試驗設計

按下方步驟向大米中分別添加不同量的薏米、山藥、紅棗制作米糕條，利用手搖傳統(tǒng)氣流膨化機制作混合膨化產(chǎn)品，研究薏米、山藥、紅棗的添加量對膨化特性的影響(表1)。

1) 固定山藥添加量15%，紅棗添加量15%，分別添加20%、25%、30%、35%、40%的薏米進行單因素試驗，確定最佳添加量。

2) 固定薏米添加量25%，紅棗添加量15%，分別添加5%、10%、15%、20%、25%的山藥進行單因素試驗，確定最佳添加量。

3) 固定薏米添加量25%，山藥添加量5%，分別添加5%、10%、15%、20%、25%的紅棗進行單因素試驗，確定最佳添加量。

表1 單因素試驗設計表

1.5 正交優(yōu)化試驗設計

在單因素試驗的基礎上，獲得較為理想的配方水平范圍，選取薏米添加量(A)、山藥添加量(B)、紅棗添加量(C)3個因子，采用L9(34)正交試驗表[18-20]，設計氣流膨化試驗，得到一組混合膨化食品的最佳配方(表2)。

表2 正交試驗設計表

1.6 膨化率

膨化率是膨化后產(chǎn)品直徑d2與膨化前米糕片直徑d1的比值。具體操作步驟參考李范洙等[21]的方法：膨化前后分別隨機取樣20份，利用游標卡尺測量直徑d1、d2，記錄整理數(shù)據(jù)并計算其平均值。膨化率計算公式如下：

膨化率=d1/d2

(1)

1.7 硬度

食品硬度是指其能耐受壓力的程度，與人的咀嚼功能有關。試驗中硬度測量利用質(zhì)構儀進行測定分析，使用燕尾探頭，設定測量速度60 mm/min、侵入程度5 cm，每個樣品3次平行，取其平均值。

1.8 體積密度

參考李范洙等[21]的試驗方法，采用小米置換法，利用阿基米德原理測定體積密度。具體操作方法如下：稱量一定容積V1的容器質(zhì)量m1，通過鐵架臺上的漏斗均勻?qū)⑷萜鲀?nèi)倒?jié)M小米，并用格尺鋪平，稱其質(zhì)量m2；清空容器，用相同方法加入1/2容器的小米，再向其中加入固定質(zhì)量m3的樣品后倒?jié)M小米，用格尺鋪平，稱其質(zhì)量m4，每個樣品測量3次。計算公式如下：

p/g·mL-1=m3×(m2-m1)/(m2+m3-m4)

(2)

1.9 感官評價

感官評價是在延邊大學農(nóng)學院食品科學系中選出10名學生，仔細觀察和品嘗各樣品，并對各樣品的口感、色澤、組織形態(tài)、風味進行評分。根據(jù)評分利用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，具體評分標準如下[22-23](表3)。

表3 感官評價標準

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

薏米添加量對混合膨化食品膨化特性的影響如表4所示。從表中可以看出，膨化率隨著薏米添加量的增多呈先增大后減小的趨勢，這是因為隨著直鏈淀粉含量的增加，膨化產(chǎn)品的體積膨化率增大[24]，薏米添加量為25%時，膨化率最大，為(2.03±0.06)，與其他樣品存在顯著性差異(P<0.05)。在硬度方面，薏米添加量為25%和30%時，兩者具有顯著性差異(P<0.05)，薏米添加量為25%時，數(shù)值最小，為(12.07±0.37) N。在體積密度方面，薏米添加量為25%和 40%時，兩者具有顯著性差異(P<0.05)，薏米添加量為25%時，數(shù)值最小，為(0.046±0.023) g/mL。

表4 薏米添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

綜上所述，薏米添加量為25%時，膨化率最大，硬度最小，體積密度最小。所以正交試驗中選擇薏米添加量20%、25%、30%作為相應水平。

2.2 山藥添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

山藥添加量對混合膨化食品膨化特性的影響如表5所示。

表5 山藥添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

從表中可以看出，隨著山藥添加量由5%增加到25%，膨化率一直呈下降趨勢，產(chǎn)品間具有顯著性差異(P<0.05)，山藥添加量為5%時，數(shù)值最大，為(1.70±0.05)。在硬度方面，山藥添加量為5%時最小，與添加量為10%和15%的產(chǎn)品存在顯著性差異(P<0.05)，與添加量為20%和25%的產(chǎn)品差異不顯著(P>0.05)，為(9.17±1.19) N。在體積密度方面，山藥添加量為5%時最小，與添加量為10%、15%和25%的產(chǎn)品存在顯著性差異(P<0.05)，為(0.051±0.001) g/mL，從理論上講，物料含水量越大，對膨化效果影響也越大，但是物料含水量過高時，會影響膨化的正常進行[25],山藥與其它原料經(jīng)蒸煮后很難形成米糕條，較高的含水量影響了膨化，膨化物體積密度變化不大。

綜上所述，山藥添加量為5%時，膨化率最大，硬度最小，體積密度最小。所以，正交試驗中選擇山藥添加量3%、5%和7%作為相應水平。

2.3 紅棗添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

紅棗添加量對混合膨化食品膨化特性的影響如表6所示。從表中可以看出，在膨化率方面，紅棗添加量為10%時,與其它產(chǎn)品具有顯著性差異(P<0.05)，且數(shù)值最大，為(1.67±0.06)。在硬度方面，紅棗添加量為5%、10%、15%和20%時，4者之間差異不顯著(P>0.05)，但是與紅棗添加量為25%的產(chǎn)品存在顯著性差異(P<0.05)，放涼后的米糕條水分含量下降慢，切片厚度不一，造成膨化物部分水分含量不一致，水分含量高的部分脆性降低，硬度增加[26]。在體積密度方面，紅棗添加量為10%和20%時，兩者具有顯著性差異(P<0.05)，紅棗添加量為10%時，體積密度最小，為(0.042±0.005) g/mL。

綜上所述，紅棗添加量為10%時，膨化率最大，硬度最小，體積密度最小。所以，正交試驗中選擇紅棗添加量5%、10%和15%作為相應水平。

表6 紅棗添加量對混合膨化食品膨化特性的影響

2.4 正交優(yōu)化試驗分析

2.4.1 膨化率正交優(yōu)化試驗

添加薏米(20%、25%和30%)，山藥(3%、5%和7%)，紅棗(5%、10%和15%)，進行3因素3水平正交試驗，得出混合膨化食品膨化率的結(jié)果如表7所示。從表中7可以看出，A、B、C的極差Rj均小于空列的極差，說明A、B、C各因素的水平效應不存在，按照因素主次排序為C→B→A。根據(jù)膨化率越大膨化效果越好的原則，得出最佳組合配方為A2B3C2，即薏米25%、山藥7%、紅棗10%。

表7 膨化率正交試驗結(jié)果

2.4.2 硬度正交優(yōu)化試驗

添加薏米(20%、25%和30%)，山藥(3%、5%和7%)，紅棗(5%、10%和15%)，進行3因素3水平正交試驗，得出混合膨化食品硬度的結(jié)果如表8所示。

表8 硬度正交試驗結(jié)果

從表8中可以看出，A、B的極差Rj大于空列的極差，C的極差Rj小于空列的極差，說明A、B各因素的水平效應是存在的，但是C的水平效應對硬度的影響不明顯。A為主因素,按照因素主次排序為A→B→C。

由直觀分析法可得出(不考慮交互作用)，硬度的影響順序為薏米添加量>山藥添加量>紅棗添加量，最佳組合為A2B1C3(薏米25%、山藥3%、紅棗15%)，根據(jù)硬度越小膨化效果越好的原則，得出最佳組合為A2B3C2，即薏米添加量25%、山藥添加量7%、紅棗添加量10%。

2.4.3 體積密度正交優(yōu)化試驗

添加薏米(20%、25%和30%)，山藥(3%、5%和7%)，紅棗(5%、10%和15%)，進行3因素3水平正交試驗，得出混合膨化食品體積密度的結(jié)果如表9所示。

表9 體積密度正交試驗結(jié)果

從表9中可以看出，A、C的極差Rj均小于空列的極差，說明A、C各因素的水平效應對體積密度的影響不存在，B的極差Rj大于空列的極差，說明B各因素水平效應是存在的，且B為主因素。

由直觀分析法可得出，不考慮交互作用，得出組合A2B3C2(薏米25%、山藥7%、紅棗10%)，根據(jù)體積密度越小膨化效果越好，得出組合A2B3C2，則其最佳組合為A2B3C2，即薏米添加量25%，山藥添加量7%，紅棗添加量10%。

2.4.4 感官評價正交優(yōu)化試驗

添加薏米(20%、25%和30%)，山藥(3%、5%和7%)，紅棗(5%、10%和15%)，進行3因素3水平正交試驗，得出混合膨化食品感官評價結(jié)果如表10所示。從表10可以看出，A、B、C各因素的極差Rj均大于空列的極差，說明A、B、C各因素的水平效應是存在的，對感官評價的影響明顯，A、B、C均為主要因素。

表10 感官評價結(jié)果

由直觀分析法可得出(不考慮交互作用)，感官評價的影響順序為薏米添加量>紅棗添加量>山藥添加量，得出組合A2B3C2(薏米25%、山藥7%、紅棗10%)，由感官評價得分最高確定組合A2B3C2，兩者相符。最終綜合確定其最佳因素水平組合為A2B3C2，即薏米添加量25%，山藥添加量7%，紅棗添加量10%。

2.5 驗證性試驗設計與結(jié)果分析

對由直觀分析所得到的最佳組合A2B1C3(薏米25%、山藥3%、紅棗15%)，即樣品1的硬度進行驗證試驗(表11)。

表11 硬度驗證性實驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，樣品1(薏米25%、山藥3%、紅棗15%)與樣品2(薏米25%、山藥7%、紅棗10%)不存在顯著性差異，說明試驗所選各因素水平合理。最佳組合為A2B3C2，即薏米添加量25%，山藥添加量7%，紅棗添加量10%。

3 結(jié)論

通過單因素試驗，并對樣品進行膨化率、硬度、體積密度的測定，得出結(jié)論為膨化率越大，硬度越小，體積密度越小，膨化效果越好。綜合評定后，確定薏米最適添加量為25%，山藥最適添加量為5%，紅棗最適添加量為10%。

添加薏米(20%、25%和30%)、山藥(3%、5%和7%)、紅棗(5%、10%和15%)，進行3因素3水平正交試驗，對產(chǎn)品的膨化率、硬度、體積密度、感官評價等指標進行測定，最后分析得出：該產(chǎn)品最佳優(yōu)化組合為A2B3C2，即薏米的添加量25%，山藥的添加量7%，紅棗的添加量10%時，產(chǎn)品品質(zhì)最優(yōu)。在此配方下，產(chǎn)品的膨化率、硬度、體積密度、感官評價均為最優(yōu)。