蓝莓速溶米糊的工艺与配方研究

李检，王浩，刘璇，刘月菊，何梦宇，吴清华，肖志刚

（沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳110034）

随着经济的高速发展，人民生活水平的逐渐提高，人们对营养和保健食品越来越重视。消费者对速食产品的需求已经不仅满足于单纯的充饥，更希望在食用的同时达到食疗、保健的功效。因此，功能性食品越来越受到人们的关注。

碎米，是大米加工过程中的副产物。碎米中的γ-氨基丁酸是一种非蛋白氨基酸，它具有高水溶性、高营养、易消化、低敏性、风味温和等特点，是γ-氨基丁酸优良的来源。碎米中蛋白质的生物价为77，蛋白质效用比率为2.2，蛋白质的消化率超过90%，是B族维生素的主要来源，本试验采用碎米为营养米糊的主要原料[1]。碎米中的蛋白质、微量元素等营养物质与大米相同，将碎米作为原料可降低生产成本，同时达到副产品综合利用的目的。

蓝莓（blueberry），又名越橘、越橘果、蓝浆果，为杜鹃花科越橘属灌木植物，是多年生的浆果类水果。蓝莓含有多种对人体有利的生物活性成分（如：花青苷、紫檀芪、鞣花酸、超氧化物歧化酶、熊果酸、酚酸及多种维生素等）。蓝莓不仅具有独特的风味，还有强心明目、软化血管、调节血压、减缓衰老、防止脑神经老化、增强免疫机能、抗癌等保健等功效[2]。因此联合国粮农组织将蓝莓列为“五大健康水果”。

双螺杆挤压膨化技术是食品加工中常用的技术，通过对碎米进行挤压膨化处理，可以得到米糊制品。在挤压机机筒内，物料与螺杆、物料与机筒壁，以及物料之间产生摩擦力，使得筒内的物料处于3 MPa～8 MPa的高压和120℃～200℃的高温下，在这种环境下淀粉糊化、蛋白质变性、一些原料中的有害因子失活、一些高分子物质发生降解等[3]。当物料被挤出模具口时压力骤降为常压，水分急骤减少，温度降低，产品随之成型[4]。采用挤压膨化技术可以提高原料的利用率、减少能源的消耗，破坏抗营养因子、杀灭微生物、改善口感等。

本配方以米糊为主要原料，蓝莓粉、蔗糖、麦芽糊精为辅料，采用双螺杆挤压膨化技术，生产蓝莓速溶米糊，在提升产品口感的同时提升米糊的冲调特性，增强米糊的食用价值，并且使其拥有独特的口感与风味，可以满足更多人群的需求[5]。此蓝莓速溶米糊是一种既能充饥，又能提供人体所需的微量元素和γ-氨基丁酸的速食产品，并且具有环保、方便、安全的优势。因此本研究具有较好的研究与开发价值。

1 材料与方法

1.1 原料

碎米：黑龙江省和粮经贸有限公司；蓝莓粉：西安优纯生物科技有限公司；蔗糖：南京信捷汇生物科技有限公司；麦芽糊精：河南鑫源食品有限公司。

1.2 主要仪器与设备

DS56-Ⅲ型双螺杆挤压膨化机：济南赛信膨化机械有限公司；LD4-2型低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；HH·SY11-Ni 4B型恒温水浴锅：北京长风仪器仪表公司；JB-60B型粉碎机：江阴市宝利机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

碎米粒清洗→烘干→粉碎过筛（80目）→调节加水量→设置挤压机参数→挤压膨化→干燥→粉碎过筛（80目）→混料调制→蓝莓速溶米糊[6]

1.3.2 挤压膨化工艺参数设置

通过单因素和正交试验确定挤压膨化米糊的最优工艺参数。

水分添加量单因素试验：固定机筒温度160℃、螺杆转速130 r/min，分析加水量分别为13%、14%、15%、16%、17%对产品吸水指数和糊化度的影响。

螺杆转速单因素试验：固定机筒温度160℃、水分添加量15%，分析螺杆转速分别为145、150、155、160、165 r/min对产品吸水指数和糊化度的影响。

机筒温度单因素试验：调整水分添加量15%，螺杆转速130 r/min，分析机筒温度分别为140、150、160、170、180℃对产品吸水指数和糊化度的影响[7]。

在单因素试试验的基础上采用正交试验优化工艺参数，正交因素水平表如表1所示。

表1 工艺参数正交试验水平因素表Table 1 Levels and factors of process parameters orthogonal test

1.3.3 配方优化试验

通过单因素和正交试验确定蓝莓速溶米糊的最佳配方。

蓝莓粉添加量单因素试验：固定蔗糖添加量20%，麦芽糊精添加量15%，分析蓝莓粉添加量5%、10%、15%、20%、25%对感官评价的影响，选出合适的添加量。

蔗糖添加量单因素试验：固定蓝莓粉添加量20%，麦芽糊精添加量15%，分析蔗糖添加量10%、15%、20%、25%、30%对感官评价的影响，选出合适的添加量。

麦芽糊精添加量单因素试验：固定蓝莓粉添加量20%，蔗糖添加量20%，分析麦芽糊精添加量5%、10%、15%、20%、25%对感官评价的影响，选出合适的添加量[9]。

在单因素试验的基础上采用正交试验优化最佳配方，正交因素水平表如表2所示。

表2 配方优化正交试验水平因素表Table 2 Levels and factors of formula optimization orthogonal test

1.4 评价指标测定方法

1.4.1 吸水性指数

将2.5 g膨化样品装入已知重量的离心管中，加入35 mL的蒸馏水搅拌均匀，30℃保温30 min，搅拌使膨化物形成分散液体系，4 000 r/min离心20 min。记录离心管和沉淀的重量。

式中：WAI为吸水性指数，%；m0为膨化样品重量，g；m1为离心管重量，g；m2为离心管及沉淀的重量，g。

1.4.2 糊化度

取1 g过80目筛的样品2份各分别放入2个100 mL 的锥形瓶中（A1、A2），另取一锥形瓶（A0）不加样品为空白对照。3个锥形瓶中均加入蒸馏水50 mL，摇匀，将A1锥形瓶小火微沸糊化20 min，摇动，然后冷却至室温。在3个锥形瓶中，分别加入α-1，4-葡萄糖水解酶（样品质量的1%），摇匀后于50℃恒温水浴上保温1 h，并不时摇荡，及时取出立即加入2 mL盐酸（1 mol/L）终止反应，用蒸馏水将反应物定容至100 mL，过滤备用。移取滤液各10 mL分别加入3个250 mL碘量瓶中，均加入10 mL碘液（0.05 mol/L）及18 mL氢氧化钠（0.1mol/L）溶液，加塞并在暗处放置15 min然后迅速地加入2 mL硫酸（10%），用硫代硫酸钠（0.05 mol/L）溶液滴定至无色。记录各样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积。根据下列公式计算糊化度。

式中：A0为滴定空白消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL；A1为滴定完全糊化样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL；A2为滴定样品消耗硫代硫酸钠溶液的体积，mL。

1.5 感官评价

采用正交设计方法进行辅料配方的优选试验，确定不同配方对米糊口感的影响，选择最佳的配比。感官评价评分细则如表3所示。

表3 蓝莓速溶米糊感官评分表Table 3 Sensory scoring table of blueberry instant rice

1.6 数据统计与分析

本试验的数据采用Origin作图及Excel和Spss处理分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 水分添加量对吸水性指数和糊化度的影响

水是物料组成体系的重要组成部分，它不仅可以起到润滑的作用还可以作为聚合物的增塑剂，在挤压膨化的过程中可以减少物料间的相互作用，降低剪切淀粉、蛋白质等大分子物质所需的机械能，对产品膨化质量有着重要的影响[11]。水分添加量对吸水指数和糊化度的影响见图1。

图1 水分添加量对吸水指数和糊化度的影响Fig.1 Effect of moisture addition on water absorption index and degree of gelatinization

由图1可知，在其他条件不变的情况下，吸水指数随水分添加量的增加而减小，糊化度随着水分添加量的增加呈先上升后下降的趋势，在加水量15%的时候最大。因为米粉在挤压膨化的过程中，加速了蛋白质受热分解速率并且发生变性，发生糊化反应，导致水溶性物质增加，所以吸水能力下降、吸水指数减小。随着加水量的增加与挤压机的摩擦力减小，降低物料的黏度，降低物料在模口处的温度和压力，从而导致了糊化度的降低。

2.1.2 机筒温度对吸水性指数和糊化度的影响

机筒温度是保证挤压膨化效果的重要因素。在挤压膨化过程中物料所吸收的能量有两个来源，一是通过热传导从机筒壁获得的能量，二是物料在机筒内受剪切力和摩擦作用产生的热量[12]。机筒温度对吸水指数和糊化度的影响见图2。

由图2可知，在其他条件不变的情况下，随着机筒温度的升高吸水指数随温度的升高呈现先减小后增加的趋势，糊化度呈现先增加后减少的趋势。因为温度较低时腔内物料降解明显水溶性物质增加；温度过高物料的水分大量蒸发，所以吸水指数有所增加。理论上讲机筒温度越高淀粉的糊化越好，但温度到达160℃以后水分过早的蒸发，导致糊化度的下降。

图2 机筒温度对吸水指数和糊化度的影响Fig.2 Effect of barrel temperature on water absorption index and gelatinization degree

2.1.3 螺杆转速对吸水性指数和糊化度的影响

螺杆转速是影响挤压效果的一个重要的工艺参数。挤压机转速的变化决定了螺杆对物料的剪切力与摩擦作用、物料在机筒内的时间、物料混合程度、水分扩散程度，造成了不同螺杆转速形成的挤出物的物性不同[13]。螺杆转速对吸水指数和糊化度的影响见图3。

图3 螺杆转速对吸水指数和糊化度的影响Fig.3 Effect of screw speed on water absorption index and gelatinization degree

由图3可知，随着螺杆转速的增加吸水指数和糊化度呈现先增加后减少的趋势。因为螺杆转速较低时，物料停留在挤压机内的时间过长水分损失过多，使得吸水指数的增加、糊化效果很好。螺杆转速较高时，物料在挤压机内时间过长，水分损失较少，吸水指数有所降低、糊化效果较差。

2.2 正交优化试验

根据单因素试验结果进行正交试验，试验结果如表4和表5所示。

表4 正交试验结果Table 4 Orthogonal test results

表5 综合加权得分方差分析表Table 5 Variance analysis of comprehensive weighted score

水分添加量、挤压温度和螺杆转速3个因素对综合加权平均分的影响顺序为B＞C＞A即机筒温度＞螺杆转速＞水分添加量，温度对加权得分有显著的影响。由K值可以看出最佳的条件为A2B2C2，即水分添加量15%，机筒温度160℃，螺杆转速155 r/min，此条件下的吸水指数为494.5%，糊化度为90.5%，综合加权得分为292.5。

2.3 辅料对样品品质的影响

2.3.1 蓝莓粉添加量对产品感官评价的影响

蓝莓由于具有极高的营养保健价值，近年来在饮料加工方面应用广泛。目前对蓝莓饮料的研究除了果汁饮料外，主要为发酵型饮料、乳酸菌饮料、醋饮料、复合型饮料、功能性饮料、米糊等。米糊中添加蓝莓粉增加其食用价值。蓝莓粉添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响见图4。

由图4可知，随着蓝莓粉粉添加量的增加，速溶米糊的感官评价呈先增加后降低的趋势，在添加量15%时达到最大值，蓝莓粉的添加量过大导致产品结块严重，因此冲调性较差、口感粗糙、稳定性较差[14]。

图4 蓝莓粉添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响Fig.4 Effect of blueberry powder addition on sensory score of blueberry instant rice paste

2.3.2 蔗糖添加量对产品感官评价的影响

甜味剂赋予食物甜味、改善食品的口味，还有一定的防腐能力。甜味剂的种类众多，蔗糖是最常用的甜味剂，因口感风味纯正、溶解性好、安全性高深受消费者的喜爱。甜味剂是饮料产品中必不可少的添加剂，适当的添加可以改善产品的口感。蔗糖添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响见图5。

图5 蔗糖添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响Fig.5 Effect of sucrose addition on sensory score of blueberry instant rice paste

由图5可知，随着蔗糖添加量的增加，速溶米糊的感官评价呈先增加后降低的趋势，在添加量15%时达到最大值，蔗糖的主要作用是增加甜度，蔗糖添加过多导致口感变差[15]。

2.3.3 麦芽糊精添加量对产品感官评价的影响

在米糊中添加麦芽糊精能保持原产品的特色和香味，降低生产成本，增强产品的醇厚感和细腻感，味香浓郁，速溶效果极佳，抑制结晶的析出，乳化效果好，载体作用明显。适当的添加麦芽糊精对产品口感的提升至关重要。麦芽糊精添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响见图6。

图6 麦芽糊精添加量对蓝莓速溶米糊的感官评分的影响Fig.6 Effect of malt dextrin dosage on sensory score of blueberry instant rice paste

由图6可知，随着麦芽糊精添加量的增加，速溶米糊的感官评价呈先增加后降低的趋势，在添加量10%时达到最大值，麦芽糊精的主要作用是增加稳定性，添加过多导致稳定性降低，味道较差[16]。

根据单因素试验结果进行正交试验，试验结果如表6和表7所示。

表6 正交试验结果Table 6 Orthogonal experimental results

表7 感官评分方差分析表Table 7 Analysis of sensory score variance

蓝莓粉的添加量、蔗糖添加量和麦芽糊精添加量3个因素对感官评价的影响顺序为B＞C＞A，即蔗糖添加量＞麦芽糊精添加量＞蓝莓粉添加量，蔗糖添加量和麦芽糊精添加量对感官评价有显著的影响。由K值看出最佳条件为A2B2C2，即蓝莓粉添加量为15%，蔗糖添加量为15%，麦芽糊精添加量为10%[17]，此条件下的感官评分为85.9。

3 结论

通过对水分添加量、机筒温度和螺杆转速3个因素进行单因素及正交试验，确定了最佳挤压工艺参数为：水分添加量15%，机筒温度160℃，螺杆转速155 r/min。以膨化米粉为主要原料，通过添加蓝莓粉、蔗糖、麦芽糊精对蓝莓速溶米糊的配方进行单因素及正交试验优化确定蓝莓速溶米糊的配方，得到蓝莓速溶米糊的最佳配方为：蓝莓粉添加量15%，蔗糖添加量15%，麦芽糊精添加量10%。