非油炸大蒜—大米膨化食品制作及特性研究

李 志， 林天然， 金 铁

(延边大学农学院，吉林 延吉 133000)

膨化食品大多是以谷物、薯类、豆类等为主要原料，经油炸或非油炸方式而制成的质地酥脆、体积明显增大、易消化吸收的食品[1]。因油炸食品具有热量高、易引起肥胖等较多问题，进气流、挤压、微波等非油炸方式受到重视，其中，气流膨化具有设备简单、价格低、容易操作等优点。利用气流膨化机膨化的产品是我国的传统零食，深受男女老少的喜爱，但缺点是营养较单一。而大蒜是药食两用的植物[2]，被列为9大保健品之一，不仅风味较好，含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、尼克酸、人体必需的多种氨基酸、硫胺素、核黄素、大蒜素[3]，而且还具有清除自由基、抗氧化[4]、调节心脑血管系统[5]、驱虫[6]、杀菌消炎[7]、降血压、降血脂、保护肝脏[8]、抗癌[9-11]、延缓衰老、预防和治疗爱滋病[12]、提高人体免疫机能和抗各种应激能力等[13]功能，长期食用具有预防疾病的功效。如果大蒜添加到米糕条中加工出大蒜大米膨化食品，不仅可以改进大米膨化食品的风味，还能加强其营养保健功能，达到营养互补的作用[14]。因此，本试验采用气流膨化工艺，以大米为原料，添加不同量的大蒜浆制备打糕条，通过粉碎、蒸煮、捶打等过程制成米糕条并切片、烘干，利用手摇气流膨化机进行膨化，并对膨化产品理化指标进行测定，结合感官评价，最终确定大蒜的最佳添加量和米糕条水分含量，以期制备非油炸大蒜大米膨化食品。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1) 材料 金龙鱼大米、大蒜(2017年9月选购于延吉市千盛超市)。

2) 设备 UV-1800紫外/可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司),Am-5型台式分光测色仪(日本柯尼卡美能达有限公司),TMS-PRO型质构仪(美国FTC公司),MA45C水分测定仪(上海赛多利斯仪器有限公司),SB-2000旋转蒸发仪(EYELA上海爱朗仪器有限公司),DHG-907385-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱(上海新苗医疗器械制造有限公司),E400K大容量速冻离心机(德国制造)；BCD-579WE电冰箱(中国海尔股份有限公司),HH-WO-2数显恒温水浴锅(上海科技有限公司),JA-3100 精密电子天平(深美仪器有限公司)；游标卡尺(精确度0.02 mm，长春量具刀具厂)。

1.2 非油炸大蒜大米膨化产品的制作

1) 米粉的制备 新鲜大米经精选、清洗，浸泡12 h，沥水，粉碎过40目筛，冷藏备用。

2) 大蒜浆的制备 挑选新鲜大蒜，剥皮称重，用打浆机打碎备用。

3) 米糕条的制备 在大米粉中分别添加总重量0、15%、20%、25%的大蒜浆，再加入水调节水分含量至42%，均匀混合，放在蒸锅中蒸煮40 min，取出用木棒捶打，揉搓成米糕条，置于室温冷却1 h，切片，将米糕片置于电热恒温鼓风干燥箱干燥，用水分测定仪测定水分含量并调节为9%、10%、11%，备用。

4) 膨化制品的制备 利用手摇气流膨化机在罐体内压力达0.8 Mpa，加热时间约5 min的条件下膨化制备大蒜大米膨化制品。

1.3 膨化率的测定

从膨化后的产品中取尽量规则、呈圆形、大小均匀的样品进行膨化率测定，具体操作参考孙翠霞等[15]的测定方法，利用游标卡尺对样品随机测量20次，直径记为d，利用该膨化后的样品直径d与膨化前米糕片直径d0的比值来计算产品的膨化率，取平均值。计算公式如下：

P= d/d0

(1)

式中,P为样品膨化率；d为膨化后样品直径/cm；d0为米糕片直径/cm。

1.4 硬度的测定

利用质构仪燕尾探头测定膨化产品的硬度,具体操作参考Jiamjariyatam等[16]的测定方法。设定参数：测量前探头下降速度3.0 mm/s；测试速度60 mm/min；测量后探头回程速度3.0 mm/s；侵入程度为5 cm的条件下测量样品硬度。做3组平行试验取平均值。

1.5 体积密度的测定

利用林天然[17]所用的小米置换法来测定样品体积密度。具体操作步骤：称量固定容积为V1的容器质量M1，通过固定铁架台上的漏斗向量杯内倒满小米，用格尺进行刮平，称其总质量为M2；将小米倒回袋里，然后向量杯内倒入部分小米，再向其中放入固定质量M3=3 g的样品后倒满小米，使样品全部埋入小米中，再用格尺刮平，称其总质量M4，重复测量3次取平均值。计算公式如下：

体积密度ρ/(g/mL)=[M3×(M2-M1)/V1×(M2+M3-M4)]×100%

(2)

式中,M1:量杯质量/g；M2:小米和量杯总质量/g；M3:固定质量3 g的样品/g；M4:量杯、小米和样品的总质量/g；V1:量杯容积/mL。

1.6 水溶性指数和吸水性指数的测定

利用李范珠等[18]测定水溶性指数和吸水性指数的方法，称取M0=1.00 g样品(干重)置于已知净重M1的离心管内，加入20 mL蒸馏水，30 ℃水浴30 min，在3 000 r/min离心机中离心15 min，将上清液倒入净重为M2蒸发皿中，将蒸发皿放入105 ℃干燥箱中烘干至恒重，烘干后蒸发皿重为M3，称量弃上清液后含有沉淀物的离心管重量M4，计算公式如下：

水溶性指数WSI= (M3-M2)/M0×100%

(3)

吸水性指数WAI= (M4-M1)/M0

(4)

式中,M0:样品的质量/g；M1:离心管净重质量/g；M2:蒸发皿净重的质量/g；M3:烘干后干物质和蒸发皿的总质量/g；M4:弃上清液后含有沉淀物的离心管质量/g。

1.7 DPPH自由基清除率的测定

将大蒜去皮捣成蒜泥，加入少量去离子水进行匀浆，精确称取一定量倒入烧杯中，pH值调节为3.6，加入物料比为1∶4的无水乙醇，在35 ℃数显恒温水浴锅中酶解60 min，3 000 r/min离心10 min，最后取上层清液，用旋转蒸发仪浓缩90 min得到大蒜素溶液[19]。再参考周秀娟[20]溶液配制的操作步骤，用无水乙醇配置0.1 mmol/L的 DPPH 溶液，混合均匀后低温避光保存。将2 mL测试样品溶液和2 mL DPPH溶液加入到同一试管中摇匀，室温下避光静置30 min，利用UV-1800紫外/可见分光光度计测定其在517 nm处的吸光度Asample；同时测定2 mL DPPH 溶液与2 mL无水乙醇混合后的吸光度Acontrol，以及2 mL测试样品溶液与2 mL无水乙醇混合后的吸光度Ablank，计算公式如下：

清除率/%=[1-(Asample-Ablank)/Acontrol] ×100%

(5)

式中,Asample:测试样品溶液吸光度值；Ablank:空白样品溶液吸光度值；Acontrol:对照品吸光度值。

1.8 色度的测定

根据金铁等[21]的方法利用台式分光测色仪对L*值(明度值)、a*值(红-绿值)、b*值(黄-蓝值)进行测定。每个样品测量3次，求平均值。

1.9 感官评价

从延边大学农学院食品科学系2014级学生中抽选10人组成评分小组，根据梁文明等[22]感官评分方法对添加大蒜的大米膨化产品的风味、口感、色泽、组织状态进行打分，每项5分共计20分，取10人的平均分作为每个试验的最后得分，各项分数总和即为产品总分。其评价标准见表1。

表1 感官评价标准Table 1 Criteria of sensory evaluation

续表1 感官评价标准 Continue toTable 1 Criteria of sensory evaluation

1.10 数据统计与分析

利用Excel和SPSS 17.0统计软件ANOVA方法对试验数据进行方差分析，采用 Duncan 氏法进行多重比较检验各组间的差异，显著性水平选择0.05，试验结果均以平均值±标准差( x±SD)表示。

2 结果与分析

2.1 大蒜添加量和水分含水量对膨化率的影响

由图1可知,大蒜添加量为15%，米糕条水分含量为10%时,产品膨化效果最佳。当大蒜添加量为0时，膨化率随着水分含量的增加呈先减后增的趋势；大蒜添加量为10%时，产品膨化率随着水分含量增加而降低。导致产品膨化率降低可能是因为物料水分含量过高使熔融体黏度降低，气泡塌陷，造成膨化率减小。刘超等[23]的挤压参数对小麦淀粉挤出物截面膨化率的影响试验中得出,物料含水率增加，熔融体粘度下降，对气体的束缚能力减弱，水分蒸发动力增强，以致气泡破裂增加，从而导致挤压产品的截面膨化率下降。大蒜添加量为15%和20%时，产品膨化率随着水分含量增加呈先升高后降低趋势。刘超等[24]在影响淀粉类挤压膨化产品膨化率的因素研究进展中得出,水是形成膨化产品微孔结构的前提，当膨化动力较大时，熔融体黏度或表面张力越大，膨化率越大; 但水分过大时，物料熔融体黏度减小，气泡壁的强度不能承受内部的压力时，气泡开始爆裂，气泡收缩，使产品膨化率降低。当水分含量一定时，产品膨化率随大蒜添加量增加,

呈先升高后降低趋势，导致膨化率下降的原因可能是由于大蒜添加量增加，使米糕条中淀粉所占比例减少，使产品膨化不完全。马晓军等[25]研究得出,淀粉降解对产品膨化率有一定影响，淀粉含量越少膨化率越低。

图1 大蒜添加量-水分含量对膨化率的影响

2.2 大蒜添加量和水分含水量对硬度的影响

由图2可知,大蒜添加量为15%，米糕条水分含量为11%时,产品硬度相对最小。随着大蒜添加量的增加，产品硬度总体有下降趋势，这可能是因为大蒜中含有食用纤维使得膨化产品更酥脆。Kee等[26]添加洋葱渣和洋葱的膨化特性研究中得出,加入洋葱使得膨化物硬度变小。金海珠等[27]研究的添加海藻粉及海藻提取物的米类挤压膨化物特性中得出,海藻含较高的食用纤维，使得挤压成型物变得松脆，从而硬度有所减小。

图2 大蒜添加量-水分含量对硬度的影响

2.3 大蒜添加量和水分含水量对体积密度的影响

由图3可知，在大蒜添加量为10%时,产品均值最小，体积密度相对最低。当米糕条水分含量一定时，随着大蒜添加量增加，产品体积密度呈先增后减的趋势。当大蒜添加量为0、10%时，随着米糕条水分含量增加，产品体积密度呈先增后减的趋势；当大蒜添加量为15%、20%时，随着米糕条水分含量增加，产品体积密度呈逐渐减小的趋势。Wang等[28]研究得出,挤出物在离开模具后会失去更多水分，重量变轻，体积密度减小。

图3 大蒜添加量-水分含量对体积密度的影响

2.4 大蒜添加量和水分含水量对水溶性指数的影响

由图4可知，当大蒜添加量为0时，产品水溶性指数较小；随着大蒜添加量的增加，产品水溶性指数呈逐渐增加趋势，可能是产品内不溶性长链淀粉分解成可溶性短链淀粉、糊精和糖类等小分子物质，水溶性物质逐渐增加。王霞等[29]得出，经膨化后部分半纤维素水解成水溶性成分，使产品水溶性指数增加。潘小莉[30]得出,经过膨化后有利于产品水溶性物质的溶出。李飞等[31]得出,淀粉在受热条件下，淀粉颗粒内部从有序向无序状态过渡，随着水分含量的增加，淀粉的水溶性随之增高。钱丽丽等[32]得出经挤压膨化处理，由高温高压瞬间变为常温常压，强大的压力差作用使物料结构发生根本性变化，由结实紧密变得疏松多孔，使蛋白质具有较高的溶出率。

图4 大蒜添加量-水分含量对水溶性指数的影响

2.5 大蒜添加量和水分含水量对吸水性指数的影响

由图5可知，当大蒜添加量为0、水分含量为9%时，产品吸水性指数最大。产品吸水性指数随着大蒜添加量的增加逐渐降低。导致吸水性指数逐渐减小的原因可能是因为淀粉降解，分子持水力下降。裴斐等[33]研究得出,在挤压膨化过程中物料含有的淀粉、蛋白质、部分膳食纤维会分解成小分子物质，从而挤出的膨化产品水溶性物质增多，吸水能力降低，导致产品WAI下降。

图5 大蒜添加量-水分含量对吸水性指数的影响

2.6 大蒜添加量和水分含水量对色度的影响

由表2可知，L*值随大蒜添加量增加而逐渐变小，这可能是物料在高温高压下发生美拉德反应，使产品颜色逐渐变深，亮度降低；a*和b*值随着大蒜添加量的增加而显著升高，这说明产品颜色偏向于红黄色。吴冬青等[34]得出,大蒜皮中含有红色素和黄色素，且具备一定的增色能力。在大蒜添加量为0时,L*值的均值最大，在大蒜添加量为0，水分含量为11%时，L*值均值最大，随着大蒜添加量的增加，产品亮度变暗；在大蒜添加量为20%时，a*和b*值的均值最大，在大蒜添加量为20%，水分含量为9%时，a*值均值最大，随着大蒜添加量的增加，产品呈现红色；在大蒜添加量为20%，水分含量为10%时,b*值均值最大，随着大蒜添加量的增加，产品呈现黄色。样品颜色应适当，颜色过深会使消费者接受程度下降，因此，需要依据感官评价中色泽的分值来确定。

表2 大蒜-大米混合膨化物的色度Table 2 Chromaticity of garlic rice compound extrusions

注:同一列中肩标有相同字母的数据表示差异不显著(P>0.05),肩标字母完全不同表示差异显著(P<0.05)。

2.7 大蒜添加量和水分含水量对DPPH自由基清除率的影响

由图6可以看出，添加大蒜的膨化产品DPPH自由基清除率明显高于未添加大蒜的膨化产品，可能是因为大蒜中的含硫化合物、硒及维生素等具有清除活性氧自由基的作用，因此，产品的DPPH自由基清除率增大。吴迪迪等[35]研究表明，酚类等抗氧化物质可与DPPH自由基的单电子配对，从而达到对DPPH自由基的清除作用。付作昌等[36]和李岩等[37]均得出，大蒜水溶性萃液对羟自由基和超氧自由基等活性氧分子具有较强的清除能力。Lee等[38]研究得出，一些具有抗氧化作用的植物精油或者萃取物对DPPH自由基有清除作用。在水分含量一定时，产品DPPH 自由基清除率并未随大蒜添加量的增加而变大，而是有增有减，这可能和大蒜素提取程度有关。曾哲灵[39]等人研究得出，温度越高，大蒜素越不稳定；萃取时间过短，生成的大蒜素不能完全转移到有机相中，时间过长，大蒜素又易转变为其他副产物。当大蒜添加量为10%、米糕条水分含量为9%时，DPPH的自由基清除率最大，产品抗氧化性最强。

图6 大蒜添加量-水分含量对DPPH清除率的影响

2.8 感官评价

大蒜-大米膨化产品的感官评价分析结果见表3。在风味方面，感官评分为(1.99±0.25)～(2.93±0.12)，并且具有显著性差异(P<0.05)；在口感方面，感官评分为(1.79±0.25)～(3.86±0.28)，有显著性差异(P<0.05)；在色泽方面，感官评分为(2.57±0.44)～(3.55±0.22)，有显著性差异(P<0.05)；在组织状态方面，感官评分为(2.56±0.34)～(3.16±0.19)，有显著性差异(P<0.05)；综合评分为(9.33±0.86)～(13.50±0.60)，有显著性差异(P<0.05)。

由个人喜好度评分得出，大蒜添加量为15%、米糕片水分含量为10%时，产品的风味、口感、色泽、组织状态、综合评分均最高，分别为(2.93±0.12)、(3.86±0.28)、(3.55±0.22)、(3.16±0.19)和(13.50±0.60)。

表3 感官评价分析Table 3 The analysis of sensory evaluation

注:同一列中肩标有相同字母的数据表示差异不显著(P>0.05),肩标字母完全不同表示差异显著(P<0.05)。

3 结论

对非油炸型大蒜大米膨化产品的膨化率、硬度、体积密度、水溶性指数和吸水性指数、进行色度、DPPH自由基清除能力的测定以及感官评价综合分析，通过产品感官评价综合分析得出结论：大蒜添加量为15%、米糕条水分含量为10%时，产品品质相对较好，为膨化产品赋予了大蒜的风味和营养，有利于提高大蒜的利用率，以期为酥脆香美、多种营养成分互补的膨化产品的实际生产提供一定参考。