响应面法优化马铃薯重组米生产工艺

2019-12-02刘文锐肖志刚贾永昊朱鹏

农产品加工 2019年21期

刘文锐，肖志刚，贾永昊，申缙，马畅，朱鹏

（沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳 110034）

0 引言

马铃薯营养丰富，新鲜马铃薯中含有20%左右的淀粉、1.5%～2.3%的蛋白质、0.1%～1.1%的脂肪、0.6%～0.8%的粗纤维，以及钾、铁、钙、硒等矿物质和维C、B 族维生素等丰富的营养成分[1]。随着国家马铃薯主食战略的推进，预计到2020 年30%以上的马铃薯原料将作为主食消费，把马铃薯加工成馒头、面条、米粉等主食产品，实现马铃薯由菜用消费向主食消费的转变。目前，对于马铃薯主食类产品的研究多集中于马铃薯馒头、马铃薯面条等面制品[2-5]，对于马铃薯重组米的相关研究较少。重组米，又称挤压人造米，是指以淀粉类原料为主体，经挤压熟化、切割、干燥制成与天然大米相似之颗粒。研究以马铃薯全粉、粳米粉和米糠为主要原料，采用双螺杆挤压重组技术生产马铃薯重组米，采用三因素三水平的响应面分析方法，以感官评价为指标，对马铃薯重组米的生产工艺参数进行优化，旨在为马铃薯重组米产品的开发提供数据支撑[6]。

1 材料与方法

1.1 主要材料

粳米粉，市售；马铃薯全粉，承德魁仙有限公司提供；单甘脂，河南恩苗食品有限公司提供。

1.2 主要仪器与设备

DS56-Ⅲ型双螺杆挤压膨化机，济南赛信机械有限公司产品； ESJ120-4B 型电子天平，沈阳龙腾电子有限公司产品；DHG-9146A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯重组米制备方法

工艺流程：碎米粉、马铃薯全粉、米糠→混合→挤压→切割造粒→干燥→马铃薯重组米。

原料配比：米粉80%，马铃薯全粉15%，米糠5%。

1.3.2 马铃薯重组米感官品质评价方法

参考GB/T 15682-2008 和张辉[7]的方法，对重组米进行感官评价。

感官评价=米粒评价×30% +米饭评价×70%。

米饭感官评价指标见表1，米粒感官评价指标见表2。

表1 米饭感官评价指标

表2 米粒感官评价指标

2 结果与分析

2.1 模型建立与方差分析

选取对马铃薯重组米品质影响较大的原料水分含量、挤压温度、螺杆转速进行三因素三水平的响应面优化试验分析，-1，0，1 分别代表自变量的高、中、低水平，研究其对马铃薯重组米感官品质的影响，确定挤压最佳工艺条件。

挤压工艺因素水平见表3。

表3 挤压工艺因素水平

应用Design Expert 软件中的Central Composite 模型设计，选用中心复合模型，共有14 个试验点，其中8 个为析因点、6 个为零点，以螺杆转速、挤压温度、原料水分含量为自变量，以感官评价为响应值，进行响应面试验。

响应面设计与试验结果见表4。

表4 响应面设计与试验结果

由Design Expert 软件求得感官评价回归方程：

感官评价回归方程方差分析见表5。

表5 感官评价回归方程方差分析

由表5 可知，回归模型极显著（p＜0.01），模型与试验值拟合程度较好，可较好地预测马铃薯复配米最佳工艺条件，自变量X1，X2，X3，交互项X1X2，X1X3，X2X3对产品感官评价得分影响极显著（p＜0.01），这表明螺杆转速、挤压温度、原料水分含量3 个因素对马铃薯重组米感官品质都有显著的影响，通过回归系数绝对值进行分析，3 个因素对重组米感官品质影响大小的顺序为原料水分含量＞螺杆转速＞挤压温度。

2.2 因素交互作用

为直观显示因素交互作用对马铃薯重组米感官品质的影响，根据回归方程分析结果，利用响应面模型，作出相应的曲面图，其中1 个因素固定，使另外2 个因素交互作用形成响应曲面图。

两因素交互作用响应面见图1。

图1 两因素交互作用响应面

由图1 可知，原料水分含量固定为35.04%条件下，挤压温度的曲面较为平缓，螺杆转速的曲面较陡，说明螺杆转速比挤压温度对重组米感官评价的影响显著；在螺杆转速固定为220 r/min 的条件下，水分的曲面较陡，挤压温度的曲面较平缓，说明水分比温度对重组米感官评价的影响显著；在挤压温度固定为130 ℃的条件下，水分的曲面较陡，螺杆转速的曲面较平缓，说明水分比螺杆转速对重组米感官评价的影响显著。