人参膳食纤维膨化食品配方

孙航，闫璐，李彤昕，陶伟明，郑明珠，毕云枫

吉林农业大学食品科学与工程学院（长春 130118）

人参（Panax ginsengC.A.Mey.）为五加科人参属多年生草本植物，是珍贵的中草药材。其应用历史可追溯到2 000多年以前[1-2]。人参渣是从人参中提取完活性成分后剩余的残渣。早期的人参加工厂大多用垃圾填埋、堆放、焚烧等方法来处理剩余的人参渣，还有一些以低价出售给饲料行业进行加工饲料，这些处理方法都会导致巨大的资源浪费和环境污染。因此对人参渣中的膳食纤维进行开发利用并应用于食品和保健品中是非常有意义和有价值的。开发富含膳食纤维的新型功能性食品，可延伸人参产业链、实现人们对劳动力和副产品的综合利用、提高参与加工企业人员的就业率，对提高国民的健康水平和我国人参经济利用效益都具有非常重要的意义[3-7]。

食品行业中利用挤压膨化技术生产的各种强化和营养食品很受大众喜爱。挤压膨化食品具有营养成分损失较少，有利于消化与吸收、水溶性增加、易储藏的特点。高温短时间作用减少了热敏性营养成分的损失，增强了膨化食品的营养价值；在高温、高压的环境下，也起到一个灭菌的作用，从而延长食品的货架期[8]。由于人参膳食纤维粉本身具有苦味，其食用风味不佳，因此此次试验旨在优化确定膨化食品产品配方，研制出美味可口的人参膳食纤维膨化食品。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

人参根渣，由吉林省宏久生物科技股份公司提供。玉米粉、大豆粉、薏仁粉、白砂糖、棕桐油、食盐、味精、香精，均为市售。

1.2 仪器与设备

FW-100型高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；DHG型电热鼓风干燥箱（上海新苗医疗器械制造有限公司）；DS-30B双螺杆挤压膨化机（山东信赛膨化机械有限公司）；JH-29食品调味剂（诸城市佳海机械科技有限公司）；JE502型电子天平（上海普春测量仪器有限公司）。

1.3 人参膳食纤维粉的制备

将人参渣漂洗干净后放入恒温干燥箱中，在100~110 ℃范围内烘干，烘干后用粉碎机粉碎，过0.150 mm（100目）孔径筛。将过筛的人参渣粉与水以质量比1∶25的比例混合形成混合液，浸泡12 h。将混合液离心（4 000 r/min，20 min），取沉淀。于85 ℃恒温干燥箱烘干，得到人参膳食纤维粉。

1.4 工艺流程

人参膳食纤维粉→精密称取→添加玉米粉、大豆粉、薏仁粉混合→加湿（将盐溶解在水中）→挤压膨化→切割成型→烘烤→喷油、调味→包装→成品

1.5 操作要点

1.5.1 混合湿润

预先将辅料玉米粉、大豆粉、薏仁粉按比例经粉碎机粉碎后，通过0.150 mm（100目）孔径筛，将得到的玉米粉、大豆粉和薏仁粉与人参膳食纤维粉混合一起。将1%的食盐溶解于调湿度1∶14的水，加入到混合物中以促进均匀分散。

1.5.2 挤压膨化

挤压膨化是整个工艺过程的关键，直接影响到最终产品的质感和口感。通过60 ℃-160 ℃-160 ℃的双螺杆挤出温度将制备的材料连续且均匀地进料到挤出机中，物料随螺杆向前推进并逐渐压缩，经强烈挤压、剪切及高温后，成为具有流动性的熔融状态；通过切割器在模头排出口处用切刀将膨化后的物料切成约5 cm长条状。挤出到达常温常压状态，形成质构疏松的膨化食品。

1.5.3 烘烤

刚膨化的半成品具有高含水量，为了使膨化的淀粉固定，不致回生，并达到松脆可口，发出烤香味，必须及时地驱出其中多余残留水分。在设定200 ℃的烤箱中烘烤15 min，至物料表面呈现微黄并有焦香味，产品含水量在10%左右，从而使产品品质提高，保质期延长。

1.5.4 调味

将3%棕榈桐油加热至约70 ℃，然后按比例加入4%白糖、2%味精和香精，不断搅拌以均匀地将调味料悬浮在油中，并将烘焙的膨化半成品放入旋转式调味机中。将油和调味料混合物均匀地撒在连续滚动材料的表面上，搅拌5~8 min，得到成品。

1.5.5 包装

经过调味的膨化产品应尽快包装，以防止水分进入而影响口感。包装材料为铝涂复合膜，所用包装机为立式充气自动包装机，里面应充满干净、干燥的氮气，密封应光滑紧密。

1.6 感官评定

由10名经验丰富的专业人员评估产品的外观、口感、风味和组织状态4个感官指标并进行评分（见表1）。参照膨化食品评估标准，以确定此次试验所用评分标准。

表1 人参膳食纤维膨化食品感官评分标准

1.7 单因素试验

以硬度、膨化度和感官评分作为评价指标，采用单因素试验依次对玉米粉、大豆粉、薏仁粉的添加量进行考察来获得最佳的原材料配比和最优的工艺参数。试验水平分别选择：玉米粉添加量15%，25%，35%，45%和55%；大豆粉添加量1%，5%，10%，15%和20%；薏仁粉添加量10%，20%，30%，40%和50%。

1.8 响应面试验设计

根据单因素试验结果，确定玉米粉添加量、大豆粉添加量、薏仁粉添加量为试验因素，选取三者较优添加剂量，采用三因素三水平进行响应面分析。利用Design Expert软件对数据进行二次多元回归拟合，共17个试验点，单因素试验涉及的水平及编码见表2。以成品人参膳食纤维膨化食品的综合感官评分用作设计响应面试验的响应值。

表2 响应面水平表 单位：%

2 结果与分析

2.1 单因素试验分析

2.1.1 玉米粉添加量对产品品质的影响

由图1可看出，随着玉米粉占比增大，感官评分呈现增大的趋势，当玉米粉添加量为55%时，感官评分达到最大值。而且当玉米粉占比较小时，产品表面略有粗糙，色泽偏黄褐色，口感稍硬，粘牙；随着玉米粉占比的增大，产品表面变得较光滑，色泽更显黄色，口感松脆，不粘牙。

图1 玉米粉添加量对人参膳食纤维膨化食品品质的影响

2.1.2 大豆粉添加量对产品品质的影响

由图2可知，随着大豆粉的增加，人参膳食纤维膨化产品的感官评分先上升后下降。原因是添加少量大豆粉对人参膳食纤维膨化食品的感官评分影响很小，当添加量为10%时，感官评分达到最大值；当大豆粉添加量超过10%时，其对人参膳食纤维膨化食品的口感和气味产生了不良影响。添加大豆粉后会明显影响产品的外观、口感和松脆程度。但当大豆粉添加量过多时，膨化受到影响，产品粗糙且硬、带有少量豆腥味。

图2 大豆粉添加量对人参膳食纤维膨化食品品质的影响

2.1.3 薏仁粉添加量对产品品质的影响

薏仁富含淀粉与蛋白质，脂肪含量较少，是较为理想的挤压膨化食品原料。从图3可以看出，随着薏仁粉添加量的增加，感官评分呈现先增大后减小的趋势，当添加量为30%时，感官评分达到最大值。

图3 薏仁粉添加量对人参膳食纤维膨化食品品质的影响

2.2 响应面分析

2.2.1 回归模型的显著性分析

使用Design Expert软件对数据进行二次多元回归拟合，总共17个试验点，综合评分结果见表3。对表3每个因素进行方差分析，结果见表4。得到的响应值R与A玉米粉、B大豆粉和C薏仁粉的二次多元回归模型为：R=9.58+0.12A-0.049B+0.10C+0.045AB-0.050AC-0.19BC-0.33A2-0.55B2-0.15C2。

表3 响应面试验设计及响应值

由表4可知，该模型极显著（p＜0.01）；失拟项不显著（p=0.078 1＞0.05），证明此模型选择合理，可以用回归方程对配方进行预测和分析。该方程相关系数R2和判定系数Radj2分别为0.984 2和0.963 8，表明该方程具有高可靠性；变异系数C.V.为0.81%，较低，表明试验操作可信。由此可以看出，该模型方程拟合指标与配方比例有良好的关系。

表4 回归方程方差分析

为了更直观地反映响应因素对响应值的影响，对响应面图及等高线进行分析，结果见图4~图6。可见AB与AC之间的交互作用不明显，BC交互作用显著，结果与方差分析一致。

图4 玉米粉添加量和大豆粉添加量对膨化食品感官的交互作用

图5 玉米粉添加量和薏仁粉添加量对膨化食品感官的交互作用

图6 大豆粉添加量和薏仁粉添加量对膨化食品感官的交互作用

2.2.2 回归模型的验证试验

通过响应面分析，可以获得混合材料的最佳组合：玉米粉添加量46.38%、大豆粉添加量9.47%、薏仁粉添加量33.88%。在此条件下，人参膳食纤维膨化产品的感官评分可达到9.611分。为了便于操作，选择添加玉米粉47%、大豆粉10%、薏仁粉34%，平行做3组试验，人参膳食纤维膨化产品的感官评分平均值为9.6分，接近预测值，表明通过响应面法优化的玉米粉、大豆粉、薏仁粉的添加量准确可靠，具有可行性。此方法分析得到的人参膳食纤维膨化产品，其酥脆度适口，具有一定的人参香味。

3 结论

在日常生活中，我们可以发现挤压膨化食品在日常生活当中占据着十分重要的位置，因为膨化后的产品具有口感好、容易消化吸收的特点，所以近年来挤压膨化技术已经渗透到许多食品加工中，比如在日本、美国，他们将膨化后的大米用于主食面包，还有在快餐和谷物早餐中添加适量的胡萝卜素、各种蔬菜粉、海藻粉等，通过挤压膨化制作出适合不同人群消费的营养强化食品[9-11]。

此次试验通过单因素试验和响应面试验确定了人参膳食纤维膨化食品的最佳配方：玉米粉添加量46.38%、大豆粉添加量9.47%、薏仁粉添加量33.88%。在响应面图的相互作用中发现，玉米粉添加量与大豆粉添加量、玉米粉添加量与薏仁粉添加量之间交互作用不明显，而大豆粉添加量与薏仁粉添加量之间交互作用显著。制得的人参膳食纤维膨化食品表面光滑完整、口感松脆细腻、硬度适中、风味独特，具有人参特有的香味。质量符合GB/T 22699—2008膨化食品卫生标准。

该产品含丰富的蛋白质和膳食纤维，营养丰富，口感好，可作为休闲娱乐时老少皆宜的休闲小吃食品，兼有营养和保健功能。在未来的投产中还可以通过改变挤压膨化机出口的模型，生产出外形多样的膨化产品；通过改变调料的配方，可以制得如咖喱、香葱、五香等不同风味，以满足不同年龄、味觉的消费者需求。