藜麦挤压膨化脆片加工工艺优化

黄晓燕，方婷*，蔡英瑜，方小玉，黄宗宝*

（1.福建农林大学 食品科学学院，福建 福州 350002；2.福建盼盼食品集团，福建 泉州 362000）

近年来，粗粮类产品因营养价值高、绿色、健康而受到消费者的青睐，粗粮“细吃”已成为一种消费主流。藜麦富含蛋白质且氨基酸比例均衡，其赖氨酸含量达到 5.1%～6.4%[1]，是小麦、玉米的 2倍[2]，蛋白质含量为14%～16%[3-4]，消化率可达91.6%[5]，具有与牛奶类似的蛋白质生物价值。此外，藜麦还富含黄酮、多酚、不饱和脂肪酸等营养功能因子，具有降血脂、抗氧化等作用，长期食用藜麦能有效预防一些慢性疾病的发生[1]。对于挤压膨化食品而言，藜麦的脂肪含量较高（5%～7%）[1-2]，这有利于胚料在挤压过程中的润滑作用，促进挤压成型。挤压膨化是一种集粉料混合、搅拌、膨化及成型为一体的技术[6]，具有设备成本低、能源消耗低、可钝化食品中不良因子和提高蛋白质消化率等优点[7]，该技术在谷物产品中应用广泛。大米淀粉经挤压处理后淀粉晶体结构稳定性下降[8]；全麦粉经挤压膨化处理后淀粉颗粒充分糊化，直链淀粉、还原糖和糊精的含量增加。此外，挤压膨化时的高温可钝化淀粉中的脂肪酶和脂肪氧合酶，提高产品的稳定性和贮藏性[9]。目前对于藜麦加工产品的研究主要有即食藜麦粉[10]、藜麦饮料[11]、藜麦面包[12]、藜麦饼干[13]等，但对藜麦挤压膨化脆片的研究较少，本研究对藜麦挤压膨化脆片加工工艺进行优化，以期为藜麦挤压膨化脆片加工提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大米、马铃薯淀粉：河北古松农副产品有限公司；玉米淀粉：产自河南省新乡市，新乡良润全谷物食品有限公司；藜麦粉（产自内蒙古呼和浩特市）、中筋面粉：市售。

双螺杆挤压膨化机（SLG65-C型）、切断机（QD-Ⅱ型）、烘干机（WHX-Ⅳ型）：山东济南大亿膨化食品机械有限公司；质构仪（TA-XT2i型）：英国Stable Micro Systems公司；全自动色差仪（ADCI系列）：北京辰泰克仪器技术有限公司。

1.2 基本原料配比及工艺流程

1.2.1 基本原料配比

固定膨化温度I区170℃、II区150℃、III区70℃；螺杆转速1 000 r/min、喂料速度1 kg/min；大米、马铃薯淀粉、玉米淀粉、玉米粉、面粉、小料占比分别为56%、12%、10.5%、6%、4%、1.5%。

1.2.2 工艺流程

粉料混合→挤压膨化→切断成型→烘烤（水分含量2%以下）→撒油、撒粉、撒浆→冷却→半成品→包装→成品。

1.3 试验方法

1.3.1 藜麦粉添加量对藜麦挤压膨化脆片咀嚼性和感官评分的影响

按基本配方，以藜麦粉（过40目筛）为变量，其他成分保持不变。分别添加藜麦粉6%、8%、10%、12%和14%，研究不同添加量的藜麦粉对藜麦挤压膨化脆片咀嚼性和感官评分的影响。

1.3.2 胚料湿度对藜麦挤压膨化脆片硬度和感官评分的影响

按基本配方，以胚料湿度（水占总配料质量的百分比）为变量，其他成分保持不变。胚料湿度分别调节到19%、20%、21%、22%和23%，研究不同胚料湿度对藜麦挤压膨化脆片硬度和感官评分的影响。

1.3.3 碳酸钙添加量对藜麦挤压膨化脆片脆性和感官评分的影响

按基本配方，以碳酸钙（膨松剂）添加量为变量，固定其他变量。分别添加0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%碳酸钙，研究不同添加量的碳酸钙对藜麦挤压膨化脆片脆性和感官评分的影响。

1.3.4 烘烤温度对藜麦挤压膨化脆片色泽和感官评分的影响

按基本配方，以烘烤温度为变量，固定其他变量。设定烘烤温度分别为 100、105、110、115℃和 120℃（烘烤时间10 min），研究不同烘烤温度对藜麦挤压膨化脆片色泽及感官评分的影响。

1.3.5 质构测定

应用质构仪分析藜麦挤压膨化脆片质构特性，条件参数：全质构分析（texture profile analysis，TPA）模式、探头型号P/2N、测试前速度1.55 mm/s、测试中速度1.0 mm/s、测试后速度1.0 mm/s、压缩比40%。测定产品的咀嚼性、硬度和脆性。

1.3.6 色差测定

应用全自动色差仪测定藜麦挤压膨化脆片色泽，测定时每个样品重复6次，试验结果取其平均值；L*表示产品亮度（0～100表示从黑色到白色）、b*表示产品黄蓝色（正值表示黄色，负值表示蓝色）。

1.3.7 通过响应面法优化藜麦挤压膨化脆片加工工艺

在单因素试验的基础上，选择藜麦粉添加量、胚料湿度、碳酸钙添加量和烘烤温度为因素，产品感官评分为指标，设计四因素三水平的响应面试验。因素水平见表1。

表1 响应面因素水平Table 1 Factors and levels of response surface

1.4 感官指标

选择10名专业的感官评价人员对产品进行评价，评分标准见表2。

表2 藜麦挤压膨化脆片感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of extruded quinoa chips

1.5 数据处理

采用Excel和Design-Expert V8.0.6.1软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 藜麦粉添加量对藜麦挤压膨化脆片咀嚼性及感官评分的影响

藜麦粉添加量对产品咀嚼性及感官评分的影响见图1。

图1 藜麦粉添加量对藜麦挤压膨化脆片咀嚼性和感官评分的影响Fig.1 Effect of quinoa flour addition on chewiness and sensory score of extruded quinoa chips

从图1可知，藜麦挤压膨化脆片感官评分随着藜麦粉添加量的增加呈现先增后减的趋势，咀嚼性与藜麦粉添加量呈正相关。这主要是因为藜麦粉属于粗粮，添加过多会增大产品粗糙感，降低感官评分，但当藜麦粉添加量在10%以下时，藜麦香气不明显。产品咀嚼性这一结果与孙耀军[3]研究的藜麦全粉对面条品质的影响结果一致，这可能是因为藜麦粉的支链淀粉含量高，占淀粉总量的75%～96%[14-15]，支链淀粉含量越高，产品的咀嚼性越大。但咀嚼性过大会影响产品口感，导致感官评分降低。当藜麦粉添加量为10%时，咀嚼性为605.076 N，感官评分最高，达到87。所以选择藜麦粉添加量10%进行响应面优化。

2.1.2 胚料湿度对藜麦挤压膨化脆片硬度及感官评分的影响

胚料湿度对产品硬度及感官评分的影响见图2。

图2 胚料湿度对藜麦挤压膨化脆片硬度及感官评分的影响Fig.2 Effect of embryo humidity on hardness and sensory score of extruded quinoa chips

从图2可知，藜麦挤压膨化脆片感官评分随胚料湿度的增加呈现先增后减的现象，硬度则随着胚料湿度的增加而增加。因为挤压膨化时胚料湿度会直接影响机腔内的温度、压力以及摩擦力[16]，从而影响产品的品质。当胚料湿度不足时，产品易膨化过度产生粘牙现象，且有可能会产生焦糊味，这主要因为湿度低的胚料在挤压时受到的剪切力较强、升温快，使胚料在模口处于一种高黏度的熔融状态，黏度增大。胚料湿度过高时，产品偏硬，口感不佳，这一结果与王若兰等[17]研究的薏苡仁玉米果膨化制作工艺优化一致。胚料湿度在21%时，硬度为715.6 g，产品感官评分最高，达到83。故选择胚料湿度21%进行响应面优化。

2.1.3 碳酸钙添加量对藜麦挤压膨化脆片脆性及感官评分的影响

碳酸钙添加量对产品脆性及感官评分的影响见图3。

图3 碳酸钙添加量对藜麦挤压膨化脆片脆性及感官评分的影响Fig.3 Effect of calcium carbonate addition on fracturability and sensory score of extruded quinoa chips

从图3可知，随着碳酸钙添加量的增加藜麦挤压膨化脆片感官评分先增后减，产品脆性与碳酸钙添加量呈正相关。当碳酸钙添加不足时，产品品质偏硬，不酥脆，但当添加量过高时，产品膨化过度导致组织疏松，影响产品形态。碳酸钙添加量在0.2%时，产品脆性为734.45 g，感官评分最高，达到83。故选择碳酸钙添加量为0.2%进行响应面优化。

2.1.4 烘烤温度对藜麦挤压膨化脆片色泽及感官评分的影响

烘烤温度对产品色泽及感官评分的影响见图4。

图4 烘烤温度对藜麦挤压膨化脆片色泽及感官评分的影响Fig.4 Effect of baking temperature on color and sensory score of extruded quinoa chips

从图4可知，随着烘烤温度的增加藜麦挤压膨化脆片感官评分先增后减，产品色差L*和b*值也表现出同样的趋势。这主要是因为当温度低于110℃时，粗粮的香气难以激发，产品风味不足且色泽亮度不够，烘烤温度过高时，容易把胚料烤出糊味，且色泽会变暗。烘烤温度为110℃时，产品亮度L*值为66.812，b*值为32.194，产品色泽最好，感官评分最高，达到84。所以选择烘烤温度110℃进行响应面优化。

2.2 响应面优化工艺

响应面试验结果见表3。应用Design-Expert V8.0.6.1软件对表3中的试验数据进行显著性分析，结果如表4所示。

表3 响应面试验结果Table 3 Results of response surface test

从表4中可看出，感官评分回归模型P＜0.01，影响极显著。一次项C，交互项AD、BC对产品感官评分的影响显著（P＜0.05），一次项 A、B 和 D，交互项 AB、二次项A2、B2、D2对产品感官评分的影响均为极显著（P＜0.01）。且失拟项的P=0.158 1＞0.05，不显著，表示该组数据在响应面的统计学上有意义，拟合程度较高。从表中的F值可以判断，影响产品感官评分的主次因素为 A＞B＞D＞C。

表4 回归方程显著性及方差分析Table 4 Significance and variance analysis of regression equation

2.3 各交互作用对藜麦挤压膨化脆片感官评分的影响

各交互作用对产品感官评分影响的响应面图和等高线图见图5。

图5 各交互作用对藜麦挤压膨化脆片感官评分的响应面图和等高线图Fig.5 Response surface diagrams and contours of each interaction on sensory scores of extruded quinoa chips

从曲面图以及等高图可以看出，AB、AD、BC交互作用的曲面坡度陡峭，等高线图呈椭圆状，表明AB、AD、BC的交互作用对响应值影响较大，这与方差分析结果一致。从AB、AC、AD交互作用的响应面图可以看出，随着藜麦粉添加量的增加，感官评分呈现先增后减的趋势，且前期增大趋势大但后期下降趋势不明显，这表明藜麦粉添加量对产品感官评分影响大。从AB、BC、BD交互作用的响应面图可以看出，产品感官评分随着胚料湿度的增加呈现先增后减的趋势，随着胚料湿度增大，下降趋势明显，且曲线陡峭，这表明胚料湿度对响应值有较大的影响，而碳酸钙添加量对响应值影响较小。

利用Design-Expert V8.0.6.1软件对表4中的试验数据进行拟合分析得到回归方程：Y=85.20+4.75A+2.75B-1.42C-2.08D+4.75AB+1.50AC-3.00AD-3.25BC+0.75BD-8.35A2-14.35B2-1.10C2-5.85D2。

通过拟合得到的回归方程对加工工艺参数进行优化，得到藜麦挤压膨化脆片的最优工艺条件：藜麦粉添加量10.65%、胚料湿度21.23%、碳酸钙添加量0.12%、烘烤温度108.76℃，此时感官评分达到87.085。根据实际生产情况，调整烘烤温度109℃，其余参数保持不变进行试验验证，得到产品的感官评分达到86，与模型预测值基本一致，说明拟合效果较好。

3 结论

藜麦粉添加量、胚料湿度和烘烤温度是影响藜麦挤压膨化脆片品质的关键因素。藜麦挤压膨化脆片的最优工艺参数为藜麦粉添加量10.65%，胚料湿度21.23%，碳酸钙添加量0.12%，烘烤温度109℃。通过该工艺生产的藜麦挤压膨化脆片色泽乳白，组织形态好，酥脆度适中，不粘牙且产品具有藜麦香气，感官评分86。