混料設計優化發芽糙米香蕉復合米粉配方

（揚州大學旅游烹飪學院，江蘇揚州225000）

近幾年來糙米作為一種新型功能性產品逐漸面世，媒體上經常能看到用糙米來制取具有特定功能的糙米飲料的報道；而在國內，我國目前只研制出了以糙米和白米為主要原料的米乳飲料，并沒有做出極具影響力的突破。以發芽糙米生產出來的茶飲料，可以促進血液流通和小便、大便的暢通，發芽糙米其中的活性成分植物多酚類和γ－氨基丁酸等物質，具有抗氧化、增強免疫力、降低三高等功能[1]。發芽糙米經過焙炒熟化后可以直接食用，口感尚佳，具有誘人的焙烤香味，可做糙米茶飲用。

香蕉中富含許多微量元素，人體內的酸堿平衡維持需要這些元素的參與，降低血壓值來保護動脈內壁不收到壓迫；神經肌肉正常工作也離不開這些微量元素；同時香蕉含有豐富膳食纖維，促進胃腸道蠕動[2]。

目前國內的茶飲料主要是純茶飲料，如綠茶飲料、紅茶飲料等，復合型的茶米飲料在市面上并不多見。而茶飲料的天然性、熱能低、糖分含量較低，同時具有消暑解渴等特點，消費者是比較鐘愛的。因此，本研究以發芽糙米和香蕉為主要原料，經調配制備發芽糙米香蕉復合飲料，開發一種新的符合飲料產品，來滿足人們日漸追求保健的需求，具有良好的開發前景[3]。

1 材料及方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原料

糙米：黑龍江東北大食品有限公司；山楂干：山東天然食客食品有限公司；香蕉片：杭州余杭益民食品有限公司。

1.1.2 試劑與儀器

DYJ-A01家用智能豆芽機：中山市德容電子科技有限公司；GZ008電熱恒溫鼓風干燥箱：廣東佰輝儀器有限公司；TY-800Y多功能粉碎機：永康市敏業工貿有限公司；WK2102電磁爐：佛山市美的電熱電器制造有限公司。

1.2 試驗設計

試驗利用混料試驗設計的方式對不同比例配方的搭配組成復合粉制品，并稱取復合粉20 g，加入80 mL熱水于容器中攪拌均勻，3分鐘后對沖調成品進行感官評價。

1.2.1 工藝流程

1.2.1.1 發芽糙米粉的制備

將糙米用清水洗凈，用0.5%的次氯酸鈉溶液浸泡30 min，接著用清水浸泡8 h，接著用發芽機發芽72 h，模式選擇冬季，每10小時換一次水。洗凈、瀝干后，使用電熱恒溫鼓風干燥箱對瀝干后的發芽糙米進行熱風干燥，溫度設置為80℃，干燥至水分達到（18±1）%取出。將干燥后的發芽糙米放入電磁爐平底鍋里，以文火緩慢炒動，炒至糙米表面變成褐色；再調至弱火緩慢炒動，約經過40 min后，發芽糙米就會冒出淡淡的香氣，并呈咖啡般的顏色。關掉爐火，把炒好的褐色發芽糙米放入盤子完全冷卻[4-5]。把炒成微焦的糙米放入多功能粉碎機進行粉碎得到發芽糙米粉，過80目篩裝袋備用。

1.2.1.2 香蕉粉的制備

將香蕉片取適量放入高速多功能粉碎機中，組裝完畢，打成粉末然后過80目篩裝袋備用。

1.2.1.3 山楂粉的制備

將山楂干取適量放入高速多功能粉碎機中，組裝完畢，打成粉末然后過80目篩裝袋備用。

1.2.2 混料設計

試驗采用D-最優混料設計，對發芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）進行最佳混料比試驗，各因素質量所占百分比總和為100%，通過建立各因素所占比例與感官評分之間的回歸方程來探究各成分配比與感官評分的關系并通過Design－Expert軟件分析選取最優方案。參考文獻，確定各影響因素比例范圍[6-9]，見表1。發芽糙米粉比例范圍60%～100%，香蕉粉比例范圍0%～30%，山楂粉比例范圍0%～40%，木糖醇比例范圍0%～40%。

表1 發芽糙米香蕉復合粉各粉料范圍Table 1 Study on the range of powder of banana compound powder of germinated brown rice

1.3 模糊綜合感官評價[10]

試驗感官評價組成員由10位具備感官評分經驗的烹飪行業專家教師以及烹飪背景的專業學生構成，品嘗者就其氣味、色澤、組織形態和口感等指標進行評分，感官評定標準見表2。

表2 發芽糙米香蕉復合粉感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria of germinated brown rice and banana composite powder

1）確定因素集：A=（a滋味及氣味，a色澤，a組織形態，a口感），A為因素集；

2）確定評語集合85分～100分為很好，70分～85分為好，55分～70分為一般，55分以下為很差，則V表示為：B=（b很好，b好，b一般，b差），B 為評語集；

3）權重確定：口感、滋味及氣味關鍵程度相當，其次是組織形態和色澤，本試驗的權重設定為：口感=滋味及氣味＞組織狀態＞色澤，因素權重表示為：X=[0.4，0.1，0.1，0.4]；

4）模糊矩陣建立與結果計算：統計每個感官指標的評語類別和數量，根據模糊變換公式Z=XR（R表示隸屬度矩陣），最后根據評語集進行加和得到每個產品的綜合評分[11-12]。

1.4 流變性檢測

取20 g產品加入80 mL水（水溫60℃）攪拌均勻后，放入恒溫恒濕培養箱中待測。黏度測定方程：η=κ×γn-1

式中：η為表觀黏度；κ為相關性指數；γ為剪切速率；n為流動指數。

測定并繪制產品的表觀黏度與時間變化的關系曲線，樣品剪切時間為5 min，剪切速率100/s，每隔20秒取一個點，溫度25℃。

2 結果與分析

2.1 模糊評價結果[13-14]

根據混料設計，按照工藝流程，制作20組產品，讓評委按照模糊評價既定程序進行評價，得到配方1的評定結果見表3。

表3 配方1評定結果Table 3 Evaluation results of formula 1

根據表3，可以得出 a滋味及氣味=[0.1，0.9，0，0]，以此類推，a色澤=[0.2，0.7，0.1，0]，a組織形態=[0，0.8，0.2，0]，a口感=[0，0.9，0.1，0]，整理得到矩陣：

根據Y=XR得到：

根據計算得到20組產品感官的轉換矩陣，賦予4個評語集（很好、好、一般、差）分別為 100、85、70、55分，計算模糊感官評分，見表4。

2.2 感官評定結果與回歸方程的建立

使用統計分析軟件Design-Expert8.0.6進行數據分析，試驗設計方案和結果如表4所示，以感官評分（Y）為響應值，發芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）為自變值，建立四因素D-混料設計優化試驗。表中所示為復合粉中不同因素所占比例的感官評價結果。

表4 混料設計試驗方案及結果Table 4 Experiment scheme and result of mixture design

2.3 模型的建立與顯著性分析

使用統計分析軟件Design-Expert8.0.6對D-混料試驗結果進行回歸分析，得到感官評分（Y）與發芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）的回歸方程為：

對回歸模型實行方差分析見表5。

表5 回歸方程模型的方差分析Table 5 Analysis of variance for regression equation model

續表5 回歸方程模型的方差分析Continue table 5 Analysis of variance for regression equation model

由表5可知，模型P＜0.05，具有顯著性，說明在各因素配比不同的情況下，發芽糙米復合粉的感官評分存在顯著差異。此外，響應值的相關系數R2=0.953且失擬度不存在顯著性，說明該模型能夠較準確且真實地模擬、預測發芽糙米復合粉的感官評分。

2.4 三元曲面圖分析[15]

使用統計分析軟件Design-Expert8.0.6在回歸模型的基礎上，發芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）四因素交互作用的三元等值線圖以及曲面3D圖，發芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇交互作用對感官評價的影響如圖1所示，當發芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇取適宜替代比例時，對發芽糙米香蕉復合營養粉的感官評價有極大值，該極大值存在于響應面的頂端。

2.5 配方優化

圖1 發芽糙米粉、香蕉粉、山楂和木糖醇交互作用對感官評價的影響Fig.1 Effects of interaction between germinated brown rice flour，banana powder，hawthorn and xylitol on sensory evaluation

使用統計分析軟件Design-Expert8.0.6以感官評價為響應值得到一組最優組合為發芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%，并進行驗證試驗見表6。

表6 優化配方及驗證試驗結果Table 6 Optimize the formula and verify the experimental results

由表6可知，發芽糙米香蕉復合營養粉的感官評價預測值與實測值不存在顯著性差異（P＞0.05），表明試驗得到的模型可靠且有效[16]。因此，發芽糙米香蕉復合營養粉的最佳比例為：發芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%。

2.6 產品流變特性

通過測出米粉的流變性，如圖2所示，產品黏度下降的趨勢放緩，樣品含有的主要成分是發芽糙米粉和富含纖維類水果，樣品溶于水中，直鏈淀粉和支鏈淀粉相互纏繞，但隨著時間的推移，米粉跟隨者轉子不停轉動，米粉的結構也會遭到破壞，最后分子結構破壞越來越多直到黏度趨于穩定[17-18]。

圖2 米粉流變性Fig.2 Rice flour rheology

3 結論

試驗通過D-混料設計對發芽糙米復合營養粉配方進行優化設計，考察發芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇4種成分所占比例對感官評價的影響，同時通過建立4種原料配比與水油面團感官評價之間的回歸模型以研究面團中各成分之間的交互作用。其結果表明最佳工藝配方為：發芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%。可制出口感協調，發芽糙米的香氣與香蕉的香氣配合協調，兩者氣味互不掩蓋；發芽糙米香蕉復合粉成品無雜質和懸浮物，穩定性好，口感滑膩，風味獨特。此生產工藝具有生產簡單快捷，能耗較低，低碳環保，營養健康，便于工業生產，因此，發芽糙米相關產品的研制工藝具有良好的市場開發前景。

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