響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯重組米生產(chǎn)工藝

劉文銳，肖志剛，賈永昊，申 縉，馬 暢，朱鵬

（沈陽師范大學(xué) 糧食學(xué)院，遼寧沈陽 110034）

0 引言

馬鈴薯營養(yǎng)豐富，新鮮馬鈴薯中含有20%左右的淀粉、1.5%～2.3%的蛋白質(zhì)、0.1%～1.1%的脂肪、0.6%～0.8%的粗纖維，以及鉀、鐵、鈣、硒等礦物質(zhì)和維C、B 族維生素等豐富的營養(yǎng)成分[1]。隨著國家馬鈴薯主食戰(zhàn)略的推進(jìn)，預(yù)計(jì)到2020 年30%以上的馬鈴薯原料將作為主食消費(fèi)，把馬鈴薯加工成饅頭、面條、米粉等主食產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯由菜用消費(fèi)向主食消費(fèi)的轉(zhuǎn)變。目前，對(duì)于馬鈴薯主食類產(chǎn)品的研究多集中于馬鈴薯饅頭、馬鈴薯面條等面制品[2-5]，對(duì)于馬鈴薯重組米的相關(guān)研究較少。重組米，又稱擠壓人造米，是指以淀粉類原料為主體，經(jīng)擠壓熟化、切割、干燥制成與天然大米相似之顆粒。研究以馬鈴薯全粉、粳米粉和米糠為主要原料，采用雙螺桿擠壓重組技術(shù)生產(chǎn)馬鈴薯重組米，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析方法，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，對(duì)馬鈴薯重組米的生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，旨在為馬鈴薯重組米產(chǎn)品的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐[6]。

1 材料與方法

1.1 主要材料

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

1.2 主要儀器與設(shè)備

DS56-Ⅲ型雙螺桿擠壓膨化機(jī)，濟(jì)南賽信機(jī)械有限公司產(chǎn)品； ESJ120-4B 型電子天平，沈陽龍騰電子有限公司產(chǎn)品；DHG-9146A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 馬鈴薯重組米制備方法

工藝流程：碎米粉、馬鈴薯全粉、米糠→混合→擠壓→切割造粒→干燥→馬鈴薯重組米。

原料配比：米粉80%，馬鈴薯全粉15%，米糠5%。

1.3.2 馬鈴薯重組米感官品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

參考GB/T 15682-2008 和張輝[7]的方法，對(duì)重組米進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

感官評(píng)價(jià)=米粒評(píng)價(jià)×30% +米飯?jiān)u價(jià)×70%。

米飯感官評(píng)價(jià)指標(biāo)見表1，米粒感官評(píng)價(jià)指標(biāo)見表2。

表1 米飯感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

表2 米粒感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 模型建立與方差分析

選取對(duì)馬鈴薯重組米品質(zhì)影響較大的原料水分含量、擠壓溫度、螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)分析，-1，0，1 分別代表自變量的高、中、低水平，研究其對(duì)馬鈴薯重組米感官品質(zhì)的影響，確定擠壓最佳工藝條件。

擠壓工藝因素水平見表3。

表3 擠壓工藝因素水平

應(yīng)用Design Expert 軟件中的Central Composite 模型設(shè)計(jì)，選用中心復(fù)合模型，共有14 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中8 個(gè)為析因點(diǎn)、6 個(gè)為零點(diǎn)，以螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度、原料水分含量為自變量，以感官評(píng)價(jià)為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

響應(yīng)面設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果

由Design Expert 軟件求得感官評(píng)價(jià)回歸方程：

感官評(píng)價(jià)回歸方程方差分析見表5。

表5 感官評(píng)價(jià)回歸方程方差分析

由表5 可知，回歸模型極顯著（p＜0.01），模型與試驗(yàn)值擬合程度較好，可較好地預(yù)測(cè)馬鈴薯復(fù)配米最佳工藝條件，自變量X1，X2，X3，交互項(xiàng)X1X2，X1X3，X2X3對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)得分影響極顯著（p＜0.01），這表明螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度、原料水分含量3 個(gè)因素對(duì)馬鈴薯重組米感官品質(zhì)都有顯著的影響，通過回歸系數(shù)絕對(duì)值進(jìn)行分析，3 個(gè)因素對(duì)重組米感官品質(zhì)影響大小的順序?yàn)樵纤趾浚韭輻U轉(zhuǎn)速＞擠壓溫度。

2.2 因素交互作用

為直觀顯示因素交互作用對(duì)馬鈴薯重組米感官品質(zhì)的影響，根據(jù)回歸方程分析結(jié)果，利用響應(yīng)面模型，作出相應(yīng)的曲面圖，其中1 個(gè)因素固定，使另外2 個(gè)因素交互作用形成響應(yīng)曲面圖。

兩因素交互作用響應(yīng)面見圖1。

圖1 兩因素交互作用響應(yīng)面

由圖1 可知，原料水分含量固定為35.04%條件下，擠壓溫度的曲面較為平緩，螺桿轉(zhuǎn)速的曲面較陡，說明螺桿轉(zhuǎn)速比擠壓溫度對(duì)重組米感官評(píng)價(jià)的影響顯著；在螺桿轉(zhuǎn)速固定為220 r/min 的條件下，水分的曲面較陡，擠壓溫度的曲面較平緩，說明水分比溫度對(duì)重組米感官評(píng)價(jià)的影響顯著；在擠壓溫度固定為130 ℃的條件下，水分的曲面較陡，螺桿轉(zhuǎn)速的曲面較平緩，說明水分比螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)重組米感官評(píng)價(jià)的影響顯著。

3 結(jié)論

通過響應(yīng)面法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)驗(yàn)證后得到最佳擠壓工藝條件為螺桿轉(zhuǎn)速220 r/min，擠壓溫度130 ℃，原料水分含量35.04%，此條件下所得馬鈴薯重組米品質(zhì)最佳。