藜麥擠壓膨化脆片加工工藝優化

黃曉燕，方婷*，蔡英瑜，方小玉，黃宗寶*

（1.福建農林大學 食品科學學院，福建 福州 350002；2.福建盼盼食品集團，福建 泉州 362000）

近年來，粗糧類產品因營養價值高、綠色、健康而受到消費者的青睞，粗糧“細吃”已成為一種消費主流。藜麥富含蛋白質且氨基酸比例均衡，其賴氨酸含量達到 5.1%～6.4%[1]，是小麥、玉米的 2倍[2]，蛋白質含量為14%～16%[3-4]，消化率可達91.6%[5]，具有與牛奶類似的蛋白質生物價值。此外，藜麥還富含黃酮、多酚、不飽和脂肪酸等營養功能因子，具有降血脂、抗氧化等作用，長期食用藜麥能有效預防一些慢性疾病的發生[1]。對于擠壓膨化食品而言，藜麥的脂肪含量較高（5%～7%）[1-2]，這有利于胚料在擠壓過程中的潤滑作用，促進擠壓成型。擠壓膨化是一種集粉料混合、攪拌、膨化及成型為一體的技術[6]，具有設備成本低、能源消耗低、可鈍化食品中不良因子和提高蛋白質消化率等優點[7]，該技術在谷物產品中應用廣泛。大米淀粉經擠壓處理后淀粉晶體結構穩定性下降[8]；全麥粉經擠壓膨化處理后淀粉顆粒充分糊化，直鏈淀粉、還原糖和糊精的含量增加。此外，擠壓膨化時的高溫可鈍化淀粉中的脂肪酶和脂肪氧合酶，提高產品的穩定性和貯藏性[9]。目前對于藜麥加工產品的研究主要有即食藜麥粉[10]、藜麥飲料[11]、藜麥面包[12]、藜麥餅干[13]等，但對藜麥擠壓膨化脆片的研究較少，本研究對藜麥擠壓膨化脆片加工工藝進行優化，以期為藜麥擠壓膨化脆片加工提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米、馬鈴薯淀粉：河北古松農副產品有限公司；玉米淀粉：產自河南省新鄉市，新鄉良潤全谷物食品有限公司；藜麥粉（產自內蒙古呼和浩特市）、中筋面粉：市售。

雙螺桿擠壓膨化機（SLG65-C型）、切斷機（QD-Ⅱ型）、烘干機（WHX-Ⅳ型）：山東濟南大億膨化食品機械有限公司；質構儀（TA-XT2i型）：英國Stable Micro Systems公司；全自動色差儀（ADCI系列）：北京辰泰克儀器技術有限公司。

1.2 基本原料配比及工藝流程

1.2.1 基本原料配比

固定膨化溫度I區170℃、II區150℃、III區70℃；螺桿轉速1 000 r/min、喂料速度1 kg/min；大米、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、玉米粉、面粉、小料占比分別為56%、12%、10.5%、6%、4%、1.5%。

1.2.2 工藝流程

粉料混合→擠壓膨化→切斷成型→烘烤（水分含量2%以下）→撒油、撒粉、撒漿→冷卻→半成品→包裝→成品。

1.3 試驗方法

1.3.1 藜麥粉添加量對藜麥擠壓膨化脆片咀嚼性和感官評分的影響

按基本配方，以藜麥粉（過40目篩）為變量，其他成分保持不變。分別添加藜麥粉6%、8%、10%、12%和14%，研究不同添加量的藜麥粉對藜麥擠壓膨化脆片咀嚼性和感官評分的影響。

1.3.2 胚料濕度對藜麥擠壓膨化脆片硬度和感官評分的影響

按基本配方，以胚料濕度（水占總配料質量的百分比）為變量，其他成分保持不變。胚料濕度分別調節到19%、20%、21%、22%和23%，研究不同胚料濕度對藜麥擠壓膨化脆片硬度和感官評分的影響。

1.3.3 碳酸鈣添加量對藜麥擠壓膨化脆片脆性和感官評分的影響

按基本配方，以碳酸鈣（膨松劑）添加量為變量，固定其他變量。分別添加0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%碳酸鈣，研究不同添加量的碳酸鈣對藜麥擠壓膨化脆片脆性和感官評分的影響。

1.3.4 烘烤溫度對藜麥擠壓膨化脆片色澤和感官評分的影響

按基本配方，以烘烤溫度為變量，固定其他變量。設定烘烤溫度分別為 100、105、110、115℃和 120℃（烘烤時間10 min），研究不同烘烤溫度對藜麥擠壓膨化脆片色澤及感官評分的影響。

1.3.5 質構測定

應用質構儀分析藜麥擠壓膨化脆片質構特性，條件參數：全質構分析（texture profile analysis，TPA）模式、探頭型號P/2N、測試前速度1.55 mm/s、測試中速度1.0 mm/s、測試后速度1.0 mm/s、壓縮比40%。測定產品的咀嚼性、硬度和脆性。

1.3.6 色差測定

應用全自動色差儀測定藜麥擠壓膨化脆片色澤，測定時每個樣品重復6次，試驗結果取其平均值；L*表示產品亮度（0～100表示從黑色到白色）、b*表示產品黃藍色（正值表示黃色，負值表示藍色）。

1.3.7 通過響應面法優化藜麥擠壓膨化脆片加工工藝

在單因素試驗的基礎上，選擇藜麥粉添加量、胚料濕度、碳酸鈣添加量和烘烤溫度為因素，產品感官評分為指標，設計四因素三水平的響應面試驗。因素水平見表1。

表1 響應面因素水平Table 1 Factors and levels of response surface

1.4 感官指標

選擇10名專業的感官評價人員對產品進行評價，評分標準見表2。

表2 藜麥擠壓膨化脆片感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of extruded quinoa chips

1.5 數據處理

采用Excel和Design-Expert V8.0.6.1軟件對試驗數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 藜麥粉添加量對藜麥擠壓膨化脆片咀嚼性及感官評分的影響

藜麥粉添加量對產品咀嚼性及感官評分的影響見圖1。

圖1 藜麥粉添加量對藜麥擠壓膨化脆片咀嚼性和感官評分的影響Fig.1 Effect of quinoa flour addition on chewiness and sensory score of extruded quinoa chips

從圖1可知，藜麥擠壓膨化脆片感官評分隨著藜麥粉添加量的增加呈現先增后減的趨勢，咀嚼性與藜麥粉添加量呈正相關。這主要是因為藜麥粉屬于粗糧，添加過多會增大產品粗糙感，降低感官評分，但當藜麥粉添加量在10%以下時，藜麥香氣不明顯。產品咀嚼性這一結果與孫耀軍[3]研究的藜麥全粉對面條品質的影響結果一致，這可能是因為藜麥粉的支鏈淀粉含量高，占淀粉總量的75%～96%[14-15]，支鏈淀粉含量越高，產品的咀嚼性越大。但咀嚼性過大會影響產品口感，導致感官評分降低。當藜麥粉添加量為10%時，咀嚼性為605.076 N，感官評分最高，達到87。所以選擇藜麥粉添加量10%進行響應面優化。

2.1.2 胚料濕度對藜麥擠壓膨化脆片硬度及感官評分的影響

胚料濕度對產品硬度及感官評分的影響見圖2。

圖2 胚料濕度對藜麥擠壓膨化脆片硬度及感官評分的影響Fig.2 Effect of embryo humidity on hardness and sensory score of extruded quinoa chips

從圖2可知，藜麥擠壓膨化脆片感官評分隨胚料濕度的增加呈現先增后減的現象，硬度則隨著胚料濕度的增加而增加。因為擠壓膨化時胚料濕度會直接影響機腔內的溫度、壓力以及摩擦力[16]，從而影響產品的品質。當胚料濕度不足時，產品易膨化過度產生粘牙現象，且有可能會產生焦糊味，這主要因為濕度低的胚料在擠壓時受到的剪切力較強、升溫快，使胚料在模口處于一種高黏度的熔融狀態，黏度增大。胚料濕度過高時，產品偏硬，口感不佳，這一結果與王若蘭等[17]研究的薏苡仁玉米果膨化制作工藝優化一致。胚料濕度在21%時，硬度為715.6 g，產品感官評分最高，達到83。故選擇胚料濕度21%進行響應面優化。

2.1.3 碳酸鈣添加量對藜麥擠壓膨化脆片脆性及感官評分的影響

碳酸鈣添加量對產品脆性及感官評分的影響見圖3。

圖3 碳酸鈣添加量對藜麥擠壓膨化脆片脆性及感官評分的影響Fig.3 Effect of calcium carbonate addition on fracturability and sensory score of extruded quinoa chips

從圖3可知，隨著碳酸鈣添加量的增加藜麥擠壓膨化脆片感官評分先增后減，產品脆性與碳酸鈣添加量呈正相關。當碳酸鈣添加不足時，產品品質偏硬，不酥脆，但當添加量過高時，產品膨化過度導致組織疏松，影響產品形態。碳酸鈣添加量在0.2%時，產品脆性為734.45 g，感官評分最高，達到83。故選擇碳酸鈣添加量為0.2%進行響應面優化。

2.1.4 烘烤溫度對藜麥擠壓膨化脆片色澤及感官評分的影響

烘烤溫度對產品色澤及感官評分的影響見圖4。

圖4 烘烤溫度對藜麥擠壓膨化脆片色澤及感官評分的影響Fig.4 Effect of baking temperature on color and sensory score of extruded quinoa chips

從圖4可知，隨著烘烤溫度的增加藜麥擠壓膨化脆片感官評分先增后減，產品色差L*和b*值也表現出同樣的趨勢。這主要是因為當溫度低于110℃時，粗糧的香氣難以激發，產品風味不足且色澤亮度不夠，烘烤溫度過高時，容易把胚料烤出糊味，且色澤會變暗。烘烤溫度為110℃時，產品亮度L*值為66.812，b*值為32.194，產品色澤最好，感官評分最高，達到84。所以選擇烘烤溫度110℃進行響應面優化。

2.2 響應面優化工藝

響應面試驗結果見表3。應用Design-Expert V8.0.6.1軟件對表3中的試驗數據進行顯著性分析，結果如表4所示。

表3 響應面試驗結果Table 3 Results of response surface test

從表4中可看出，感官評分回歸模型P＜0.01，影響極顯著。一次項C，交互項AD、BC對產品感官評分的影響顯著（P＜0.05），一次項 A、B 和 D，交互項 AB、二次項A2、B2、D2對產品感官評分的影響均為極顯著（P＜0.01）。且失擬項的P=0.158 1＞0.05，不顯著，表示該組數據在響應面的統計學上有意義，擬合程度較高。從表中的F值可以判斷，影響產品感官評分的主次因素為 A＞B＞D＞C。

表4 回歸方程顯著性及方差分析Table 4 Significance and variance analysis of regression equation

2.3 各交互作用對藜麥擠壓膨化脆片感官評分的影響

各交互作用對產品感官評分影響的響應面圖和等高線圖見圖5。

圖5 各交互作用對藜麥擠壓膨化脆片感官評分的響應面圖和等高線圖Fig.5 Response surface diagrams and contours of each interaction on sensory scores of extruded quinoa chips

從曲面圖以及等高圖可以看出，AB、AD、BC交互作用的曲面坡度陡峭，等高線圖呈橢圓狀，表明AB、AD、BC的交互作用對響應值影響較大，這與方差分析結果一致。從AB、AC、AD交互作用的響應面圖可以看出，隨著藜麥粉添加量的增加，感官評分呈現先增后減的趨勢，且前期增大趨勢大但后期下降趨勢不明顯，這表明藜麥粉添加量對產品感官評分影響大。從AB、BC、BD交互作用的響應面圖可以看出，產品感官評分隨著胚料濕度的增加呈現先增后減的趨勢，隨著胚料濕度增大，下降趨勢明顯，且曲線陡峭，這表明胚料濕度對響應值有較大的影響，而碳酸鈣添加量對響應值影響較小。

利用Design-Expert V8.0.6.1軟件對表4中的試驗數據進行擬合分析得到回歸方程：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。

通過擬合得到的回歸方程對加工工藝參數進行優化，得到藜麥擠壓膨化脆片的最優工藝條件：藜麥粉添加量10.65%、胚料濕度21.23%、碳酸鈣添加量0.12%、烘烤溫度108.76℃，此時感官評分達到87.085。根據實際生產情況，調整烘烤溫度109℃，其余參數保持不變進行試驗驗證，得到產品的感官評分達到86，與模型預測值基本一致，說明擬合效果較好。

3 結論

藜麥粉添加量、胚料濕度和烘烤溫度是影響藜麥擠壓膨化脆片品質的關鍵因素。藜麥擠壓膨化脆片的最優工藝參數為藜麥粉添加量10.65%，胚料濕度21.23%，碳酸鈣添加量0.12%，烘烤溫度109℃。通過該工藝生產的藜麥擠壓膨化脆片色澤乳白，組織形態好，酥脆度適中，不粘牙且產品具有藜麥香氣，感官評分86。