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(1.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品加工研究所,黑龍江哈爾濱 150086;3.哈爾濱商業(yè)大學(xué)藥學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150028)

稻米是人們?nèi)粘２妥郎献钪饕闹魇持?是人們膳食結(jié)構(gòu)中不可或缺的重要組成部分[1]。世界范圍內(nèi)50%以上的人口都以稻米為食,而在我國(guó)則約有60%的人口以稻米為食[2]。稻米中含有的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸和維生素等保證了人們?nèi)粘；顒?dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)和能量[3]。近些年來(lái),隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及對(duì)日常飲食高質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的需求,稻米加工呈現(xiàn)精細(xì)化趨勢(shì)。然而,由于稻米中的營(yíng)養(yǎng)成分分布不均衡,導(dǎo)致其在加工過(guò)程中受到不同程度的損失,進(jìn)而降低了稻米的營(yíng)養(yǎng)性[4]。有文獻(xiàn)報(bào)道稻米在加工成大米過(guò)程中,微量元素?fù)p失60%左右,維生素?fù)p失70%～80%,膳食纖維損失60%～70%[5]。膳食纖維作為自然界普遍存在的一類(lèi)物質(zhì),被譽(yù)為人類(lèi)所需的“第七大營(yíng)養(yǎng)素”,其在促進(jìn)人體健康和預(yù)防疾病發(fā)生等方面發(fā)揮著重要作用。生理學(xué)研究表明,膳食纖維具有降血脂、降血糖、預(yù)防便秘、改善腸道菌群、清除自由基、預(yù)防心腦血管疾病和結(jié)腸癌發(fā)生等作用[6-8]。膳食纖維在自然界分布十分廣泛,主要包括糧油、果蔬、水產(chǎn)以及食用菌等,其中,食用菌由于含有豐富的活性多糖,被視為一種潛在的功能性膳食纖維來(lái)源而引起了人們廣泛的關(guān)注[9]。

為了彌補(bǔ)稻米加工過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分流失以及增強(qiáng)大米的營(yíng)養(yǎng)性等問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在大米的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化方面開(kāi)展了卓有成效的研究[10]。目前,大米的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化制備方法主要有涂膜法、浸吸法、強(qiáng)烈強(qiáng)化法以及擠壓強(qiáng)化法等,其中,尤以擠壓強(qiáng)化法應(yīng)用較為廣泛[11]。擠壓強(qiáng)化法是以不同粉碎粒度的原料按照營(yíng)養(yǎng)配比,通過(guò)物理擠壓,再經(jīng)過(guò)干燥而成的方法,其制備的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米具有外觀品質(zhì)接近普通大米,營(yíng)養(yǎng)均衡全面以及易熟易蒸煮等特點(diǎn)[12-14]。鑒于此,本研究以大米、玉米、黑木耳、榛蘑、香菇、銀耳為原料考察對(duì)象,通過(guò)線性規(guī)劃確定高膳食纖維擠壓食用菌營(yíng)養(yǎng)工程米的原料配方,在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法對(duì)雙螺桿擠壓的高膳食纖維擠壓食用菌營(yíng)養(yǎng)工程米的工藝進(jìn)行優(yōu)化,旨在通過(guò)該研究開(kāi)發(fā)出一款符合市場(chǎng)需求的健康食品,進(jìn)而為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米在市場(chǎng)上的推廣提供一定的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米 黑龍江東直米業(yè)有限公司;玉米 黑龍江祖谷米業(yè)有限公司;黑木耳、銀耳 東寧潤(rùn)香山產(chǎn)品有限公司;香菇粉 興化市嘉禾食品有限公司;榛蘑 山東淳谷物食品科技有限公司;硫酸 北京化工廠;氫氧化鉀、丙酮 天津市天力化學(xué)試劑有限公司,化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

MWL50型攪拌機(jī) 常州中實(shí)三水機(jī)械科技有限公司;TSE72型雙螺桿擠壓機(jī) 濟(jì)南盛潤(rùn)機(jī)械有限公司;MB-FS5089型電飯煲 廣東美的生活電器制造有限公司;DHG-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;HB43-S型快速水分測(cè)定儀、XS204型電子分析天平 瑞士METTLER TOLEDO公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工程米配方確定 配方設(shè)計(jì)依據(jù)已有研究[15-16]以及對(duì)比普通大米營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)高膳食纖維營(yíng)養(yǎng)工程米的界定,每100 g高膳食纖維營(yíng)養(yǎng)工程米中,能量≥1300 kJ、蛋白質(zhì)≥9 g、脂肪≥2 g、碳水化合物≥60 g、膳食纖維≥7 g,并且生產(chǎn)出的擠壓營(yíng)養(yǎng)工程米在組織結(jié)構(gòu)、口感、顏色、形態(tài)、風(fēng)味等需符合人們的飲食習(xí)慣。因此,本研究以大米、玉米、黑木耳、榛蘑、香菇、銀耳為原料考察對(duì)象,以營(yíng)養(yǎng)成分含量為限制條件,所考察原料營(yíng)養(yǎng)成分參照食品原料營(yíng)養(yǎng)成分表[17],含量如表1所示,以?xún)r(jià)格為優(yōu)化目標(biāo)值,通過(guò)線性規(guī)劃來(lái)確定高膳食纖維食用菌擠壓營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米的原料配方。

表1 考察原料營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 1 Nutrient contents of selected materials

利用LINGO 11.0軟件建立線性規(guī)劃模型,分別設(shè)置考察原料大米、玉米、黑木耳、榛蘑、香菇、銀耳分別為X1、X2、X3、X4、X5、X6,模型需滿(mǎn)足以下限制條件:

Min=3.65X1+1.5X2+27.8X3+37.8X4+29.5X5+32.5X6

1448.30X1+1423.19X2+858.10X3+657.18X4+883.21X5+837.17X6≥1300

7.4X1+8.10X2+12.10X3+9.5X4+20X5+10X6≥9

0.8X1+3.3X2+1.5X3+3.7X4+1.2X5+1.4X6≥2

77.2X1+69.6X2+35.7X3+21.5X4+30.1X5+36.9X6≥60

0.7X1+5.6X2+29.9X3+10.4X4+31.6X5+30.4X6≥7

X1+X2+X3+X4+X5+X6=1

X1≥0;X2≥0;X3≥0;X4≥0;X5≥0;X6≥0

1.2.2 工程米制備方法 將玉米和香菇磨成粉,分別使用快速水分測(cè)定儀測(cè)定其水分含量備用,按玉米粉和香菇粉配比為92.4∶7.6將原材料混合,放入攪拌機(jī)中攪拌,按所需含水量加入一定量的水,進(jìn)行調(diào)質(zhì)后攪拌20 min。將充分?jǐn)嚢璧脑系谷爰恿隙分?調(diào)至對(duì)應(yīng)參數(shù)開(kāi)始擠壓,待米形穩(wěn)定后開(kāi)始收集工程米,厚度約1 cm均勻鋪于鐵盤(pán)中,放入烘箱中烘干至工程米水分含量約為13%～14%,即可放入密封袋中保存,以用于下一步的操作。

1.2.3 復(fù)水率測(cè)定 由于工程米吸水后質(zhì)地較黏,取出晾干稱(chēng)量過(guò)程中誤差較大,因此將高揚(yáng)等[18]的方法進(jìn)行改進(jìn),稱(chēng)量的過(guò)程先在錐形瓶中完成。取錐形瓶標(biāo)記并稱(chēng)重,放入10 g工程米樣品,向錐形瓶中加入80 mL蒸餾水,在25 ℃下水浴30 min。水浴完成后將水倒出,將錐形瓶倒置在濾紙上20 min,將錐形瓶與被濾紙吸去多余水分的工程米稱(chēng)重再減去錐形瓶的重量即為吸水后工程米的重量。復(fù)水率按公式(1)測(cè)定:

式(1)

式中:W為復(fù)水率(%);A1為工程米吸水后的質(zhì)量(g);A2為工程米吸水前的質(zhì)量(g)。每種樣品取三份測(cè)定取平均值。

1.2.4 質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值測(cè)定 取10 g工程米樣品放入小玻璃碗中并編號(hào),向碗中加入8 mL水,將碗口使用濾紙覆蓋并固定后,放入電飯鍋內(nèi)蒸煮10 min,取出于常溫下放置20 min,轉(zhuǎn)涼后將濾紙取下用保鮮膜封碗口,使用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定。每種樣品測(cè)定五次,棄最高值和最低值數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算。

質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定出的數(shù)據(jù)按孟慶紅等[19]的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)化按公式(2)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算后的數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

式(2)

其中,a*為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù);a為標(biāo)準(zhǔn)化前的數(shù)據(jù);μ為每組三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值;σ為每組三個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

參考孟慶虹等[19]對(duì)應(yīng)在大米質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值中硬度、粘著性、咀嚼度在質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)中占比例約為43.4%、29.2%和27.4%,據(jù)此取整確定硬度、粘著性和咀嚼度在綜合評(píng)價(jià)中的權(quán)重分別為45%、30%和25%。因各項(xiàng)指標(biāo)所測(cè)單位不同,所以需將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值按三種指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算,如公式(3)。以計(jì)算結(jié)果為質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值數(shù)值進(jìn)行評(píng)測(cè)。

s=(H×45%+V×30%+C×25%)×100

式(3)

其中,s為質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值;H為樣品硬度;V為樣品粘著性;C為樣品咀嚼度。

1.2.5 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 以螺桿轉(zhuǎn)速(100、125、150、175、200 r/min)、水分含量(20%、23%、26%、29%、32%)、模頭溫度(40、50、60、70、80 ℃)、干燥溫度(50、60、70、80、90 ℃)為影響因素,以復(fù)水率、質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為指標(biāo)進(jìn)行單因素試驗(yàn),其中各因素的固定化水平為螺桿轉(zhuǎn)速150 r/min;水分含量26%;模頭溫度60 ℃;干燥溫度70 ℃。

1.2.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以螺桿轉(zhuǎn)速、水分含量、模頭溫度、干燥溫度四個(gè)影響因素為自變量,以復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn),以?xún)?yōu)化工程米擠壓工藝,因素水平見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平和編碼表Table 2 Factors level and codes table of response surface design

1.2.7 高膳食纖維營(yíng)養(yǎng)工程米膳食纖維含量的測(cè)定 使用聚酯纖維篩網(wǎng)袋輔助測(cè)定工程米中膳食纖維的含量[20]。取6個(gè)孔徑25 μm的聚酯纖維篩網(wǎng)袋編號(hào),準(zhǔn)確稱(chēng)量其重量(m1),在每個(gè)篩網(wǎng)袋中放入1 g打碎的工程米樣品,用繩子系住封口。將1 L 0.13 mol/L的硫酸溶液于電爐上煮沸,將篩網(wǎng)袋放入溶液中持續(xù)煮沸30 min,煮沸完畢后將篩網(wǎng)袋用熱水沖洗至中性。將1 L 0.23 mol/L的氫氧化鉀溶液置于電爐上煮沸,將篩網(wǎng)袋放入溶液中持續(xù)煮沸30 min,煮沸完畢后將篩網(wǎng)袋用熱水沖洗至中性。最后將篩網(wǎng)袋放入適量丙酮持續(xù)浸泡10 min以去除樣品中的脂肪,將篩網(wǎng)袋在80 ℃下烘干60 min,最后稱(chēng)量其重量記為m2。最后可得樣品中含膳食纖維的量為m=m2-m1。六份平行樣品進(jìn)行三次試驗(yàn)后棄最大值和最小值進(jìn)行平均取值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn),其中質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)。利用OriginPro 2017和Design Expert 8.0.5處理得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 工程米配方確定

通過(guò)使用LINGO 11.0軟件建立線性規(guī)劃模型并且進(jìn)行求解,結(jié)果如表3所示,從表3可以看出,當(dāng)X2和X5比例分別為0.9244和0.0756時(shí),可以滿(mǎn)足模型的限制條件,因此確定高膳食纖維擠壓食用菌營(yíng)養(yǎng)工程米配方為玉米粉和香菇粉比例為92.4∶7.6。

表3 工程米配方線性規(guī)劃結(jié)果Table 3 The linear programming results of engineering rice recipe

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)工程米復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響 如圖1,隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高工程米復(fù)水率也隨著升高,螺桿轉(zhuǎn)速125 r/min時(shí),工程米的質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值最高,隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加工程米的質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值逐漸降低。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為200 r/min時(shí)雖然復(fù)水率最高,但是質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值只有約60.20分。這可能是由于隨著螺桿轉(zhuǎn)速提高,螺桿的剪切力和擠壓腔內(nèi)的壓力升高,使工程米膨化變高,在175～200 r/min的條件下大部分工程米出現(xiàn)爆粒的情況,使其復(fù)水率大幅升高,硬度變小,黏度增加,質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值降低。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速低時(shí)淀粉的糊化和交聯(lián)程度低,螺桿轉(zhuǎn)速升高時(shí)淀粉的糊化和交聯(lián)程度也變高,此時(shí)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值較高,但螺桿轉(zhuǎn)速達(dá)到更高的水平時(shí),物料停留時(shí)間較短,淀粉不能充分受熱糊化,因此使產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值下降[21]。總體來(lái)看當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速在100～150 r/min時(shí),工程米的復(fù)水率適中,質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值較高,米粒外形穩(wěn)定,因此選為響應(yīng)面試驗(yàn)水平。

圖1 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響Fig.1 Effects of screw speed on rehydration rate and texture comprehensive scores

2.2.2 水分含量對(duì)工程米復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響 如圖2,隨著工程米中水分含量的升高,工程米的質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),可能是由于在配料過(guò)程中水分越高,擠壓后淀粉顆粒內(nèi)部有序的淀粉鏈破壞程度加劇,淀粉糊化度提高;當(dāng)加水量過(guò)高時(shí),物料潤(rùn)滑度提高,物料在機(jī)腔中承受的擠壓和剪切力減小,淀粉交聯(lián)程度減弱[22],因而質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)工程米中水分含量為29%時(shí),復(fù)水率僅有99.8%;水分含量為32%時(shí),復(fù)水率僅有78.5%,可能是由于物料中含水量過(guò)高,物料吸水量過(guò)大從而吸水能力下降,復(fù)水率隨之降低。當(dāng)水分占20%時(shí),雖然復(fù)水率較高,但是由于配料中水分較低,擠壓出的工程米表面比較粗糙,質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值較其它樣品較低。但由于水分含量太高時(shí)復(fù)水率較低,而且在擠壓過(guò)程中材料過(guò)于潮濕不易成型,因此選擇水分含量23%～29%為響應(yīng)面試驗(yàn)水平。

圖2 水分含量對(duì)復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響Fig.2 Effects of moisture on rehydration rate and texture comprehensive scores

2.2.3 模頭溫度對(duì)工程米復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響 如圖3,當(dāng)模頭溫度在50 ℃時(shí)復(fù)水率較為適中,質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值也較高,此時(shí)工程米中的淀粉糊化度適中;在60～80 ℃時(shí)復(fù)水率大幅上漲,質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值大幅下降。由于模頭溫度過(guò)高,在物料經(jīng)過(guò)模頭的過(guò)程中會(huì)發(fā)生膨化現(xiàn)象,當(dāng)模頭溫度為80 ℃時(shí)擠壓出的產(chǎn)品表面有大幅凹凸,米內(nèi)含有較多空氣,在蒸煮后已經(jīng)難成米形。因樣品已經(jīng)膨化,吸水特性大大增加,復(fù)水率大幅上漲。模頭溫度較低時(shí)會(huì)較難使物料熟化,從而影響質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值,但經(jīng)試驗(yàn),模頭溫度40 ℃條件下擠壓出的產(chǎn)品雖然復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值略低于最高值,可以列入響應(yīng)面試驗(yàn)的范圍內(nèi)。因此選擇模頭溫度40～60 ℃為響應(yīng)面試驗(yàn)水平。

圖3 模頭溫度對(duì)復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響Fig.3 Effects of die temperature on rehydration rate and texture comprehensive scores

2.2.4 干燥溫度對(duì)工程米復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響 如圖4,將剛擠壓出的工程米樣品放入烘箱中以不同溫度烘干至水分約為12%～13%后進(jìn)行試驗(yàn),在干燥溫度不同的情況下工程米的復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值差異不明顯,因此說(shuō)明在其它條件相同的情況下,干燥溫度對(duì)工程米的影響不大。因此在接下來(lái)的響應(yīng)面試驗(yàn)中選擇干燥溫度為50 ℃為響應(yīng)面試驗(yàn)條件。

圖4 干燥溫度對(duì)復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響Fig.4 Effects of drying temperature on rehydration rate and texture comprehensive scores

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 回歸模型的建立與回歸模型的方差分析 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,以螺桿轉(zhuǎn)速(A)、水分含量(B)、模頭溫度(C)作為變量,以復(fù)水率(Y1)和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值(Y2)作為響應(yīng)值。經(jīng)篩選剔除了單因素試驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 4 Design and result of response surface methodology

使用Design Expert 8.0.5對(duì)表4的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得到食用菌高膳食纖維工程米復(fù)水率(Y1)作為響應(yīng)值的回歸模型為:

Y1=183.33-0.93A-3.23B-1.40C+8.12AB+3.58AC+12.81BC-8.39A2-18.11B2-5.35C2

對(duì)該模型進(jìn)行方差分析得到回歸方差分析結(jié)果,見(jiàn)表5。

表5 以復(fù)水率為響應(yīng)值回歸模型方差分析表Table 5 Results of variance analysis of regression model with rehydration rate as response value

由表5可以看出,模型的p值為0.0009<0.01,說(shuō)明模型極其顯著;失擬項(xiàng)的p值為0.3988(大于0.05),不顯著;該模型的R2為95.04%(大于80%),說(shuō)明該回歸方程可以較好地與試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,試驗(yàn)誤差較低,所得模型與真實(shí)情況有較大的聯(lián)系,可以用來(lái)進(jìn)行各因素之間關(guān)系的分析。其中,AB交互對(duì)復(fù)水率的影響顯著(p<0.05),BC交互對(duì)復(fù)水率的影響極其顯著(p<0.01);二次項(xiàng)中A2、B2對(duì)復(fù)水率的影響極其顯著(p<0.01)。

使用Design Expert 8.0.5對(duì)表4的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得到食用菌高膳食纖維工程米質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值(Y2)作為響應(yīng)值的回歸模型為:

Y2=+74.82-0.65A+1.26B+4.56C-3.65AB+2.46AC+3.61BC-4.59A2-7.01B2-3.29C2

對(duì)該模型進(jìn)行方差分析得到回歸方差分析結(jié)果,見(jiàn)表6。

由表6可以看出,模型的p值為0.0017<0.01,說(shuō)明模型極其顯著;失擬項(xiàng)的p值為0.8520(大于0.05),不顯著;該模型的R2為93.97%(大于80%),說(shuō)明該回歸方程可以較好地與試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,試驗(yàn)誤差較低,可以用來(lái)進(jìn)行各因素之間關(guān)系的分析。其中,C項(xiàng)對(duì)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響極其顯著(p<0.01),AB、AC對(duì)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響顯著(p<0.05),二次項(xiàng)中C2對(duì)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響顯著(p<0.05),A2和B2對(duì)質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響極其顯著(p<0.01)。

表6 以質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為響應(yīng)值回歸模型方差分析表Table 6 Results of variance analysis of regression model with texture comprehensive score as response value

2.3.2 回歸模型中各因素間交互作用的分析 兩個(gè)因素的交互作用見(jiàn)圖5～圖10。圖5～圖7為以復(fù)水率為響應(yīng)值的響應(yīng)面圖,圖8～圖10為以質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為響應(yīng)值的響應(yīng)面圖。由圖5可以看出,響應(yīng)面圖較陡,等高線圖呈現(xiàn)橢圓形,螺桿轉(zhuǎn)速和水分含量的交互作用較為顯著;由圖6可以看出,響應(yīng)面圖雖然呈現(xiàn)較明顯的趨勢(shì),但整體趨勢(shì)幅度不大,等高線圖接近圓形,螺桿轉(zhuǎn)速和模頭溫度的交互作用不顯著;由圖7可以看出,響應(yīng)面圖呈現(xiàn)較大的弧度,等高線圖明顯呈現(xiàn)橢圓形,水分含量呵模頭溫度的交互作用十分顯著;由圖8可以看出,在水分含量和螺桿轉(zhuǎn)速低時(shí)響應(yīng)面圖呈現(xiàn)較為陡峭的趨勢(shì),水分含量和螺桿轉(zhuǎn)速高時(shí)較平緩,等高線圖呈橢圓形,螺桿轉(zhuǎn)速和水分含量的交互作用較顯著;由圖9可以看出,響應(yīng)面圖較平緩,沒(méi)有巨大的幅度,而且等高線圖呈現(xiàn)圓形,螺桿轉(zhuǎn)速和模頭溫度交互作用不顯著;由圖10可以看出,響應(yīng)面圖有一定的坡度且等高線圖呈橢圓形,水分含量和模頭溫度交互作用較顯著。

圖6 螺桿轉(zhuǎn)速(A)和模頭溫度(C)對(duì)工程米復(fù)水率的影響的響應(yīng)面圖Fig.6 The 3-D surface plot of effect of screw speed(A)and die temperature(C)on rehydration rate

圖7 水分含量(B)和模頭溫度(C)對(duì)工程米復(fù)水率的影響的響應(yīng)面圖Fig.7 The 3-D surface plot of effect of moisture(B)and die temperature(C)on rehydration rate

圖8 螺桿轉(zhuǎn)速(A)和水分含量(B)對(duì)工程米質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響的響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface diagram of effect of screw speed(A) and moisture(B)on texture comprehensive score

圖9 螺桿轉(zhuǎn)速(A)和模頭溫度(C)對(duì)工程米質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響的響應(yīng)面圖Fig.9 Response surface diagram of effect of screw speed(A) and die temperature(C)on texture comprehensive score

圖10 水分含量(B)和模頭溫度(C)對(duì)工程米質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值的影響的響應(yīng)面圖Fig.10 Response surface diagram of effect of moisture(B) and die temperature(C)on texture comprehensive score

2.3.3 最優(yōu)工藝參數(shù)的確定以及驗(yàn)證 使用Expert Design 8.0.5軟件分析后可以得到該回歸模型的最優(yōu)工藝參數(shù):螺桿轉(zhuǎn)速為126.26 r/min;水分含量為26.41;模頭溫度為54.68 ℃。取該理論條件的近似值為實(shí)際操作條件:螺桿轉(zhuǎn)速為126 r/min;水分含量為26;模頭溫度為55 ℃。進(jìn)行試驗(yàn)理論上復(fù)水率為181.61%;質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為76.49分;實(shí)際上經(jīng)三次平行實(shí)驗(yàn)取平均值得復(fù)水率為185.35%±3.17%;質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值為(78.37±1.25)分。實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果與理論試驗(yàn)結(jié)果較為接近,說(shuō)明該條件下擠壓工程米效果較好。

2.3.4 高膳食纖維營(yíng)養(yǎng)工程米膳食纖維含量的測(cè)定 進(jìn)行六份樣品的平行測(cè)定,測(cè)定三次后取得平均值得出1 g工程米樣品中含有(0.073±0.008) g膳食纖維,實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果與理論試驗(yàn)結(jié)果較為接近,說(shuō)明該工程米的膳食纖維可以達(dá)到一定的水平,比較符合預(yù)設(shè)的要求。

3 結(jié)論

本研究以大米、玉米以及富含功能性膳食纖維的食用菌包括黑木耳、榛蘑、香菇、銀耳為原料考察對(duì)象,通過(guò)線性規(guī)劃確定高膳食纖維食用菌擠壓營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米的原料配方為玉米和香菇,配比為92.4∶7.6;在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用單因素試驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法對(duì)雙螺桿擠壓的高膳食纖維食用菌營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米的工藝進(jìn)行優(yōu)化,確定最優(yōu)工藝參數(shù):螺桿轉(zhuǎn)速126 r/min、水分含量26%、模頭溫度55 ℃,在此條件下,制備的高膳食纖維食用菌擠壓營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米具有較高的復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)值,分別為185.35%±3.17%和(78.37±1.25)分,該工程米的膳食纖維含量約為7.3%,與理論結(jié)果較接近。本研究開(kāi)發(fā)的高膳食纖維食用菌擠壓營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米色澤呈均一的淺褐色,粒型接近普通大米,并伴有香菇的特殊氣味,營(yíng)養(yǎng)豐富、尤其富含膳食纖維,該產(chǎn)品的研發(fā)可為市場(chǎng)提供一款新型的健康食品,進(jìn)而為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化米在市場(chǎng)上的推廣提供一定的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。