王 晨，王 燕，吳衛(wèi)國(guó)，廖盧艷

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙 410128）

隨著物質(zhì)生活水平的提高，大眾對(duì)飲食的需求也逐步提升，從吃飽到吃好的轉(zhuǎn)變，從而引發(fā)慢性代謝病的發(fā)生[1]。精白米與雜糧相比，前者加工程度高，導(dǎo)致部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，后者加工程度低，基本保留其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2]。常見(jiàn)雜糧一般有小米、蕎麥面、燕麥、大麥、黑豆、蠶豆等[3]。雜糧除了提供豐富的營(yíng)養(yǎng)外，還具有幾種活性物質(zhì)，如β-葡聚糖、多酚、植物類(lèi)固醇等對(duì)預(yù)防各種腸胃疾病等慢性疾病都有幫助[4]。除此之外，還具有軟化血管，降低膽固醇，穩(wěn)定精神，補(bǔ)脾止瀉，促進(jìn)人體腸道消化，增進(jìn)食欲等[5-6]特點(diǎn)。雖然近些年生產(chǎn)雜糧食品的企業(yè)有所增加，但是缺乏對(duì)雜糧產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和雜糧消費(fèi)理念的推廣[7]。擠壓膨化技術(shù)因方便高效、生產(chǎn)成本低廉而被廣泛應(yīng)用[8-10]。方便粥是利用擠壓機(jī)擠壓膨化而成，使方便粥有更為豐富的口感，更易消化吸收等優(yōu)點(diǎn)[11-12]。

雜糧復(fù)合粉，由多種雜糧粉碎過(guò)篩后混合而成，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，目前在優(yōu)化擠壓方便粥的工藝方面研究較少。本研究以雜糧復(fù)合粉為原料，以理化特性【吸水性指數(shù)（WAI）、水溶性指數(shù)（WSI）、糊化度】、感官評(píng)分、質(zhì)構(gòu)特性（硬度、黏度、咀嚼度、回復(fù)性）為指標(biāo)對(duì)擠壓雜糧復(fù)合方便粥進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，并進(jìn)行擠壓前、后品質(zhì)對(duì)比，以期改善擠壓雜糧方便粥品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

雜糧復(fù)合粉（由碎米、藜麥、大豆蛋白粉、燕麥、黑豆、黑米組成）；糖化酶（1×105U/mL），上海瑞永生物科技有限公司；豬胰α-淀粉酶（300 U/mg）、胃蛋白酶（2 940 U/mg）、胰蛋白酶（300 U/mg），Sigma 公司：其余所有試劑均為分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

FWHE36-24 雙螺桿擠壓機(jī)，富馬科公司；TA.XT.plus 質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System 公司；Spectrum100 傅里葉紅外光譜儀，美國(guó)Perkin-Elmer 公司；SU8010 掃描式電子顯微鏡，日立公司；101-3 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海路達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；CR20B2 高速冷凍離心機(jī)，日立公司；K1100 全自動(dòng)凱氏定氮儀，海能儀器有限責(zé)任公司；DK-98-II 電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 雜糧復(fù)合方便粉的制備 將碎米、藜麥、燕麥、黑豆、黑米粉碎過(guò)80 目篩，按照配方（碎米50%，大豆蛋白粉14%，藜麥20%，燕麥5%，黑豆5%，黑米6%）配好雜糧復(fù)合粉備用。

1.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化擠壓工藝試驗(yàn) 以擠壓溫度（A）、螺桿轉(zhuǎn)速（B）、加水量（C）為自變量，以理化特性：糊化度、水溶性指數(shù)（Water solubility index，WSI）、吸水指數(shù)（Water absorption index，WAI），感官評(píng)分，質(zhì)構(gòu)特性（硬度、黏度、咀嚼度、回復(fù)性）分別為響應(yīng)值Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表見(jiàn)表1。

表1 相應(yīng)試驗(yàn)因素水平表Table 1 Level of corresponding test factors

1.3.3 方便粥理化指標(biāo)的測(cè)定

1.3.3.1 方便粥WSI 與WAI 的測(cè)定 參照Kantrong等[13]的方法，稍作調(diào)整。精確稱(chēng)取質(zhì)量為2.0 g 粉碎過(guò)篩后樣品（m0），加入到潔凈干燥的離心管（m1）中，加水振蕩均勻后離心，m2為蒸發(fā)皿的凈質(zhì)量，m3為離心后取上清液至蒸發(fā)皿后烘干恒重的質(zhì)量，m4為去掉上清液后離心管質(zhì)量。計(jì)算方法見(jiàn)式（1）和（2）。

1.3.3.2 方便粥糊化度的測(cè)定 參考吳昊[14]的方法，稍作調(diào)整。精確稱(chēng)取1.0 g 粉碎過(guò)篩后樣品，分別放入2 個(gè)錐形瓶中（W1、W2），另取錐形瓶W0，不加樣品做空白對(duì)照。于3 個(gè)錐形瓶中分別加入50 mL 蒸餾水，輕輕振蕩至充分混合，將W1錐形瓶在電爐上保持微沸糊化20 min，不要讓其燒干并不斷搖晃，然后冷卻至室溫。在3 個(gè)錐形瓶中分別加入稀釋的糖化酶5 mL，充分混勻，50 ℃恒溫水浴1 h，及時(shí)取出加入2 mL 鹽酸（1 mol/L）終止反應(yīng)，將反應(yīng)物定容至100 mL，過(guò)濾備用。移取濾液各10 mL 分別放入3 個(gè)標(biāo)記碘量瓶中，并且加入10 mL碘液（0.05 mol/L）及18 mL 氫氧化鈉（0.1 mol/L）溶液，蓋塞，在暗處放置15 min，然后迅速加入2 mL硫酸，最終用硫代硫酸鈉滴定至無(wú)色，記錄其消耗體積。計(jì)算方法見(jiàn)式（3）。

式中，V0——空白消耗硫代硫酸鈉的體積，mL；V1——電爐糊化后樣品消耗硫代硫酸鈉的體積，mL；V2——不經(jīng)電爐糊化的樣品消耗硫代硫酸鈉的體積，mL。

1.3.4 方便粥感官品質(zhì)的測(cè)定 由5 人組成品嘗小組進(jìn)行感官評(píng)分。眼睛觀(guān)察方便粥沖泡前其表面的色澤、孔洞大小及密度；沖泡后觀(guān)察粥的復(fù)水情況，入口咀嚼5～8 s，感覺(jué)是否黏口、細(xì)膩、爽滑，慢慢感受粥的氣味和口感，對(duì)上述感官進(jìn)行打分，感官評(píng)分表指標(biāo)及分值情況見(jiàn)表2。

表2 方便粥感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of instant porridge

1.3.5 方便粥質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 參考Zhou 等[15]的方法，對(duì)方便粥質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定方法稍作調(diào)整。采用P/36R 探頭。參數(shù)設(shè)定：形變量50%，速度20 mm/s，起始力5.0 g。

1.3.6 方便粥蛋白質(zhì)消化率的測(cè)定 蛋白體外消化率的測(cè)定采用胃-胰蛋白酶兩步消化法[16]，樣品粗蛋白質(zhì)量（g）和沉淀蛋白質(zhì)量（g）的測(cè)定采用GB 5009.5-2010 中的凱氏定氮法。計(jì)算方法見(jiàn)式（4）。

1.3.7 方便粥淀粉消化率的測(cè)定 參照Englyst等[17]的方法稍作調(diào)整。將豬胰α-淀粉酶與淀粉葡糖苷酶混合制成酶溶液，稱(chēng)取2 g 雜糧復(fù)合粉，放入250 mL 燒杯中，加入50 mL 蒸餾水、15 mL 乙酸鈉緩沖液（pH 5.2）、5 mL 混合酶溶液，置于37℃水浴振蕩鍋（100 r/min）中3 h 后在沸水浴中加熱3 min 使酶失活，冷卻后按4 000 r/min 離心15 min，取上清液，用DNS 比色法測(cè)定葡萄糖的含量。計(jì)算方法見(jiàn)式（5）。

1.3.8 方便粥傅里葉紅外測(cè)定 參照Ying 等[18]的方法，稍作調(diào)整。在波數(shù)400～4 000 cm-1范圍內(nèi)，在4 cm-1下掃描50 次。使用光譜儀內(nèi)置軟件進(jìn)行光譜的自動(dòng)校正基線(xiàn)，平滑和歸一化處理。

1.3.9 方便粥X-衍射射線(xiàn)測(cè)定 原料使用粉末狀，管壓40 kV、電流30 mA，掃描寬度5°～40°，步寬0.02°。試驗(yàn)重復(fù)3 次，結(jié)晶度由曲線(xiàn)擬合結(jié)晶峰（15°，17°，23°）積分面積定量計(jì)算[19]。計(jì)算方法見(jiàn)式（6）：

式中，SA-type——A 型結(jié)晶峰積分面積，J/g；ST表示結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)積分總面積，J/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；采用Design-Expert.V8.6 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析；采用Origin 2019 軟件進(jìn)行圖表繪制。以上各組均進(jìn)行3組平行試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 響應(yīng)面試驗(yàn)遵循Box Behnken 設(shè)計(jì)建立數(shù)學(xué)模型，具體設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。分別以糊化度（Y1）、WSI（Y2）、WAI（Y3）、感官評(píng)分（Y4）、硬度（Y5）、黏度（Y6）、咀嚼度（Y7）、回彈性（Y8）為響應(yīng)值。由Design-Expert.V8.0.6 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到二次多項(xiàng)式回歸模型：

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Response surface design and results

Y1=97+0.25A+0.75B+0.25C -0.75AB +0.75AC-1.75BC-1.13A2+1.88B2-1.63C2

Y2=36.67+1.47A+1.43B-0.5C+0.55AB+0.83AC+3.47BC-0.3A2-2.14B2+1.53C2

Y3=469.57+5.69A -4.3B -10.92C-0.46AB +2.05AC-5.39BC -0.97A2+12.37B2+0.54C2

Y4=81.60+3.5A-3.38B+0.63C+1.75AB+5.25AC-2.5BC+4.2A2+3.45B2-0.55C2

Y5=111.04+0.99A -11.93B+11.93C +33.71AB+58.86AC-3.1BC+45.37A2+37.17B2+45.99C2

Y6=84.9 -16.88A -28.62B+13.54C +15.24AB+47.22AC+8.01BC+38.86A2+31.03B2+31.78C2

Y7=74.44 -4.02A -25.59B+28.53C +12.89AB+17.15AC+1.07BC+21.92A2+42.34B2+13.54C2

Y8=0.23 -0.013A -6.25×103B+0.013C-2.25×103AB -3.25×103AC+0.015BC+0.03A2+0.019B2+0.018C2

2.1.2 響應(yīng)面顯著性方差分析 由表4 可知，各指標(biāo)回歸模型在統(tǒng)計(jì)學(xué)上呈顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01），說(shuō)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀薪y(tǒng)計(jì)學(xué)意義；各指標(biāo)失擬項(xiàng)（P>0.05）不顯著，說(shuō)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合度較好，模型選擇合理。 通過(guò)P 值可知，B、A2對(duì)糊化度影響顯著，BC、B2、C2對(duì)糊化度影響極顯著；A、B、B2對(duì)WSI 影響顯著，BC 對(duì)WSI 影響極顯著；A 對(duì)WAI 影響顯著，C、B2對(duì)WAI 影響極顯著；A、B、A2、B2對(duì)感官評(píng)分影響顯著，AC 對(duì)感官評(píng)分影響極顯著；B、C、AB、AC、A2、B2、C2對(duì)硬度影響 極顯著；AB 對(duì)黏度影響顯著，A、B、C、AC、A2、B2、C2對(duì)黏度影響極顯著；AC對(duì)咀嚼度影響顯著，B、C、A2、B2對(duì)咀嚼度影響極顯著；BC對(duì)回彈性影響顯著，A、C、A2、B2、C2對(duì)回彈性影響極顯著。 各指標(biāo)中一次項(xiàng)、 二次項(xiàng)、AB、AC、BC的交互作用對(duì)響應(yīng)值均有較大的關(guān)系。

表4 方差分析表Table 4 Analysis of variance

由表5可知，硬度、黏度、咀嚼度模擬的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2和R2Adj相近，說(shuō)明該模型與實(shí)際試驗(yàn)之間有很好的擬合度；糊化度、WAI、WSI、感官評(píng)分、回復(fù)性模擬的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2和R2Adj有所差距，說(shuō)明建立的模型能良好的解釋響應(yīng)值的變化，該模型與實(shí)際試驗(yàn)之間有良好的擬合度[20-21]。 試驗(yàn)的精確度（CV）均在0~12%之間，說(shuō)明試驗(yàn)驗(yàn)操作可靠[22]。

表5 方差結(jié)果分析表Table 5 Analysis of variance results

2.1.3 響應(yīng)面曲面試驗(yàn)結(jié)果分析為了更直觀(guān)地看出各參數(shù)之間的相互作用和最佳水平，選取對(duì)響應(yīng)值影響顯著的因素并繪制響應(yīng)值對(duì)各因素所構(gòu)成的曲面圖和等高線(xiàn)圖[23]。由圖1~8可見(jiàn)。等高線(xiàn)圖可以反應(yīng)兩獨(dú)立因素之間的交互作用，其中橢圓的離心率越接近1，則橢圓越扁，交互作用就越強(qiáng)；反之橢圓越圓，交互作用越弱[24]。

圖1 螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)糊化度的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.1 Response surface diagram and contour diagram of screw speed and water addition amount on gelatinization degree

由圖1 可見(jiàn)，在螺桿轉(zhuǎn)速（B）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值糊化度的交互作用中，在低螺桿轉(zhuǎn)速（220 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加，糊化度呈上升趨勢(shì)；在高螺桿轉(zhuǎn)速（250 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加，糊化度隨之降低。在低加水量（15%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加，糊化度隨之上升，趨勢(shì)陡峭；在高加水量（21%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，糊化度先減小后增加。此當(dāng)固定擠壓溫度時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)糊化度存在顯著的交互作用。

由圖2 可見(jiàn)，在螺桿轉(zhuǎn)速（B）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值WSI 的交互作用中，在低螺桿轉(zhuǎn)速（220 r/min）時(shí)，隨著加水量增加，WSI 逐漸降低；在高螺桿轉(zhuǎn)速（250 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加WSI 逐漸增高。在低加水量（15%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加，WSI 先增后減，趨勢(shì)緩和；在高加水量（21%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，WSI 呈上升趨勢(shì)，且坡度較陡。因此當(dāng)固定擠壓溫度時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)WSI 存在顯著的交互作用。

圖2 螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)水溶性的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.2 Response surface and contour map of screw speed and water addition amount on water solubility

由圖3 可見(jiàn)，在螺桿轉(zhuǎn)速（B）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值WAI 的交互作用中，在低螺桿轉(zhuǎn)速（220 r/min）時(shí)，隨著加水量增加，WAI 隨之降低，下降幅度較為平緩；在高螺桿轉(zhuǎn)速（250 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加，WAI 逐漸下降。在低加水量（15%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加，WAI 先減后增；在高加水量（21%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，WAI 同樣是先減后增。因此當(dāng)固定擠壓溫度時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)WAI 存在顯著的交互作用。

圖3 螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)吸水性的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.3 Response surface diagram and contour diagram of screw speed and water addition amount on water absorption

由圖4 可見(jiàn)，在溫度（A）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值感官評(píng)分的交互作用中，在低擠壓溫度（150℃）時(shí)，隨著加水量的增加，感官評(píng)分逐漸降低；在高擠壓溫度（170 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，感官評(píng)分逐漸上升。在低加水量（15%）時(shí)，擠壓溫度的上升，感官評(píng)分先減后增；在高加水量（21%）時(shí)，擠壓溫度的上升，感官評(píng)分持續(xù)上升。因此當(dāng)固定螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，擠壓溫度和加水量對(duì)感官評(píng)分存在顯著的交互作用。

圖4 溫度和加水量對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.4 Response surface and contour map of temperature and water addition amount on sensory score

由圖5 可見(jiàn)，在溫度（A）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值硬度的交互作用中，在低擠壓溫度（150 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，硬度逐漸降低，下降趨勢(shì)趨于平緩；在高擠壓溫度（170 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，硬度隨之增加。在低加水量（15%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，硬度逐漸降低；在高加水量（21%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，硬度逐漸增長(zhǎng)，且坡度較陡。因此當(dāng)固定螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，擠壓溫度和加水量對(duì)硬度存在顯著的交互作用。

圖5 溫度和加水量對(duì)硬度的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.5 Response surface diagram and contour diagram of temperature and water addition amount on hardness

由圖6 可見(jiàn)，在溫度（A）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值黏度的交互作用中，在低擠壓溫度（150 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，黏度逐漸降低；在高擠壓溫度（170 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，黏度逐漸上升。在低加水量（15%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，黏度逐漸降低；在高加水量（21%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，黏度先增后減。因此當(dāng)固定螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，擠壓溫度和加水量對(duì)黏度存在顯著的交互作用。

圖6 溫度和加水量對(duì)黏度的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.6 Response surface diagram and contour diagram of temperature and water addition amount on viscosity

由圖7 可見(jiàn)，在溫度（A）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值咀嚼度的交互作用中，在低擠壓溫度（150 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，咀嚼度逐漸上升，且幅度較緩；在高擠壓溫度（170 ℃）時(shí)，隨著加水量的增加，咀嚼度增加，且坡度較陡。在低加水量（15%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，咀嚼度下降；在高加水量（21%）時(shí)，隨著擠壓溫度的升高，咀嚼度先減后增。因此當(dāng)固定螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，擠壓溫度和加水量對(duì)咀嚼度存在顯著的交互作用。

圖7 溫度和加水量對(duì)咀嚼性的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.7 Response surface diagram and contour diagram of temperature and water addition amount on chewability

由圖8 可見(jiàn)，在螺桿轉(zhuǎn)速（B）和加水量（C）對(duì)響應(yīng)值回彈性的交互作用中，在低螺桿轉(zhuǎn)速（220 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加，回彈性先減后增；在高螺桿轉(zhuǎn)速（250 r/min）時(shí)，隨著加水量的增加，回彈性逐漸增加。在低加水量（15%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，回彈性逐漸降低；在高加水量（21%）時(shí)，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，回彈性先減后增。因此當(dāng)固定螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，擠壓溫度和加水量對(duì)回彈性存在顯著的交互作用。

圖8 螺桿轉(zhuǎn)速和加水量對(duì)回彈性的響應(yīng)面圖和等高線(xiàn)圖Fig.8 Response surface diagram and contour diagram of screw speed and water addition on resilience

2.1.4 最優(yōu)水平驗(yàn)證試驗(yàn) 以理化指標(biāo)、感官評(píng)分、質(zhì)構(gòu)特性為響應(yīng)值，利用Design Expert 8.0.6軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行分析和驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表6。獲得的最佳擠壓條件：螺桿轉(zhuǎn)速250 r/min，擠壓溫度170 ℃，加水量18.87%?？紤]到實(shí)際操作的可行性，將其調(diào)整為螺桿轉(zhuǎn)速250 r/min，擠壓溫度170℃，加水量19%。在調(diào)整后的條件下，進(jìn)行10 次的平行驗(yàn)證試驗(yàn)。預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的CV 均在12%以?xún)?nèi)，說(shuō)明模型準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)了試驗(yàn)結(jié)果，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

表6 模擬預(yù)測(cè)值及試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果Table 6 Simulation predicted values and test verification results

2.2 淀粉和蛋白質(zhì)消化率

如圖9 所示，擠壓后的雜糧復(fù)合方便粥的淀粉消化率顯著提高，這是因?yàn)樵诩訜徇^(guò)程中，淀粉分子吸收了大量的水分，淀粉顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形態(tài)，分子間和分子內(nèi)氫鍵斷裂，且擠壓會(huì)導(dǎo)致淀粉表明多孔且疏松，使酶更易于作用于淀粉內(nèi)部酶的作用位點(diǎn)，從而提高淀粉酶的酶解效率[25-26]，繼而提高了酶的降解能力，最終提高雜糧復(fù)合方便粥的淀粉消化率[27]。

圖9 擠壓處理對(duì)樣品淀粉和蛋白質(zhì)的體外消化率的影響Fig.9 Effects of extrusion treatment on in vitro digestibility of sample starch and protein

蛋白質(zhì)受擠壓機(jī)內(nèi)高溫、高壓、高剪切力作用，其表面電荷重新分布且趨于均一化，次級(jí)化學(xué)鍵部分?jǐn)嗔眩沟鞍踪|(zhì)發(fā)生變性。食品中蛋白質(zhì)的消化性取決于蛋白質(zhì)的構(gòu)象和水解度。由圖9 可知，在最優(yōu)條件擠出后，雜糧方便粥的蛋白質(zhì)體外消化率顯著提高。說(shuō)明擠壓加工能有效的改變谷物的消化率。同時(shí)大分子蛋白質(zhì)在擠壓過(guò)程中會(huì)被降解成部分人體必須的氨基酸和分子質(zhì)量較小的肽[28]。

2.3 雜糧方便粥傅里葉紅外測(cè)定

圖10 是擠壓前、后樣品的傅里葉紅外光譜圖。由圖10 可看出，擠壓前、后的圖譜相似，表明它們的結(jié)構(gòu)基本相似。在特征光譜的區(qū)域內(nèi)，920～1 160 cm-1處有明顯的吸收峰，是由于C-O 鍵的伸縮振動(dòng)及C-OH 鍵的彎曲振動(dòng)[29]。在1 510～1 650 cm-1處出現(xiàn)特征峰，這可能與淀粉分子中的結(jié)合水有關(guān)[30]，從圖10 可看出，最優(yōu)工藝擠壓出的產(chǎn)品在1 648 cm-1處出現(xiàn)特征峰有較為明顯的減弱，這說(shuō)明擠壓后淀粉分子中的結(jié)合水的能力減弱。在2 917 cm-1處C-H 伸縮振動(dòng)明顯減弱。在3 375 cm-1處經(jīng)最優(yōu)工藝擠壓后的雜糧方便粥有明顯的增強(qiáng)，說(shuō)明在擠壓后淀粉保水能力增強(qiáng)[31-32]。

圖10 擠壓前、后的傅里葉紅外光譜圖Fig.10 Fourier infrared spectrum before and after extrusion

2.4 雜糧方便粥的XRD 的測(cè)定

原料和最優(yōu)工藝擠壓后的X-射線(xiàn)衍射圖譜如圖11 所示。原料在2θ 為15°，17°，23°時(shí)都有出峰，為典型的A 型結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度為44.26%。通過(guò)最優(yōu)工藝的擠壓處理后在15°，17°，23°的特征峰強(qiáng)度都明顯降低或消失。這可能是因?yàn)樵跀D壓機(jī)腔體內(nèi)，淀粉發(fā)生了糊化降解隨之改變了結(jié)晶結(jié)構(gòu)，部分淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到了破壞，晶體溶解，無(wú)定型區(qū)域增加，結(jié)晶度下降[33]，為12.18%。最優(yōu)工藝的圖譜中在20°出現(xiàn)了明顯的特征峰，說(shuō)明擠壓過(guò)程中形成的淀粉-脂類(lèi)復(fù)合物可促進(jìn)淀粉V型結(jié)晶的形成，雜糧中的淀粉由A 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳+V 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，阻礙直鏈淀粉老化，降低淀粉的回生值，進(jìn)而延長(zhǎng)老化所需時(shí)間[34]，有利于提升方便粥的品質(zhì)。

圖11 最優(yōu)工藝、原料的X 射線(xiàn)衍射圖譜Fig.11 X-ray diffraction pattern of optimal process and raw materials

3 結(jié)論

本研究通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得到了擠壓雜糧方便粥的最佳工藝參數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)速250 r/min，加水量19%，擠壓溫度170 ℃。在該擠壓條件下，得到的糊化度98.672%，WAI 為481.385%，WSI 為37.614%，感官評(píng)分為88 分，硬度為223.735，黏度為132.693，咀嚼度為116.728，回彈性為0.251。且各個(gè)預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的CV 均在12%以?xún)?nèi)，表明試驗(yàn)參數(shù)可靠，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)最優(yōu)工藝擠壓后的雜糧方便粥具有更高的蛋白質(zhì)和淀粉的消化率，在結(jié)構(gòu)上淀粉的結(jié)晶型也發(fā)生了改變，致使結(jié)構(gòu)變得更穩(wěn)定、更易糊化且不易回生，進(jìn)而提高了雜糧方便粥的品質(zhì)。為今后研究生產(chǎn)擠壓膨化雜糧方便粥提供了試驗(yàn)依據(jù)。