一种婴幼儿低敏营养米粉的配方及关键工艺的研究

潘 菁，汪何雅，钱 和

（1.江南大学食品学院，江苏无锡214122；

2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122)

一种婴幼儿低敏营养米粉的配方及关键工艺的研究

潘 菁1，汪何雅1，钱 和2

（1.江南大学食品学院，江苏无锡214122；

2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122)

研究了以大米为主要原料，加入制备得到的大米蛋白作为蛋白补充剂的低敏米粉配方。配方如下：大米粉65%，粉末油脂4%，白砂糖10%，制备得蛋白粉21%。研究了制备以上配方产品挤压膨化的工艺路线，采用单因素和正交实验确定了该产品挤压膨化的工艺条件参数：原料水分含量18%，螺杆转速80r/min，套筒末端温度为140℃。感官评定的结果表明，该产品感官性质可以满足需求。

婴幼儿米粉，挤压膨化，大米蛋白

婴幼儿营养米粉是一种常见的婴幼儿辅食。目前市场上的婴幼儿米粉并不少见，大部分添加有乳粉、蛋粉或大豆粉等作为蛋白质补充剂。但婴幼儿极易过敏，有报道表明与早期接触牛奶、鸡蛋、花生和其他主要致敏食物有关。24月龄以内婴儿以IgE介导的食物过敏发病率约为6%～8%，远高于成人食物过敏发病率1%～2%[1]。大米蛋白是一种公认的低致敏性蛋白，各项临床研究也表明，大米蛋白可作为一种低过敏性的蛋白资源，尤其适合做婴幼儿食品的配料。大米中的蛋白质含量一般在8%左右，含量虽不高，但其必需氨基酸构成接近FAO/WHO的建议模式，并且生物价较高，是谷类粮食中的一种优质蛋白质[2]。本实验尝试利用大米蛋白作为蛋白补充剂，针对原配料特点，结合线性规划以及AAS氨基酸评分法优化了赖氨酸等限制氨基酸，计算得到低敏米粉配方并且初步探索了该产品的挤压膨化工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大米 阳山（天惠超市售）。

pH计 苏州科帝斯怀特工业设备有限公司；高速冷冻离心机 湖南凯达科学仪器有限公司；磁力搅拌器 上海嘉鹏科技有限公司；电热恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；恒温鼓风干燥箱 青岛科隆达仪器仪表有限公司；小型高速粉碎机 浙江西贝恩公司；PTW 24/25D双螺杆挤压系统 Thermo Electron Corporation，螺杆直径24mm，长径比25∶1，五段式温控系统，本实验以末端的套筒温度为研究对象，文中的温度控制均是指套筒的末端温度。

1.2 实验方法

1.2.1 各组分及指标的测定方法[3]和配方的计算方法 蛋白质的测定：凯氏定氮法；脂肪的测定：索氏抽提法；水分的测定：直接干燥法；灰分的测定：基准法；粗纤维的测定：中性洗涤剂法；淀粉的测定：蒽酮比色法；糊化度的测定：DSC法[7]；配方设计计算方法：线性规划法与AAS氨基酸评分法，由matlab软件计算得出[5-6]。

1.2.2 米蛋白的提取制备 取原料米粉碎后过80目筛，在室温下以浓度0.07mol/L的NaOH溶液浸泡3h以上进行提取，其中原料米和NaOH溶液的料液比为1∶6，所得提取液在温度4℃、离心速度8000r/min的条件下离心30min以上，然后取上清液再离心，重复此操作一次以上，合并收集到的提取液并将其真空浓缩，最后再次粉碎并过80目筛，制得蛋白补充剂备用[4]。

1.2.3 米粉的生产工艺 纯米粉（过80目筛）过夜衡重，与其他主要成分按照配方混合均匀，加水调配，过60目筛，挤压膨化，切条，粉碎，加入其他辅料（包括营养强化剂）进行调配，混合，过筛，包装，微波灭菌。

1.2.4 产品的感官评定 感官评定人员组成15人的评定小组，对米粉产品进行感官评定。评定时，从色泽形态、气味滋味、冲调性三方面对产品进行打分（0～10分）。其中冲调性、气味等指标的评定需将成品调成糊状。冲调的方法为：将20g米粉，边搅拌边加入60mL 80℃的热水。搅拌时观察黏度及结块情况，以判断冲调性。

1.2.5 数据处理软件 Stata 10.0，matlab 7.9。

2 结果与讨论

2.1 米蛋白的制备

经碱提处理后所得的溶液体系经观察从上到下可大致分为三层：第一层为澄清溶液，浅黄色，为所提取的蛋白液，即为蛋白补充剂粗品；第二层为浆状体，主要为大米淀粉和少量蛋白；第三层为白色粉状物，主要为白淀粉，收集第二层和第三层可以获得大米淀粉。制得的蛋白补充剂的成分（质量百分比）见表1。该产品采用的蛋白补充剂即大米蛋白是一种低敏优质蛋白，特点在于：a.原料易得，成本经济。本实验中蛋白补充剂的原料既可选用市售的粳米，也可使用生产过程中的碎米以及过筛时颗粒大于筛孔的粳米粉；b.低过敏性。大米蛋白属于低抗原性蛋白，食用时更为安全；c.副产物利用，提高产品附加值。在提取大米蛋白的过程中，同时可得高纯度的大米淀粉。米蛋白的制备采用传统碱提法[4]，在工业生产中可以使用碎米进行浸提，也可以使用生产中的洗米水。本实验模拟了在工业条件下的一种米蛋白简单易得的提取方法，并针对原料米进行了优化，提取工艺采用优化后的各参数进行。

表1 制备得蛋白粉的主要理化指标Table 1 The physical and chemical indexes of the prepared protein-powder

2.2 配方设计

2.2.1 原料大米的选择 原料的选择对于米粉的加工至关重要，米的品种品质影响其加工后期产品的粘度、溶胀性等因素，原料中蛋白质以及其它营养物质的含量与产品品质直接相关。本实验采用1.2.1中所述的方法测定原料的各成分，结果见表2。将表2中的数据代入，计算出该原料的蛋白质含量、脂肪含量和能量密度[8]，表3中列出了国标中对于婴幼儿谷物辅助食品的部分要求，以及该原料带入计算后的值。

表2 原料米各主要成分的测定（%）Table 2 The main composition analysis of the raw rice

表3 国标对婴幼儿高蛋白谷物辅助食品的部分要求以及计算值Table 3 Some requirements from national food safety standard of cereal-based complementary food for infants and young children and the calculated value of the formula

由此，该原料米粉的能量密度和蛋白含量基本接近标准中所示婴幼儿谷物辅食的量，可以尝试使用该大米（阳山大米）作为婴幼儿营养米粉的原料。

2.2.2 配方设计结果 根据GB10769规定的内容，以蛋白质、能量、脂肪以及微量元素为约束条件，以大米粉、制备的蛋白粉、白砂糖、粉末油脂为主要原料进行配方设计，计算得以下配方：大米粉65%、粉末油脂4%、白砂糖10%、制备得蛋白粉21%。

2.3 挤压工艺条件的研究

各组分物料混合后，在挤压过程中相互作用和影响。在制定挤压机各参数时，应充分考虑原辅料的特性以及成品的感官性质。各原料在机筒内的物理化学反应复杂且难以一一表征，因此，有必要对此几种原料混合而成的产品工艺条件进行优化。而“在挤压膨化中，谷物淀粉能获得较高的α化度即糊化度，这样的变化将部分长链淀粉大分子分解成糊精、还原糖等可溶性物质，有助于提高谷物淀粉在人体的消化率”[9-10]，同时，挤压过程还将一些人体不易耐受的抗营养因子进行改性，尤其一些蛋白质在此过程中结构变化，从而更容易被酶水解。因此，本实验选取糊化度作为挤压是否完全的指标优化工艺。

图1 水分含量对糊化度的影响Fig.1 The influence of moisture content on gelatinization degree

2.3.1 物料水分含量的影响 选定螺杆转速为100r/min，套筒末端温度为120℃，分别准备水分含量为8%、10%、14%、18%、20%，22%、24%的物料样品，测定各挤压产品的糊化度。物料水分含量对糊化度的影响见图1，由图1可知，随着水分含量的增加，糊化度首先呈上升的趋势，这是因为物料中的水分在挤出末端高温高压的作用汽化形成多孔结构，而当水分含量上升到一定阶段后，挤出末端所产生的能量不足以汽化物料中的水分，经糊化后的物料重新吸湿，从而膨化体积减小，糊化度有所降低。考虑到实验中的可操作性，水分含量应选择相对“中等”含量，即14%～20%之间。

2.3.2 螺杆转速的影响 选定物料水分含量为18%，套筒末端温度为120℃，分别在60、80、100、120、140r/min的转速条件下测定各挤压产品的糊化度。螺杆转速对糊化度的影响见图2，随着螺杆转速的增大，其膨化度先增大后减小。当转速较低时，原料在机筒内停留的时间长，出料较慢，特别是温度较高时，熔融状态的物料粘度较大，易滞留在螺杆间隙，发生堵机的现象。若螺杆转速过高，会使得物料在机筒内的时间过短，从而α化的时间不够，糊化度降低。

图2 螺杆转速对糊化度的影响Fig.2 The influence of screw speed on gelatinization degree

2.3.3 套筒温度的影响 选定物料水分含量为18%，螺杆转速为80r/min，分别在80、100、120、140、160℃的套筒温度条件下测定挤压产品的膨化度。套筒温度对糊化度的影响见图3，糊化度随套筒温度的提高而增大，当温度较低时，水分汽化速度慢，形成的孔较小，但当温度过高时，产品易发焦，且在挤压过程中，汽化速度过快，易发生喷射现象。

图3 套筒温度对糊化度的影响Fig.3 The influence of temperature on gelatinization degree

2.3.4 各实验条件的优化 根据以上单因素实验，选取套筒温度（末端）、螺杆转速、物料水分含量三个因素，设计三因素三水平正交表，各因素水平编码见表4，实验结果见表5。

表4 正交实验因素水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal experiments

表5 正交实验表Table 5 Orthogonal test table

由表4中各因素的极差R（C）>R（A）>R（B），各因素对糊化度影响的大小为套筒温度>物料水分>螺杆转速。优化的参数组合是A2B1C3，即物料水分含量18%，螺杆转速80r/min，套筒末端温度140℃，此时对应的糊化度为96.94。

2.4 产品的感官评定

综合评分满分为10分，色泽形态、气味滋味、冲调性分别占权重的0.3、0.4、0.3[11]。评分标准和结果见表6。经计算，综合评分为7.12，评定人员对于该产品的感官品质较满意，该产品的感官性质基本可以满足消费者的喜好。

3 结论

本实验旨在提出一种综合利用大米的配方，将大米蛋白作为蛋白补充剂，得到一种低敏高蛋白米粉配方：大米粉65%，粉末油脂4%，白砂糖10%，制备得蛋白粉21%。并对其挤压膨化的工艺条件进行了初步探索，优化的工艺条件为：原料水分含量18%，螺杆转速80r/min，套筒末端温度为140℃。产品经感官评定，其感官性质可行。

本实验作为一种低敏婴幼儿米粉配方设计以及工艺的初步研究，有一些内容还有待深入，比如产品中维生素、微量元素在储存过程中的损失情况以及营养强化等。

表6 产品感官评定表Table 6 Results of the product sensory evaluation

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Study on formula and critical process of low-allergenic infant rice flour

PAN Jing1，WANG He-ya1，QIAN He2
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；
2.State Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

An extrusion processing for infant rice flour with rice as raw material and rice protein optional was studied.An optimizing formula was designed as follows：rice powder 65%，fat powder 4%，white granulated sugar 10%，prepared rice protein 21%.The optimized parameters of extrusion were determined by orthogonal experimental design.The obtained optimized parameters of the rice extrusion were moisture content of rice 18%，screw speed 80r/min，and temperature of sleeve end 140℃.It was proved with sensory evaluation that the product was basically feasible.

infant rice flour；extrusion；rice protein

TS210.1

B

1002-0306（2012）09-0268-04

2011－09－23

潘菁（1988-），女，硕士，主要从事食品工艺与安全性的研究。