响应曲面分析法制备小麦麸皮脂肪模拟品

陈凤莲，陈学红，贾冰心，张 光，张红星

(2..哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨150076;徐州工程大学，江苏徐州221000;3.北京农学院，北京102206)

高脂肪膳食能引起肥胖症、高血脂、心脏病等疾病，而且饮食中饱和脂肪酸过高，会引发乳腺癌、结肠癌等癌症[1－2].因此低脂低热食品的市场需求日渐增大，但无脂产品粗糙的口感让消费者无法接受，于是脂肪替代品应运而生.脂肪替代品是一类可以提供脂肪的一些或者全部功能性质的物质，优质的脂肪替代物不仅能最大限度的降低食品中的脂肪含量，而且能尽可能的保持甚至改善原有食品的感官品质，制得的产品各项指标都接近高脂产品，与传统产品在外观、凤味、口感以及接受性方面无明显差异[3－5].本文以丰富廉价的制粉副产品小麦麸皮为原料，充分利用其废弃物，选择合适的淀粉酶和挤压条件对其中的淀粉进行水解，得到一种主要由低DE值麦芽糊精、水溶性多糖、低聚糖、水溶性蛋白、多肽等组成的小麦麸脂肪替代品.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦麸皮，黑龙江地产;双螺杆挤压机(FMHE－93)，德国 Brabender公司;可见分光光度计(721)，天津市普瑞斯仪器有限公司

1.2 实验方法

1.2.1 双螺杆对小麦麸皮挤压膨化的响应曲面分析

在单因素实验的基础之上，采用响应曲面的分析方法，实验因素与实验水平的设计见表1.

表1 响应曲面分析因素与水平

1.2.2 DE 值的测定方法[6]

DE值=100×(水解后还原糖的量—水解前还原糖的量)/总固形物的量

还原糖的测定:3，5－二硝基水杨酸

总固形物含量的测定:105℃恒重法

1.2.3 小麦麸皮脂肪模拟品的干燥

采用120℃烘干的干燥法对以上所得的小麦麸皮脂肪模拟品进行干燥，即可得到最佳小麦麸皮脂肪模拟品.

2 结果与分析

2.1 双螺杆挤压膨化的单因素结果及分析

2.1.1 物料含水量对成品DE值的影响规律

由图1可知，物料含水量对DE值的影响规律为，随着含水量的增多，DE值呈现先增大后减小的趋势，当物料含水量为35%的时候，小麦麸皮脂肪替代品的DE值最大，为6.71.为:

图1 物料含水量对DE值的影响规律

2.1.2 进料速度对成品DE值的影响规律

由图2可知，进料速度对DE值的影响规律随着进料速度的增大，DE值呈现先增加后减小的趋势，当进料速度为30 g/min的时候，DE值最大为 8.8.

图2 进料速度对DE值的影响规律

2.1.3 螺杆转速对成品DE值的影响规律

由图3可知，螺杆转速对DE值的影响规律为，随着螺杆转速的增大，DE值呈现先增加后减小的趋势，螺杆转速140r/min时，DE值最高为11.28因本实验需选取2～9范围内的DE值，所以螺杆转速选定120 r/min，DE值最大为8.13.为后续实验工艺参数.

图3 螺杆转速对DE值的影响规律

2.1.4 挤压温度对成品DE值的影响规律

由图4可知，挤压温度对DE值的影响规律为:随着挤压温度(机头温度)的逐渐升高，DE值呈现先增加后减小的趋势，当挤压温度为160℃时，DE值最高为11.31，因本实验选取2～9范围内的DE值，所以选定挤压温度为140℃时，DE值最高为7.08为后续工艺参数.

图4 挤压温度对DE值的影响规律

2.1.5 加酶量对成品DE值的影响规律

通过图5可知，随着加酶量逐渐升高，DE值呈现先增加后平缓的趋势，当加酶量为0.8时，DE值为9.63，因超出所需2～9的DE范围，所以选定加酶量为0.6%时，DE值最高为8.74为最佳参数.

图5 加酶量对DE值的影响规律

2.2 双螺杆挤压膨化的响应曲面分析

根据Box－Behnken的中心组合设计原理，综合单因素实验所得结果，确定了对成品DE值有显著影响的三个重要单因素:物料含水量、加酶量、进料速度.

分别以A、B、C代表物料含水量、加酶量、进料速度.以小麦麸皮脂肪替代品的DE值为响应值.通过响应曲面多因素分析方法研究双螺杆挤压膨化对DE值的影响规律，所得结果如表2.图6、7.

用Box－Behnken软件对实验结果进行ANOVA方差分析，所得结果如表3.通过响应曲面的实验分析，可以得出，DE值在物料含水量、加酶量、进料速度的综合影响下，在范围内，DE 值最高为 8.92，最低为3.29.

表2 小麦麸皮脂肪模拟品的响应曲面实验

表3 DE值ANOVA方差分析

图6 物料含水量和进料速度对DE值影响的响应曲面图

图7 物料含水量和加酶量对DE值影响的响应曲面图

图8 加酶量和进料速度对DE值影响的响应曲面图

[1]SATYA S.Position of the American dietetic association:fat replacers[J].Journal of the American Dietetic Association，2005，105(2):266－275.

[2]LUNDMAN P，BOQUIST S，SAMNEGARD A，et al.A high －fatmeal is accompanied by increased plasma interleukin－6 concentrations[J].Nutrition，Metabolism and Cardiovascular Diseases，2007，17(3):195－202.

[3]SUDHA M L，A K SRIVASTAVA，VETRIMANI R，et al.Fat replacement in soft dough biscuits:Its implications on dough rheology and biscuit quality[J].Food Engineering，2007，80:922－930.

[4]PI?ERO M P，PARRA K，HUERTA －LEIDENZ N，et al.Effect of oat＇s soluble fibre(β － glucan)as a fat replacer on physical，chemical，microbiological and sensory properties of low－fat beef patties[J].Meat Science，2008，80(3):675 －680.

[5]WEKWETE B，NAVDER K P.Effect of avocado puree as fat replacers on the physical，textural and sensory properties of oatmeal cookies[J].Journal of Food Quality，2008，31(2):131－141.

[6]SATYA S J，JULIE M J.Position of the American dietetic association:fat replacer[J].Journal of the American Dietetic Association，2005，105(2):267－275.