混料设计优化发芽糙米香蕉复合米粉配方

（扬州大学旅游烹饪学院，江苏扬州225000）

近几年来糙米作为一种新型功能性产品逐渐面世，媒体上经常能看到用糙米来制取具有特定功能的糙米饮料的报道；而在国内，我国目前只研制出了以糙米和白米为主要原料的米乳饮料，并没有做出极具影响力的突破。以发芽糙米生产出来的茶饮料，可以促进血液流通和小便、大便的畅通，发芽糙米其中的活性成分植物多酚类和γ－氨基丁酸等物质，具有抗氧化、增强免疫力、降低三高等功能[1]。发芽糙米经过焙炒熟化后可以直接食用，口感尚佳，具有诱人的焙烤香味，可做糙米茶饮用。

香蕉中富含许多微量元素，人体内的酸碱平衡维持需要这些元素的参与，降低血压值来保护动脉内壁不收到压迫；神经肌肉正常工作也离不开这些微量元素；同时香蕉含有丰富膳食纤维，促进胃肠道蠕动[2]。

目前国内的茶饮料主要是纯茶饮料，如绿茶饮料、红茶饮料等，复合型的茶米饮料在市面上并不多见。而茶饮料的天然性、热能低、糖分含量较低，同时具有消暑解渴等特点，消费者是比较钟爱的。因此，本研究以发芽糙米和香蕉为主要原料，经调配制备发芽糙米香蕉复合饮料，开发一种新的符合饮料产品，来满足人们日渐追求保健的需求，具有良好的开发前景[3]。

1 材料及方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原料

糙米：黑龙江东北大食品有限公司；山楂干：山东天然食客食品有限公司；香蕉片：杭州余杭益民食品有限公司。

1.1.2 试剂与仪器

DYJ-A01家用智能豆芽机：中山市德容电子科技有限公司；GZ008电热恒温鼓风干燥箱：广东佰辉仪器有限公司；TY-800Y多功能粉碎机：永康市敏业工贸有限公司；WK2102电磁炉：佛山市美的电热电器制造有限公司。

1.2 试验设计

试验利用混料试验设计的方式对不同比例配方的搭配组成复合粉制品，并称取复合粉20 g，加入80 mL热水于容器中搅拌均匀，3分钟后对冲调成品进行感官评价。

1.2.1 工艺流程

1.2.1.1 发芽糙米粉的制备

将糙米用清水洗净，用0.5%的次氯酸钠溶液浸泡30 min，接着用清水浸泡8 h，接着用发芽机发芽72 h，模式选择冬季，每10小时换一次水。洗净、沥干后，使用电热恒温鼓风干燥箱对沥干后的发芽糙米进行热风干燥，温度设置为80℃，干燥至水分达到（18±1）%取出。将干燥后的发芽糙米放入电磁炉平底锅里，以文火缓慢炒动，炒至糙米表面变成褐色；再调至弱火缓慢炒动，约经过40 min后，发芽糙米就会冒出淡淡的香气，并呈咖啡般的颜色。关掉炉火，把炒好的褐色发芽糙米放入盘子完全冷却[4-5]。把炒成微焦的糙米放入多功能粉碎机进行粉碎得到发芽糙米粉，过80目筛装袋备用。

1.2.1.2 香蕉粉的制备

将香蕉片取适量放入高速多功能粉碎机中，组装完毕，打成粉末然后过80目筛装袋备用。

1.2.1.3 山楂粉的制备

将山楂干取适量放入高速多功能粉碎机中，组装完毕，打成粉末然后过80目筛装袋备用。

1.2.2 混料设计

试验采用D-最优混料设计，对发芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）进行最佳混料比试验，各因素质量所占百分比总和为100%，通过建立各因素所占比例与感官评分之间的回归方程来探究各成分配比与感官评分的关系并通过Design－Expert软件分析选取最优方案。参考文献，确定各影响因素比例范围[6-9]，见表1。发芽糙米粉比例范围60%～100%，香蕉粉比例范围0%～30%，山楂粉比例范围0%～40%，木糖醇比例范围0%～40%。

表1 发芽糙米香蕉复合粉各粉料范围Table 1 Study on the range of powder of banana compound powder of germinated brown rice

1.3 模糊综合感官评价[10]

试验感官评价组成员由10位具备感官评分经验的烹饪行业专家教师以及烹饪背景的专业学生构成，品尝者就其气味、色泽、组织形态和口感等指标进行评分，感官评定标准见表2。

表2 发芽糙米香蕉复合粉感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria of germinated brown rice and banana composite powder

1）确定因素集：A=（a滋味及气味，a色泽，a组织形态，a口感），A为因素集；

2）确定评语集合85分～100分为很好，70分～85分为好，55分～70分为一般，55分以下为很差，则V表示为：B=（b很好，b好，b一般，b差），B 为评语集；

3）权重确定：口感、滋味及气味关键程度相当，其次是组织形态和色泽，本试验的权重设定为：口感=滋味及气味＞组织状态＞色泽，因素权重表示为：X=[0.4，0.1，0.1，0.4]；

4）模糊矩阵建立与结果计算：统计每个感官指标的评语类别和数量，根据模糊变换公式Z=XR（R表示隶属度矩阵），最后根据评语集进行加和得到每个产品的综合评分[11-12]。

1.4 流变性检测

取20 g产品加入80 mL水（水温60℃）搅拌均匀后，放入恒温恒湿培养箱中待测。黏度测定方程：η=κ×γn-1

式中：η为表观黏度；κ为相关性指数；γ为剪切速率；n为流动指数。

测定并绘制产品的表观黏度与时间变化的关系曲线，样品剪切时间为5 min，剪切速率100/s，每隔20秒取一个点，温度25℃。

2 结果与分析

2.1 模糊评价结果[13-14]

根据混料设计，按照工艺流程，制作20组产品，让评委按照模糊评价既定程序进行评价，得到配方1的评定结果见表3。

表3 配方1评定结果Table 3 Evaluation results of formula 1

根据表3，可以得出 a滋味及气味=[0.1，0.9，0，0]，以此类推，a色泽=[0.2，0.7，0.1，0]，a组织形态=[0，0.8，0.2，0]，a口感=[0，0.9，0.1，0]，整理得到矩阵：

根据Y=XR得到：

根据计算得到20组产品感官的转换矩阵，赋予4个评语集（很好、好、一般、差）分别为 100、85、70、55分，计算模糊感官评分，见表4。

2.2 感官评定结果与回归方程的建立

使用统计分析软件Design-Expert8.0.6进行数据分析，试验设计方案和结果如表4所示，以感官评分（Y）为响应值，发芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）为自变值，建立四因素D-混料设计优化试验。表中所示为复合粉中不同因素所占比例的感官评价结果。

表4 混料设计试验方案及结果Table 4 Experiment scheme and result of mixture design

2.3 模型的建立与显著性分析

使用统计分析软件Design-Expert8.0.6对D-混料试验结果进行回归分析，得到感官评分（Y）与发芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）的回归方程为：

对回归模型实行方差分析见表5。

表5 回归方程模型的方差分析Table 5 Analysis of variance for regression equation model

续表5 回归方程模型的方差分析Continue table 5 Analysis of variance for regression equation model

由表5可知，模型P＜0.05，具有显著性，说明在各因素配比不同的情况下，发芽糙米复合粉的感官评分存在显著差异。此外，响应值的相关系数R2=0.953且失拟度不存在显著性，说明该模型能够较准确且真实地模拟、预测发芽糙米复合粉的感官评分。

2.4 三元曲面图分析[15]

使用统计分析软件Design-Expert8.0.6在回归模型的基础上，发芽糙米粉（A）、香蕉粉（B）、山楂粉（C）以及木糖醇（D）四因素交互作用的三元等值线图以及曲面3D图，发芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇交互作用对感官评价的影响如图1所示，当发芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇取适宜替代比例时，对发芽糙米香蕉复合营养粉的感官评价有极大值，该极大值存在于响应面的顶端。

2.5 配方优化

图1 发芽糙米粉、香蕉粉、山楂和木糖醇交互作用对感官评价的影响Fig.1 Effects of interaction between germinated brown rice flour，banana powder，hawthorn and xylitol on sensory evaluation

使用统计分析软件Design-Expert8.0.6以感官评价为响应值得到一组最优组合为发芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%，并进行验证试验见表6。

表6 优化配方及验证试验结果Table 6 Optimize the formula and verify the experimental results

由表6可知，发芽糙米香蕉复合营养粉的感官评价预测值与实测值不存在显著性差异（P＞0.05），表明试验得到的模型可靠且有效[16]。因此，发芽糙米香蕉复合营养粉的最佳比例为：发芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%。

2.6 产品流变特性

通过测出米粉的流变性，如图2所示，产品黏度下降的趋势放缓，样品含有的主要成分是发芽糙米粉和富含纤维类水果，样品溶于水中，直链淀粉和支链淀粉相互缠绕，但随着时间的推移，米粉跟随者转子不停转动，米粉的结构也会遭到破坏，最后分子结构破坏越来越多直到黏度趋于稳定[17-18]。

图2 米粉流变性Fig.2 Rice flour rheology

3 结论

试验通过D-混料设计对发芽糙米复合营养粉配方进行优化设计，考察发芽糙米粉、香蕉、山楂和木糖醇4种成分所占比例对感官评价的影响，同时通过建立4种原料配比与水油面团感官评价之间的回归模型以研究面团中各成分之间的交互作用。其结果表明最佳工艺配方为：发芽糙米粉：61.8%，香蕉粉：15%，山楂粉：10.7%，木糖醇：12.5%。可制出口感协调，发芽糙米的香气与香蕉的香气配合协调，两者气味互不掩盖；发芽糙米香蕉复合粉成品无杂质和悬浮物，稳定性好，口感滑腻，风味独特。此生产工艺具有生产简单快捷，能耗较低，低碳环保，营养健康，便于工业生产，因此，发芽糙米相关产品的研制工艺具有良好的市场开发前景。

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