一種富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥的研制

王 新，柴朝源，聶中瓊，劉靖宇，2，孟俊龍，2，朱轉轉

（1. 山西農業大學食品科學與工程學院，山西晉中 030801；2. 黃土高原食用菌提質增效協同創新中心，山西晉中 030801）

谷子（Setaria italica（L.） Beauv） 又稱黃粟或粟米，是我國北方半干旱地區重要的小雜糧作物。近年來，因其獨特的風味、色澤和營養價值而受到廣泛關注，谷子產品以小米的色澤，尤其是黃色作為判斷小米產品品質最為重要的感官指標[1]。小米中富含的黃色素，尤其是類胡蘿卜素是人體中必不可少的營養素[2]，是維A 的主要飲食來源，同時也是重要的抗氧化劑和自由基清除劑，如番茄紅素、蘆丁和玉米黃質，可以降低癌癥和心血管疾病的風險[3]。

蛹蟲草（Cordyceps militaris (L.) Link），又名北冬蟲夏草，是目前工廠化生產技術最為成熟的一種食用與藥用子囊真菌[4]。蛹蟲草子實體因富含黃色素而呈現鮮艷的亮黃色，是天然黃色素的理想來源[5-6]。2009 年蛹蟲草被我國衛生部批準為新資源食品[7]。Dong J Z 等人[8]的研究結果表明，蛹蟲草黃色素，主要由4 種水溶性極好的類胡蘿卜素組成，且具有極強的體外抗氧化活性。2019 年課題組的前期研究結果也表明，蛹蟲草水溶性類胡蘿卜素不僅具有較強的水溶性，且在食品常規加工工藝中呈現良好的穩定性[9-10]，是一種可提高食品的色澤及營養品質的優質天然黃色素[11]。

試驗以小米和蛹蟲草子實體為主要原料，通過對β - 環狀糊精、蛹蟲草子實體粉和山梨糖醇的添加量，以及干燥方式的系統研究，以期在提高小米速食粥感官品質與營養價值的同時，研發出一種兼具小米與蛹蟲草風味特征的富含類胡蘿卜素的速食粥品。

1 材料與方法

1.1 原料和試劑

小米為晉谷21；蛹蟲草子實體，山西農業大學食用菌中心提供；β - 環狀糊精、山梨糖醇，均為食品級；正丁醇，分析純。

1.2 儀器與設備

UTP-313 型電子天平，上海花潮電器有限公司產品；UV-8100 型紫外可見分光光度計（Lab Tech）；5804R 型離心機；KS 型多用調速振蕩器，北京科偉永興儀器有限公司產品；封閉調溫電爐，北京市永光明醫療儀器有限公司產品；GZX-9240MBE 型電熱鼓風干燥箱，上海博迅實業有限公司醫療設備廠產品。

1.3 工藝流程

1.3.1 蛹蟲草小米粥的煮制

小米挑選→清洗→蛹蟲草子實體→粉碎→加入β - 環狀糊精與山梨糖醇→加水煮沸。

1.3.2 速食粥的干燥及指標測定煮制的小米粥→干燥→類胡蘿卜素含量測定→加入100 ℃開水適量→沖泡5 min→復水率測定。

1.4 操作要點

1.4.1 速食粥的煮制

按照米水比為1∶7，飲用水400 mL，稱取黃小米49.6 g，每次添加不同量的蛹蟲草子實體粉、 β -環狀糊精、山梨糖醇，蒸煮時間為9 min，以不同配比的小米粥的感官評分為標準，確定最佳速食小米粥的配方。

1.4.2 干燥工藝的確定

將按照最佳配方煮制的小米粥以0.2 mm 的厚度鋪在平板中，采取不同的干燥方式進行干燥，并測定干燥后小米粥的復水率和類胡蘿卜素的含量。

1.5 產品檢驗

1.5.1 感官評價指標

感官評價指標見表1。

表1 感官評價指標

選取25 名感官評價人員評分，對3 次評分結果進行統計，取平均值為最終結果。

1.5.2 復水率的測定

取干燥后的樣品A（g），置于平皿中，加入適量的100 ℃的開水，攪拌后加蓋，5 min 后，瀝干水分，用吸水紙將樣品表面水分吸干，稱質量，復水后米粥成品質量B（g），復水率用B/A 表示。

1.5.3 類胡蘿卜素含量的測定

參照張耀元等人[1]的方法，測定類胡蘿卜素的含量。

1.6 β - 環狀糊精用量對小米速食粥的感官品質的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取β - 環狀糊精的用量為0.9，1.8，4.3，6.9，7.6 g，加入蛹蟲草子實體粉1.6 g，山梨糖醇2.8 g， 倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲草小米粥。根據感官評價確定最佳的β - 環狀糊精用量。

1.7 蛹蟲草子實體粉用量對小米速食粥的感官品質的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取蛹蟲草子實體粉的用量為1.2，1.4，1.6，1.8，2.0 g，加入山梨糖醇2.8 g，β- 環狀糊精4.3 g，倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲草小米粥。根據感官評價確定最佳的蛹蟲草子實體粉用量。

1.8 山梨糖醇用量對小米速食粥的感官品質的影響

稱取49.6 g 黃小米，依次選取山梨糖醇的用量為1.6，2.2，2.8，3.4，4.0 g，加入蛹蟲草子實體粉1.6 g，β- 環狀糊精4.3 g，倒入鍋中，加水煮沸9 min，制成蛹蟲草小米粥。根據感官評價確定最佳的山梨糖醇用量。

1.9 蛹蟲草小米速食粥配方的優化

在單因素試驗的基礎上，依據Box-benhnken 試驗原理，以蛹蟲草子實體粉用量、β - 環狀糊精用量、山梨糖醇用量為試驗因素，以感官評分為響應值，進行三因素三水平響應面試驗。

表2 響應面試驗因素與水平設計/g

1.10 不同干燥工藝對小米速食粥產品品質的影響

按照最佳配方煮制蛹蟲草小米粥，將產品以0.2 mm 的厚度平鋪于平皿上。處理1：在60 ℃條件下進行熱風干燥；處理2：在功率為800 W 條件下進行微波干燥；處理3：在-20 ℃下預凍8 h，然后在-80 ℃下預凍12 h，放入真空凍干機進行干燥48 h。每種干燥條件下平行試驗3 次，測定產品的復水率和類胡蘿卜素的含量。

2 結果與分析

2.1 不同β - 環狀糊精用量對速食小米粥品質的影響

不同β - 環狀糊精用量對速食小米粥品質的影響見圖1。

圖1 不同β - 環狀糊精用量對速食小米粥品質的影響

隨著β - 環狀糊精的添加，產品的感官評分緩慢地先升高后降低。當β - 環狀糊精用量為4.3 g時，小米粥的感官評分最高，所制得的小米粥黏稠度適宜。當β - 環狀糊精用量小于4.3 g 時，復水后米湯滑稀，稠度低，分層現象嚴重；當β - 環狀糊精用量大于4.3 g 時，速食小米粥的感官評分降低，這可能是由于糊化劑的添加，復水后的方便粥過于黏稠，口感不好，不易于被大眾接受。因此，β - 環狀糊精的最適用量為4.3 g。

2.2 不同蛹蟲草子實體粉用量對速食小米粥品質的影響

不同蛹蟲草子實體粉用量對速食小米粥感官品質的影響見圖2。

圖2 不同蛹蟲草子實體粉用量對速食小米粥感官品質的影響

隨著蛹蟲草子實體粉的不斷添加，速食小米粥的感官評分值先升高后降低。當蛹蟲草粉末用量為1.6 g 時，小米粥的感官評分最高，復水后的小米粥香味、色澤、口感較好；當蛹蟲草粉末用量少于1.6 g時，小米粥的香味色澤略淡；當蛹蟲草粉末用量大于1.6 g 時，雖然光澤亮度好，口感發澀，感官評分降低。因此，蛹蟲草粉末的最適用量為1.6 g。

2.3 不同山梨糖醇用量對速食小米粥品質的影響

不同山梨糖醇用量對速食小米粥品質的影響見圖3。

圖3 不同山梨糖醇用量對速食小米粥品質的影響

隨著山梨糖醇的添加，小米速食粥的感官評分值先緩慢地升高，到達峰值后，迅速下降。當山梨糖醇用量小于2.8 g 時，可能是因為山梨糖醇用量低時，蛹蟲草粉末在小米粥的占比較高而導致復配粥的苦味較重，影響小米粥的口感和品質；當山梨糖醇用量大于2.8 g 時，可能是由于山梨糖醇用量過多，小米粥的甜味明顯，影響了小米粥的香味和口感，不易被大眾接受。因此，山梨糖醇的最適用量為2.8 g。

2.4 速食小米粥生產工藝的響應面分析與優化

2.4.1 回歸模型的建立與分析

據美方官方統計，2017年中國對美國出口金額為5056億美元，而美國對中國的逆差金額為3752億美元，導致許多持零和博弈觀點的美國政界人士強烈不滿，近年來從倡導“自由貿易”調整為僅維護本國利益的“貿易保護主義”，這對中國經濟社會發展產生諸多不利影響。

在單因素試驗的基礎上，以β - 環狀糊精用量、蛹蟲草子實體粉用量、山梨糖醇用量3 種因素為自變量，以感官評分為響應值，采用三因素三水平響應面分析方法進行富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥生產工藝的優化。

響應面試驗設計方案及結果見表3，回歸方程方差分析見表4。

表4 回歸方程方差分析

利用Design Expert 8.06 軟件對表3 數據進行回歸分析，得到二次多項回歸方程，3 個因素（β - 環狀糊精用量（A）、蛹蟲草粉末用量（B）、山梨糖醇用量（C） 經擬合得到速食小米粥感官評分Y 的回歸方程為：

表3 響應面試驗設計方案及結果

該模型R2=0.985 2，校正決定系數R2Adj=0.966 1，模型擬合程度好，對富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥的感官評分預測可靠。模型回歸極顯著（p<0.000 1），失擬誤差不顯著（p=0.209 6>0.05），暗示未知因素對試驗結果的干擾較小，模型可較好地反映出試驗的真實值。綜上說明，該模型可用于預測蛹蟲草小米速食粥的最佳配比方案。

利用Design Expert 8.06 軟件對模型進行方差分析（見表4），根據對p 值的分析，3 個因素對富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥感官評分的影響大小依次為B>C>A，即蛹蟲草粉末用量>山梨糖醇用量> β - 環狀糊精用量。其中，B、C、A2、B2、C2因素對小米速食粥的感官評分有極顯著影響（p<0.01）；AC 和BC 因素交互作用對富含類類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥的感官評分有顯著影響（p<0.05）。

2.4.2 富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥生產工藝的響應面分析與優化

利用Design Expert 8.06 軟件繪制的感官評分Box-benhnken 響應面圖（立體圖） 和相應的等高線圖可直觀地反映出各因素之間交互作用對響應值的影響。

山梨糖醇用量和β - 環狀糊精用量對小米粥感官評價的影響見圖4，蛹蟲草粉末用量和山梨糖醇用量對小米粥感官評價的影響見圖5，β - 糊精用量和蛹蟲草粉末用量對小米粥感官評價的影響見圖6。

圖4 山梨糖醇用量和β - 環狀糊精用量對小米粥感官評價的影響

圖5 蛹蟲草粉末用量和山梨糖醇用量對小米粥感官評價的影響

圖6 β - 糊精用量和蛹蟲草粉末用量對小米粥感官評價的影響

β - 環狀糊精用量（A） 和山梨糖醇用量（C）的互作等高線呈橢圓形，交互作用顯著。蛹蟲草粉末用量（B） 和山梨糖醇用量（C） 的交互作用顯著，互作等高線呈橢圓形。AB 因素交互作用不顯著，表明對感官評分影響不顯著。

2.4.3 驗證試驗

通過響應面分析可以預測出富含類胡蘿卜素的蛹蟲草小米速食粥的最佳配方為β - 環狀糊精用量4.32 g，蛹蟲草粉末用量1.54 g，山梨糖醇用量2.87 g，在該條件下方便小米粥的感官評分為93.183 1 分。采用上述最佳配方進行驗證試驗。考慮到實際操作情況，將方便小米粥的配方修正為β - 環狀糊精用量4.3 g，蛹蟲草粉末用量1.5 g，山梨糖醇用量2.9 g，此時小米粥的感官評分為93.2 分。

2.5 不同干燥方式對小米速食粥產品品質的影響

不同干燥方式對小米粥復水率的影響見圖7。

圖7 不同干燥方式對小米粥復水率的影響

在干燥后產品復水率的測定中，以真空冷凍干燥方式效果最好，復水率達4.26%；其次是熱風干燥，復水率為1.79%；效果最差的是微波干燥，復水率為1.29%。

不同干燥方式對小米粥類胡蘿卜素含量的影響見圖8。

圖8 不同干燥方式對小米粥類胡蘿卜素含量的影響

在干燥后產品類胡蘿卜素含量的測定中，真空冷凍干燥方法效果最好，產品中類胡蘿卜素含量高達4.48 mg/kg；其次是微波干燥，類胡蘿卜素含量為4.02 mg/kg；熱風干燥效果最差，產品中類胡蘿卜素含量最低，為2.16 mg/kg。

采用微波干燥和熱風干燥方法，在干燥過程中，隨著干燥時間的延長，產品外觀焦黃、表面卷曲、質地堅硬，且產品干燥程度不均一。采用真空冷凍干燥，干燥后小米粥的粒形完整、呈米黃色。

3 結論

試驗確定蛹蟲草小米速食粥的配方為每份黃小米49.6 g，蛹蟲草子實體粉1.5 g，β - 環狀糊精4.3 g，山梨糖醇2.9 g，最佳干燥工藝為真空冷凍干燥，在此條件下獲得的蛹蟲草小米速食粥的類胡蘿卜素含量為4.48 mg/kg，用100 ℃開水沖泡5 min 即可獲得富含蛹蟲草特有清香、色澤誘人的小米粥，產品復水率為4.26%。這一研究結果將為蛹蟲草小米速食粥，以及其他蛹蟲草與小米功能性產品的研發提供重要參考依據。