王 新，柴朝源，聂中琼，刘靖宇，2，孟俊龙，2，朱转转

（1. 山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中 030801；2. 黄土高原食用菌提质增效协同创新中心，山西晋中 030801）

谷子（Setaria italica（L.） Beauv） 又称黄粟或粟米，是我国北方半干旱地区重要的小杂粮作物。近年来，因其独特的风味、色泽和营养价值而受到广泛关注，谷子产品以小米的色泽，尤其是黄色作为判断小米产品品质最为重要的感官指标[1]。小米中富含的黄色素，尤其是类胡萝卜素是人体中必不可少的营养素[2]，是维A 的主要饮食来源，同时也是重要的抗氧化剂和自由基清除剂，如番茄红素、芦丁和玉米黄质，可以降低癌症和心血管疾病的风险[3]。

蛹虫草（Cordyceps militaris (L.) Link），又名北冬虫夏草，是目前工厂化生产技术最为成熟的一种食用与药用子囊真菌[4]。蛹虫草子实体因富含黄色素而呈现鲜艳的亮黄色，是天然黄色素的理想来源[5-6]。2009 年蛹虫草被我国卫生部批准为新资源食品[7]。Dong J Z 等人[8]的研究结果表明，蛹虫草黄色素，主要由4 种水溶性极好的类胡萝卜素组成，且具有极强的体外抗氧化活性。2019 年课题组的前期研究结果也表明，蛹虫草水溶性类胡萝卜素不仅具有较强的水溶性，且在食品常规加工工艺中呈现良好的稳定性[9-10]，是一种可提高食品的色泽及营养品质的优质天然黄色素[11]。

试验以小米和蛹虫草子实体为主要原料，通过对β - 环状糊精、蛹虫草子实体粉和山梨糖醇的添加量，以及干燥方式的系统研究，以期在提高小米速食粥感官品质与营养价值的同时，研发出一种兼具小米与蛹虫草风味特征的富含类胡萝卜素的速食粥品。

1 材料与方法

1.1 原料和试剂

小米为晋谷21；蛹虫草子实体，山西农业大学食用菌中心提供；β - 环状糊精、山梨糖醇，均为食品级；正丁醇，分析纯。

1.2 仪器与设备

UTP-313 型电子天平，上海花潮电器有限公司产品；UV-8100 型紫外可见分光光度计（Lab Tech）；5804R 型离心机；KS 型多用调速振荡器，北京科伟永兴仪器有限公司产品；封闭调温电炉，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；GZX-9240MBE 型电热鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂产品。

1.3 工艺流程

1.3.1 蛹虫草小米粥的煮制

小米挑选→清洗→蛹虫草子实体→粉碎→加入β - 环状糊精与山梨糖醇→加水煮沸。

1.3.2 速食粥的干燥及指标测定煮制的小米粥→干燥→类胡萝卜素含量测定→加入100 ℃开水适量→冲泡5 min→复水率测定。

1.4 操作要点

1.4.1 速食粥的煮制

按照米水比为1∶7，饮用水400 mL，称取黄小米49.6 g，每次添加不同量的蛹虫草子实体粉、 β -环状糊精、山梨糖醇，蒸煮时间为9 min，以不同配比的小米粥的感官评分为标准，确定最佳速食小米粥的配方。

1.4.2 干燥工艺的确定

将按照最佳配方煮制的小米粥以0.2 mm 的厚度铺在平板中，采取不同的干燥方式进行干燥，并测定干燥后小米粥的复水率和类胡萝卜素的含量。

1.5 产品检验

1.5.1 感官评价指标

感官评价指标见表1。

表1 感官评价指标

选取25 名感官评价人员评分，对3 次评分结果进行统计，取平均值为最终结果。

1.5.2 复水率的测定

取干燥后的样品A（g），置于平皿中，加入适量的100 ℃的开水，搅拌后加盖，5 min 后，沥干水分，用吸水纸将样品表面水分吸干，称质量，复水后米粥成品质量B（g），复水率用B/A 表示。

1.5.3 类胡萝卜素含量的测定

参照张耀元等人[1]的方法，测定类胡萝卜素的含量。

1.6 β - 环状糊精用量对小米速食粥的感官品质的影响

称取49.6 g 黄小米，依次选取β - 环状糊精的用量为0.9，1.8，4.3，6.9，7.6 g，加入蛹虫草子实体粉1.6 g，山梨糖醇2.8 g， 倒入锅中，加水煮沸9 min，制成蛹虫草小米粥。根据感官评价确定最佳的β - 环状糊精用量。

1.7 蛹虫草子实体粉用量对小米速食粥的感官品质的影响

称取49.6 g 黄小米，依次选取蛹虫草子实体粉的用量为1.2，1.4，1.6，1.8，2.0 g，加入山梨糖醇2.8 g，β- 环状糊精4.3 g，倒入锅中，加水煮沸9 min，制成蛹虫草小米粥。根据感官评价确定最佳的蛹虫草子实体粉用量。

1.8 山梨糖醇用量对小米速食粥的感官品质的影响

称取49.6 g 黄小米，依次选取山梨糖醇的用量为1.6，2.2，2.8，3.4，4.0 g，加入蛹虫草子实体粉1.6 g，β- 环状糊精4.3 g，倒入锅中，加水煮沸9 min，制成蛹虫草小米粥。根据感官评价确定最佳的山梨糖醇用量。

1.9 蛹虫草小米速食粥配方的优化

在单因素试验的基础上，依据Box-benhnken 试验原理，以蛹虫草子实体粉用量、β - 环状糊精用量、山梨糖醇用量为试验因素，以感官评分为响应值，进行三因素三水平响应面试验。

表2 响应面试验因素与水平设计/g

1.10 不同干燥工艺对小米速食粥产品品质的影响

按照最佳配方煮制蛹虫草小米粥，将产品以0.2 mm 的厚度平铺于平皿上。处理1：在60 ℃条件下进行热风干燥；处理2：在功率为800 W 条件下进行微波干燥；处理3：在-20 ℃下预冻8 h，然后在-80 ℃下预冻12 h，放入真空冻干机进行干燥48 h。每种干燥条件下平行试验3 次，测定产品的复水率和类胡萝卜素的含量。

2 结果与分析

2.1 不同β - 环状糊精用量对速食小米粥品质的影响

不同β - 环状糊精用量对速食小米粥品质的影响见图1。

图1 不同β - 环状糊精用量对速食小米粥品质的影响

随着β - 环状糊精的添加，产品的感官评分缓慢地先升高后降低。当β - 环状糊精用量为4.3 g时，小米粥的感官评分最高，所制得的小米粥黏稠度适宜。当β - 环状糊精用量小于4.3 g 时，复水后米汤滑稀，稠度低，分层现象严重；当β - 环状糊精用量大于4.3 g 时，速食小米粥的感官评分降低，这可能是由于糊化剂的添加，复水后的方便粥过于黏稠，口感不好，不易于被大众接受。因此，β - 环状糊精的最适用量为4.3 g。

2.2 不同蛹虫草子实体粉用量对速食小米粥品质的影响

不同蛹虫草子实体粉用量对速食小米粥感官品质的影响见图2。

图2 不同蛹虫草子实体粉用量对速食小米粥感官品质的影响

随着蛹虫草子实体粉的不断添加，速食小米粥的感官评分值先升高后降低。当蛹虫草粉末用量为1.6 g 时，小米粥的感官评分最高，复水后的小米粥香味、色泽、口感较好；当蛹虫草粉末用量少于1.6 g时，小米粥的香味色泽略淡；当蛹虫草粉末用量大于1.6 g 时，虽然光泽亮度好，口感发涩，感官评分降低。因此，蛹虫草粉末的最适用量为1.6 g。

2.3 不同山梨糖醇用量对速食小米粥品质的影响

不同山梨糖醇用量对速食小米粥品质的影响见图3。

图3 不同山梨糖醇用量对速食小米粥品质的影响

随着山梨糖醇的添加，小米速食粥的感官评分值先缓慢地升高，到达峰值后，迅速下降。当山梨糖醇用量小于2.8 g 时，可能是因为山梨糖醇用量低时，蛹虫草粉末在小米粥的占比较高而导致复配粥的苦味较重，影响小米粥的口感和品质；当山梨糖醇用量大于2.8 g 时，可能是由于山梨糖醇用量过多，小米粥的甜味明显，影响了小米粥的香味和口感，不易被大众接受。因此，山梨糖醇的最适用量为2.8 g。

2.4 速食小米粥生产工艺的响应面分析与优化

2.4.1 回归模型的建立与分析

据美方官方统计，2017年中国对美国出口金额为5056亿美元，而美国对中国的逆差金额为3752亿美元，导致许多持零和博弈观点的美国政界人士强烈不满，近年来从倡导“自由贸易”调整为仅维护本国利益的“贸易保护主义”，这对中国经济社会发展产生诸多不利影响。

在单因素试验的基础上，以β - 环状糊精用量、蛹虫草子实体粉用量、山梨糖醇用量3 种因素为自变量，以感官评分为响应值，采用三因素三水平响应面分析方法进行富含类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥生产工艺的优化。

响应面试验设计方案及结果见表3，回归方程方差分析见表4。

表4 回归方程方差分析

利用Design Expert 8.06 软件对表3 数据进行回归分析，得到二次多项回归方程，3 个因素（β - 环状糊精用量（A）、蛹虫草粉末用量（B）、山梨糖醇用量（C） 经拟合得到速食小米粥感官评分Y 的回归方程为：

表3 响应面试验设计方案及结果

该模型R2=0.985 2，校正决定系数R2Adj=0.966 1，模型拟合程度好，对富含类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥的感官评分预测可靠。模型回归极显著（p<0.000 1），失拟误差不显著（p=0.209 6>0.05），暗示未知因素对试验结果的干扰较小，模型可较好地反映出试验的真实值。综上说明，该模型可用于预测蛹虫草小米速食粥的最佳配比方案。

利用Design Expert 8.06 软件对模型进行方差分析（见表4），根据对p 值的分析，3 个因素对富含类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥感官评分的影响大小依次为B>C>A，即蛹虫草粉末用量>山梨糖醇用量> β - 环状糊精用量。其中，B、C、A2、B2、C2因素对小米速食粥的感官评分有极显著影响（p<0.01）；AC 和BC 因素交互作用对富含类类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥的感官评分有显著影响（p<0.05）。

2.4.2 富含类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥生产工艺的响应面分析与优化

利用Design Expert 8.06 软件绘制的感官评分Box-benhnken 响应面图（立体图） 和相应的等高线图可直观地反映出各因素之间交互作用对响应值的影响。

山梨糖醇用量和β - 环状糊精用量对小米粥感官评价的影响见图4，蛹虫草粉末用量和山梨糖醇用量对小米粥感官评价的影响见图5，β - 糊精用量和蛹虫草粉末用量对小米粥感官评价的影响见图6。

图4 山梨糖醇用量和β - 环状糊精用量对小米粥感官评价的影响

图5 蛹虫草粉末用量和山梨糖醇用量对小米粥感官评价的影响

图6 β - 糊精用量和蛹虫草粉末用量对小米粥感官评价的影响

β - 环状糊精用量（A） 和山梨糖醇用量（C）的互作等高线呈椭圆形，交互作用显著。蛹虫草粉末用量（B） 和山梨糖醇用量（C） 的交互作用显著，互作等高线呈椭圆形。AB 因素交互作用不显著，表明对感官评分影响不显著。

2.4.3 验证试验

通过响应面分析可以预测出富含类胡萝卜素的蛹虫草小米速食粥的最佳配方为β - 环状糊精用量4.32 g，蛹虫草粉末用量1.54 g，山梨糖醇用量2.87 g，在该条件下方便小米粥的感官评分为93.183 1 分。采用上述最佳配方进行验证试验。考虑到实际操作情况，将方便小米粥的配方修正为β - 环状糊精用量4.3 g，蛹虫草粉末用量1.5 g，山梨糖醇用量2.9 g，此时小米粥的感官评分为93.2 分。

2.5 不同干燥方式对小米速食粥产品品质的影响

不同干燥方式对小米粥复水率的影响见图7。

图7 不同干燥方式对小米粥复水率的影响

在干燥后产品复水率的测定中，以真空冷冻干燥方式效果最好，复水率达4.26%；其次是热风干燥，复水率为1.79%；效果最差的是微波干燥，复水率为1.29%。

不同干燥方式对小米粥类胡萝卜素含量的影响见图8。

图8 不同干燥方式对小米粥类胡萝卜素含量的影响

在干燥后产品类胡萝卜素含量的测定中，真空冷冻干燥方法效果最好，产品中类胡萝卜素含量高达4.48 mg/kg；其次是微波干燥，类胡萝卜素含量为4.02 mg/kg；热风干燥效果最差，产品中类胡萝卜素含量最低，为2.16 mg/kg。

采用微波干燥和热风干燥方法，在干燥过程中，随着干燥时间的延长，产品外观焦黄、表面卷曲、质地坚硬，且产品干燥程度不均一。采用真空冷冻干燥，干燥后小米粥的粒形完整、呈米黄色。

3 结论

试验确定蛹虫草小米速食粥的配方为每份黄小米49.6 g，蛹虫草子实体粉1.5 g，β - 环状糊精4.3 g，山梨糖醇2.9 g，最佳干燥工艺为真空冷冻干燥，在此条件下获得的蛹虫草小米速食粥的类胡萝卜素含量为4.48 mg/kg，用100 ℃开水冲泡5 min 即可获得富含蛹虫草特有清香、色泽诱人的小米粥，产品复水率为4.26%。这一研究结果将为蛹虫草小米速食粥，以及其他蛹虫草与小米功能性产品的研发提供重要参考依据。