我国花生年均总产量达到1 700万吨，占全球总产量40%以上[1]，绝大部分用于榨油。花生粕是花生仁经过榨取花生油后产生的副产品，营养丰富，是我国主要的植物蛋白饲料来源[2]。在一些国家，花生早已不只是用于产油，更多是为了制作高蛋白食品[3]。花生粕加工方式不同，营养价值也不同[4]。我国每年产生花生粕超过9×106t[5]，产量巨大，而花生粕在常温下短时间内就可能发生腐败变质，这已成为食品行业一大难题。花生粕多为褐色块状或者粉末状，是富含多种蛋白质的食品[6]，其中含粗蛋白43.8%以上，含粗纤维32.7%，油脂含量为12%，其粗蛋白含量不亚于大豆粕，花生蛋白中包含有人体必需的8种氨基酸[7]。
蛋白素肉是以植物蛋白为主要基料制作的素肉产品，通过现代食品加工工艺制成的具有类似于肉类食品风味及组织形态的食品[8]。其蛋白质含量较高，脂肪含量低，适合于肥胖、高血脂、素食等有特殊需要的消费人群[9]，因此蛋白素肉在国内具有非常可观的发展空间。
挤压膨化技术是现代食品加工工艺新技术，通过挤压使蛋白质变性，提高人体吸收利用率，同时降低成本，节约资源[10]。本试验选用冷榨花生粕作为原料，利用挤压膨化技术生产蛋白素肉，并对花生蛋白素肉的工艺配方进行优化。该研究可为花生蛋白素肉工业生产提供新思路，可提高企业经济效益。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
花生粕：正阳新地食品工业有限公司；面粉：益海小麦工业有限公司；泡打粉：天津市中英保健食品有限公司；单双甘油脂肪酸酯：佳力士添加剂有限公司。
1.2 仪器与设备
DS32-2双螺杆挤压膨化机（长径比 21∶1）：山东力久特种电机股份有限公司；DHG-9070A鼓风干燥箱：上海树立仪器仪表有限公司；TA-XT plus型物性测试仪：英国Stable Micro System公司；SCIENTZ-48型高通量组织研磨器：宁波新芝生物科技股份有限公司；ZS-100手持式链动封口机：昆山康鸣包装设备有限公司。
1.3 加工工艺
1.3.1 工艺流程
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 花生粕预处理
将花生粕经高通量组织研磨器研磨后过80目筛备用。
1.3.2.2 混合
按比例依次加入花生粕、单双甘油脂肪酸酯、泡打粉，然后加水混合调制成不粘手的粉状物。
1.3.2.3 挤压参数的设定
膨化Ⅰ区、Ⅲ区温度分别为75、125℃，螺杆转速40 r/min，喂料速度30 r/min，膜孔直径2.8 mm。
1.3.2.4 成型调味
将成品放置至室温25℃拌入调味料。
1.3.2.5 包装
将产品放入包装袋中，用封口机进行包装。
1.3.3 花生蛋白素肉制备工艺
1.3.3.1 花生蛋白素肉制备单因素试验
以感官评分为指标，考察水添加量（14%、18%、22%、26%、30%）、螺杆转速（20、25、30、35、40 r/min）、挤压膨化Ⅱ区温度（130、140、150、160、170 ℃）、面粉含量（30%、37%、44%、51%、58%）、泡打粉含量（0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%）、单双甘油脂肪酸酯含量（0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%）对花生蛋白素肉的感官品质的影响。
1.3.3.2 响应面优化试验
在单因素试验的基础上，根据Box－Behnken设计试验原理，采用响应面分析法进行试验[11]，因素水平见表1。
表1 因素水平
Table 1 Factor and levels
水平 A面粉含量/%DⅡ区温度/℃-1 44 30 1.4 140 0 51 35 1.6 150 1 58 40 1.8 160 B螺杆转速/（r/min）C泡打粉含量/%
1.4 感官评价
本试验请20名经过培训的食品专业学生进行感官评价，评分标准见表2。
表2 感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation criteria
项目 满分 评价标准膨化度20 疏松多孔，孔隙大小均匀，组织状态松软（16分～20分）孔隙较大小均匀，组织形态略松软（11分～15分）空隙较少，大小不一，弹性较差（6分～10分）无膨化无法食用（≤5分）
续表2 感官评价标准
Continue table 2 Sensory evaluation criteria
项目 满分 评价标准颜色 20 呈淡黄绿色，颜色分布均匀，无杂色（16分～20分）颜色呈深绿色，分布较均匀，略有杂色（11分～15分）颜色呈褐色，无法食用（6分～10分）颜色呈黑色（≤5分）香味 20 有浓厚香味且带花生特有的豆腥味，无其他不良气味（16分～20分）具有淡淡的香味，豆腥味显著（11分～15分）有香味，豆腥味较浓（6分～10分）强烈的豆腥味，引起人体不适（≤5分）咀嚼口感20 有良好弹性，内聚性良好，咀嚼口感好（16分～20分）弹性较好，咀嚼感较好（11分～15分）易碎，咀嚼口感疏松（6分～10分）无肉的质感，发黏（≤5分）外观状态20 完整，表面光滑，结构紧密，组织排列有序（16分～20分）完整，有气泡产生，组织结构较完整（11分～15分）碎片状，不连续，表面有气泡，条形不完整（6分～10分）不成条状，没有固定形状（≤5分）
1.5 质构质量参数测定
将花生蛋白素肉切成1 cm×0.5 cm×0.5 cm的小块测定质构。质构采用物性测定仪，选用P50柱形探头对花生蛋白素肉的硬度、弹性、黏性、咀嚼度等指标进行测定，测试前速度设置为2 mm/s，测试速度设置为1 mm/s，测试后速度设置为2 mm/s，下降距离设置为50%，接触力设置为5 g，往复运动两次，每种样品重复10次，取10次测定的平均值[12]。
1.6 数据处理
采用 Excel 2016软件、SPSS 16.0软件、Expert-Design 8.0.6软件进行数据处理。
2 结果与分析
2.1 单因素试验分析
2.1.1 水添加量对花生蛋白素肉感官品质的影响
水添加量对花生蛋白素肉感官评分的影响结果见图1。
图1 水添加量对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.1 Effect of water addition on sensory evaluation of peanut protein meat
由图1可知，随着水添加量的增加，花生蛋白素肉的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。水添加量过低时，物料挤压区阻力过大，物料难以成型，并对机器造成损伤[13]；水添加量过大时，会导致物料的黏性过大，水吸收热量，由液态转变成气态，使挤压区内压力不稳定，产品表面会出现气泡和破裂现象，甚至产生物料喷出现象影响产品感官品质[14]。因此，选择水添加量为26%最合适。
2.1.2 螺杆转速对花生蛋白素肉感官品质的影响
螺杆转速对花生蛋白素肉感官评分的影响结果见图2。
图2 螺杆转速对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.2 Effect of screw speed on sensory evaluation of peanut protein meat
由图2可知，随着螺杆转速的增加，感官评分呈现出先上升后下降的趋势，在螺杆转速为35 r/min时，感官评分达到最高。螺杆转速过高，物料在挤压区内时间短，物料未能充分混合、成型，且受热不均匀，因此熟化不完全；螺杆转速过低，物料停留时间过长，承受的剪切作用小，且受热时间变长，甚至还会导致物料过度熟化及产生焦糊味，感官品质降低。因此，选择螺杆转速35 r/min为宜。
2.1.3 Ⅱ区温度对花生蛋白素肉感官品质的影响
物料主要依靠蛋白质变性和淀粉糊化完成挤压膨化，所以温度是一个相当重要的条件，物料所吸收的热量主要来自于机筒壁加热，挤压腔内的加热区域主要分成3个部分，分别是I区、Ⅱ区和Ⅲ区，经预试验发现，I区、Ⅲ区对花生蛋白素肉成型影响不大，因此确定Ⅰ区、Ⅲ区温度分别为75、125℃，Ⅱ区温度对感官评分的影响最大，为研究对象。挤压Ⅱ区温度对花生蛋白素肉感官评分影响的结果见图3。
图3 Ⅱ区温度对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.3 Effect of zone Ⅱ temperature on sensory evaluation of peanut protein meat
由图3可知，随着Ⅱ区温度的升高，感官评分呈现出先上升后下降的趋势，当Ⅱ区温度为150℃时，感官评分达到最高。随着温度的升高，产品的膨化度上升，当温度过低时，不利于淀粉糊化，会导致产品膨化度低；当温度过高时，可能会引起物料中的蛋白质与淀粉分解产物发生美拉德反应，反应产生的产物不易被人体消化吸收，进而导致产品感官品质降低[15]。因此，选择最适Ⅱ区温度为150℃。
2.1.4 面粉含量对花生蛋白素肉感官品质的影响
面粉含量对花生蛋白素肉感官评分的影响结果见图4。
图4 面粉含量对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.4 Effect of flour content on sensory evaluation of peanut protein meat
由图4可知，随着面粉含量的增加，感官评分呈现出先上升后下降的趋势，在面粉含量为44%时感官评分最高。面粉里含有大量的淀粉，挤压膨化主要依靠淀粉糊化和蛋白质变性，淀粉可以使产品具有良好的口感和一定的硬度。淀粉糊化后，吸水性增大，进入人体后易消化，产品质地柔软，在低水分含量状态下，淀粉在挤压过程中糊化程度良好[16]。面粉含量较低时，产品膨化度低，不利于产品的口感。面粉含量过高时，淀粉糊化掩盖了花生粕的香味，失去了产品原本的意义。因此，选择面粉含量为44%。
2.1.5 泡打粉含量对花生蛋白素肉感官品质的影响
泡打粉含量对花生蛋白素肉感官品质的影响结果见图5。
图5 泡打粉含量对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.5 Effect of baking powder content on sensory evaluation of peanut protein meat
由图5可知，随泡打粉含量不断增加，花生蛋白素肉感官评分呈现先上升后下降趋势，当泡打粉含量为1.4%时，产品具有花生特有的淡香味，膨化度最佳，弹性十足，花生蛋白素肉品质达到最佳。泡打粉是复合膨松剂，能形成疏松多孔的组织结构，使产品质地柔软、口感酥软；当泡打粉含量较低时，产品的膨化程度不理想，气泡分布不均匀，导致产品感官品质降低，当泡打粉含量较高时，产品弹性较差，入口后易碎，韧性较差，产品表面不光滑，存在表面破裂现象[17]。因此，选择泡打粉含量为1.4%。
2.1.6 单双甘油脂肪酸酯含量对花生蛋白素肉感官品质的影响
单双甘油脂肪酸酯含量对花生蛋白素肉感官品质的影响结果见图6。
图6 单双甘油脂肪酸酯含量对花生蛋白素肉感官评分的影响
Fig.6 Effect of mono-and diglycerides of fatty acids ester on sensory evaluation of peanut protein meat
由图6可知，随着单双甘油脂肪酸酯含量的增加，花生蛋白素肉的感官评分呈现出先上升后下降的趋势。单双甘油脂肪酸酯能够减少物料受到的作用力，可以抑制淀粉糊化，从而降低黏性，因此会影响产品的感官品质。当单双甘油脂肪酸酯含量较高时，花生蛋白素肉硬度不断增大，黏性逐渐减小，弹性和咀嚼性增大，当单双甘油脂肪酸酯含量较少时，弹性和咀嚼性较差[18]。单双甘油脂肪酸酯含量对花生蛋白素肉的感官品质影响较小，含量在0.9%左右比较合适。
2.2 响应面优化试验结果
响应面试验结果见表3。
表3 响应面试验结果
Table 3 Response surface test results
试验号 A面粉含量Y感官评分1 0 1 1 0 90.00 2 0 0 1 1 79.86 3 1 0 1 0 84.57 4 1 -1 0 0 82.22 5 0 0 0 0 88.86 6 0 0 -1 -1 80.86 7 0 -1 0 -1 84.29 8 0 1 0 1 86.65 9 -1 1 0 0 89.57 10 1 0 -1 0 82.30 11 0 0 0 0 87.14 12 0 -1 1 0 82.86 13 0 1 0 -1 90.12 14 0 0 -1 1 81.86 15 0 0 1 -1 88.98 16 0 0 0 0 89.14 17 0 -1 -1 0 80.86 18 1 1 0 0 87.57 19 1 0 0 -1 85.00 20 0 0 0 0 86.71 21 -1 0 1 0 84.57 22 -1 0 0 -1 86.57 23 -1 -1 0 0 83.71 24 0 1 -1 0 82.57 25 0 0 0 0 89.00 26 -1 0 0 1 82.14 27 0 -1 0 1 83.43 28 1 0 0 1 81.43 29 -1 0 -1 0 82.71 B螺杆转速C泡打粉含量DⅡ区温度
2.2.1 回归分析
回归分析结果见表4。
表4 方差分析
Table 4 Variance analysis
注：P＜0.01表示差异极显著；P＜0.05表示差异显著。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P模型 262.71 9 29.19 27.81 ＜0.000 1 A面粉含量 3.19 1 3.19 3.04 0.097 3 B螺杆转速 70.69 1 70.69 67.36 ＜0.000 1 C泡打粉含量 32.28 1 32.28 30.75 ＜0.000 1 DⅡ区温度 34.85 1 34.85 33.21 ＜0.000 1 AB 0.07 1 0.07 0.06 0.817 8 AC 0.04 1 0.04 0.04 0.853 0 AD 0.18 1 0.18 0.16 0.698 2 BC 7.37 1 7.37 7.02 0.015 8 BD 1.70 1 1.70 1.44 0.249 6 CD 25.64 1 25.64 24.43 ＜0.000 1 A2 22.10 1 22.10 21.06 0.000 2 B2 1.41 1 1.41 1.19 0.292 9 C2 65.07 1 65.07 62.00 ＜0.000 1 D2 25.89 1 25.89 24.67 ＜0.000 1残差 19.94 19 1.05失拟方差 14.66 15 0.98 0.74 0.702 9误差 5.28 4 1.32总和 282.65 28
对各个因素和响应值进行回归分析，得到的回归方程为：Y=-975.183 28+3.436 38A+1.761 95B+402.503 57C+8.299 94D-3.64×10-3AB+0.073 214AC+3.07×10-3AD+1.357 5BC-0.013 05BD-1.265CD-0.038 827A2-0.018 65B2-79.937 5C2-0.020 487D2。
由表4可知，回归模型中P值＜0.01，且F值为27.81，说明该方差模型极显著，失拟项（P=0.702 9＞0.05）不显著；决定系数R2=0.929 5，调整决定系数R2Adj=0.896，响应值变化为89.6%，因此可以用这个模型对花生蛋白素肉的感官品质进行预测，说明该模型的预测值与试验值有较好的拟合性[19]。因素B、C、D对感官评分影响极显著（P＜0.01），A影响不显著（P＞0.05）。此外，交互项 BC 影响显著（P＜0.05），CD 影响极显著（P＜0.01），二次项 A2、C2、D2影响极显著（P＜0.01）。影响感官评分的因素顺序为螺杆转速（B）＞Ⅱ区温度（D）＞泡打粉含量（C）＞面粉含量（A）。
通过对模型结果的分析处理，确定最优工艺条件为水添加量26.07%、Ⅱ区温度150.3℃、螺杆转速40 r/min、面粉含量50%、泡打粉含量1.71%，感官评分理论预测值为90.48分。
2.2.2 验证试验
基于试验操作的可行性，对响应面优化最佳工艺条件进行修正，水添加量26%、Ⅱ区温度150℃、螺杆转速40 r/min、面粉含量50%，泡打粉含量1.7%，验证试验结果见表5。
表5 最佳条件下验证试验
Table 5 Technical validation and precision for optimum process conditions
试验编号 感官评分 平均值 标准偏差 相对标准偏差/%1 89.58 90.41 0.908 0.010 0 2 90.26 3 91.38
验证试验相对标准偏差小于1%（可信度＞99%），精密度较高，理论值与预测值接近，此模型可靠。
2.3 质构分析
质构分析结果见表6。
表6 花生蛋白素肉质构分析结果
Table 6 results of meat texture analysis of peanut protein
硬度/kg 弹性 内聚性 黏性 咀嚼度/kg回复性 膨化度/%1 257.804 0.892 0.714 833.441 743.112 0.237 661.22
由表6花生蛋白素肉各项指标值可知，产品的内部结构疏松多孔，经过挤压膨化技术处理后使得内部组织化程度高，纤维结构良好[20]。同时经过挤压膨化的花生蛋白素肉口感紧实，弹性适中，有嚼劲，膨化度良好。
3 结论
本文在单因素试验的基础上进行响应面分析，得到最佳工艺条件：水添加量26%、单双甘油脂肪酸酯0.9%、面粉含量50%、螺杆转速40 r/min、泡打粉含量1.7%、Ⅱ区温度150℃。在最佳工艺条件下制作的花生蛋白素肉呈黄绿色，疏松多孔，具有花生特有的香味，口感富有弹性，并含有多种营养物质，各项指标均符合试验设计目标要求。
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