綠茶麥胚代餐粉的配制及流變學(xué)特性研究

謝安國，李瀚姝，郭桂義，尹鵬

（1.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽471000；2.河南省豫南茶樹資源綜合開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南信陽464000）

隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，“三高”及肥胖問題也日益嚴(yán)重。營養(yǎng)健康、方便快捷的代餐食品在市場(chǎng)中越來越受到歡迎。營養(yǎng)代餐具有低熱量、易飽腹的特點(diǎn)，通過減少能量攝入達(dá)到控制體重的目的。茶葉中含有咖啡堿、茶多酚、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素以及微量元素等多種生物活性成分[1]。被證實(shí)能夠抗氧化、緩解疲勞、促進(jìn)消化、降低血糖濃度、增強(qiáng)人體免疫力等[2]。優(yōu)質(zhì)茶葉還具有突出的香氣[3]和舒適口感，成為許多產(chǎn)品的添加物。此外，占小麥籽粒的2%左右的小麥胚芽，具有調(diào)節(jié)人體血壓、降低血脂，防止動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾病等生理功能[4]。這兩種原料富含膳食纖維素，且具有許多有益健康功效，是生產(chǎn)代餐的理想成分[5]。

本文研究綠茶味胚芽代餐粉的配方和生產(chǎn)工藝，并進(jìn)行優(yōu)化，從風(fēng)味口感、營養(yǎng)成分等方面提升代餐粉的品質(zhì)。同時(shí)分析產(chǎn)品營養(yǎng)成分和流變學(xué)特性，為生產(chǎn)出營養(yǎng)豐富、口感舒適的優(yōu)質(zhì)代餐食品提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

1.1.1 原料

信陽毛尖蒸青綠茶，一芽?jī)扇~，由信陽農(nóng)林學(xué)院茶學(xué)院所提供。乳清蛋白粉：廣東三德醫(yī)藥科技有限公司；木糖醇：廣州福正東海食品有限公司；小麥胚芽粉：河南洛陽優(yōu)谷生態(tài)食品有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

9101 型旋風(fēng)式微型高速樣品粉碎機(jī)：北京檢測(cè)儀器有限公司；SK2105 型電磁爐：山東九陽生活電器有限公司；HH-S4 型電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；DT802A 型電子天平：常熟市佳衡儀器有限公司；STSJB-300 型頂置式電子攪拌器：上海索延機(jī)電設(shè)備有限公司；DHR-2 型旋轉(zhuǎn)流變儀：廈門儀宸科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 代餐粉加工工藝流程

原輔料處理→稱取→混合→加水沖調(diào)→水浴保溫→攪拌→冷卻→成品

1）原輔料處理：信陽毛尖綠茶經(jīng)旋風(fēng)式高速粉碎機(jī)粉碎后，過篩后備用。小麥胚芽經(jīng)焙烤，再經(jīng)高速粉碎機(jī)制粉后備用。

2）稱取與沖調(diào)：根據(jù)試驗(yàn)制定的數(shù)據(jù)稱取原輔料，倒入容器中按比例加入水進(jìn)行沖調(diào)。水溫80 ℃～90 ℃，加水量為70 mL。

3）水浴保溫、攪拌：將燒杯放入80 ℃的恒溫水浴鍋中用電子攪拌器攪拌，攪拌速度設(shè)為600 r/min，攪拌時(shí)間1 min。

4）冷卻、品評(píng)：等溫度降至50 ℃左右，放入品嘗紙杯中由品評(píng)員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.2 代餐粉的感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)的人員選擇：考慮到性別不同對(duì)甜酸味道感知的差別選擇男女同學(xué)各10 人，共計(jì)20 人進(jìn)行試驗(yàn)。均具有正常的視覺、味覺、嗅覺、觸覺感知能力。無色盲色弱、不吸煙喝酒等，且均了解感官評(píng)定的方法步驟和注意事項(xiàng)[6-8]。

評(píng)價(jià)因素的確定：對(duì)于感官評(píng)價(jià)所考察的項(xiàng)目根據(jù)GB/T 10221-2012《感官分析術(shù)語》[9]，確定從香味、味道、色澤、口感方面評(píng)分。采用環(huán)比評(píng)分法進(jìn)行權(quán)重分配[10]。具體內(nèi)容見表1。

表1 代餐粉感官評(píng)分表Table 1 Sensory scoring scale of meal replacement powder

1.2.3 代餐粉單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

確定不同原料的添加量對(duì)綠茶代餐粉的感官品質(zhì)的影響規(guī)律以及大致的添加范圍，將各原料的添加量設(shè)置成合適的梯度，只對(duì)要考察的單個(gè)因素進(jìn)行變化，不改變其他原料的添加量以此來選擇出各因素的最佳添加量。依次考察綠茶粉、乳清蛋白粉、全脂奶粉、木糖醇、小麥胚芽粉的添加量對(duì)代餐粉感官評(píng)價(jià)的影響。

單因素試驗(yàn)中，小麥胚芽粉的添加量分別為：8、11、14、17、20 g 5 個(gè)水平。綠茶粉添加量分別為：1、2、3、4、5 g 5 個(gè)水平。乳清蛋白粉的添加量分別為：8、9、10、11、12 g 5 個(gè)水平。木糖醇的添加量分別為：1、2、3、4、5 g 5 個(gè)水平。與其余原輔料混合后加入75 mL 開水，攪拌冷卻后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以單因素試驗(yàn)的結(jié)果為基準(zhǔn)，選取小麥胚芽粉的添加量A、綠茶粉的添加量B、乳清蛋白粉的添加量C以及木糖醇的添加量D 作為代餐粉的感官評(píng)價(jià)的影響因素，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)[11]。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 代餐粉的正交試驗(yàn)因素與水平表Table 2 Orthogonal experimental factors and levels of meal replacement powder

1.2.5 代餐粉營養(yǎng)成分測(cè)算以及與日常膳食應(yīng)用的對(duì)比

依照中國食物成分表[12]，分析綠茶麥胚營養(yǎng)代餐的營養(yǎng)成分。為了對(duì)照產(chǎn)品的代餐功效，對(duì)男女各20位“上班族”志愿者進(jìn)行膳食營養(yǎng)調(diào)查[13]。依照食物成分表，對(duì)志愿者3 日內(nèi)晚餐平均攝取的營養(yǎng)成分含量進(jìn)行換算，包括：能量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、碳水化合物含量等。最后將志愿者晚餐的膳食營養(yǎng)與代餐粉進(jìn)行了對(duì)比分析。

1.2.6 代餐粉流變性的測(cè)定

為了測(cè)量代餐產(chǎn)品的黏度，并探究各輔料成分添加對(duì)產(chǎn)品的影響，使用旋轉(zhuǎn)流變儀分別進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流變性試驗(yàn)。測(cè)試樣品有3 種，一種樣品是包含所有配料（小麥胚芽粉、綠茶粉、乳清蛋白粉和木糖醇）按照最終成品比例配制的樣品，記作標(biāo)準(zhǔn)代餐產(chǎn)品C；另外兩種是未添加綠茶粉的產(chǎn)品A 和未添加乳清蛋白的產(chǎn)品B。每種樣品靜態(tài)和動(dòng)態(tài)流變測(cè)量都重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。

兩種流變測(cè)量溫度均為30 ℃，流變儀轉(zhuǎn)子直徑為35 mm，兩平面距離為1 mm，測(cè)靜態(tài)流變性時(shí)以0.1 s-1～200 s-1的速率剪切。測(cè)動(dòng)態(tài)流變性時(shí)：角頻率為1 rad/s～10 rad/s。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 小麥胚芽粉添加量對(duì)代餐粉感官品質(zhì)的影響各成分對(duì)代餐粉產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見圖1。

圖1 各成分對(duì)代餐粉產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of ingredients on sensory score of meal replacement powder

由圖1a 可以得出，小麥胚芽粉添加量在14 g 的時(shí)候，感官評(píng)分最高。小麥胚芽粉作為一種食品添加劑具有乳化和增稠的效果。當(dāng)其添加量少于14 g 時(shí)，會(huì)使代餐粉缺乏黏稠的口感，過多的添加麥胚粉會(huì)使代餐粉不利于沖調(diào)，成品糊口。因此，14 g 為最佳的小麥胚芽粉添加量。

2.1.2 綠茶粉添加量對(duì)代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖1b 可以看出，添加4 g 綠茶粉時(shí)得分最高，符合評(píng)分員喜好。綠茶粉添加量低于4 g 時(shí)綠茶粉無明顯香味，沖調(diào)出的代餐呈乳白色、綠茶色很淡，產(chǎn)品特點(diǎn)不突出。在綠茶的添加量超過5 g 時(shí)，產(chǎn)品的綠茶風(fēng)味過濃，產(chǎn)生苦味。沖調(diào)出的代餐呈深綠色；同時(shí)飲品中會(huì)有未溶解的綠茶小顆粒，口感不細(xì)膩，所以感官評(píng)分低[1]。

2.1.3 蛋白粉添加量對(duì)代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖1c 可以看出，在蛋白粉的添加量為9 g 的時(shí)候感官評(píng)價(jià)的得分最高，效果最好。乳清蛋白粉添加量低于9 g 時(shí)，不能提供良好的口味，沖調(diào)出的代餐粉味道雜糅，色澤亮度低。在乳清蛋白粉的添加量過多的時(shí)候，會(huì)覆蓋產(chǎn)品的綠茶風(fēng)味、奶香味和甜味。沖調(diào)出的代餐色澤淺綠，影響食欲。綜上所述，乳清蛋白粉的添加量為9 g。

2.1.4 木糖醇添加量對(duì)代餐粉感官品質(zhì)的影響

由圖1d 可以得出，木糖醇添加量在3 g 的時(shí)候，感官評(píng)分最高。當(dāng)木糖醇的添加量比3 g 少時(shí)，由于木糖醇添加不足，甜度不夠，導(dǎo)致代餐粉苦味明顯，難以入口。當(dāng)木糖醇的添加量在3 g 以上的時(shí)候，由于甜度太高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失去特別的綠茶風(fēng)味，代餐粉入口甜膩，甜苦差異明顯味道分層不集中。因此，添加3 g 木糖醇最佳。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果及其極差分析見表3。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果及其極差分析Table 3 Orthogonal test results and range analysis

由表3 可知，各因素影響產(chǎn)品感官品質(zhì)的主次順序?yàn)椋築＞C＞A＞D，茶葉粉添加量影響最為顯著。茶葉粉加入過多會(huì)使代餐粉產(chǎn)生苦味和澀味，影響感官評(píng)定人員的喜好度，因此分?jǐn)?shù)會(huì)偏低，而綠茶加入量過少又會(huì)造成產(chǎn)品呈現(xiàn)黃綠色，顏色差影響感官評(píng)定人員的食用欲望，因此茶葉粉對(duì)感官評(píng)分的影響最大。乳清蛋白粉的加入會(huì)賦予代餐粉奶香味，中和綠茶產(chǎn)生的苦澀味，提高代餐粉的可接受度。乳清蛋白粉的添加量對(duì)感官的影響也較明顯。小麥胚芽粉使代餐粉的黏稠度提高、穩(wěn)定性增強(qiáng)；木糖醇帶有甜味，提高產(chǎn)品適口度；兩者對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響相對(duì)較小。正交試驗(yàn)結(jié)果表明較優(yōu)組合為A2B2C3D1，表中該組合的感官評(píng)分為93.13 分。對(duì)該組合樣品進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，3次感官評(píng)價(jià)的平均分為94.1，高于其他組合，說明該組合結(jié)果最優(yōu)。因此味道最佳的產(chǎn)品配方為添加胚芽粉14 g、綠茶粉4 g、蛋白粉9 g 和木糖醇3 g。

2.3 代餐粉營養(yǎng)成分分析

依照中國食物成分表[12]，將綠茶麥胚代餐粉中各原輔料所含的營養(yǎng)成分進(jìn)行核算。同時(shí)，對(duì)某公司“上班族”群體進(jìn)行膳食營養(yǎng)調(diào)查[13]，依照食物成分表，計(jì)算志愿者三日內(nèi)晚餐平均攝取的營養(yǎng)成分含量。代餐粉與日常晚餐的營養(yǎng)攝入進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見表4。

表4 代餐粉和日常晚餐營養(yǎng)含量對(duì)比Table 4 Comparison of nutritional contents of meal replacement and daily dinner

表4 中數(shù)據(jù)可以看出，代餐粉所含蛋白質(zhì)和膳食纖維比例較高，能量和碳水化合物較低。2 袋代餐粉60g 可沖調(diào)出約200 mL 食物，通過食用代餐粥，降低饑餓感，減少能量攝入，具有一定的減肥瘦身的效果。麥胚芽所含油脂為不飽和脂肪酸，此外，茶葉和麥胚還富含維生素、生物堿等活性成分，都對(duì)人體健康有益[14-15]。

2.4 代餐粉流變學(xué)特性分析

通常黏度用來表征流體對(duì)抗流動(dòng)性的能力大小，代餐糊的黏度會(huì)受機(jī)械剪切的作用發(fā)生改變。代餐粉靜態(tài)流變測(cè)定結(jié)果見圖2。

圖2 所示隨著剪切速率的增加代餐粉的黏度先上升后下降，最后趨于平緩，出現(xiàn)了“剪切稀化”現(xiàn)象[16]。這是因?yàn)?，隨著速度增加，代餐糊里的淀粉鏈被拉直，彼此間的纏繞點(diǎn)減少，流層之間的剪切力變小，使得黏度下降[17]。此外，全成分樣品黏度最高，綠茶粉和乳清蛋白都可以增加樣品的靜態(tài)黏度。代餐粉動(dòng)態(tài)流變測(cè)定結(jié)果見圖3。

圖2 代餐粉靜態(tài)流變測(cè)定結(jié)果Fig.2 Static rheological determination of meal replacement powder

圖3 代餐粉動(dòng)態(tài)流變測(cè)定結(jié)果Fig.3 Dynamic rheological determination of meal replacement powder

動(dòng)態(tài)流變測(cè)定結(jié)果如圖3 所示，隨著角頻率的增加，彈性模量和黏性模量均增加。彈性模量大于黏性模量反映出了弱凝膠流變學(xué)特性。從圖中還可以看出，樣品A 不含綠茶粉，主要成分為胚芽粉和乳清蛋白，黏彈性最高；加入綠茶粉的樣品C 黏彈性最低，說明受綠茶加入的影響淀粉鏈的纏節(jié)點(diǎn)減少，更易在機(jī)械剪切的作用下被拉直。彈性模量可以暫時(shí)儲(chǔ)存在形變中，然后恢復(fù)。而黏性模量則直接轉(zhuǎn)化為剪切熱量消失[18]。

3 結(jié)論與展望

本文對(duì)綠茶營養(yǎng)代餐粉的配方研究表明，茶葉粉添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響最為顯著，適量添加能賦予代餐食品獨(dú)特的綠茶芳香，過量添加有苦澀味。乳清蛋白粉的添加不僅能夠提高產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值，還可以增加產(chǎn)品黏稠度和乳香，從而提升代餐粉的可接受度。作為甜味劑的木糖醇以及作為基料的小麥胚芽粉對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響相對(duì)較小。經(jīng)過單因素和正交試驗(yàn)分析，配料為小麥胚芽粉14 g、綠茶粉4 g、蛋白粉9 g 和木糖醇3 g 時(shí)，產(chǎn)品評(píng)分較高。

通過營養(yǎng)調(diào)查分析出，本試驗(yàn)配制的代餐粉所包含的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量較高，減少減肥人士空腹時(shí)的饑餓感，并具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和生理功效。通過流變學(xué)分析出，綠茶粉和乳清蛋白都可以增加樣品的靜態(tài)黏度，但動(dòng)態(tài)黏度中，綠茶粉會(huì)降低產(chǎn)品的彈性模量和黏性模量。本試驗(yàn)對(duì)新型營養(yǎng)代餐粉配方及生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，為茶葉資源的綜合利用和新口味代餐粉的開發(fā)提供了有價(jià)值的參考。