雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的配制及其品質特性分析

都 陽，張婧婕，何曉葉，韓 迪，趙博雅，劉芯鑰，王 靖

（農業(yè)農村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081）

近年來，隨著人們生活水平提高，生活節(jié)奏加快，肥胖癥、糖尿病等由飲食引發(fā)的病癥及其并發(fā)癥的發(fā)病率也顯著提高，這引起了人們的廣泛關注，人們對食物的關注從飽腹向營養(yǎng)、安全、便捷轉變，吃出健康的觀念逐漸深入人心。方便快捷地從食物中攝取營養(yǎng)成為了大眾關注的重點，代餐食品應運而生。

代餐食品，又稱為膳食替代品，可替代部分或全部正餐，快速方便地為人體提供多種營養(yǎng)素。常見的代餐食品包括代餐粉、代餐棒、代餐粥、代餐餅干、代餐奶昔等[1]。受眾最廣的為代餐粉。代餐粉是一種由谷類、豆類、薯類食材等為主，其他屬類植物的根、莖、果實等可食用部分為輔，經(jīng)挑選、烘焙、添加或不添加輔料、按一定比例混合、粉碎、篩選、殺菌、包裝等工藝制成的一種單一或綜合性沖調粉劑產(chǎn)品[2]。

我國代餐食品市場呈高速發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國代餐市場規(guī)模已達60億元且年增長率保持在30%以上[3]。市場需求不斷增加，代餐的種類和功能性也在不斷改進和豐富，以滿足不同人群健康的需求，具有廣闊的發(fā)展前景。雙蛋白是指以大豆蛋白等植物蛋白和以牛奶蛋白等動物蛋白為代表的天然優(yōu)質動植物蛋白，按照營養(yǎng)量效關系和精準互作獲得的食用蛋白源[4]，其在臨床以及扶貧營養(yǎng)干預中都取得了很好的營養(yǎng)功能效果，研究顯示，攝入雙蛋白能夠提高白血病患者的肌肉水平和生存質量，改善患者蛋白質營養(yǎng)不良的狀況以及提高貧困人群營養(yǎng)健康水平[5?7]。本研究在雙蛋白的基礎上研制一款高蛋白、高纖維、易飽腹、脂肪含量低、營養(yǎng)豐富以及流動性好的雙蛋白營養(yǎng)代餐粉。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雙蛋白營養(yǎng)粉（本課題組已有成果，主要成分為乳清蛋白、大豆分離蛋白等）；代餐粉（不同產(chǎn)品用Ⅰ、Ⅱ表示） 市售；魔芋粉 湖北一致魔芋生物科技股份有限公司；奇亞籽 深圳市瑞利來實業(yè)有限公司龍崗食品廠；菊粉 淄博益生康緣生物科技有限公司；麥芽糊精 山家人公司；果粉 天津市真如果食品工業(yè)有限公司。

YP2002型電子天平 上海越平科學儀器有限公司；XQM-2型球磨儀 上海天創(chuàng)粉末技術有限公司；JP-1000C型粉碎機 永康市久品工貿有限公司；SYH-5型三維混合機 江蘇三洋干燥工程有限公司；HR1848型食物料理機 飛利浦（中國）投資有限公司；BT-1001型智能粉體特性測試儀 丹東百特儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 高纖膳食組合原料的粉碎方式及混料配方探究料理機粉碎、粉碎機粉碎和球磨儀球磨等不同粉碎方式以及奇亞籽、菊粉和魔芋粉等原料不同混料方式對代餐粉粉體狀態(tài)、過100目篩得率及水溶分散時間的影響。根據(jù)預實驗結果，決定采用球磨方式粉碎，粉碎時長為1 h，轉速為525 r/min，每20 min間歇一次。高纖膳食組合混料配方設計見表1。

表1 高纖膳食組合的混料配方（%）Table 1 Mixing formula of high-fiber diet combination(%)

1.2.2 代餐粉制備工藝 代餐粉的制備工藝如圖1所示。

圖1 代餐粉制備工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of meal replacement powderpreparation

1.2.3 代餐粉單因素實驗設計 單因素實驗中，控制單一變量，依次考察高纖膳食組合、麥芽糊精以及果粉的添加量對代餐粉感官評價的影響。將高纖膳食組合、麥芽糊精以及果粉與其他原輔料（雙蛋白營養(yǎng)粉）混合后取10 g加入90 mL、65℃的水，攪拌冷卻后進行感官評價，具體工藝參數(shù)如下。

固定其他變量高纖膳食組合添加量12.8%（百分比皆為占雙蛋白營養(yǎng)代餐粉整體的比例，下同），麥芽糊精添加量8%，果粉添加量5.2%，分別探究高纖膳食組合添加量分別為10.8%、11.8%、12.8%、13.8%、14.8%時，麥芽糊精添加量分別為4%、6%、8%、10%、12%時，果粉添加量分別為3.2%、4.2%、5.2%、6.2%、7.2%時代餐粉的感官品質。

1.2.4 正交試驗設計 以單因素實驗的結果為基準，選取高纖膳食組合的添加量、麥芽糊精的添加量、果粉的添加量作為代餐粉的感官評價的影響因素，進行L9（34）正交試驗[8]，正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計Table 2 Orthogonal experimental factorsand horizontal design

1.2.5 代餐粉的感官評價 感官評價人員的選擇標準：鑒于性別差異對味道的感知程度有所不同，選取有食品專業(yè)知識的老師同學20人，男女比例1:1。所選人群各項感知能力均正常，無吸煙酗酒、色盲色弱等問題[9]。

評價因素的選擇：參考GB/T 10221-2012《感官分析 術語》[10]以及T/DCF 001-2019《代餐粉》[2]，確定從風味、口感、色澤、沖調性四個方面進行評分，每項權重各占0.25，整體認可度為每項感官評分乘以權重后的加和。具體評分細則內容見表3。

表3 代餐粉感官評分標準Table 3 Sensory scoring scale of meal replacement powder

1.2.6 代餐粉粉體特性分析 采用智能粉體特性測試儀進行檢測。評價指標：以壓縮度和休止角評價流動性；以差角和分散度為指標測定飛濺性能。

1.2.6.1 休止角的測試與計算 用小勺將代餐粉加到固定好的振動篩上，代餐粉通過篩網(wǎng)經(jīng)出料口灑落到休止角平臺上并逐漸形成椎體。堆積代餐粉的自由表面與水平面之間所夾銳角即休止角。

1.2.6.2 崩潰角的測試與計算 測定方法同休止角。測量完休止角后，給堆積的代餐粉一定的外力沖擊使其自由表面崩塌，崩塌后堆積代餐粉的表面與水平面之間的夾角稱為崩潰角。

1.2.6.3 差角的計算

1.2.6.4 分散度的測試與計算 將空接料盤放在天平上稱重，讀取空盤數(shù)值后放入指定位置，稱量10 g代餐粉加到粉體特性儀頂部的分散度入料口中，代餐粉瞬間自由落下到接料盤中，取出接料盤并放到天平上讀取數(shù)值，點擊計算按鈕，儀器自動顯示分散度結果。

1.2.6.5 壓縮度的測定與計算 松裝密度的測試與計算：將空的100 mL量杯放在天平上稱量，讀取量杯空杯質量數(shù)值后放入指定位置，啟動電磁振動器并緩緩加料至充滿容器并溢出，用刮板將容器口刮平并用毛刷將外壁粘附的代餐粉清除干凈后置于天平上讀取數(shù)值，點擊計算按鈕即可顯示相應的松裝密度。

振實密度的測試與計算：將空的100 mL量杯放在天平上稱量，讀取量杯空杯質量數(shù)值后與100 mL延長筒連接，將適量的代餐粉加到振實密度組件中并啟動振實按鈕，結束后用刮板將容器口刮平并用毛刷將外壁粘附的代餐粉清除干凈后置于天平上讀取數(shù)值，點擊計算按鈕后直接顯示振實密度結果。

壓縮度的計算：

1.2.6.6 過篩得率 將稱重后的樣品加到100目篩網(wǎng)上，啟動振動按鈕，測試結束后稱量托盤上收集到的樣品并計算。

1.2.7 代餐粉營養(yǎng)成分測算 參考GB 28050-2011《預包裝食品營養(yǎng)標簽通則》[11]以及中國食物成分表[12]，繪制雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的應用成分表。并與國外代餐食品標準的能量限定以及國內市場主要代餐食品蛋白質、脂肪和膳食纖維對比。

1.2.8 水溶分散時間測定 稱取10 g雙蛋白代營養(yǎng)餐粉，溶于100 mL去離子水，放于3000 r/min的磁力攪拌器上攪拌，記錄代餐粉全部溶解分散所用的時間。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗和指標的測定均重復3次，采用Microsoft Excel 2016、GraphPad Prism 8.0.1軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS Statistics 17進行統(tǒng)計學分析。采用SPSS進行差異顯著分析，當P<0.05即具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 高纖膳食組合原料的粉碎方式及混料配方

風味和口感是消費者選擇食品時重要的購買驅動力。在追求營養(yǎng)價值的同時，具有良好風味和口感的食物更容易受到消費者的青睞。而粉碎可以減小物料粒徑，提高口感。本實驗探究了不同的混料配方對球磨研磨效果、物料水溶分散時間[13]及代餐粉品質的影響，實驗結果見表4。

表4 不同的混料配方對研磨效果、物料水溶分散時間及代餐粉品質的影響Table 4 Effect of different mixing formula on thegrinding effect,water-solubledispersion time of thematerial and quality of themeal replacement powder

常規(guī)粉碎的物料粒徑大，口感差，食用者難以接受，而球磨粉碎以后，能明顯改善食品的品質，提高口感和速溶性[14]。

奇亞籽營養(yǎng)成分含量豐富，但本身還含有部分脂肪[15?19]，對奇亞籽的加工造成一定的困難。通過探究，發(fā)現(xiàn)球磨后物料顆粒均勻，色澤較好，效果優(yōu)于料理機和粉碎機粉碎；奇亞籽單獨球磨時物料黏在珠子上無法收集，奇亞籽與菊粉以及奇亞籽與魔芋粉混合球磨，顆粒與色澤均有所改善，當奇亞籽與菊粉、魔芋粉三者按比例混合后球磨，過100目篩得率最高，不僅能提高原料利用率[20]，而且能夠開發(fā)新食品原料，簡化生產(chǎn)工藝、節(jié)約成本，提高產(chǎn)品質量及產(chǎn)品附加值。

2.2 單因素實驗結果

2.2.1 高纖膳食組合添加量對代餐粉感官品質的影響 高纖膳食組合中水溶性膳食纖維豐富，吸水膨脹，形成一種膠狀物質，具有增稠的效果[21]，在不影響代餐粉感官品質的基礎上，高纖膳食組合添加量越多，飽腹感越強。從圖2中可以看出，高纖膳食組合的添加量對代餐粉的色澤影響較小，代餐粉的整體認可度以及溶解性隨著高纖膳食組合的增加呈現(xiàn)先增強后降低的趨勢，當高纖膳食組合添加量為12.8%時，代餐粉的整體認可度最高。當高纖膳食組合添加量低于12.8%時，代餐粉粘度太差；添加量過高則使代餐粉過于濃稠，溶解性差，不利于沖調食用，出現(xiàn)結塊，降低了口感，因此高纖膳食組合的添加量最適為12.8%。

圖2 高纖膳食組合添加量對代餐粉感官品質的影響Fig.2 Effect of adding amount of high-fiber diet combination on sensory quality of meal replacement powder

2.2.2 麥芽糊精添加量對代餐粉感官品質的影響麥芽糊精流動性及溶解性較好，具有增稠和乳化的作用[22]。由圖3中可以看出，當麥芽糊精添加量在8%～10%左右時，代餐粉整體認可度高。8%和10%的色澤和風味差異不明顯。根據(jù)口感和溶解性的分值來看，麥芽糊精的添加量對代餐粉的口感和溶解性有較大的影響。麥芽糊精添加量低于8%時，代餐粉速溶性較差，口感不夠細膩。當其添加量高于10%時，代餐粉沖調后粘度增加，口感降低。因此，麥芽糊精的適宜添加量為8%～10%。

圖3 麥芽糊精添加量對代餐粉感官品質的影響Fig.3 Effect of maltodextrin addition on sensory quality of meal replacement powder

2.2.3 果粉添加量對代餐粉感官品質的影響 果粉營養(yǎng)價值很高，對改善代餐粉口感有一定的作用[23]。從圖4中可以看出，果粉的添加對于代餐粉的溶解性沒有明顯的影響，但隨著果粉添加量的增加，整體認可度及口感先提升后有所下降，當添加量為5.2%時，認可度最高。當果粉添加量少于5.2%時，甜度不足，沖調出的代餐粉味道不突出，繼續(xù)增加果粉的添加量，風味有所下降是因為甜味上升從而影響了復合味道，品質下降。因此，果粉的最適添加量為5.2%。

圖4 果粉添加量對代餐粉感官品質的影響Fig.4 Effect of the amount of fruit powder added on the sensory quality of meal replacement powder

2.3 正交試驗結果分析

以高纖膳食組合的添加量、麥芽糊精的添加量、果粉的添加量做三因素三水平正交試驗，結果及其方差分析見表5，主體間效應分析見表6。

表5 正交試驗結果及其方差分析Table 5 Orthogonal test results and analysis of variance

通過軟件預測得到的最佳組合為A1B3C2，即高纖膳食組合12.3%、麥芽糊精9%、果粉5.2%，但該組合未在實驗組中出現(xiàn)，正交試驗得到最佳組合為A1B2C2，因此再進行驗證實驗，軟件預測最佳組合A1B3C2三次實驗得分平均值為21.56分，正交最優(yōu)組合A1B2C2三次實驗的平均分為22.13分，高于其他組合，說明該組合結果最優(yōu)。因此，最佳配方組合為高纖膳食組合12.3%、麥芽糊精8.5%、果粉5.2%。

表6中A為高纖膳食組合添加量，B為麥芽糊精添加量，C為果粉添加量，P（A）=0.006，P（B）=0.036，P（C）=0.026，三者均小于0.05，說明三者添加量對代餐粉影響顯著，每個因素的不同水平都能影響整體品質，且影響效果為A>C>B，即高纖膳食組合添加量>果粉添加量>麥芽糊精添加量。

表6 主體間效應分析Table 6 Analysisof intersubjectivity effect

2.4 代餐粉粉體特性分析

本研究選取了兩個市售產(chǎn)品，進行粉體的休止角、崩潰角、差角、分散度以及壓縮度等性質的測定，以壓縮度和休止角來評價粉體的流動性，壓縮度和休止角越小，粉體流動性越好；差角和分散度來測定飛濺性能，差角和分散度越大，飛濺性越強，粉體質量越差[24]。結果顯示，雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的休止角為35.26°，壓縮度為17.00%，均小于兩種市售的代餐粉，則雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的流動性要優(yōu)于市售的兩種產(chǎn)品；此外，雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的差角為5.89°，分散度為7.00%，亦小于兩種市售代餐粉，說明雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的飛濺性要優(yōu)于兩種市售產(chǎn)品，無強烈的飛濺性能。具體測算結果見表7。

表7 不同代餐粉粉體特性對比結果Table 7 Comparison of powder characteristics of different meal replacement powders

2.5 代餐粉營養(yǎng)成分分析

參考GB 28050-2011《預包裝食品營養(yǎng)標簽通則》[11]以及中國食物成分表[12]，對雙蛋白營養(yǎng)代餐粉中的物料所含成分進行計算并繪制雙蛋白營養(yǎng)代餐粉的營養(yǎng)成分表（見表8）。此外，與國外代餐食品標準的能量限定以及國內市場主要代餐食品蛋白質、脂肪和膳食纖維對比。國外代餐食品標準的能量限定見表9[2]，市場主要代餐食品蛋白質和脂肪分布見表10[2]。

表8 雙蛋白營養(yǎng)代餐粉營養(yǎng)成分Table 8 Nutrition composition of dual-protein nutrition meal replacement powder

表9 國外代餐食品標準中規(guī)定的能量值[2]Table 9 Energy limits of foreign food standards for meal replacements[2]

表10 市場主要代餐食品的蛋白質、脂肪和膳食纖維分布[2]Table10 Distribution of protein,fat and dietary fiber of main meal replacementsin themarket[2]

由表9可以看出，國外代餐食品標準的能量限定基本要求每餐達到835 k J及以上，消費者依據(jù)個人喜好，每餐52 g雙蛋白營養(yǎng)代餐粉即可滿足相應的能量需求。由表10可以看出，市場主要代餐食品蛋白質和膳食纖維含量較低，脂肪含量較高，由表8可以看出，雙蛋白營養(yǎng)代餐粉具有高蛋白、高纖維、脂肪含量低的特點。通過食用雙蛋白營養(yǎng)代餐粉，在滿足消費者基本營養(yǎng)需求的同時，提供飽腹感，減少其他食物的攝入量，從而達到一定的控制體重的效果。此外，高纖膳食組合中奇亞籽含有ω-3不飽和脂肪酸，菊粉可改善血脂狀況和腸道環(huán)境，降低高血脂及結腸癌的風險[24?27]。

3 結論

本文通過探究高纖膳食組合原料不同粉碎及混料方式，發(fā)現(xiàn)采用三種原料混合球磨的方法可以解決奇亞籽含脂肪難粉碎的問題。通過單因素及正交試驗對雙蛋白營養(yǎng)代餐粉配方進行優(yōu)化，結果表明，添加量對代餐粉感官評價的影響顯著性順序為高纖膳食組合添加量>果粉添加量>麥芽糊精添加量。當高纖膳食組合添加量為12.3%、麥芽糊精添加量為8.5%以及果粉添加量為5.2%時，代餐粉整體認可度最高。

通過粉體特性分析，結果顯示，雙蛋白營養(yǎng)代餐粉具有良好的流動性。通過營養(yǎng)成分分析可以看出，本研究研制的雙蛋白營養(yǎng)代餐粉高蛋白、高膳食纖維、脂肪含量較少、營養(yǎng)豐富，在滿足有控制體重需求人群基本營養(yǎng)的同時，能夠提高飽腹感，方便食用，具有較高的營養(yǎng)價值及應用價值。研發(fā)新型雙蛋白營養(yǎng)健康代餐粉產(chǎn)品，具有廣泛的市場應用前景，可為我國代餐粉行業(yè)發(fā)展提供新的方向。