一種養(yǎng)胃早餐代餐粉的工藝優(yōu)化及質(zhì)量評(píng)價(jià)

丘苑新*，李存港，林優(yōu)優(yōu)，楊靜嫻

仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程創(chuàng)新研究院（廣州 510225）

近年來(lái)，人們對(duì)于代餐產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)和需求逐步提升，代餐產(chǎn)品能夠快速、便捷地為人體提供各種必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]。劉儉等[2]以沙棘果粉、紅小豆粉、薏仁米粉為主要原料，制得營(yíng)養(yǎng)代餐粉；焦揚(yáng)等[3]以馬鈴薯全粉和小米粉為主要食材，制作蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)代餐粉。它們均能很好地起到代餐的效果，并且代餐餐品還在臨床醫(yī)學(xué)上起到巨大作用，如輔助肥胖癥患者減重[4]、輔助治療糖尿病[5]等。代餐產(chǎn)品的功能日漸豐富，但在益胃功能方面的代餐產(chǎn)品研究較少。

關(guān)于早餐種類攝入，大部分人沒(méi)有對(duì)其中的搭配和原因有深入的了解，僅因個(gè)人習(xí)慣或者購(gòu)買便捷等原因進(jìn)行粗略的搭配[6]。更有甚者，忽略早餐，使胃長(zhǎng)時(shí)間處于饑餓狀態(tài)，造成胃酸分泌過(guò)多，導(dǎo)致胃炎、胃潰瘍等慢性疾病[7]。

鑒于現(xiàn)代人因時(shí)間緊迫而降低早餐質(zhì)量所導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)搭配不均衡甚至胃病的現(xiàn)象，此次試驗(yàn)在原有的代餐粉配方基礎(chǔ)上加入春砂仁[8]、雞內(nèi)金[9]等對(duì)胃有藥用價(jià)值的材料，對(duì)代餐粉熟化工藝進(jìn)行研究與優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出一款營(yíng)養(yǎng)均衡、沖調(diào)簡(jiǎn)單、對(duì)胃腸有保護(hù)和治療作用的早餐代餐粉，并為相關(guān)產(chǎn)品確定最佳工藝參數(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

山藥粉、南瓜粉、葛根粉、青木瓜粉、燕麥、蛋白粉、奶粉、桃膠，均為市售；春砂仁，購(gòu)自品味軒香料；雞內(nèi)金，購(gòu)自同仁堂。

L600醫(yī)用離心機(jī)（湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司）；800Y高速多功能粉碎機(jī)（永康市鉑歐五金制品有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 代餐粉配方及其工藝

在參考文獻(xiàn)[10]及預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定代餐粉的配方：山藥粉20%、南瓜粉12%、葛根粉12%、青木瓜粉12%、燕麥粉10%、蛋白粉12%、奶粉12%、春砂仁提取物2%、雞內(nèi)金4%、桃膠4%。

參考李瑩等[11]的生產(chǎn)工藝，確定工藝流程：原料挑選→清洗→干燥→粉碎→過(guò)篩→稱量→配比→混料→烘烤→冷卻→混合→成品。

操作要點(diǎn)：山藥粉、燕麥粉、南瓜粉、青木瓜粉、葛根粉分別過(guò)篩，分裝密封保存?zhèn)溆茫唤?jīng)過(guò)干燥的雞內(nèi)金、桃膠放入紫外箱中殺菌45 min，然后粉碎成178，165，150，135和124 μm粉末；取100 g粉碎后的春砂仁，加入1000 mL蒸餾水，放入70 ℃水浴鍋中浸提2 h，然后過(guò)濾，濾液進(jìn)行濃縮，濃縮液加入適量燕麥粉調(diào)成糊狀進(jìn)行干燥，最后粉碎過(guò)篩。

1.2.2 單因素試驗(yàn)

試驗(yàn)以烘焙時(shí)間、烘焙溫度、粉碎粒度為三個(gè)因素，研究其對(duì)代餐粉沖調(diào)性特性的影響，每個(gè)因素設(shè)計(jì)5個(gè)水平，每個(gè)水平重復(fù)5次，具體見(jiàn)表1。

表1 單因素試驗(yàn)因素水平表

1.2.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)以時(shí)間、溫度、粉碎粒度為三因素三水平的正交試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定理化指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)確定最佳工藝條件，其因素與水平見(jiàn)表2。

表2 一種早餐代餐粉工藝優(yōu)化的正交試驗(yàn)L9(33)因素與水平

1.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果得出的兩個(gè)最優(yōu)組合，對(duì)其進(jìn)行理化測(cè)定和感官評(píng)定，最終得出最佳熟化工藝條件。

1.3 理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)

1.3.1 溶解度指數(shù)

參照Abbasi等[12]的方法并加以修改。準(zhǔn)確稱取5 g樣品，置于50 mL小燒杯中，加入30 mL蒸餾水溶解。為了使樣品完全溶解、避免形成結(jié)塊，用磁力攪拌器攪拌，室溫下30 min。攪拌完成后將溶液完全轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，充分搖勻。取10 mL該液體，放入離心管中，按3000 r/min離心10 min。離心完成后將上清液完全轉(zhuǎn)入稱量瓶中，在105℃鼓風(fēng)干燥箱中烘至恒重，冷卻后稱其質(zhì)量，按式（1）計(jì)算溶解度指數(shù)DSI。

式中：DSI為試樣溶解度指數(shù)，%；M為上清液中固形物質(zhì)量，g；M1為樣品質(zhì)量，g；B為代餐粉含水量，%。

1.3.2 穩(wěn)定性指數(shù)

參考孫玉清等[13]的方法并加以修改。準(zhǔn)確稱取5 g樣品，置于100 mL量筒中，用溫水調(diào)成糊狀，再加入40 mL沸水于燒杯中，邊加邊攪拌，靜置5 min，按式（2）計(jì)算比值K。K值越大，說(shuō)明沖調(diào)穩(wěn)定性越好。

式中：K為穩(wěn)定性指數(shù)；H為沖調(diào)液總高度，cm；h為上清液高度，cm。

1.3.3 潤(rùn)濕性的測(cè)定

參考陳琳等[14]的方法并加以修改。精確稱取5 g樣品，用溫水調(diào)成糊狀，在燒杯中加80 mL沸水，邊加邊攪拌，靜置10 min，然后用篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾。取5 mL濾液，加入蒸餾水稀釋5倍，測(cè)定其透光率，其透光率為樣品透光率；再取一部分濾液，在沸水中加熱20 min，冷卻后取5 mL溶液稀釋5倍，測(cè)定其透光率，其透光率作為對(duì)照樣品透光率；樣品透光率與對(duì)照樣品透光率的比值定義為濾液的潤(rùn)濕性指標(biāo)。比值越高，潤(rùn)濕性越好；比值越低，潤(rùn)濕性越差。潤(rùn)濕性按式（3）計(jì)算。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)

參考張康逸等[15]代餐粉感官評(píng)價(jià)的方法并加以修改。選20名有經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)員組成評(píng)價(jià)小組，在進(jìn)行品評(píng)時(shí)隨機(jī)放置，分別對(duì)代餐粉的色澤、口感、氣味、沖調(diào)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果取平均值。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 代餐粉的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

將溶解度指數(shù)、穩(wěn)定性指數(shù)、濕潤(rùn)性指數(shù)求和作為理化性指標(biāo)，結(jié)合感官評(píng)價(jià)考察其沖調(diào)性，采用SPSS 22進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 烘焙時(shí)間對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

由圖1可知：在3～4 min，隨著烘焙時(shí)間的增加，理化指標(biāo)與感官指標(biāo)均呈線性增長(zhǎng)，這可能是因?yàn)?10 ℃的烘焙溫度為山藥、葛根等材料中的淀粉糊化提供了能量，使顆粒吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，最后淀粉粒解體進(jìn)入到溶液中，膨脹的淀粉粒比原來(lái)的淀粉大50～100倍，這些顆粒相互纏繞，使淀粉的糊化程度隨時(shí)間變化[16]；在4～4.5 min時(shí)，代餐粉中的淀粉糊化大致到達(dá)完全狀態(tài)，此時(shí)理化指標(biāo)以及感官評(píng)價(jià)呈現(xiàn)相對(duì)最大值；在4.5～5 min，理化指標(biāo)以及感官評(píng)價(jià)開(kāi)始降低，這可能是因?yàn)楹姹簳r(shí)間過(guò)久，大多數(shù)物料烘烤過(guò)度[17]，導(dǎo)致淀粉粉糊化度下降，蛋白質(zhì)、脂類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)遭到破壞，產(chǎn)生異味物質(zhì)?？紤]到代餐粉的顏色、香味以及糊化度，最佳烘焙時(shí)間選擇4.5 min。

圖1 烘焙時(shí)間對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

2.1.2 烘焙溫度對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

淀粉的糊化程度取決于溫度的原因在于淀粉的粒子結(jié)構(gòu)是由非晶體和晶體通過(guò)氫鍵結(jié)合起來(lái)，較低的烘焙溫度所提供的能量能夠使非晶體不穩(wěn)定，卻不足以影響穩(wěn)定的晶體部分。如圖2所示：當(dāng)烘焙溫度為190 ℃時(shí)，代餐粉中淀粉的糊化程度不夠，隨著烘焙溫度的升高，也總有一部分未糊化的淀粉存在，這導(dǎo)致代餐粉的溶解度與穩(wěn)定性等理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)偏低；在200～210 ℃，理化指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)均呈現(xiàn)顯著的快速提高并且達(dá)到峰值，這可能是因?yàn)橹饕仙剿幹械牡矸垲w粒存在一個(gè)典型的二段膨脹過(guò)程[18]，隨著烘焙溫度的升高，有一個(gè)迅速膨脹的過(guò)程，可快速達(dá)到完全糊化。隨著烘焙溫度持續(xù)升高，淀粉糊化過(guò)度，代餐粉中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也遭到破壞，理化指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)呈下降趨勢(shì)。因此最佳烘焙溫度取210 ℃。

圖2 烘焙溫度對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

2.1.3 粉碎粒度對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

由圖3可見(jiàn)：粉碎粒度在178 μm和165 μm時(shí)，代餐粉表現(xiàn)出更好的溶解性、穩(wěn)定性以及濕潤(rùn)性，理化指標(biāo)較高。這可能是因?yàn)榇头鄯鬯榱６容^大，與水的接觸面較大，顆粒之間相互不粘黏，從而提高了溶解度，體現(xiàn)了更好的分散性，有利于沖調(diào)；反之，粉碎粒度在135 μm和124 μm時(shí)粉碎粒度太小，顆粒之間間隙較小，與水的接觸面較小，在濕潤(rùn)的瞬間表面部分容易相互粘黏，從而形成一層致密的膠狀膜，其隔斷了未濕潤(rùn)的顆粒與水的接觸，導(dǎo)致結(jié)塊，不利于沖調(diào)[19]。但從感官評(píng)價(jià)角度分析，粉碎粒度大會(huì)導(dǎo)致代餐粉口感粗糙、不細(xì)膩。綜上考慮，粉碎粒度取135 μm為宜。

圖3 粉碎粒度對(duì)代餐粉沖調(diào)性的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表4可知，影響代餐粉沖調(diào)性的主次因素依次為烘焙時(shí)間＞烘焙溫度＞粉碎粒度。代餐粉中淀粉糊化過(guò)程的兩個(gè)主要影響因素（烘焙溫度和烘焙時(shí)間）在很大程度上決定了代餐粉的品質(zhì)。當(dāng)然，淀粉糊化是一個(gè)十分復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)[20]，淀粉的糊化特性與淀粉的品種[21]、不同生長(zhǎng)環(huán)境[22]及產(chǎn)品的成分[23]包括蛋白質(zhì)、脂類[24]、直鏈淀粉含量有關(guān)。通過(guò)分析，理化指標(biāo)顯示的最優(yōu)組合為A2B3C1，感官評(píng)價(jià)顯示的最優(yōu)組合A3B2C1。為了使試驗(yàn)結(jié)果更加可靠，對(duì)這兩組最優(yōu)組合設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)，粉碎粒度著重考慮感官評(píng)價(jià)的因素，為了使口感細(xì)膩又具備較好的沖調(diào)性，兩個(gè)最優(yōu)組合同時(shí)取135 μm進(jìn)行試驗(yàn)，以確定最佳熟化工藝條件。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。通過(guò)比較理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)的數(shù)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A3B2C2試驗(yàn)結(jié)果均優(yōu)于A2B3C2，故最終確定該代餐粉最佳熟化工藝條件為烘焙時(shí)間4.5 min、烘焙溫度210 ℃、粉碎粒度135 μm。此工藝下制作的代餐粉，沖調(diào)性較好，口感細(xì)膩。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

從現(xiàn)代社會(huì)人們因時(shí)間緊迫而降低早餐質(zhì)量的現(xiàn)象作為構(gòu)思起點(diǎn)，從調(diào)養(yǎng)胃腸的代餐粉功能角度設(shè)計(jì)配方，以溶解度、穩(wěn)定性、濕潤(rùn)性為理化指標(biāo)及感官評(píng)價(jià)為考察指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)確定烘焙時(shí)間、烘焙溫度以及粉碎粒度的最佳范圍，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)以及驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)該早餐代餐粉的熟化工藝進(jìn)行探究。最終確定的最佳熟化工藝條件為烘焙時(shí)間4.5 min、烘焙溫度210 ℃、粉碎粒度135 μm，為相關(guān)產(chǎn)品工藝探究提供參考。此工藝制作的早餐代餐粉，沖調(diào)性好、口感細(xì)膩、營(yíng)養(yǎng)均衡且具有養(yǎng)胃的保健功能。