張孫現(xiàn)

(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院， 福建 福州 350002)

代餐粉是一種可用于替代日常飲食的食品，由一種或多種原輔料按照一定比例和加工工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。 食用代餐粉可以減少每日熱量攝入并達(dá)到減肥或減肥后保持體重的目的(田文靜等，2020)。 隨著社會(huì)發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，代餐粉開袋沖調(diào)即食的特點(diǎn)深受消費(fèi)者喜歡。 根據(jù)主要原料的不同，代餐粉可分為果蔬代餐粉、雜糧代餐粉、肉粉代餐粉等。 雜糧代餐粉主要原料有谷類、豆類和馬鈴薯作物等，雜糧代餐粉具有低熱量、膳食營養(yǎng)均衡、高纖維和易飽腹等特點(diǎn)(Wanget al，2023)。 因此，雜糧代餐粉的開發(fā)應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。

黑米又稱紫米，是我國稻米中的珍貴品種之一，其麩皮富含花青素而呈現(xiàn)黑色。 黑米中的蛋白質(zhì)，膳食纖維和鈣、磷、鐵、鋅等礦物質(zhì)含量高于大米(Itoet al，2019)。 此外，黑米的麩皮層富含大米缺乏的花青素、多酚化合物、生育酚、谷維素和植物淄醇等生物活性物質(zhì)。 因此，黑米比大米具有更高的營養(yǎng)價(jià)值，具有抗炎、抗氧化、抗糖尿病、降低膽固醇和抗動(dòng)脈粥樣硬化等活性(楊碧穎等，2021)。 黑芝麻是胡麻科芝麻種子，具有極高的食用藥物價(jià)值，2002 年被衛(wèi)生部列入“藥食同源”名單。 黑芝麻富含不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素以及木質(zhì)素、芝麻酥和黑色素等活性成分，堪稱全能營養(yǎng)庫(封鏵等，2018)。 研究顯示，黑芝麻具有抗氧化、抗衰老、抗高血壓、抗腫瘤及護(hù)肝等功效(金征宇等，2019)。 蕎麥屬蓼科植物，與小麥、大米和高粱等谷物相比，蕎麥含有更為豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素和膳食纖維等人體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)(涂德星等，2020)。 此外，蕎麥富含多種生物活性物質(zhì)，如多酚類物質(zhì)、蘆丁、槲皮素和蕎麥二醇等。 因此，蕎麥被認(rèn)為是一種健康的谷物，蕎麥?zhǔn)称房山档脱?、血脂，有增?qiáng)人體免疫的功效，對糖尿病、高血壓、高血脂、冠心病、中風(fēng)等患者有輔助療效(劉媛等，2023)。

因此，本研究選用黑米粉、黑芝麻粉以及蕎麥粉復(fù)配成復(fù)合代餐粉，通過單因素和正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，探究黑米復(fù)合代餐粉的配方對其感官評分、溶解度、分散性、潤濕性以及水合能力的影響，并確定黑米復(fù)合代餐粉的最佳配方。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黑芝麻粉和黑米粉(熟粉，寧波市江北五橋糧油有限責(zé)任公司)；蕎麥粉(熟粉，山東谷臻坊食品有限公司)；食品級木糖醇和羧甲基纖維素鈉(佳禾食品股份科技有限公司)。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

H2-16KR 臺式高速冷凍離心機(jī)(湖南可成儀器設(shè)備有限公司)；LE204E/02 分析天平(瑞士梅特勒－托利多公司)；HJ-2 雙頭磁力加熱攪拌器(常州國華電器有限公司)；HH-1 數(shù)顯電子恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)；電熱恒溫干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)；SYH-5 三維混合機(jī)(南京火燥機(jī)械科技有限公司)。

1.3 黑米復(fù)合代餐粉的制備工藝

將提前準(zhǔn)備好的黑米粉、黑芝麻粉和蕎麥粉按一定比例進(jìn)行調(diào)配，并按照食品添加劑中的標(biāo)準(zhǔn)對木糖醇和羧甲基纖維素鈉進(jìn)行復(fù)配，將調(diào)配后的黑米復(fù)合代餐粉在三維混勻機(jī)中充分混勻，放入食品級包裝袋并進(jìn)行編號，用于后續(xù)單因素試驗(yàn)和正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

1.4 黑米復(fù)合代餐粉的測定指標(biāo)及方法

1.4.1 黑米復(fù)合代餐粉感官評定 參考張康逸等(2020)的感官評定標(biāo)準(zhǔn)略作改動(dòng)，選擇20名食品相關(guān)專業(yè)且具有感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員組成感官評價(jià)小組，感官評價(jià)成員分別從組織特性、氣味、色澤、口感以及沖調(diào)性等5 方面對黑米代餐粉進(jìn)行感官評價(jià)(表1)。

表1 黑米復(fù)合代餐粉的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation of black rice meal-replacement powder

1.4.2 溶解度 參考Abbasiet al(2016)的方法并進(jìn)行改進(jìn)，將5.0 g 黑米復(fù)合代餐粉和30 mL超純水分別加入100 mL 燒杯中，以1000 r?min－1的速率磁力攪拌30 min。 隨后，將上述溶液移入50 mL 容量瓶并用超純水定容至50 mL。 將10 mL 定容后的溶液在3000 r?min－1條件下離心10 min。 離心后將上清液倒入燒杯中并置于烘箱中，105 ℃下烘干，并計(jì)算溶解度。

1.4.3 分散性 將50 mL 的50 ℃超純水倒入250 mL 的燒杯中，隨后將準(zhǔn)確稱取的1.0 g 黑米復(fù)合代餐粉快速且均勻地散布在超純水液面上，記錄黑米復(fù)合代餐粉從加入水中至完全擴(kuò)散所需要的時(shí)間，分散的時(shí)間越短，說明代餐粉的分散性就越好(張妍等，2016)。

1.4.4 濕潤性 將200 mL 的50 ℃的超純水倒入250 mL 燒杯中，隨后將0.5 g 黑米復(fù)合代餐粉快速且均勻地散布在超純水液面上，記錄黑米復(fù)合代餐粉從加入水中至完全沉淀所需要的時(shí)間。該時(shí)間的長短反映潤濕能力的強(qiáng)弱，時(shí)間越短說明潤濕能力越強(qiáng)(Sangnarket al，2003)。

1.4.5 水合能力 參考張鐘等(2005)的方法并略作改動(dòng)，將0.5 g 黑米復(fù)合代餐粉裝入50 mL離心管中，隨后逐次少量加水并不斷攪拌至黑米復(fù)合代餐粉完全溶解，最后在3000 r?min－1條件下將上述溶液離心20 min，棄去上清液，稱量沉淀的質(zhì)量，并計(jì)算水合能力。

1.5 黑米復(fù)合代餐粉配方優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

以黑米粉、黑芝麻粉、蕎麥粉、木糖醇、羧甲基纖維素鈉添加量作為因素變量，確定黑米粉的添加量以及所使用添加劑的用量范圍，探究試驗(yàn)配方各因素對黑米復(fù)合代餐粉5 項(xiàng)考察指標(biāo)的影響。

以20.00 g 黑米復(fù)合代餐粉計(jì)，調(diào)整各因素變量進(jìn)行單因素試驗(yàn)。 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，按照基礎(chǔ)原始配方，固定黑芝麻粉與蕎麥粉質(zhì)量比為1 ∶1，各組分添加量為黑米粉含量在60%～80%、木糖醇含量在4%～12%、羧甲基纖維素鈉含量在0.2%～1.0%。 調(diào)整各因素變量進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.5.1 黑米粉添加量對黑米復(fù)合代餐粉的影響 設(shè)定木糖醇和羧甲基纖維素鈉的添加量分別為6%和0.4%，試驗(yàn)分析黑米粉添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%、65%、70%、75%、80%)對黑米復(fù)合代餐粉5 項(xiàng)考察指標(biāo)的影響，確定最適的黑米粉添加量。

1.5.2 木糖醇添加量對黑米復(fù)合代餐粉的影響 確定最適的黑米粉添加量后，設(shè)定羧甲基纖維素鈉添加量為0.4%，試驗(yàn)分析木糖醇添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、6%、8%、10%、12%)對黑米復(fù)合代餐粉5 項(xiàng)考察指標(biāo)的影響，確定最適的木糖醇添加量。

1.5.3 羧甲基纖維素鈉添加量對黑米復(fù)合代餐粉的影響 確定最適的黑米粉以及木糖醇添加量后，試驗(yàn)分析羧甲基纖維素鈉添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)對黑米復(fù)合代餐粉5 項(xiàng)考察指標(biāo)的影響，確定最適的羧甲基纖維素鈉添加量。

1.6 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定各組分的添加范圍，并根據(jù)實(shí)際情況采用四因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9(34)進(jìn)行黑米復(fù)合代餐粉配方優(yōu)化(表2)。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素分別為黑米粉添加量(A)、木糖醇添加量(B)、羧甲基纖維素鈉添加量(C)，并設(shè)置空列(D)，試驗(yàn)指標(biāo)為黑米復(fù)合代餐粉的感官評分、溶解度、分散性、潤濕性以及水合能力。

表2 為正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)水平表。Table 2 Levels of orthogonal design

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 黑米粉添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響 由表3 可以看出，黑米復(fù)合代餐粉的感官評分、溶解度、分散性和潤濕性隨著黑米粉添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，當(dāng)黑米粉添加量為70%時(shí)，黑米復(fù)合代餐粉的感官評分、溶解度、分散性和潤濕性最好；當(dāng)黑米粉添加量過低或過高時(shí)，會(huì)使得黑米復(fù)合代餐粉的溶解度、分散性和潤濕性明顯減弱，并且導(dǎo)致沖調(diào)后口感較差。 黑米粉添加量為75%時(shí)，黑米復(fù)合代餐粉的水合能力達(dá)到最大值。 綜合考慮，選擇黑米粉添加量為65%、70%、75%，即為A1、A2、A3，進(jìn)行正交試驗(yàn)分析。

表3 黑米粉添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響Table 3 Effect of the addition of the black rice powder on the quality of black rice meal-replacement powder

2.1.2 木糖醇添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響 由表4 可以看出，木糖醇添加量為10%時(shí)，溶解度最高達(dá)到82.21%；黑米復(fù)合代餐粉的潤濕性隨著木糖醇添加量的增加而不斷減小；分散性隨著木糖醇添加量的增加，呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，且在6%～10%具有較好的分散性；感官評分與水合能力隨著木糖醇添加量的增加先增高后降低，在木糖醇添加量為8%時(shí)達(dá)到最佳效果，加入木糖醇可以提高代餐粉的甜度，增加風(fēng)味，但添加過量木糖醇則會(huì)降低感官評分。 綜合考慮，選擇木糖醇添加量為6%、8%、10%，即為B1、B2、B3，進(jìn)行正交試驗(yàn)分析。

表4 木糖醇添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響Table 4 Effect of the addition of xylitol on the quality of the black rice meal-replacement powder

2.1.3 羧甲基纖維素鈉添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響 通過表5 可以看出，當(dāng)羧甲基纖維素鈉添加量達(dá)到0.6%時(shí)，黑米復(fù)合代餐粉的感官評分、溶解度和水合能力達(dá)到最佳，但當(dāng)添加量超過0.6%以后則呈現(xiàn)出減小的趨勢；分散性和潤濕性隨著羧甲基纖維素鈉添加量的增加，呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，羧甲基纖維素鈉添加量為0.8%時(shí)，黑米復(fù)合代餐粉具有最佳的分散性和潤濕性，這是由于羧甲基纖維素鈉作為一種食品增稠劑，它能使粉體在溶劑中均勻且穩(wěn)定地分散(Duet al，2007)，但是當(dāng)羧甲基纖維素鈉添加量較多時(shí)，會(huì)使得沖調(diào)特性降低，變得過于濃稠。 綜合考慮，選取羧甲基纖維素鈉添加量為0.4%、0.6%、0.8%，即為C1、C2、C3，進(jìn)行正交試驗(yàn)分析。

表5 羧甲基纖維素鈉添加量對黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)的影響Table 5 Effect of the addition of carboxymethylcellulose sodium on the quality of the black rice meal-replacement powder

2.2 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表進(jìn)行黑米復(fù)合代餐粉配方優(yōu)化，并以黑米代餐粉的感官評分、溶解度、分散性、潤濕性和水合能力作為試驗(yàn)指標(biāo)。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表6 所示。

表6 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Orthogonal design results

對正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果如表7 所示。 3 種影響因素對黑米復(fù)合代餐粉的作用順序各有不同，對感官評分分值的作用主次順序?yàn)锳>B>C，優(yōu)組合為A1B1C3；對溶解度大小的作用主次順序?yàn)镃>B>A，優(yōu)組合為A1B3C1；對分散性大小的作用主次順序?yàn)锳>C>B，優(yōu)組合為A3B2C3；對潤濕性大小的作用主次順序?yàn)锳>C>B，優(yōu)組合為A3B2C1；對水合能力強(qiáng)弱的作用主次順序?yàn)锳>B>C，優(yōu)組合為A1B2C3。 綜合3 種影響因素對黑米復(fù)合代餐粉作用主次順序，與相對應(yīng)的優(yōu)先組合考慮，得出黑米復(fù)合代餐粉的最優(yōu)方案組合為A1B2C3，即黑米復(fù)合代餐粉添加量為65%、木糖醇添加量為8%，羧甲基纖維素鈉添加量為0.8%。

3 結(jié)論

本研究以黑米復(fù)合代餐粉的感官評分、溶解度、分散性、潤濕性、水合能力為考察指標(biāo)，采用單因素和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法優(yōu)化黑米復(fù)合代餐粉配比，最終得到黑米復(fù)合代餐粉的最佳配方。 根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到最佳配比為黑米粉添加量為65%、蕎麥粉與黑芝麻粉添加量均為13.1%、木糖醇添加量為8%以及羧甲基纖維素鈉添加量為0.8%，此時(shí)獲得的黑米復(fù)合代餐粉品質(zhì)為最佳。 按照此配方制作的黑米復(fù)合代餐粉口感綿綢，無明顯顆粒感，有濃郁黑米、黑芝麻香味，入口醇厚，色澤均勻，沖調(diào)后組織均勻細(xì)膩，無結(jié)塊無顆粒。