高能食品配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化

殷利娟，阮美娟，鐘維庚，彭喜洋，崔寅，劉杭奇

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457）

高能食品配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化

殷利娟，阮美娟*，鐘維庚，彭喜洋，崔寅，劉杭奇

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457）

以黃豆，燕麥，奶粉為主要原料，以“食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)”為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，以營養(yǎng)科學(xué)配比為設(shè)計(jì)原則，結(jié)合模糊評(píng)分法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合感官品質(zhì)評(píng)定，最終研發(fā)一種具有良好適口性，同時(shí)能快速補(bǔ)充能量與營養(yǎng)的應(yīng)急食品。在配方優(yōu)化過程中綜合感，功能，營養(yǎng)三方面的影響對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果表明最佳配方為：全脂乳粉46.92%，黃豆16.59%，燕麥16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%。

高能食品；配方設(shè)計(jì)；優(yōu)化

在某些特定情況下，人體對(duì)食品的能量和其他一些營養(yǎng)素的含量有特定的要求。便攜方便食品是一類既可提供維持生存的最低能量又含有其他身體必需的營養(yǎng)素，且通常具有質(zhì)量輕、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)品。

為了充分滿足食品市場(chǎng)要求及我國武警部隊(duì)緊急條件下對(duì)食品的需求，本文按照軍標(biāo)對(duì)便攜高能食品模塊的基本要求，結(jié)合“食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)”，采用計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法對(duì)產(chǎn)品的基礎(chǔ)配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合模糊評(píng)分感官評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化；并采用國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配方成分進(jìn)行測(cè)定，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

黃豆、燕麥：天津一源商貿(mào)有限公司；全脂奶粉：雙城雀巢奶粉有限公司；優(yōu)質(zhì)白砂糖：山東高密華圓糖業(yè)有限公司；大豆油：嘉里糧油有限公司。

1.2 試劑

石油醚、鹽酸、硫酸鉀、硫酸銅、氫氧化鈉、乙醇：分析純；蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶：Sigma公司；硅藻土。

1.3 儀器設(shè)備

紅外消化爐：上海儀器廠；凱氏定氮蒸餾裝置：天津玻璃儀器廠；T-1000型電子天平：美國雙杰兄弟有限公司；馬弗爐（SRJX-4-9）：天津繼紅五金機(jī)電廠；干燥箱（DF-205）：天津市實(shí)驗(yàn)儀器廠；多孔坩堝：河北津大坩堝廠。

2 配方設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.1 配方設(shè)計(jì)要求

2.1.1 營養(yǎng)性

需要結(jié)合特殊環(huán)境下人體特殊生理狀態(tài)以及特殊能量需求，來制定適合的膳食營養(yǎng)需求標(biāo)準(zhǔn)[1]。結(jié)合實(shí)際需求情況，便攜高能應(yīng)急食品模塊的基本要求見表1[2-3]。

表 1 便攜高能食品基本要求Table 1 The requirements of products

2.1.2 便攜性

習(xí)主席強(qiáng)調(diào)指出，要加緊健全同新體制相適應(yīng)的工作運(yùn)行機(jī)制，使領(lǐng)導(dǎo)指揮體系同力量體系同頻共振，促進(jìn)作戰(zhàn)能力快速提升。當(dāng)前，省軍區(qū)系統(tǒng)正處在新體制運(yùn)行磨合期和探索發(fā)展期，加快健全完善工作運(yùn)行機(jī)制，確保新體制規(guī)范高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是完善國防動(dòng)員體系的基礎(chǔ)工程，也是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)軍目標(biāo)的有效保證，必須作為重大現(xiàn)實(shí)課題認(rèn)真研究解決。

該產(chǎn)品適用于各種緊急營救，外出旅游，野外考察等不適合于烹調(diào)的情況下食用，所以要求質(zhì)量輕，食用方便，容易攜帶[4]。

2.1.3 接受性

為滿足對(duì)于食品感官的要求，本文研發(fā)的新型便攜高能應(yīng)急食品將有望具有香甜適宜，口感細(xì)膩，復(fù)水性好的特點(diǎn)，并可以和少量飲用水?dāng)嚢杌旌铣芍嗍秤谩?/p>

2.1.4 功能性

本文所研究的便攜高能應(yīng)急食品將添加富含膳食纖維的原料,盡可能在緊急條件下使得人體各項(xiàng)機(jī)能保持正常，并有一定的飽腹感，延緩饑餓感的產(chǎn)生。

2.2 配方設(shè)計(jì)方法

2.2.1 食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)

人體內(nèi)的主要產(chǎn)能營養(yǎng)素有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪。食物在人體的消化道內(nèi)不能完全被消化吸收，習(xí)慣是按三者的消化率分別為98%、95%、92%來計(jì)算，同時(shí)考慮到碳水化合物中無法被消化吸收的膳食纖維所產(chǎn)生的能量，于是可以得“食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)[5]”（Metabolisable Energy Conversion Factors Derivation System），簡稱“可代謝能量”（ME）：ME（kcal）=4×蛋白質(zhì)（g）＋4×可利用碳水化合物（g）＋9×脂肪（g）＋3×有機(jī)酸（g）＋7×乙醇（g）＋2×膳食纖維（g）。

2.2.2 營養(yǎng)配餐原則

2.3 配方優(yōu)化

由能量換算和營養(yǎng)配餐的方法獲得了產(chǎn)品配方，現(xiàn)按該配方制成產(chǎn)品,對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際測(cè)定。最終需經(jīng)過實(shí)際測(cè)定和感官評(píng)定來評(píng)價(jià)產(chǎn)品配方的適口性和營養(yǎng)性，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化配方。

2.3.1 適口性評(píng)價(jià)

采用模糊評(píng)分法,選擇20名有經(jīng)驗(yàn)型評(píng)價(jià)人員按表2感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合感官品質(zhì)的評(píng)定[6]。

表 2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sense evaluate

各品評(píng)項(xiàng)目權(quán)重系數(shù)：滋味占0.3，風(fēng)味和口感各占0.2，狀態(tài)和色澤各占0.15，即：綜合分=滋味×0.3+風(fēng)味×0.2+口感×0.2+色澤×0.15+狀態(tài)×0.15。

2.3.2 營養(yǎng)能量評(píng)價(jià)

根據(jù)GB/T5009-2008《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法理化標(biāo)準(zhǔn)》方法對(duì)配方1中碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪進(jìn)行測(cè)定，對(duì)照表1中各項(xiàng)指標(biāo)調(diào)整配方中各組分的比例。

3 結(jié)果

3.1 食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)

以食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)為依據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)配方設(shè)計(jì)時(shí)，為方便計(jì)算，暫只考慮3大主要產(chǎn)能營養(yǎng)素的能量，即A蛋白質(zhì)（g），B碳水化合物（g），C脂肪（g），由表1便攜高能應(yīng)急食品基本要求中對(duì)能量模塊的要求可得不等式組。使用C＋＋語言針對(duì)以上不等式組編寫配方設(shè)計(jì)程序?qū)Σ坏仁椒匠探M求解，可得A蛋白質(zhì)（g），B碳水化合物（g），C脂肪（g）的取值范圍：

3.2 營養(yǎng)配比

本文將根據(jù)三大營養(yǎng)素在食物中的分布，借鑒營養(yǎng)成分計(jì)算法的思維，從常見的食品中根據(jù)食品營養(yǎng)成分表，考慮經(jīng)濟(jì)性、適口性、易得性原則，選擇小麥粉為主要碳水化合物供給源，全脂奶粉和黃豆提供主要蛋白質(zhì)，大豆色拉油為主要的油脂，同時(shí)保證能量滿足表1的要求，確定配方1如表3所示。

表 3 配方1組分表Table 3 Formula 1 Component Formulation

3.3 配方優(yōu)化

3.3.1 配方1適口性與營養(yǎng)性評(píng)價(jià)

配方1的適口性與營養(yǎng)性評(píng)價(jià)結(jié)果，見表4與表5。

表 4 配方1產(chǎn)品感官評(píng)分結(jié)果Table 4 Formula 1 sensory score results

由表4感官評(píng)分結(jié)果看出配方1風(fēng)味不濃郁，滋味較淡，且沖調(diào)食用過程中有少量分層現(xiàn)象，從而影響該配方綜合評(píng)分，需做進(jìn)一步調(diào)整。

表 5 配方1產(chǎn)品能量分析評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Formula 1 product energy analysis of evaluation results

由表5數(shù)據(jù)可知配方1的總能量偏低，未到達(dá)設(shè)定要求。

3.3.2 配方優(yōu)化

根據(jù)配方1的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行配方調(diào)整，添加適量蔗糖，以增加甜度；按適當(dāng)比例加入燕麥，增加整體黏稠度，解決產(chǎn)品少量分層現(xiàn)象[7]；用全脂乳粉替代小麥粉，燕麥調(diào)整添加比例，使得食品中蛋白質(zhì)∶脂肪∶碳水化合物更符合最佳配比1∶1∶2，同時(shí)提高總能量，經(jīng)過多次調(diào)整后得到配方2為：全脂乳粉46.92%，黃豆16.59%，燕麥16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%，其適口性與營養(yǎng)性評(píng)價(jià)結(jié)果見表 6與表7。

表 6 配方2產(chǎn)品感官評(píng)分結(jié)果Table 6 Sensory score formula 2 results

由表 6數(shù)據(jù)可知，通過調(diào)整后的配方2其風(fēng)味、滋味、狀態(tài)、色澤各項(xiàng)評(píng)分值均顯著提高，狀態(tài)達(dá)到滿分水平。

表7 配方2產(chǎn)品能量分析評(píng)價(jià)結(jié)果Table7 Formula 2 product energy analysis of evaluation results

由表7數(shù)據(jù)可知調(diào)整后的配方2能量密度達(dá)到492 kcal/100 g，換算后可得總能量為1230 kcal/250 g，已達(dá)到表1中對(duì)能量的要求。

4 結(jié)論

本配方設(shè)計(jì)過程中以“食品代謝能量換算系數(shù)推導(dǎo)系統(tǒng)”為基礎(chǔ)，遵循科學(xué)營養(yǎng)配比原則，結(jié)合感官評(píng)定結(jié)果，對(duì)配方進(jìn)行多次調(diào)整，最終確定產(chǎn)品最佳配方為：確定配方2：全脂乳粉46.92%，黃豆16.59%，燕麥16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%。

[1]郭長江,楊繼軍.饑餓與生存[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2003,21(2):155-156

[2]劉丙立,白俊清,程愛國.饑餓狀態(tài)下的能量供應(yīng)及生理變化[J].中國煤炭工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志,2005,8(6):547-548

[3]燕紅.孕婦配方食品的研制及功能效果的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2002:21-22

[4]劉萍,劉晶晶.淺談我軍軍用食品的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國食物與營養(yǎng),2007,9(2):26-28

[5]郭軍,楊月欣.一種新的食物能量計(jì)算方法[J].中國食物與營養(yǎng),2004,4(6):49-52

[6]陳歡歡,于澗勇,裴家余,等.武警某部特種分隊(duì)飲食及營養(yǎng)素供給和能量消耗調(diào)查[J].武警醫(yī)學(xué),2005,16(1):16-19

[7]況偉.燕麥可溶性膳食纖維的生理功能及應(yīng)用[J].廣東化工,2005,3(1):26-27

The Research and Development of Instant High-energy Food Formula

YIN Li－juan，RUAN Mei－juan*，ZHONG Wei－geng，PENG Xi－yang，CUI Yin，LIU Hang－qi
（College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science＆ Technology，Tianjin 300457，China）

This instant high－energy food was made by soybean，oats and milk powder as the raw materials.With"Metabolisable Energy Conversion Factors Derivation System"as the design basis，Ratio of nutritional and science as design principles，evaluation of sensory quality by Fuzzy mathematics general judgement system.The product was a good palatability，and can quickly add energy and nutrition foods.Optimization process in the comprehensive sensed of formula，function，nutrition，the impact of three adjustments to the formulation.The results indicated that the best formulation of the instant high－energy food was that full－cream milk powder 46.92%，soybeans 16.59%，oats 16.59%，sugar 14.21%，soybean oil 5.69%.

high－energy food；formula research；optimize

殷利娟（1986—），女（漢），在讀研究生，研究方向：食品功能因子與保健機(jī)理。

*通信作者：阮美娟（1953—），女，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：農(nóng)副產(chǎn)品深加工、食品功能因子與保健機(jī)理；食品品質(zhì)控制與保存期研究。

2011-04-07