膳食纖維固體飲料的研制

吳偉偉，金 祥，周 勇，周 朋，楊 雯

(西安源森生物科技有限公司，陜西 西安 710077)

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膳食纖維固體飲料的研制

吳偉偉，金 祥，周 勇，周 朋，楊 雯

(西安源森生物科技有限公司，陜西 西安 710077)

以膳食纖維復(fù)方產(chǎn)品為基礎(chǔ)，研制膳食纖維營養(yǎng)果飲。分析魔芋精粉、羅漢果提取物、芒果果汁粉和甜橙果汁粉的添加量對產(chǎn)品感官質(zhì)量的影響。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分為指標，開展四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗，確定最佳的配比條件為(質(zhì)量比)：本草提取物20%、燕麥粉23%、胡蘿卜粉18%、魔芋精粉11%、羅漢果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%、蘋果果膠粉1.09%。

膳食纖維；魔芋精粉；果汁粉；響應(yīng)面法分析與優(yōu)化

膳食纖維是指在植物中存在或可以分離提取的，聚合度大于或等于3的碳水化合物。膳食纖維按溶解性分為可溶性膳食纖維(包括植物膠、低聚糖)和不溶性膳食纖維(包括半纖維素、纖維素、木質(zhì)素)。膳食纖維不被人體消化吸收，但大量研究表明，其與人體健康密切相關(guān)，被譽為 “第七大營養(yǎng)素”[1]。其在保持消化系統(tǒng)健康、改善潤腸通便、預(yù)防冠心病、中風(fēng)、高血壓、糖尿病等慢性疾病的作用越來越受到重視[2-3]。

世界衛(wèi)生組織建議：成人每人每天總膳食纖維的攝入量為27～40 g，其中可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維合理的比例為1∶3[4-5]。目前市場上潤腸通便的膳食纖維產(chǎn)品多為谷類、豆類、根莖類纖維產(chǎn)品，因其口感較差、質(zhì)地粗糙、帶有土腥味等不利因素，限制了膳食纖維的食用性。本研究以膳食纖維營養(yǎng)復(fù)方為基礎(chǔ)，通過科學(xué)的調(diào)配，從色、香、味等方面提升產(chǎn)品的感官質(zhì)量，實現(xiàn)膳食纖維營養(yǎng)果味固體飲料的研制。

1 材料與方法

1.1 材料

膳食纖維營養(yǎng)復(fù)方產(chǎn)品(主要由本草植物提取物及魔芋、燕麥、胡蘿卜、果汁粉等成分組成)，由西安源森生物科技有限公司生產(chǎn)。

果汁粉及提取物：芒果果汁粉、甜橙果汁粉、蘋果果膠粉、羅漢果提取物，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

ME104E電子天平，GYB50-30S高壓均質(zhì)機，QE-400型多功能粉碎機，SHB-A90循環(huán)水式多用真空泵，101-ZA電熱鼓風(fēng)干燥箱，DZF-6050真空干燥箱，VH-50混合機。

1.3 方法

1.3.1 產(chǎn)品制備工藝流程

產(chǎn)品制備工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

1.3.2 膳食纖維固體飲料制備工藝

1.3.2.1 本草原料加工

(1)粉碎：按質(zhì)量比稱取本草植物性原料，經(jīng)除雜凈選、粉碎過60目篩，備用。

(2)煎煮：將已粉碎的本草植物，加入8倍質(zhì)量水，煎煮2 h，濾袋過濾；將過濾后濾渣再次加入8倍質(zhì)量水煎煮1 h，濾袋過濾。

(3)濃縮：合并2次濾液，進行真空減壓濃縮，條件為-0.08 MPa，50～60℃，至相對密度為1.12～1.16 g/ml，得濃縮浸膏。

1.3.2.2 膳食纖維原料加工

(1)魔芋精粉：將洗凈去皮的魔芋于1 μmol/L亞硫酸鈉浸泡2 s后，切5 mm厚的薄片，按芋液質(zhì)量比1∶1加入0.2 mol/L氫氧化鈉進行研磨粉碎后，濾袋過濾，并將濾渣再加5倍水研磨洗滌，反復(fù)洗滌脫水3次后，于80℃干燥，至含水量小于12%，得魔芋精粉；

(2)胡蘿卜粉：將鮮胡蘿卜經(jīng)清水清洗后，用100 mg/L次氯酸鈉溶液浸泡30 s，清水去除余氯，切5 mm厚的薄片，經(jīng)80℃熱風(fēng)干燥，粉碎過100目篩，得胡蘿卜粉；

(3)燕麥粉：為市售熟燕麥粉，經(jīng)粉碎過100目篩。

1.3.2.3 混合

于浸膏中加入果汁粉調(diào)色調(diào)味，及魔芋精粉、胡蘿卜粉、燕麥粉等膳食纖維原料，于混合機15 min至混合均勻。

1.3.2.4 干燥

將混勻的半成品置于50～60℃干燥20～30 min，得干膏，水分小于或等于3%。

1.3.2.5 過篩

將干膏粉碎，然后過100目篩，得干粉。

1.3.2.6 分裝

用自動分裝機分裝干粉，每小袋裝5 g，分裝后立即封口。

1.3.2.7 包裝

將小袋包裝于大盒中，并分裝于瓦楞紙箱中，封箱。檢驗合格后，即得成品。

1.3.3 檢測方法

1.3.3.1 理化指標

(1)膳食纖維的測定：按照GB 5009.88-2014規(guī)定的方法測定總膳食纖維(TDF)、不溶性膳食纖維(IDF)和可溶性膳食纖維(SDF)。

(2)水分的測定：按照GB 5009.3—2010規(guī)定的方法測定。

1.3.3.2 微生物

(1)菌落總數(shù)的測定：按照GB 4789.2—2010規(guī)定的方法測定。

(2)大腸菌群的測定：按照GB 4789.3—2010規(guī)定的方法測定。

1.3.3.3 感官評分方法

感官評定方法：選10名以上食品加工專業(yè)的人員組成評價小組，從色澤、組織、氣味、口感4個方面綜合評估產(chǎn)品，感官評分標準見表1，總計100分。

表1 膳食纖維果飲感官評分標準

1.3.4 單因素試驗

以膳食纖維營養(yǎng)復(fù)方產(chǎn)品為基礎(chǔ)，按產(chǎn)品感官評分為指標，通過預(yù)試驗，建立膳食纖維固體飲料的基礎(chǔ)配方，采用單因素試驗的方法，每次試驗只更改基礎(chǔ)復(fù)方中單一原料添加量，其他原料添加量不變，分別評估不同原料對產(chǎn)品感官質(zhì)量的影響。

1.3.5 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，利用Box-Bohnken優(yōu)化方法，以魔芋精粉、芒果果汁粉、甜橙果汁粉、羅漢果提取物的添加量為自變量，各取3個水平，按照產(chǎn)品感官評分方法，利用Design-Expert 8.0.6軟件，進行響應(yīng)面試驗[6]，確定最佳的添加量，試驗設(shè)計見表2。

表2 響應(yīng)面試驗因素水平及編碼

2 結(jié)果與分析

2.1 膳食纖維果飲單因素試驗結(jié)果與分析

通過單因素試驗，確立膳食纖維固體飲料的基礎(chǔ)配方：本草提取物20%，燕麥粉27%,胡蘿卜粉18%，魔芋精粉10%，羅漢果提取物0.2%，芒果果汁粉15%，甜橙果汁粉9%，蘋果果膠粉1.09%，各主要組分影響如下：

(1)魔芋精粉和蘋果果膠：溶于水后均會增加溶液的黏稠度，其中魔芋精粉中的葡甘聚糖吸水膨脹后達自重的80～100倍，具有減肥、調(diào)節(jié)膽固醇代謝的功能[7]，同時起到調(diào)節(jié)固體飲料溶液穩(wěn)定性的作用。但添加量過高時，會導(dǎo)致溶液黏稠度過大，影響感官和飲用。

(2)羅漢果提取物：羅漢果甜甙是葫蘆素烷三萜烯糖甙類化合物，是羅漢果的主要活性成分，其甜度約為蔗糖的400倍[8]，主要用于增加膳食纖維固體飲料的甜味，添加量低于0.1%時不能掩蓋本草提取物的不良風(fēng)味，但添加量超過0.3%時，后味有苦味。

(3)甜橙果汁粉：主要改善產(chǎn)品氣味，適宜的添加量為9%，添加量再增加時，甜橙氣味突出，與混合果香的氣味相比，降低產(chǎn)品感官。

(4)芒果果汁粉：用于調(diào)制復(fù)方產(chǎn)品的口感和色澤，適宜的添加量為15%。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面的分析和優(yōu)化

選擇魔芋精粉、芒果果汁粉、甜橙果汁粉和羅漢果提取物的添加量，進行4因素3水平的響應(yīng)面試驗，設(shè)計方案及試驗結(jié)果見表3。

根據(jù)Design-Expert 8.0.6軟件對試驗結(jié)果回歸擬合，得到回歸方程為：

Y=1.48BD-0.15CD-3.57A2-3.74B2-

2.82C2-3.77D2。

通過軟件數(shù)據(jù)分析，得到影響產(chǎn)品感官評分的因素主次順序為C>B>A>D，即芒果果汁粉添加量(C)>羅漢果提取物添加量(B)>魔芋精粉添加量(A)>甜橙果汁粉添加量(D)。

2.2.2 試驗?zāi)Ｐ偷姆讲罘治?/p>

從表4的結(jié)果可知，模型的P<0.000 1，說明試驗?zāi)Ｐ褪菢O顯著的，回歸模型的決定系數(shù)R2=0.951 7，說明試驗?zāi)Ｐ褪强煽康摹?/p>

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計和結(jié)果

表4 響應(yīng)面回歸方程方差分析

注：*差異顯著(P<0.05)，**差異極顯著(P<0.01)。 響應(yīng)面分析圖見圖2，圖2為魔芋精粉(A)、羅漢果提取物(B)、芒果果汁粉(C)和甜橙果汁粉(D)添加量各因素的交互作用對產(chǎn)品感官評分的影響。結(jié)合表4中P值與響應(yīng)面圖可以看出，魔芋與甜橙果汁粉(AD)、羅漢果提取物與芒果果汁粉(BC)、羅漢果提取物與甜橙果汁粉(BD)添加量的交互作用差異顯著，且4個因素的二次項都具有顯著差異，而魔芋精粉與羅漢果提取物(AB)、魔芋與芒果果汁粉(AC)、芒果與甜橙果汁粉(CD)的交互作用差異不顯著。

圖2 各因素之間的交互作用

2.2.3 條件優(yōu)化

根據(jù)Design-Expert 8.0.6軟件優(yōu)化分析，最優(yōu)的配比為魔芋精粉10.84%、羅漢果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.66%，預(yù)測感官評分為91.03。結(jié)合實際的可操作性，確定優(yōu)化組合為：魔芋精粉11%、羅漢果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%。經(jīng)驗證重復(fù)試驗，產(chǎn)品感官評分為91.10±0.62(n=6)。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標

2.3.1 理化指標

總膳食纖維質(zhì)量分數(shù)不低于35%，不溶性膳食纖維質(zhì)量分數(shù)不低于27%，可溶性膳食纖維質(zhì)量分數(shù)不低于8%，水分不超過5%。

2.3.2 微生物指標

菌落總數(shù)小于10 000 CFU/g，大腸菌群小于25 MPN/100 g，致病菌未檢出。

2.3.3 感官指標

固體飲料產(chǎn)品加水后為淺黃色溶液，溶解均一，無雜質(zhì)，有果香氣味，口感酸甜。

3 結(jié)論

本試驗以膳食纖維營養(yǎng)復(fù)方產(chǎn)品為基礎(chǔ)，采用單因素試驗分析果汁粉等添加物對產(chǎn)品感官的影響，并通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗，確定最佳的配比(質(zhì)量比)為：本草提取物20%、燕麥粉23%、胡蘿卜粉18%、魔芋精粉11%、羅漢果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%、蘋果果膠粉1.09%。

本試驗重復(fù)性良好。制備的膳食纖維固體飲料產(chǎn)品口感適宜、果香濃郁，為膳食纖維功能性飲料的開發(fā)提供了參考。

[1] 劉 楠,孫 永,李月欣,等.膳食纖維的理化性質(zhì)、生理功能及其應(yīng)用[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報,2015,6(10):3 959-3 963.

[2] 扈曉杰,韓 冬,李 鐸. 膳食纖維的定義、分析方法和攝入現(xiàn)狀[J].中國食品學(xué)報,2011,11(3):133-137.

[3] 曹 翔,王 瑩.膳食纖維的臨床應(yīng)用進展[J].世界臨床藥物,2013,34(8):509-511.

[4] 薛 菲,陳 燕.膳食纖維與人類健康的研究進展[J].中國食品添加劑,2014,11(2):208-213.

[5] 蔣 麗,肖仔君,楊汝德.卵磷脂、魔芋精粉和膳食纖維的復(fù)合型膳食控制“三高”和改善便秘的研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(2):404-407.

[6] 陳小舉,吳學(xué)鳳,姜紹通.響應(yīng)面法優(yōu)化半纖維素酶提取梨渣中可溶性膳食纖維工藝[J].食品科學(xué),2015,36(6):18-23.

[7] 劉雨桃,王子平.魔芋葡甘聚糖的應(yīng)用及研究進展[J].華西藥學(xué)雜志,2008,23(2):188-189.

[8] 趙 燕,劉國艷,史賢明.羅漢果濃縮汁及羅漢果甜甙對小鼠血脂代謝的影響[J].中國食品學(xué)報,2008,8(1):9-12.

(責任編輯：趙琳琳)

Development of the solid beverage of dietary fiber

WU Wei-wei,JIN Xiang,ZHOU Yong,ZHOU Peng,YANG Wen

(Xi'an Yuensun Biological Technology Co.,Ltd.，Xi'an 710077,China)

A compound fruit beverage was based on dietary fiber. The effects of konjac powder,extracts of momordicagrosvenori,mango fruit powder,sweet orange fruit powderadditive amount on sensory quality of products were studied. Based on single factor tests,four factors three levels experiment by response surface optimization was carried out,the results showed that optimum conditions(proportion by weight):herb extrat 20%,oat powder 23%,carrot powder 18%,konjac powder 11%,extracts ofMomordicagrosvenori0.21%,mango fruit powder 19%,sweet orange juice powder 7.7%,and apple pectin powder 1.09%.

dietary fiber;konjacpowder;juice powder;response surface method of analysis and optimization

2017-01-05；

2017-05-03

吳偉偉(1984-)，男，碩士，工程師，主要從事功能性食品的開發(fā)研究工作。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.06.008

TS278

A

1003-6202(2017)06-0032-04