復(fù)合谷物超微粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及沖調(diào)穩(wěn)定性研究

徐晨冉，張?jiān)屏粒]博鑫，王 秋，徐寶安，姜 珊，李云輝，高 帥，劉 穎

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150076；2.黑龍江省北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司，黑龍江哈爾濱150090；3.黑龍江省五常金禾米業(yè)有限責(zé)任公司， 黑龍江 哈爾濱 150200）

雜糧是除稻谷、小麥等常見(jiàn)糧食外的其他種植面積少的糧豆薯類的總稱[1]。近年來(lái)，隨著生活水平的提高，飽腹問(wèn)題已基本解決，人們開(kāi)始注重食品養(yǎng)生。由于長(zhǎng)期使用精細(xì)化食品，導(dǎo)致多數(shù)人營(yíng)養(yǎng)搭配不均衡而出現(xiàn)多種身體問(wèn)題，因此雜糧谷物食品逐漸出現(xiàn)在人們的視野中。為進(jìn)一步滿足人們對(duì)日常生活的營(yíng)養(yǎng)所需，復(fù)合雜糧食品的研究層出不窮，復(fù)合雜糧面條、饅頭、面包與飲料等[2-6]食品開(kāi)發(fā)技術(shù)已很成熟，而為提高人體對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)的吸收率，超微粉碎雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的研究越來(lái)越受重視[7-9]。谷物與豆類物質(zhì)中的氨基酸、賴氨酸與蛋氨酸可以互補(bǔ)，發(fā)芽糙米也含有豐富的營(yíng)養(yǎng)因子。

超微粉碎可以將物料顆粒粉碎至微米甚至納米級(jí)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等[10-14]領(lǐng)域。超微粉碎相較于普通粉碎方式，能夠有效減小粉體的顆粒，并使粉體的物化性質(zhì)發(fā)生顯著變化，溶解性、持水力等都有顯著的提高，經(jīng)超微粉碎后的粉體更容易被人體吸收和利用[15-17]，且研究表明超微粉碎相較于其他的粉碎方式，能夠避免局部過(guò)熱且粉碎顆粒均一，能最大程度地保留谷物原有的活性物質(zhì)。超微粉碎技術(shù)工藝操作簡(jiǎn)單，容易在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的市場(chǎng)前景[18-20]。

通過(guò)賴氨酸互補(bǔ)的玉米超微粉與大豆超微粉及發(fā)芽糙米超微粉進(jìn)行混合，以緩沖穩(wěn)定性指標(biāo)，決定試驗(yàn)使用的穩(wěn)定劑種類，再通過(guò)單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)確定穩(wěn)定劑的添加量，利用單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)確定復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方。通過(guò)試驗(yàn)研究復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉，得到一種具有營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)的、有利于人體膳食平衡的、沖調(diào)穩(wěn)定性高的復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉，既可以提高營(yíng)養(yǎng)粉的口感，也可大大提高產(chǎn)品的吸收利用率，同時(shí)為雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的利用與開(kāi)發(fā)提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆，方正縣禾玉米業(yè)有限公司提供；玉米，吉林吉農(nóng)高新技術(shù)發(fā)展股份有限公司提供；發(fā)芽糙米（食品級(jí)）、粉體（食品級(jí)），實(shí)驗(yàn)室自制；奶粉、白砂糖、黑芝麻粉，市售；羧甲基纖維素鈉（食品級(jí)）、微晶纖維素（食品級(jí)），河南王邦實(shí)業(yè)有限公司提供；黃原膠（食品級(jí)），山東阜豐發(fā)酵有限公司提供；海藻酸鈉（食品級(jí)），浙江一諾生物技術(shù)有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

ALC-2100 型電子分析天平，上海恒平科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；STJ-50 型氣流粉碎機(jī)，上海賽山粉體機(jī)械制造有限公司產(chǎn)品；DHG-9123A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，浙江賽德儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；HH-6 型恒溫水浴鍋，天津歐諾儀器股份有限公司產(chǎn)品；TG18G 型高速離心機(jī)，上海赫田科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；Mastersizer 2000 型激光粒度儀，上?？麍@電子科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 制作工藝流程

挑選干凈優(yōu)良的大豆與玉米→制作發(fā)芽糙米→超微粉碎制作大豆超微粉、玉米超微粉、發(fā)芽糙米超微粉→3 種超微粉混合（1∶3∶3） 焙炒熟化→添加穩(wěn)定劑（羧甲基纖維素鈉、微晶纖維素、黃原膠、海藻酸鈉） →添加白砂糖、奶粉、黑芝麻粉→初步成品。

1.3.2 谷物雜糧粉沖調(diào)穩(wěn)定性的測(cè)定

將制作的復(fù)合雜糧粉樣品以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心20 min，將其上清液取出后稀釋100 倍，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)540 nm 處測(cè)其吸光度A2，離心前樣品吸光度為A1，定義R 表示穩(wěn)定系數(shù)，且R 值越大則表明營(yíng)養(yǎng)粉穩(wěn)定性越高[21]，即谷物雜糧粉穩(wěn)定性及保存性與其粉體顆粒沉淀速度成反比。

1.3.3 單因素微晶纖維素、黃原膠、羧甲基纖維素鈉與海藻酸鈉對(duì)粉體穩(wěn)定性的影響

（1） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設(shè)計(jì)不同添加量的羧甲基纖維素鈉（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過(guò)公式（1） 的方法測(cè)定其穩(wěn)定系數(shù)R。

（2） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設(shè)計(jì)不同添加量的微晶纖維素（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過(guò)公式（1）的方法測(cè)定其穩(wěn)定系數(shù)R。

（3） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設(shè)計(jì)不同添加量的黃原膠（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過(guò)公式（1）的方法測(cè)定其穩(wěn)定系數(shù)R。

（4） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設(shè)計(jì)不同添加量的海藻酸鈉（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過(guò)公式（1）的方法測(cè)定其穩(wěn)定系數(shù)R。

1.3.4 穩(wěn)定劑配比的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，選擇作用良好的穩(wěn)定劑微晶纖維素、黃原膠和海藻酸鈉，利用正交試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)配分析，采用L9（34）正交試驗(yàn)確定復(fù)配穩(wěn)定劑的最佳添加量。

復(fù)配穩(wěn)定劑設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表1。

表1 復(fù)配穩(wěn)定劑設(shè)計(jì)因素水平/%

1.3.5 黑芝麻粉、白砂糖和奶粉對(duì)復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的單因素試驗(yàn)

（1） 黑芝麻粉用量。精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加白砂糖5 g，奶粉10 g 的條件下，設(shè)定5 組不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開(kāi)，通過(guò)比較感官評(píng)分得出最佳用量。

（2） 白砂糖用量。精確稱取100g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，奶粉10 g 的條件下，設(shè)定5 組不同白砂糖用量（4，6，8，10，12.0 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開(kāi)，通過(guò)比較感官評(píng)分得出最佳用量。

（3） 奶粉用量。精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，白砂糖8 g 的條件下，設(shè)定5 組不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開(kāi)，通過(guò)比較感官評(píng)分得出最佳用量。

1.3.6 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方（黑芝麻粉、白砂糖和奶粉） 的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以黑芝麻粉、白砂糖和奶粉的單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，確定其最佳用量的范圍，利用正交試驗(yàn)確定最佳添加量。通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)來(lái)確定其最佳用量。

復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)/ g

1.3.7 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)復(fù)合谷物營(yíng)養(yǎng)雜糧粉感官評(píng)價(jià)過(guò)程中，優(yōu)選10 名食品工程學(xué)院教師與學(xué)生進(jìn)行粉體感官評(píng)價(jià)。評(píng)定的感官項(xiàng)目為口感（T）、沖調(diào)性（S）、色澤（C） 和風(fēng)味（F），各項(xiàng)目的總分分別為100 分，評(píng)審員的培訓(xùn)及實(shí)驗(yàn)室要求GB/T 16291 和GB/T 14195。感官評(píng)分（S） = 0.4T+0.3S+0.1C+0.2F[21]。

復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，每組試驗(yàn)重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，采用t 檢驗(yàn)，當(dāng)p＜0.05 時(shí)，表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷物雜糧粉沖調(diào)穩(wěn)定性的單因素試驗(yàn)

不同單一穩(wěn)定劑對(duì)谷物雜糧粉穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖1。

通過(guò)添加4 種穩(wěn)定劑分析其穩(wěn)定性R 值，由圖1可得，4 種穩(wěn)定劑對(duì)粉體穩(wěn)定效果從大到小分別是黃原膠、微晶纖維素、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉。因此，試驗(yàn)選取黃原膠、微晶纖維素與海藻酸鈉進(jìn)行研究，各穩(wěn)定劑添加量越多，其穩(wěn)定性越好，但由于過(guò)度添加穩(wěn)定劑，不僅對(duì)其口感造成影響，使其口感過(guò)度黏稠，還會(huì)影響整體的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，因此取其穩(wěn)定性最高值處的最佳添加量為微晶纖維素0.30%，黃原膠0.35%，海藻酸鈉0.25%，在此單因素最佳范圍內(nèi)進(jìn)行正交試驗(yàn)。

表3 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖1 不同單一穩(wěn)定劑對(duì)谷物雜糧粉穩(wěn)定性的影響

2.2 穩(wěn)定劑復(fù)配對(duì)谷物雜糧粉沖調(diào)穩(wěn)定性的影響

通過(guò)正交試驗(yàn)，分析微晶纖維素、黃原膠和海藻酸鈉的復(fù)合添加比例，以R 為指標(biāo)。

復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表4，復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表5。

表4 復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表5 復(fù)配穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn)方差分析

通過(guò)正交試驗(yàn)分析可得，在復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉中添加微晶纖維素、海藻酸鈉與黃原膠均可使?fàn)I養(yǎng)粉的穩(wěn)定性發(fā)生顯著改變，且均向有利的方向進(jìn)行，對(duì)復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉穩(wěn)定性影響從大到小分別為微晶纖維素、黃原膠、海藻酸鈉，通過(guò)因素與水平分析可得，穩(wěn)定劑的最佳配方是當(dāng)穩(wěn)定劑微晶纖維素、黃原膠與海藻酸鈉的添加量分別為0.25%，0.40%，0.25%時(shí)，復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的穩(wěn)定性達(dá)到最好，測(cè)定此條件下穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到最優(yōu)值為98.79%。

2.3 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 黑芝麻粉用量對(duì)復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)價(jià)的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3，對(duì)5 組不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g） 進(jìn)行感官評(píng)分。

不同黑芝麻用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同黑芝麻用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

由圖2 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著黑芝麻粉的添加，當(dāng)黑芝麻粉用量為6～9 g 時(shí)，營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分發(fā)生顯著變化，可能是因?yàn)楹谥ヂ榉鄣募尤?，中和了豆類成分的豆腥味，還增加了營(yíng)養(yǎng)粉的滋味和口感。復(fù)合谷物雜糧粉感官評(píng)分先升高到最大值后降低，且當(dāng)黑芝麻粉用量為9 g 時(shí)，復(fù)合谷物雜糧粉感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)達(dá)到最高為83.25 分。

2.3.2 白砂糖用量對(duì)復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)價(jià)的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3，對(duì)5 組不同白砂糖用量（4，6，8，10，12 g） 進(jìn)行感官評(píng)分。

不同白砂糖用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同白砂糖用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

由圖3 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著白砂糖的添加，白砂糖用量為6～8 g 時(shí)，感官評(píng)分發(fā)生顯著的改變，變化斜率最高，是因?yàn)榘咨疤堑募尤敫迂S富了營(yíng)養(yǎng)粉的口感。復(fù)合谷物雜糧粉感官評(píng)價(jià)分值增至最高值后減小，且當(dāng)白砂糖用量達(dá)到8 g 時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值為84.99 分。當(dāng)白砂糖用量高于8 g 時(shí)，感官評(píng)分降低，可能是由于白砂糖的添加過(guò)多，而導(dǎo)致谷物雜糧粉口感過(guò)膩；當(dāng)白砂糖用量少于8 g 時(shí)，又達(dá)不到預(yù)期的清甜口感，因此最佳白砂糖用量為8 g。

2.3.3 奶粉用量對(duì)復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)價(jià)的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉之比為1∶3∶3，對(duì)5 組不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g） 進(jìn)行感官評(píng)分。

不同奶粉用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同奶粉用量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

由圖4 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著奶粉的添加，奶粉用量為12～16 g 時(shí)，復(fù)合營(yíng)養(yǎng)雜糧粉感官評(píng)分均出現(xiàn)顯著性變化，且顯著增大到最大值后減小，當(dāng)奶粉用量為16 g 時(shí)，達(dá)到最優(yōu)效果；當(dāng)奶粉用量低于16 g 時(shí)，感官評(píng)分出現(xiàn)顯著降低，可能是由于較少的奶粉不能使谷物雜糧粉出現(xiàn)最佳的香味，因而確定奶粉最佳用量為16 g；當(dāng)奶粉用量高于16 g時(shí)，可能由于過(guò)多的奶粉添加，使谷物雜糧粉原有的香味被掩蓋，且出現(xiàn)奶粉過(guò)多而導(dǎo)致的發(fā)膩口感，影響谷物雜糧粉的感官評(píng)分。

2.4 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的確定

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，為進(jìn)一步得到最佳的黑芝麻粉、白砂糖和奶粉在谷物雜糧粉當(dāng)中的最佳用量，精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米和發(fā)芽糙米粉比例為1∶3∶3 進(jìn)行復(fù)合配比，制得的谷物雜糧粉具有較好的氨基酸互補(bǔ)作用，通過(guò)L9（34）來(lái)確定復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的配比。

復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表6，復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的方差分析見(jiàn)表7。

表6 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表7 復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉配方的方差分析

通過(guò)正交試驗(yàn)分析，如表7 可得，黑芝麻粉、白砂糖、奶粉的加入對(duì)復(fù)合雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的口感具有顯著的影響，通過(guò)分析3 種添加物影響力的顯著性即可發(fā)現(xiàn)，其對(duì)復(fù)合雜糧粉口感的影響力從大到小依次是黑芝麻粉＞奶粉＞白砂糖。分析正交試驗(yàn)結(jié)果即可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大豆、玉米、發(fā)芽糙米粉的比例為1∶3∶3 混合的復(fù)合谷物雜糧粉100g 時(shí)，其中黑芝麻粉8%，白砂糖10%，脫酯奶粉16%為最佳添加量，且在此條件下制得的營(yíng)養(yǎng)粉感官評(píng)分達(dá)最大值，為93.63 分。

3 結(jié)論

通過(guò)綜合分析復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與沖調(diào)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，食品穩(wěn)定劑的添加能顯著提高食品的穩(wěn)定性，但過(guò)多的穩(wěn)定劑雖然增加其穩(wěn)定性，卻在一定程度上影響復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉的口感與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，在食品研究過(guò)程中探究?jī)?yōu)化食品物化性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)效果的同時(shí)，也應(yīng)考慮食品的營(yíng)養(yǎng)不受破壞或口感達(dá)到最佳效果。

以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，利用正交試驗(yàn)確定在大豆、玉米、發(fā)芽糙米超微粉比例為1∶3∶3 的復(fù)合谷物雜糧粉100 g 中，微晶纖維素0.25%，黃原膠0.40%，海藻酸鈉0.25%，黑芝麻粉8%，白砂糖10%，奶粉16%為各物質(zhì)最佳添加量，在此條件下制備的復(fù)合谷物雜糧粉，具有較高的穩(wěn)定性與谷物的特殊香味，顏色均勻且在沖食過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)大量的結(jié)塊與小疙瘩，可作為即沖即食的復(fù)合谷物雜糧營(yíng)養(yǎng)粉供人們食用。