紅茶谷物沖調(diào)粉的配方優(yōu)化及品質(zhì)分析

周德杰,羅登歡,2,許 娜,2,3*,黃文瀟,王 宇,莊 杰,夏業(yè)鮑

(1．安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院,安徽 合肥 230036;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230036;3．安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品營(yíng)養(yǎng)與安全研究中心,安徽 合肥 230036)

茶是一種純天然飲料,與可可和咖啡并稱世界三大無(wú)酒精飲料[1]。中國(guó)是世界茶葉主產(chǎn)國(guó),產(chǎn)于安徽祁門(mén)縣的祁門(mén)紅茶位居世界三大高香茶之首,享譽(yù)世界[2]。茶具有提神、明目、解毒、消食、抗氧化、抗腫瘤、抗癌癥、抗心血管疾病、抗慢性代謝疾病等多種藥理作用[3-11]。

沖調(diào)粉是一種由谷類(lèi)、豆類(lèi)、薯類(lèi)、果蔬等為主制成的方便沖調(diào)粉,屬于高膳食纖維、低脂肪、低飽和脂肪酸、低膽固醇和低熱量膳食,可以根據(jù)需求替代一餐或兩餐,并在減少膳食能量攝入的同時(shí),強(qiáng)化易缺乏維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),滿足機(jī)體營(yíng)養(yǎng)要求[12]。近年來(lái),人們的保健意識(shí)不斷加強(qiáng),單一五谷沖調(diào)粉已難滿足人們的需求,而各種富含功能成分的沖調(diào)粉迅速發(fā)展[13-17],國(guó)內(nèi)外研究的沖調(diào)粉有益生菌燕麥粉、哈密瓜汁粉、猴頭菇粉等,但以谷物復(fù)合茶葉的沖調(diào)粉報(bào)道較少。因此本研究基于紅茶的健康成分和獨(dú)特風(fēng)味,以紅茶粉、大米粉、糙米粉為主要原料,輔以黃豆、紫薯、木糖醇、芡實(shí)、大豆分離蛋白、亞麻籽油制備復(fù)合粉。通過(guò)單因素、正交實(shí)驗(yàn),響應(yīng)面分析進(jìn)行配方優(yōu)化,并對(duì)紅茶谷物沖調(diào)粉進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià),以期為加茶沖調(diào)粉類(lèi)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供依據(jù),促進(jìn)茶資源的綜合利用與開(kāi)發(fā)。

1 材料與方法

1.1 供試試驗(yàn)材料

祁門(mén)紅茶粉(祥源茶業(yè)股份有限公司);大米、糙米、紫薯、黃豆(市售);芡實(shí)粉(五畝小村粗糧坊);木糖醇(山東福田藥業(yè)有限公司);大豆分離蛋白(河南萬(wàn)邦化工科技有限公司);亞麻籽微囊粉(曼味軒生物科技有限公司)。

1.2 儀器與試劑

JM-A1002電子天平(諸暨市超澤橫器設(shè)備有限公司);A11 basic分析研磨機(jī)(德國(guó)IKA);FD8-3真空冷凍干燥機(jī)(美國(guó)SIM);FS-1100D數(shù)顯高速分散機(jī)(天津市順諾儀器科技有限公司);SER148脂肪儀(意大利VELP);SX2-4-10Z馬弗爐(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠);ZDDN-Ⅱ全自動(dòng)凱氏定氮儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司);BHH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(常德比克曼生物科技有限公司);KDN-08C消化爐(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)。試劑均為分析純(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程 將購(gòu)買(mǎi)原料大米、糙米、黃豆分別篩選除雜、清洗、干燥、分析研磨機(jī)研磨(每5秒停1秒)至粉末,過(guò)篩(100目)制備成粉備用;紫薯清洗、干燥、切片、浸泡10 min(復(fù)合護(hù)色劑檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.6%)、瀝干、裝袋、預(yù)凍(于-25 ℃冷凍室預(yù)凍8 h)、真空冷凍干燥(將紫薯片置于真空冷凍干燥設(shè)備中,冷阱溫度為-50 ℃,干燥室壓力為20 Pa,干燥24 h[18])、分析研磨機(jī)研磨(每5秒停1秒)至粉末,過(guò)篩(100目)制備成粉備用;紅茶分析研磨機(jī)研磨(每5秒停1秒)至粉末,過(guò)篩(100目)制備成粉備用,將上述粉末再與市售的芡實(shí)粉、木糖醇、大豆分離蛋白、亞麻籽微囊粉按比例混合均質(zhì)。預(yù)設(shè)基本配方：米粉42%、紫薯2%、紅茶4%、糙米30%、黃豆11%、木糖醇5%、芡實(shí)6%、大豆分離蛋白2.5%、亞麻籽油1%。

1.3.3 單因素試驗(yàn) 依據(jù)沖調(diào)粉預(yù)設(shè)基本配方,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo),選取米粉、紫薯、紅茶、糙米、黃豆、木糖醇添加量為單因素試驗(yàn)因子,考察米粉添加量[20](30%、36%、42%、48%和54%)、紫薯粉添加量(1%、1.5%、2%、2.5%和3%)、紅茶粉添加量[21](2.5%、3%、3.5%、4%和4.5%)、糙米粉添加量(10%、15%、20%、25%和30%)、黃豆粉添加量[22](3%、7%、11%、15%和19%)、木糖醇添加量[23](5%、8%、11%、14%和17%)對(duì)營(yíng)養(yǎng)配餐粉感官品質(zhì)的影響,以篩選出6個(gè)因素的適宜添加量。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用Box-Behnken原理設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn),來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化配方。因紅茶制成茶粉后苦味特征明顯;糙米顆粒度較大,口感粗糙;黃豆提供優(yōu)質(zhì)蛋白且具有濃郁豆香和細(xì)膩?lái)樆目诟?三者對(duì)沖調(diào)粉的風(fēng)味影響較大。中心組合設(shè)計(jì)的因素水平見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素水平表Table 1 Levels of experimental factor in Box-Behnken test

1.3.5 感官評(píng)定方法(感官評(píng)定) 取70 ℃熱水,按照固液比1∶5對(duì)樣品進(jìn)行沖調(diào),由固定的食品感官評(píng)定小組進(jìn)行感官評(píng)定,其10名成員全部經(jīng)過(guò)培訓(xùn)。采用百分制計(jì)分法,樣品隨機(jī)編號(hào)。評(píng)價(jià)員參照表2的評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn),對(duì)樣品外觀、沖調(diào)性、質(zhì)地、風(fēng)味、可接受程度5個(gè)方面進(jìn)行打分,每個(gè)感官指標(biāo)得分均取10人評(píng)判分?jǐn)?shù)的平均值。

表2 營(yíng)養(yǎng)配餐粉感官評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation index and scoring standard of the meal replacement powder

1.3.6 基本組分的測(cè)定方法 蛋白質(zhì)采用GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》凱氏定氮法測(cè)定,總淀粉采用GB 5009.9—2016《食品中淀粉的測(cè)定》酶水解法測(cè)定,脂肪采用GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》索氏抽提法測(cè)定,水分按GB/T 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》直接干燥法測(cè)定,總灰分按GB 5009.4—2016《食品中灰分的測(cè)定》測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,利用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析,Microsoft Excel 2010和Origin pro 9.8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 沖調(diào)工藝優(yōu)化

2.1.1 水溫的確定 選取50～90 ℃溫水沖泡混合粉,結(jié)果見(jiàn)圖1。隨著溫度的增加,沖調(diào)粉的沖調(diào)穩(wěn)定性越來(lái)越好,這是由于水溫上升水分子快速擴(kuò)散,淀粉遇水后快速展開(kāi),黏度值增加,穩(wěn)定性增加。當(dāng)溫度為70～90 ℃時(shí)穩(wěn)定性在2%～3%,均符合指數(shù)小于5%的要求;而此時(shí)考慮到?jīng)_調(diào)粉糊的適口性和感官特性,均在70 ℃達(dá)到最佳,因此選擇沖水溫度為70 ℃。

2.1.2 固液比的確定 由圖1可示,隨著固液比中水量的增加,粉糊中每個(gè)顆粒直接與水接觸的幾率上升,顆粒間相互黏附降低,從而降低了結(jié)塊形成,使穩(wěn)定性增加。而由感官特性考察,水量過(guò)多會(huì)使沖調(diào)粉糊質(zhì)地變稀,外觀顏色變暗淡,且口感和風(fēng)味均變差,因此綜合感官特性和穩(wěn)定性指數(shù),選擇固液比1∶5為最佳沖調(diào)配比。

圖1 水溫及固液比對(duì)沖調(diào)穩(wěn)定性的影響Fig.1 Effects of temperature and ratio of liquid to solid on solution stability

2.2 營(yíng)養(yǎng)沖調(diào)粉配方的單因素優(yōu)化

2.2.1 米粉添加量的確定 為考察米粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)配餐粉感官品質(zhì)的影響,按照基本配方固定其他成分,篩選其適宜的添加量,結(jié)果見(jiàn)圖2。米粉添加量在30%時(shí),沖調(diào)粉米略顯淡薄;添加量在36%時(shí),沖調(diào)粉香醇厚、口感佳,分?jǐn)?shù)最高;添加量高于36%后,使配方粉黏稠度增加,帶來(lái)黏牙的口感,且掩蓋茶香,綜合評(píng)分呈下降趨勢(shì)。因此,米粉添加量為36%時(shí)最適宜。

圖2 米粉添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.2 Sensory effects of rice flour addition on mixing powder

2.2.2 紫薯添加量的確定 按照沖調(diào)粉的預(yù)設(shè)基本配方固定其它各組分用量,設(shè)計(jì)紫薯粉添加量5個(gè)水平,分別為1%、1.5%、2%、2.5%、3%,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定紫薯粉的適宜添加量。結(jié)果見(jiàn)圖3。隨著紫薯粉添加量的增加,薯香越來(lái)越顯著,粉糊紫色越凸現(xiàn),口感的鮮甜度也增加,在2.5%時(shí)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高;添加量高于2.5%后,過(guò)多的添加使粉糊顏色變黑,影響感官,因而評(píng)分下降。選取2.5%為紫薯最適添加量。

圖3 紫薯添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.3 Sensory effects of purple potato addition on mixing powder

2.2.3 紅茶粉添加量的確定 設(shè)計(jì)紅茶粉添加量5個(gè)水平,分別為2.5%、3%、3.5%、4%和4.5%,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定紅茶粉的適宜添加量,結(jié)果見(jiàn)圖4。紅茶添加量在2.5%～3.5%內(nèi),茶香逐漸凸現(xiàn),給沖調(diào)粉帶來(lái)良好的風(fēng)味;添加量在3.5%時(shí)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高;添加量在4%和4.5%時(shí)評(píng)分下降,是因?yàn)檫^(guò)多的茶粉添加,苦澀味重,影響了沖調(diào)粉的最終風(fēng)味。因此,紅茶粉添加量在3.5%最適宜。

圖4 紅茶添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.4 Sensory effects of black tea addition on mixing powder

2.2.4 糙米粉添加量的確定 同樣按照沖調(diào)粉的預(yù)設(shè)基本配方固定各組分用量,設(shè)計(jì)糙米粉添加量5個(gè)水平,分別為10%、15%、20%、25%和30%,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定糙米粉的適宜添加量,結(jié)果見(jiàn)圖5。糙米粉添加量在20%時(shí)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高。當(dāng)糙米粉添加量少時(shí),沖泡時(shí)糊的糊化程度不好影響口感;糙米粉添加量過(guò)多,則米香味過(guò)重,會(huì)掩蓋茶香及其他原料的香氣,因此,糙米粉添加量20%時(shí)最適宜。

圖5 糙米添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.5 Sensory effects of brown rice addition on mixing powder

2.2.5 黃豆粉添加量的確定 為了考察黃豆粉添加量對(duì)營(yíng)養(yǎng)配餐粉感官品質(zhì)的影響,按照基本配方固定其它成分,設(shè)計(jì)黃豆粉用量5個(gè)水平,分別為3%、7%、11%、15%和19%,結(jié)果見(jiàn)圖6。黃豆添加量在11% 時(shí)感官評(píng)分最高;當(dāng)黃豆添加量少時(shí),豆香缺乏,整體風(fēng)味不夠醇厚;當(dāng)黃豆添加量超過(guò)11%后,過(guò)多的量會(huì)產(chǎn)生豆腥味,亦影響綜合風(fēng)味。因此,黃豆粉添加量為11%時(shí)最適宜。

圖6 黃豆添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.6 Sensory effects of soybean addition on mixing powder

2.2.6 木糖醇添加量的確定 最后選取5個(gè)水平考察木糖醇添加量對(duì)沖調(diào)粉配方的影響,結(jié)果見(jiàn)圖7。隨著木糖醇添加量的增加,粉糊的甜味提升,當(dāng)添加量過(guò)低時(shí),甜味不能掩蓋茶多酚的苦澀味;當(dāng)添加量在11%時(shí),甜、苦味口感協(xié)調(diào)、醇厚,感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高;添加量高于11%后,木糖醇帶來(lái)的甜膩口感加重,評(píng)分下降。最終確定木糖醇添加量在11%最適宜。

圖7 木糖醇添加量對(duì)沖調(diào)粉的感官影響Fig.7 Sensory effects of xylitol addition on mixing powder

2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化沖調(diào)粉配方

2.3.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果 依據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果,以紅茶、糙米和黃豆等3個(gè)因素為自變量,以感官評(píng)分為響應(yīng)值,使用Box-Behnken原理設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)計(jì)組合及結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiment

表4 回歸模型的方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

2.3.3 響應(yīng)面分析及最佳工藝的確定 分析不同因素交互作用對(duì)沖調(diào)粉綜合評(píng)分的影響,得到三維空間響應(yīng)面,如圖8所示,表示紅茶粉、糙米粉和黃豆粉交互作用的響應(yīng)面。從圖8中可看出,感官評(píng)分的響應(yīng)面趨勢(shì)呈拋物線,即存在最高點(diǎn),則回歸方程有極大值。經(jīng)軟件分析知紅茶谷物沖調(diào)粉的最優(yōu)配方是：紅茶粉3.38%、糙米粉20.92%、黃豆粉9.96%,綜合得分最高為90.91。根據(jù)響應(yīng)面分析的最優(yōu)配方,經(jīng)3次驗(yàn)證性試驗(yàn),沖調(diào)粉的綜合評(píng)分為(90.80±0.51)分。該值與理論預(yù)測(cè)值相近,說(shuō)明優(yōu)化后的工藝配方準(zhǔn)確,具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

圖8 紅茶營(yíng)養(yǎng)配餐粉感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface diagram of sensory score of black tea meal replacement powder

2.4 紅茶谷物沖調(diào)粉的營(yíng)養(yǎng)成分分析

對(duì)優(yōu)化后的沖調(diào)粉配方進(jìn)行基本營(yíng)養(yǎng)成分分析,其中總淀粉39.44%±0.01%、蛋白質(zhì)7.60%±0.01%、脂肪1.99%±0.17%、灰分1.78%±0.02%、水分5.80%±0.01%。以100 g為單位,將紅茶沖調(diào)粉與市售同類(lèi)產(chǎn)品黑芝麻糊(南方黑芝麻糊)、藕粉(知味觀)、高纖魔芋代餐沖調(diào)粉(五谷磨坊)、抹茶米漿(侎伽)進(jìn)行能量和營(yíng)養(yǎng)素對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表5。紅茶沖調(diào)粉所含能量值較低,約為市售沖調(diào)粉的1/2;蛋白質(zhì)含量與其他產(chǎn)品相當(dāng);脂肪含量為其他產(chǎn)品的1/4～1/5;碳水化合物含量為其他產(chǎn)品的1/2～2/3?？芍摷t茶沖調(diào)粉的特點(diǎn)是提供充分的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物含量較低,能量較低,提供茶多酚及膳食纖維,并具有獨(dú)特的紅茶-谷物協(xié)調(diào)風(fēng)味。

表5 紅茶沖調(diào)粉與同類(lèi)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)對(duì)比分析Table 5 Nutritional comparison analysis of black tea powder

3 結(jié)論

本研究利用真空冷凍干燥結(jié)合高速粉碎工藝對(duì)原料進(jìn)行加工,以期獲得營(yíng)養(yǎng)均衡的營(yíng)養(yǎng)沖調(diào)粉。以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo),通過(guò)單因素試驗(yàn)、Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)及響應(yīng)面分析法對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化,最終確定沖調(diào)粉最佳配方為：糙米粉20.92%,紅茶粉3.38%,黃豆粉9.96%,米粉36%,木糖醇11%,芡實(shí)粉6%,大豆分離蛋白2.5%,紫薯粉2.5%,亞麻籽油1%。此配方下的紅茶營(yíng)養(yǎng)沖調(diào)粉口味好,茶香濃郁,色澤亮麗,并復(fù)合了紅茶、谷香與豆香的醇厚,具新穎、獨(dú)特的風(fēng)味。對(duì)沖調(diào)粉進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)分析顯示其總淀粉含量39.44%±0.01%、蛋白質(zhì)含量7.60%±0.01%、脂肪含量1.99%±0.17%,灰分含量1.78%±0.02%,水分5.80%±0.01%;與市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品相比,其脂肪和碳水化合物供能比極低,同時(shí)提供充足的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),更加適合普遍人群的膳食補(bǔ)充及膳食結(jié)構(gòu)改善。本研究通過(guò)添加紅茶粉,為沖調(diào)粉提供了營(yíng)養(yǎng)成分,豐富其風(fēng)味,為開(kāi)發(fā)富含紅茶的休閑食品提供參考。