噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉關(guān)鍵輔料篩選及配方優(yōu)化

莊志雄，張雁，劉光，李雁，陳華，祝子穰，湯曉捷

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610）

【研究意義】甜玉米（Zea maysvar.saccharata）是由于控制淀粉合成的基因發(fā)生突變，導(dǎo)致胚乳中淀粉合成受阻，果糖、葡萄糖和蔗糖等可溶糖含量增加的一類玉米［1］。甜玉米不僅可溶性糖含量高，還含有豐富的葉黃素、玉米黃素等類胡蘿卜素［2］。已有研究表明，葉黃素和玉米黃素不僅是視網(wǎng)膜中黃斑色素的組成成分，還具有預(yù)防阿爾茨海默氏病、預(yù)防骨質(zhì)疏松和抑制肥胖等多種生物活性［3］。由于葉黃素和玉米黃素是具有多個共軛雙鍵的萜類化合物，對熱、光和氧氣較為敏感，在加工過程易發(fā)生氧化破壞［4］，隨著人們對營養(yǎng)保健需求的增長，減少加工導(dǎo)致的甜玉米類胡蘿卜素?fù)p失尤為重要。目前，制作玉米營養(yǎng)糊粉的原料仍以普通玉米為主，以甜玉米為原料制作營養(yǎng)糊粉的產(chǎn)品較為鮮見，且現(xiàn)有玉米糊粉產(chǎn)品除類胡蘿卜素保留率不高外，還存在不易沖調(diào)的問題。因此，分析食品輔料對噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性和類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響，優(yōu)化甜玉米營養(yǎng)糊粉的配方組成，對改進甜玉米營養(yǎng)糊粉的營養(yǎng)及感官品質(zhì)具有參考作用，有助于增強甜玉米營養(yǎng)糊粉在市場中的競爭力、促進甜玉米等農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型?！厩叭搜芯窟M展】噴霧干燥技術(shù)在果蔬粉生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)可將原料漿液直接干燥成粉末，優(yōu)點是干燥時間短、對果蔬熱敏性營養(yǎng)成分損害較小［5］。在噴霧干燥工藝中，漿液配方成分對果蔬粉的顏色、味道和氣味等感官品質(zhì)以及營養(yǎng)品質(zhì)具有重要影響［6］。通過在漿液中添加輔料、優(yōu)化配方，既可減少果蔬汁含糖量高導(dǎo)致的粘壁，又能改善噴霧干燥后果蔬粉末的沖調(diào)性、提高其活性物質(zhì)的穩(wěn)定性。馬堯［7］研究發(fā)現(xiàn)，添加60%麥芽糊精可得到粉質(zhì)均勻、氣味濃郁的噴霧干燥黃花菜粉；Ali等［8］研究確定添加20%～30%的麥芽糊精可得到溶解性良好的噴霧干燥角豆粉。許學(xué)勤等［9］研究確定在經(jīng)過酶處理并離心的香蕉上清液中添加0.6 kg/kg（以香蕉固形物質(zhì)量計）麥芽糊精，可獲得溶解性為54.76%的噴霧干燥香蕉粉。Cuevas-Glory等［10］發(fā)現(xiàn)在橄欖葉提取物進行噴霧干燥前，添加菊粉可以有效包裹酚類物質(zhì)，從而降低酚類物質(zhì)的氧化損失。董楠等［11］研究確定以0.2 g/g 麥芽糊精和0.4 g/g β-環(huán)糊精為復(fù)合輔料，可制得花色苷、總酚和總黃酮保留率均在60%以上的噴霧干燥甘薯全粉?！颈狙芯壳腥朦c】迄今為止，尚未見到噴霧干燥技術(shù)在甜玉米糊粉加工中的應(yīng)用，本研究將沖調(diào)性和活性成分穩(wěn)定性結(jié)合起來作為綜合評價指標(biāo)，篩選出有利于提高類胡蘿卜素穩(wěn)定性、改善沖調(diào)性的關(guān)鍵輔料并優(yōu)化配方。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過單因素試驗，分析糖類、脂類、蛋白質(zhì)等多種食品輔料及添加劑對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、營養(yǎng)品質(zhì)的影響，篩選可提高類胡蘿卜素穩(wěn)定性、改善沖調(diào)性的關(guān)鍵輔料；在此基礎(chǔ)上，以水溶性指數(shù)（Water Solubility Index，WSI）、葉黃素和玉米黃素含量雙指標(biāo)響應(yīng)面法進行配方優(yōu)化，以期為提升甜玉米營養(yǎng)糊粉產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)和感官品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試甜玉米品種為珠玉甜1 號，由廣東天之源農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，于授粉后20 d 商品成熟期采收。采收的新鮮甜玉米穗當(dāng)日運至實驗室，手工分離獲得完整飽滿的甜玉米籽粒。燙漂處理后的甜玉米及干燥制備的甜玉米粉在分析前均置于-20℃冰箱凍藏備用。

食品輔料：麥芽糊精（DE 值20）、低聚果糖（P90）、蔗糖、菊粉、大豆分離蛋白、乳清分離蛋白、共軛亞油酸甘油酯、單甘脂、卵磷脂，均由河南萬邦實業(yè)有限公司生產(chǎn)。

主要試劑：甲醇（色譜純），美國Thermo Fisher 公司；乙腈（色譜純），美國Thermo Fisher 公司；95%乙醇（色譜純），廣東環(huán)凱微生物公司。

儀器與設(shè)備：LPG-5 型噴霧干燥機，常州市金球干燥設(shè)備有限公司；JYL-C93T 打漿機，九陽股份有限公司；JM-L 立式膠體磨，溫州強忠機械科技有限公司；IKAT 25 高速均質(zhì)機，德國IKA公司；高效液相色譜儀1200，美國Agilent 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 甜玉米燙漂處理 以新鮮甜玉米為原料，參考文獻(xiàn)［12］的方法并略作修改。將500 g 手工分離的完整新鮮玉米粒平鋪于屜上，待水沸騰后置于蒸鍋中開始計時，蒸汽燙漂1 min，立即用冰水冷卻，瀝干外部水分后立刻用于分析測定、后續(xù)實驗，或置于-20 ℃凍藏備用。

1.2.2 甜玉米粉噴霧干燥制備工藝流程及參數(shù) 參考文獻(xiàn)［13］的方法并適當(dāng)調(diào)整如下：（1）工藝流程：新鮮甜玉米→燙漂→冷卻→打漿→膠體磨細(xì)磨→高壓均質(zhì)→噴霧干燥→冷卻→出粉→成品→密封閉光、冷藏保存。（2）工藝參數(shù)：取500 g 燙漂甜玉米，打漿料水比1︰1；膠體磨剪切時間5 min；均質(zhì)壓力25 MPa、均質(zhì)2 次；噴霧干燥參數(shù)：調(diào)節(jié)漿料中甜玉米固形物濃度為10%、進料速度為3 L/h、進風(fēng)溫度145 ℃、霧化器轉(zhuǎn)速18 000 r/min。

1.2.3 沖調(diào)性測定（1）分散時間測定。參照王喜波等［14］方法并略作修改。準(zhǔn)確稱取1.0 g 甜玉米粉，均勻鋪撒在溫度40 ℃、裝有20 mL 蒸餾水的100 mL 燒杯中，立即用磁力攪拌器以600 r/min 的速率攪拌，記錄從開始加入粉末到完全分散在溶液中所需的時間。

（2）WSI 測定。稱取1.0 g（m0）甜玉米粉至100 mL 離心管中，倒入20 mL 蒸餾水，攪拌混勻，90℃水浴加熱10 min，冷卻至室溫后，3 000 r/min 離心10 min。取恒重鋁盒（m1），將上清液置于恒重鋁盒中，105℃干燥至恒重，稱重為m2。WSI 按如下公式計算：

（3）結(jié)塊率測定。準(zhǔn)確稱取5.0 g 甜玉米粉，倒入30 mL90℃恒溫的蒸餾水，立即攪拌5 min，將玉米糊過濾到干燥至恒重的20 mm 篩上，將篩上物用清水漂洗1 次，然后將篩上物與篩網(wǎng)一同置于105℃恒溫干燥箱內(nèi)烘干至恒重。結(jié)塊率按如下公式計算：

1.2.4 葉黃素和玉米黃素含量測定 參考李國琰等［17］方法略加修改提取葉黃素、玉米黃素并測定含量。（1）樣品預(yù)處理：準(zhǔn)確稱取1.0 g 甜玉米粉樣品，用10 mL 95%乙醇轉(zhuǎn)移至50 mL 離心管中，置于75℃恒溫水浴鍋水浴1 h，取出，10 000 r/min 離心5 min，上清液移至25 mL 容量瓶中。在濾渣中加入10 mL 95%乙醇重復(fù)提取，匯集兩次上清液，定容至25 mL，0.22 μm 有機濾膜過濾后待測，操作過程中避光。（2）主要類胡蘿卜素含量測定：采用高效液相色譜法測定葉黃素、玉米黃素兩種類胡蘿卜素含量，工作條件：儀器為Agilent 1200 高效液相色譜儀，配有DAD 檢測器，色譜柱為C30-UG 柱（4.6 mm×250 mm×5 μm），流動相為乙腈︰甲醇（3︰1，V/V），流速1.0 mL/min，檢測波長為450 nm，柱溫為35℃，進樣量20 μL。（3）標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：用95%乙醇溶解葉黃素、玉米黃素，將其等比例混合配制標(biāo)準(zhǔn)品溶液，以標(biāo)準(zhǔn)品濃度為縱坐標(biāo)峰面積為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，主要類胡蘿卜素的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表1。（4）主要類胡蘿卜素含量計算：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品中主要類胡蘿卜素的含量，結(jié)果以干基計，按如下公式計算：

表1 葉黃素、玉米黃素標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 1 Standard curve of lutein and zeaxanthin standard

式中，X為樣品中某一種類胡蘿卜素的含量（μg/g），C為由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得到的樣品中該類胡蘿卜素的濃度（μg/mL），V為樣品提取液的定容體積（mL），m為樣品干基質(zhì)量（g）。

1.2.5 噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉配方優(yōu)化的單因素試驗 將調(diào)配好的甜玉米料液進行噴霧干燥，以制得的甜玉米粉WSI、分散時間、結(jié)塊率、玉米黃素和葉黃素總含量為檢測指標(biāo)，研究糖類、蛋白質(zhì)類和脂類輔料3 個因素對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI、玉米黃素和葉黃素含量的影響。（1）糖類輔料種類及添加量的選擇。試驗分別選用麥芽糊精、低聚果糖、蔗糖和菊粉為輔料，分別選擇麥芽糊精添加量為20%、30%、40%、50%、60%，低聚果糖添加量為0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%，蔗糖添加量為5%、10%、15%、20%、25%，菊粉添加量為5%、15%、25%、35%、45%，分別替代不同比例的甜玉米固形物含量。（2）蛋白質(zhì)類輔料種類及添加量的選擇。試驗選用大豆分離蛋白和乳清分離蛋白為輔料，以甜玉米干基為基準(zhǔn)計算，分別選擇大豆分離蛋白添加量為5%、10%、15%、20%、25%，乳清分離蛋白添加量為5%、10%、15%、20%、25%，分別替代不同比例的甜玉米固形物含量。（3）脂類輔料種類及添加量的選擇。試驗選用共軛亞油酸甘油酯、單甘酯和卵磷脂為輔料，以甜玉米干基為基準(zhǔn)計算，分別選擇共軛亞油酸甘油酯添加量為0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%，單甘酯添加量為1%、2%、3%、4%、5%，卵磷脂添加量為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%，分別替代不同比例的甜玉米固形物含量。

1.2.6 噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉配方優(yōu)化的響應(yīng)面試驗 在單因素試驗基礎(chǔ)上，對麥芽糊精添加量、低聚果糖添加量、蔗糖添加量3 個因素進一步優(yōu)化，使用Design-Expert 13 并根據(jù)Box-Behnken 中心組合原理進行3 因素3 水平響應(yīng)面設(shè)計，以WSI、玉米黃素和葉黃素總含量為指標(biāo)，對噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉的配方進行優(yōu)化，表2 為響應(yīng)面分析因素與水平。

表2 噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉配方的響應(yīng)面分析因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface analysis for spray-dried sweet corn nutritional paste formula

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有樣品均設(shè)置3 個重復(fù)，含量數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Microsoft Office Excel 2020、Origin 2021 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析及制圖，采用SPSS26 對數(shù)據(jù)進行顯著性分析和主成分分析，不同英文字母表示差異顯著（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉配方優(yōu)化的單因素試驗結(jié)果

2.1.1 麥芽糊精添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響（1）由表3 可知，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 隨麥芽糊精添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。其中，麥芽糊精添加量為40%時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 達(dá)到最高值99.48%；麥芽糊精添加量在50%、60%時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 均有所下降，分別為74.56%和75.39%。與對照組相比，添加麥芽糊精的甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 均有顯著增加，尤其是30%、40%麥芽糊精添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 分別增加約65%、90%。（2）甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間隨著麥芽糊精添加量的增加呈先增加后降低的趨勢。當(dāng)麥芽糊精添加量為60%時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間達(dá)最小值8.41 s。相比之下，添加20%至50%麥芽糊精的甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間均比對照組長，而添加60%麥芽糊精的甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間則比對照組短。（3）甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率隨著麥芽糊精添加量的增加逐漸增加，麥芽糊精添加量為20%時甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率最低、為0.1%，當(dāng)添加量為60%時甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率最高、為1.04%。與對照組相比，添加20%、30%麥芽糊精的甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率下降，添加40%、50%和60%麥芽糊精的甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率上升，其中30%麥芽糊精添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率降低44.44%。（4）隨著麥芽糊精添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素總含量先升高后降低，然后再緩慢上升。與未添加麥芽糊精的甜玉米粉相比，30%麥芽糊精添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素總含量提升26.88%。綜上，麥芽糊精添加量為30%時，不僅可以顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉的溶解性，還可顯著提高葉黃素和玉米黃素的總含量。因此，選擇25%、30%、35%添加量麥芽糊精作為響應(yīng)面的水平和因素。

表3 麥芽糊精添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 3 Effect of maltodextrin amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.2 低聚果糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響（1）由表4 可知，與對照組相比，添加低聚果糖后，甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 均無顯著變化。（2）甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間隨著低聚果糖添加量的增加逐漸上升，其中0.5%低聚果糖甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間最短、為3.03 s，與對照組相比，添加低聚果糖后甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間均顯著減少，其中0.5%、1.5%低聚果糖添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間分別減少68.00%、58.71%。（3）隨著低聚果糖添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，其中1.5%低聚果糖添加量下甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率最低、為0.01%，與對照組相比，添加低聚果糖后甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率均顯著減小，其中1.5%、2.0%低聚果糖添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率分別減小98.64%、93.24%。（4）隨著低聚果糖添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量呈先增加后減少的趨勢，其中1.5%低聚果糖甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量最高、為139.59 μg/g，與未添加低聚果糖的甜玉米營養(yǎng)糊粉相比，1.5%低聚果糖添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量無顯著差異。綜上，低聚果糖添加量為1.5%時，不僅可以顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散性，還可以顯著降低結(jié)塊率。因此，選擇1%、1.5%、2%添加量的庶糖作為響應(yīng)面的水平和因素。

2.1.3 蔗糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響（1）由表5 可知，隨著蔗糖添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 逐漸增加，其中添加25%蔗糖甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI達(dá)到最高值60.59%，與對照組相比，添加25%蔗糖的甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 增加15.87%。（2）甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間隨著蔗糖添加量的增加先減少后增加，其中蔗糖添加量15%時分散時間最小、為2.41 s，與對照組相比，添加10%、15%蔗糖的甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間分別減少約72%、75%。（3）隨著蔗糖添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率逐漸增加，與對照組相比，增加蔗糖后甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率均增加。（4）隨著蔗糖添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量呈先增加后減少的趨勢，其中添加10%蔗糖甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量達(dá)到最高，與對照組相比，添加蔗糖后甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量均增加，其中添加10%蔗糖甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量增加8.75%。綜上，蔗糖添加量為10%時，可以顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散性，且能較好地保留甜玉米葉黃素和玉米黃素含量。因此，選擇5%、10%、15%添加量的蔗糖作為響應(yīng)面的水平和因素。

表5 蔗糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 5 Effect of sucrose amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.4 菊粉添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響（1）從表6 可以看出，隨著菊粉添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI逐漸增加，其中菊粉添加量為45%時，甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 達(dá)到最高值74.69%，與對照組相比，菊粉添加量45%甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 約增加42.83%。（2）隨著菊粉添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間呈先減少后增加的趨勢，其中菊粉添加量為15%時甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間最低，與對照組相比，添加15%菊粉甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間增加約54.38%。（3）隨著菊粉添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率逐漸上升，其中添加5%菊粉甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率為最低值，與對照組相比，菊粉添加后甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率均顯著增加。（4）甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量隨著菊粉添加量的增加呈波動變化，其中菊粉添加量為15%時，甜玉米營養(yǎng)糊粉中葉黃素和玉米黃素總含量最高，與對照組相比，其葉黃素和玉米黃素總含量上升約12.16%。綜上，添加15%菊粉甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間最小、葉黃素和玉米黃素總含量最穩(wěn)定，為較優(yōu)添加量，但與對照組相比，添加15%菊粉甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 無顯著變化，其結(jié)塊率顯著上升，因此，菊粉未被選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

表6 菊粉添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 6 Effects of inulin amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.5 大豆分離蛋白添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 與對照組相比，添加大豆分離蛋白后，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 均減??；除大豆分離蛋白添加量15%、20%處理甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間減小外，其他添加量處理玉米營養(yǎng)糊粉分散時間均增加；除大豆分離蛋白添加量15%處理甜玉米營養(yǎng)糊粉的結(jié)塊率減小外，其他添加量處理玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率均增加；與對照組相比，添加20%、25%大豆分離蛋白甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素的總含量減小，其他添加量處理甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素總含量增加（表7）。綜合考慮，未將大豆分離蛋白選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

表7 大豆分離蛋白添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 7 Effects of soy protein isolate amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.6 乳清分離蛋白添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 由表8 可知，與對照組相比，除添加25%乳清分離蛋白甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 增加外，其他處理WSI 均減小；除添加25%乳清分離蛋白甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間增加外，其他添加量處理甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間均減少；與對照組相比，添加乳清分離蛋白后甜玉米營養(yǎng)糊粉結(jié)塊率均顯著增加；除添加20%乳清分離蛋白甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素的總含量增加外，其他添加量葉黃素和玉米黃素的總含量均減少。綜合考慮，未將乳清分離蛋白選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

表8 乳清分離蛋白對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 8 Effects of whey protein isolate amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.7 共軛亞油酸甘油酯添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 表9 顯示，添加共軛亞油酸甘油酯后甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI均顯著下降、結(jié)塊率均增加，除添加5%共軛亞油酸甘油酯甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間與對照組相比無顯著變化外，其他添加量處理玉米營養(yǎng)糊粉分散時間均減少。隨著共軛亞油酸甘油酯添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素總含量呈先增加后減少的趨勢，與對照組相比，添加0.02%共軛亞油酸甘油酯甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量增加，其他添加量處理甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量無顯著變化。綜合考慮，未將共軛亞油酸甘油酯選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

表9 共軛亞油酸甘油酯添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 9 Effects of conjugated linolein triglyceride amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.8 單甘酯添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 由表10 可知，與對照組相比，添加單甘酯后甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI顯著下降、結(jié)塊率增加，除添加0.3%、0.4%單甘酯甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間與對照組無顯著變化外，其他處理甜玉米營養(yǎng)糊粉分散時間均減少。隨著單甘酯添加量的增加，甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素總含量呈先減少后增加的趨勢，與對照組相比，添加0.4%單甘酯甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量減少，其他添加量甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量均增加。綜合考慮，未將單甘酯選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

表10 單甘酯添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性、葉黃素和玉米黃素總含量的影響Table 10 Effects of single glycerate amount on the dissolving ability,total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.1.9 卵磷脂添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性及類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響 由表11 可知，與對照組相比，除添加1% 卵磷脂甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI、結(jié)塊率無顯著變化外，其他添加量卵磷脂甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI、結(jié)塊率均減??；添加卵磷脂后，甜玉米營養(yǎng)糊粉的分散時間均顯著下降，且其葉黃素和玉米黃素總含量均顯著下降。綜合考慮，未將卵磷脂選作甜玉米營養(yǎng)糊粉的輔料。

2.2 噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉配方優(yōu)化的響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果 單因素試驗結(jié)果表明，麥芽糊精、蔗糖、低聚果糖等3 種糖類輔料可顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性和類胡蘿卜素穩(wěn)定性。

基于單因素優(yōu)化試驗基礎(chǔ)，以WSI（Y）、葉黃素和玉米黃素總含量（Z）為評價指標(biāo)，以麥芽糊精添加量（A）、低聚果糖添加量（B）和蔗糖添加量（C）為考察因素，根據(jù)BoxBehnkent中心組合原理進行3 因素3 水平響應(yīng)面試驗，試驗方案與結(jié)果見表12，回歸方程的方差分析見表13、表14。

表12 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 12 Design and results of response surface test

表13 WSI（Y）回歸方程的方差分析Table 13 Variance analysis of WSI (Y) regression equation

表14 葉黃素和玉米黃素總含量（Z）回歸方程的方差分析Table 14 Variance analysis of total content of lutein and zeaxanthin (Z) regression equation

使用Design-Expert 13 軟件對表12 結(jié)果進行多元回歸分析，得出二次多項模型回歸方程：

由表13 可知，該模型P＜0.01，表明模型具有極顯著性；失擬項P＞0.05 不顯著，無失擬因素存在，可利用回歸方程進行分析。R2=0.9780，擬合程度良好。此模型測試誤差小，表明該模型擬合度高，模型回歸方程能準(zhǔn)確預(yù)測試驗結(jié)果。一次項A、C的P值均小于0.01，表明因素A、C 對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的影響極顯著；二次項A2、C2的P值均小于0.01，表明因素A2、C2對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的影響極顯著；一次項B的P值大于0.05，表明因素B 對甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 影響不顯著。因此，各因素對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的影響程度表現(xiàn)為麥芽糊精＞蔗糖＞低聚果糖。

由表14 可知，該模型P＜0.01，表明模型具有極顯著性，失擬項P＞0.05 不顯著，無失擬因素存在，可利用回歸方程進行分析。R2=0.9443，擬合程度良好。此模型測試誤差小，表明該模型擬合度高，模型回歸方程能準(zhǔn)確預(yù)測試驗結(jié)果。一次項A的P值為0.0002、小于0.01，表明因素A 對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量的影響極顯著；二次項A2、B2的P值分別為0.0008、0.0046，均小于0.01，表明因素A2、B2對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量的影響極顯著。因此，各因素對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素和玉米黃素總含量的影響程度表現(xiàn)為麥芽糊精＞低聚果糖＞蔗糖。

2.2.2 響應(yīng)面分析 利用Design Expert13 軟件對3 個因素（麥芽糊精、低聚果糖、蔗糖）之間的關(guān)系進行作圖觀察，即以A（麥芽糊精添加量）為X 軸、B（低聚果糖添加量）為Y 軸、Y（WSI）為Z 軸繪制的3D 圖及等高線圖。圖1 中3D 圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)蔗糖添加量為10%時，較大的麥芽糊精添加量與低聚果糖添加量的組合有較高的WSI。當(dāng)?shù)途酃翘砑恿勘３植蛔儠r，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 隨著麥芽糊精添加量的增加呈先上升后下降趨勢；當(dāng)麥芽糊精添加量保持不變時，隨著低聚果糖添加量的增大，WSI 呈上升趨勢，圖中等高線（接近橢圓形）表明麥芽糊精添加量與低聚果糖添加量有極顯著的交互作用。

圖1 麥芽糊精、低聚果糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.1 3D map and contour map of the interaction of maltodextrin and fructooligosaccharide amount on WSI of sweet corn nutritional paste

以A（麥芽糊精添加量）為X 軸、C（蔗糖添加量）為Y 軸、Y（WSI）為Z 軸，繪制3D 圖及等高線圖。圖2 中3D 圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)?shù)途酃翘砑恿繛?.5%時，較大的麥芽糊精添加量與蔗糖添加量的組合有較高的WSI。當(dāng)蔗糖添加量保持不變時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 隨著麥芽糊精添加量的增加先上升后下降；當(dāng)麥芽糊精添加量不變時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 隨著蔗糖添加量的增加先上升后下降。等高線接近圓形，表明麥芽糊精添加量與蔗糖添加量之間沒有顯著的交互作用。

圖2 麥芽糊精、蔗糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.2 3D map and contour map of the interaction of maltodextrin and sucrose amount on WSI of sweet corn nutritional paste

以C（蔗糖添加量）為X 軸、B（低聚果糖添加量）為Y 軸、Y（WSI）為Z 軸繪制3D 圖及等高線圖。圖3 中3D 圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)麥芽糊精添加量為30%時，較大的蔗糖添加量與低聚果糖添加量的組合有較高的WSI。當(dāng)?shù)途酃翘砑恿勘３植蛔儠r，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI 隨著蔗糖添加量的增加先上升后下降；當(dāng)蔗糖添加量保持不變時，甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI隨著麥芽糊精添加量的增加先上升后下降。等高線接近圓形，表明麥芽糊精添加量與蔗糖添加量之間沒有顯著的交互作用。

圖3 低聚果糖、蔗糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.3 3D map and contour map of the interaction of fructooligosaccharide and sucrose amount on WSI of sweet corn nutritional paste

以A（麥芽糊精添加量）為X 軸、B（低聚果糖添加量）為Y 軸、Y（葉黃素和玉米黃素總含量）為Z 軸繪制3D 圖及等高線圖。圖4 中3D圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)蔗糖添加量為10%時，較高麥芽糊精添加量與較低聚果糖添加量的組合葉黃素和玉米黃素總含量較低。當(dāng)?shù)途酃翘砑恿坎蛔儠r，葉黃素和玉米黃素總含量隨著麥芽糊精添加量的增大先下降后上升；當(dāng)麥芽糊精添加量不變時，葉黃素和玉米黃素總含量隨著低聚果糖添加量的增大先下降后上升。圖中等高線（接近圓形）表明麥芽糊精添加量與低聚果糖添加量并有顯著的交互作用。

圖4 麥芽糊精、低聚果糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素、玉米黃素總含量的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.4 3D map and contour map of the interaction of maltodextrin and fructooligosaccharide amount on total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

以A（麥芽糊精添加量）為X 軸、C（蔗糖添加量）為Y 軸、Y（葉黃素和玉米黃素總含量）為Z 軸繪制3D 圖及等高線圖。圖5 中3D 圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)?shù)途酃翘砑恿繛?.5%時，較高麥芽糊精添加量與蔗糖添加量的組合，葉黃素和玉米黃素總含量較低。當(dāng)蔗糖添加量不變時，葉黃素和玉米黃素總含量隨著麥芽糊精添加量的增大先下降后上升；當(dāng)麥芽糊精添加量不變時，葉黃素和玉米黃素總含量隨著蔗糖添加量的增大先下降后上升。等高線接近圓形，表明麥芽糊精添加量與蔗糖添加量并沒有顯著的交互作用。

圖5 麥芽糊精、蔗糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素、玉米黃素總含量的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.5 3D map and contour map of the interaction of maltodextrin and sucrose amount on total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

以C（蔗糖添加量）為X 軸、B（低聚果糖添加量）為Y 軸、Y（葉黃素和玉米黃素總含量）為Z 軸繪制3D 圖及等高線圖。圖6 中3D 圖顯示，穩(wěn)定點為響應(yīng)值的最大值，當(dāng)麥芽糊精添加量為30%時，較高蔗糖添加量與較低聚果糖添加量的組合，葉黃素和玉米黃素總含量較低。當(dāng)?shù)途酃翘砑恿坎蛔儠r，葉黃素和玉米黃素總含量隨著蔗糖添加量的增大先下降后上升；當(dāng)蔗糖添加量不變時，葉黃素和玉米黃素總含量隨著低聚果糖添加量的增大先下降后上升。等高線接近圓形，表明低聚果糖添加量與蔗糖添加量有顯著的交互作用。

圖6 蔗糖、低聚果糖添加量對甜玉米營養(yǎng)糊粉葉黃素、玉米黃素總含量的交互作用3D 圖和等高線圖Fig.6 3D map and contour map of the interaction of sucrose and fructooligosaccharide amount on total content of lutein and zeaxanthin in sweet corn nutritional paste

2.2.3 最優(yōu)配方的確定與驗證 經(jīng)Design Expert軟件優(yōu)化，得到噴霧干燥制備甜玉米營養(yǎng)糊粉最佳勻漿配方為：以甜玉米干基為基準(zhǔn)計算，麥芽糊精添加量為25%、低聚果糖添加量為1%、蔗糖添加量為12%。對響應(yīng)面優(yōu)化的結(jié)果進行3 次重復(fù)試驗驗證發(fā)現(xiàn)，制得的噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉質(zhì)均勻、光澤明亮，具有典型的玉米香味，甜玉米營養(yǎng)糊粉WSI 為70.67（±1.24）%，預(yù)測理論值為70.51%；葉黃素和玉米黃素總含量為152.12（±1.30）μg/g，預(yù)測理論值為152.07 μg/g，兩者的相對誤差小于1.5%，表明由響應(yīng)面設(shè)計試驗所得的最佳配方具有一定的可行性。與無添加輔料噴霧干燥甜玉米全粉相比，最佳配方甜玉米糊粉WSI 提升34.84%，葉黃素和玉米黃素總含量提升11.37%。

3 討論

本研究分析了糖類、脂類及蛋白質(zhì)食品輔料對噴霧干燥制備甜玉米營養(yǎng)糊粉的沖調(diào)性和類胡蘿卜素穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，麥芽糊精、蔗糖及低聚果糖等糖類輔料可顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉營養(yǎng)粉沖調(diào)性和類胡蘿卜素穩(wěn)定性。相比于蛋白質(zhì)類、脂類輔料，糖類輔料可顯著提高噴霧干燥甜玉米營養(yǎng)糊粉的WSI，降低結(jié)塊率。Upadhyay等［18］研究發(fā)現(xiàn)，使用麥芽糊精制備的番石榴粉末的溶解能力明顯高于使用菊粉制備的番石榴粉末。張凌泓［19］研究糖類、蛋白質(zhì)類、脂類輔料等主要輔料對臨床營養(yǎng)粉劑沖調(diào)性的影響，結(jié)果表明3 種糖類輔料均有利于提高產(chǎn)品的鼻飼管流動性，其中麥芽糊精和蔗糖可提高產(chǎn)品WSI 和吸水能力，改善產(chǎn)品沖調(diào)性，這與本研究結(jié)果一致。這可能是因為糖類輔料可以與甜玉米漿中的水分子形成氫鍵和范德華力［20］，從而增加甜玉米營養(yǎng)糊粉的溶解性。此外，糖類分子在噴霧干燥過程中也可以與淀粉分子形成氫鍵和范德華力，改變淀粉分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而促進甜玉米漿中淀粉的糊化和凝膠化，形成更加穩(wěn)定的淀粉凝膠［21］，使得甜玉米營養(yǎng)糊粉更容易分散于水。糖類還可以增加果蔬漿的黏度，增加甜玉米噴霧干燥過程中產(chǎn)生的氣泡［22-23］，從而產(chǎn)生多孔隙的甜玉米顆粒，減少粉末沖調(diào)時的沉淀和結(jié)塊現(xiàn)象。

與蛋白質(zhì)類和脂類輔料相比，添加糖類輔料制備的甜玉米營養(yǎng)糊粉的葉黃素和玉米黃素含量較高、穩(wěn)定性較好。Zhang等［24］以麥芽糊精-吐溫混合輔料制備噴霧干燥葉黃素微膠囊，發(fā)現(xiàn)其葉黃素保留率大于80%，顯著降低了葉黃素?fù)p失，這與本研究結(jié)果相似。這可能由于噴霧干燥過程中，糖類分子可形成微膠囊，從而保護類胡蘿卜素不被氧化或高溫降解［25-26］。同時，添加糖類輔料可以增加甜玉米漿中糖類濃度，在噴霧干燥高溫條件下，還可能促進糖分子與蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝聚沉淀或變性失活［27-28］，從而促進甜玉米漿中蛋白質(zhì)-類胡蘿卜素復(fù)合物的水解，有利于葉黃素和玉米黃素的釋放。

4 結(jié)論

通過單因素試驗，從不同種類食品輔料中篩選出可顯著提高甜玉米營養(yǎng)糊粉沖調(diào)性和類胡蘿卜素穩(wěn)定性的麥芽糊精、蔗糖、低聚果糖3 種糖類輔料，采用WSI、葉黃素和玉米黃素含量雙指標(biāo)響應(yīng)面法優(yōu)化得到噴霧干燥制備甜玉米營養(yǎng)糊粉的勻漿配方為：以甜玉米干基為基準(zhǔn)計算，麥芽糊精添加量為25%、低聚果糖添加量為1%、蔗糖添加量為12%，以該配方制備的噴霧干燥甜玉米全粉WSI 為70.67（±1.24）%、葉黃素和玉米黃素總含量為152.12（±1.30）μg/g，相比于未添加輔料的甜玉米全粉，其WSI 提高34.84%、葉黃素和玉米黃素總含量提高11.37%。