中老年高鈣全營養(yǎng)粉的沖調(diào)特性研究

◎ 辛雨豪，陳金身，郭珂羽，余 凡，智紅梅，呂建華，張一博

（河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450001）

“凡膳皆藥，藥食同源，寓醫(yī)于食”“食五谷治百病”，這是中華民族幾千年文明的智慧結(jié)晶。五谷一般指五種谷物，在《孟子滕文公》中稱五谷為“稻、黍、稷、麥、菽”，有“稷為百谷之長”之說[1]。糧谷類又是人類最主要的食物。按照中國人的飲食習(xí)慣，五谷雜糧分為谷類、雜豆類和塊莖類3大類[2-4]。按照我國的習(xí)慣定義，把大米、小麥作為細(xì)糧，其他作物稱作雜糧或粗糧，這樣五谷雜糧就泛指糧食作物。

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活水平的提高，特別是2022年7月1日，中共中央總書記習(xí)近平同志在天安門城樓上向全世界莊嚴(yán)宣告，我國已全面建成小康社會(huì)，完成了首個(gè)百年奮斗目標(biāo) ，邁著堅(jiān)實(shí)的步伐向第二個(gè)百年目標(biāo)奮斗。在新的長征路上，健康中國成為時(shí)代的主題，養(yǎng)生保健或大健康的觀念逐漸深入人心，消費(fèi)者作為健康中國的參與者，逐漸從以前的“精米白面”作為主食向全谷物和雜豆食品作為主食轉(zhuǎn)變[5]。由于全谷物和雜豆類中富含膳食纖維，其膳食纖維消化慢，血糖生成指數(shù)低，能促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)排便，且能為益生菌提供有益養(yǎng)料，對(duì)高血壓、高血糖、高血脂、高尿酸等代謝類綜合征可以起到很好的預(yù)防和控制作用[6]，并且全谷物食品和雜豆類食品營養(yǎng)成分比較全面[7]，富含礦物質(zhì)微量元素和多種維生素。智慧的先人曾在《黃帝內(nèi)經(jīng)·素問》《素問·藏氣法時(shí)論》中，對(duì)健康的飲食方式給出了明確的指南“五谷為養(yǎng)，五果為助，五畜為益，五菜為充，氣味和而服之，補(bǔ)精益氣”，符合現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)的理念。為了落實(shí)中共中央建設(shè)“健康中國”偉大戰(zhàn)略，本研究通過配方優(yōu)化制備出一款能體現(xiàn)《黃帝內(nèi)經(jīng)》理念的全營養(yǎng)高鈣營養(yǎng)粉，其食用方便，即沖即飲，解決了傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的熬煮問題，且全部用純天然食材，不含任何防腐劑、添加劑，在守正的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)代工藝而制備出的純天然食品，可依據(jù)個(gè)人口味與其他食品混合食用。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)其沖調(diào)特性進(jìn)行研究，找到合適的沖調(diào)比例、溫度，得到適合大眾口感的全營養(yǎng)方便食品——中老年高鈣全營養(yǎng)粉[8]。

1 材料與方法

1.1 材料（見表1）

表1 中老年高鈣全營養(yǎng)粉的主要原料表

1.2 儀器與設(shè)備

NDJ-5S數(shù)顯旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：上海精科儀器有限公司；101-3 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海沃進(jìn)醫(yī)療器械廠；FA224 電子分析天平：上海浦春計(jì)量儀器有限公司；SHJ-35 雙螺桿擠出機(jī)：南京杰亞擠出設(shè)備制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

配料—粗碎至過20目篩—雙螺桿擠出機(jī)膨化擠出—高能粉碎機(jī)粉碎—過篩—混合—?dú)⒕b。

最佳雙螺桿共擠壓工藝參數(shù)：擠出溫度為136 ℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為182 r/min，物料水分含量16.4%。

1.3.2 高鈣全營養(yǎng)粉沖調(diào)特性研究

1.3.2.1 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉沖調(diào)特性的影響

把篩網(wǎng)從小到大依據(jù)孔徑大小目數(shù)依次放好，用拍擊式振篩機(jī)進(jìn)行篩分。分別把40～60目、60～80目、80～100目、100～120目和120目細(xì)的營養(yǎng)粉收集起來。

稱取不同粒度的營養(yǎng)粉，改變溫度和不同加水量，對(duì)不同粒度水平的樣品進(jìn)行結(jié)塊率、潤濕性、分散性測(cè)定，依此綜合評(píng)價(jià)沖調(diào)性。

1.3.2.2 加水比例對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉沖調(diào)特性的影響

固定溫度，稱取固定粒度范圍的營養(yǎng)粉樣品，通過改變加水量分別測(cè)定營養(yǎng)粉的潤濕性、分散性，并進(jìn)行沖調(diào)評(píng)分，依此綜合評(píng)價(jià)沖調(diào)性。

1.3.2.3 沖調(diào)溫度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉沖調(diào)特性的影響

固定加水量，分別改變溫度（50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃），固定營養(yǎng)粉樣品質(zhì)量，對(duì)營養(yǎng)粉樣品進(jìn)行沖調(diào)特性評(píng)價(jià)。

1.3.2.4 溶解度指數(shù)的測(cè)定

按照許亞翠的方法[7]，用分析天平稱取25 g樣品置于250 mL燒杯中，加入150 mL純凈水，室溫下攪拌30 min，轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，用純凈水洗凈燒杯3次并入250 mL容量瓶中，加入純凈水，定容至250 mL，搖勻，立即分取10 mL，室溫下離心10 min（離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000 r/min），將上清液傾倒于蒸發(fā)皿（已干燥恒重的）中，在紅外干燥箱中105 ℃干燥至恒重，放在有硅膠的干燥器中冷卻，然后稱量，依據(jù)公式，計(jì)算溶解度指數(shù)（DSI）。

式中：m——樣品質(zhì)量，g；

m1——蒸發(fā)皿質(zhì)量，g；

m2—— 恒重后蒸發(fā)皿和蒸干樣品質(zhì)量，g。

1.3.2.5 結(jié)塊率測(cè)定

用分析天平稱取25 g樣品置于250 mL燒杯中，加入60 ℃的純凈水25 mL，攪拌5 min，靜置30 s后，用20目篩網(wǎng)過濾，過濾后的篩網(wǎng)放到紅外鼓風(fēng)干燥箱105 ℃干燥至恒重，取出放在有硅膠的干燥器中冷卻，然后稱量，依據(jù)公式，計(jì)算結(jié)塊率（Agglomerare Rate,AR）。

式中：m——樣品質(zhì)量，g；

m1——篩網(wǎng)質(zhì)量，g；

m2——恒重后的篩網(wǎng)和結(jié)塊物的質(zhì)量，g。

1.3.2.6 潤濕性的測(cè)定

參照黃燾等[9]方法，250 mL燒杯中，加入30 ℃的純凈水100 mL，稱取1 g營養(yǎng)粉，均勻散布在液面，用秒表記錄高鈣全營養(yǎng)粉完全潤濕所需時(shí)間，潤濕性越好，潤濕時(shí)間越短。評(píng)價(jià)高鈣營養(yǎng)粉潤濕性的標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 潤濕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.3.2.7 分散性的測(cè)定

按照張穎[10]等方法，用100 mL燒杯稱取5 g樣品，加入30 mL純凈水，攪拌10 s，過20目篩，將篩子和篩上物一同放入105 ℃烘箱中烘干后于干燥器中冷卻稱重，依據(jù)公式，計(jì)算樣品分散性指數(shù)（Disperasion Index，DI）。分散性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 分散性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

式中：m1——樣品質(zhì)量，g;

m2——結(jié)塊物的質(zhì)量，g；

w——樣品的水分含量，%。

1.3.2.8 沖調(diào)性評(píng)定方法

按照速溶乳粉[11]的檢測(cè)方法：用分析天平準(zhǔn)確稱取10 g營養(yǎng)粉樣品，按照不同的試驗(yàn)方法選取不同的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行沖調(diào)，攪拌20 s，使樣品成為糊狀即可。觀察營養(yǎng)粉的黏稠度、結(jié)塊率和溶解性，并根據(jù)表4進(jìn)行評(píng)分。

表4 沖調(diào)性評(píng)定參考標(biāo)準(zhǔn)表

2 結(jié)果與分析

2.1 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉沖調(diào)性的影響

2.1.1 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉溶解度指數(shù)和結(jié)塊率的影響

不同粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉溶解度指數(shù)和結(jié)塊率的變化趨勢(shì)如圖1。

圖1 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉的溶解度指數(shù)和結(jié)塊率的影響圖

從圖1可以看出，DSI隨著營養(yǎng)粉的粒度變細(xì)，呈上升趨勢(shì)（P<0.05），營養(yǎng)粉在100～120目之間，DSI升至最高點(diǎn)70%，隨后下降，分析原因應(yīng)該是隨著目數(shù)變大，粒徑減少，顆粒間隙變小，比表面積增大，通過攪拌而產(chǎn)生的摩檫力使高鈣全營養(yǎng)粉中的親水基團(tuán)暴露出來，高鈣全營養(yǎng)粉顆粒與水的接觸面積增大，增強(qiáng)了分散性，溶解度DSI隨之升高[12]；但超過120目后，顆粒更小，比表面積更大，表面能也隨之增大，出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象，溶解度下降。有一個(gè)現(xiàn)象值得注意，顆粒吸水膨脹隨著時(shí)間的延長，原來團(tuán)聚的又重新分開，基本不存在團(tuán)聚現(xiàn)象。

2.1.2 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉潤濕性的影響

按照表2營養(yǎng)粉潤濕性參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得出粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉潤濕性的影響如表5。如表5所示，潤濕時(shí)間不超過10 s，潤濕性很好，小于120目的營養(yǎng)粉潤濕時(shí)間均不超過5 s，都可判斷為潤濕性很好；超過120目，潤濕時(shí)間17 s，其潤濕性較好。

表5 粒度對(duì)高鈣全營養(yǎng)粉的潤濕性的影響表

2.1.3 粒度對(duì)分散性的影響

根據(jù)表3分散性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由圖2可以看出，小于80目，其分散性很好，分散指數(shù)均大于95%，細(xì)粒度分散較差。這是由于擠壓膨化后產(chǎn)生了蜂窩結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)疏松與水的接觸面積大，分散性好。隨著粒度變小，表面凹凸不平的蜂窩結(jié)構(gòu)被破壞，降低了營養(yǎng)粉的孔隙率，與水接觸后迅速吸水潤濕，未來得及潤濕的營養(yǎng)粉顆粒被已潤濕的包裹，形成了凝膠層，大大降低其分散性。綜合考量，80～100目的營養(yǎng)粉溶解度較好，結(jié)塊率低，潤濕性及分散性好，沖調(diào)性好。

圖2 粒度對(duì)分散性的影響圖

2.2 加水量對(duì)沖調(diào)性的影響

2.2.1 加水量對(duì)分散性的影響

由圖3可以看出 ，高鈣全營養(yǎng)粉的分散性指數(shù)隨著加水量的增加（P＜0.05）總體呈顯著上升趨勢(shì)，當(dāng)加水量達(dá)到70 mL時(shí)，分散性指數(shù)有個(gè)最高值80%。分析其中的原因應(yīng)該是隨著加水量的增加，營養(yǎng)粉濃度降低，顆粒與顆粒相互接觸的概率大大降低，水與高鈣營養(yǎng)粉的顆粒接觸充分，進(jìn)而提高高鈣全營養(yǎng)粉的分散性指數(shù)。當(dāng)水量超過70 mL，營養(yǎng)粉顆粒與水的溶解已達(dá)到飽和狀態(tài)，分散性指數(shù)不會(huì)隨著加水量的增加而增加。

圖3 加水量對(duì)分散性的影響圖

2.2.2 加水量對(duì)沖調(diào)評(píng)分的影響

由圖4可知，沖調(diào)性評(píng)分隨加水量的增加而升高，在70 mL時(shí)達(dá)到最高，以后下降。

圖4 加水量對(duì)沖調(diào)評(píng)分的影響圖

由于加水量過多會(huì)沖淡高鈣全營養(yǎng)粉原有的豆香味，溶液稀薄；加太少水又沖不開，溶解不充分。因此，沖調(diào)比例應(yīng)為1∶7 g/mL，此時(shí)，沖出的樣品黏度適中，無結(jié)塊、色澤均勻且有谷物特有的香味。

2.3 加水溫度對(duì)沖調(diào)性的影響

2.3.1 加水溫度對(duì)沖調(diào)潤濕性的影響

根據(jù)2.1.2的評(píng)價(jià)結(jié)論，30 ℃時(shí)，120目以下的營養(yǎng)粉潤濕時(shí)間均不超過5 s，潤濕性很好，不具備參考價(jià)值。因此，選取120目以上的營養(yǎng)粉進(jìn)行試驗(yàn)，找出加水溫度對(duì)潤濕性的影響規(guī)律。加水溫度對(duì)沖調(diào)潤濕性的影響見圖5。

圖5 加水溫度對(duì)沖調(diào)潤濕性的影響圖

由圖5可以看出，隨溫度的升高其潤濕性增加，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)速度隨溫度的升高而加速，因此，120目以上的營養(yǎng)粉應(yīng)用沸水沖調(diào)。

2.3.2 加水溫度對(duì)沖調(diào)性評(píng)分的影響

由圖6可以看出，隨著溫度的升高，沖調(diào)評(píng)分呈顯著升高的趨勢(shì)（P<0.05）， 低于70℃時(shí)，營養(yǎng)粉中的淀粉顆粒溶解不充分，營養(yǎng)粉易產(chǎn)生分層現(xiàn)象；而高于70 ℃時(shí)，高鈣營養(yǎng)粉中的淀粉分子急速吸水膨脹，淀粉的分子結(jié)構(gòu)得以舒展，突破淀粉顆粒外圍的支鏈淀粉的束縛，使內(nèi)部的直鏈淀粉得以釋放，使高鈣全營養(yǎng)粉懸浮液的黏度加大轉(zhuǎn)變?yōu)轲こ頎頪13]，黏度適中，營養(yǎng)粉的沖調(diào)性評(píng)分也逐漸升高?；旌狭６染哂型瑯拥慕Y(jié)論，沖調(diào)比例按1∶7～1∶10時(shí)，高鈣全營養(yǎng)粉的潤濕性和分散性都很好，沖調(diào)后稠度適中、顏色均勻。

圖6 加水溫度對(duì)沖調(diào)性評(píng)分的影響圖

2.3.3 加水溫度對(duì)沖調(diào)穩(wěn)定性（懸浮性）影響

沖調(diào)溫度分別設(shè)置為40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃，隨著溫度的提高，營養(yǎng)粉懸浮性變好，經(jīng)過5 min和20 min對(duì)比，發(fā)現(xiàn)沖調(diào)溫度為100 ℃時(shí)，營養(yǎng)粉的懸浮性最好（如圖7、8所示）。

圖7 加水溫度對(duì)沖調(diào)穩(wěn)定性（懸浮性）影響圖

圖8 加水溫度對(duì)沖調(diào)穩(wěn)定性（懸浮性）影響圖

3 結(jié)論

經(jīng)本研究驗(yàn)證，高鈣營養(yǎng)粉粒度60～120目，水量沖調(diào)比例1∶7～1∶10 g/mL，沖調(diào)水溫90～100 ℃，能得到無明顯結(jié)塊，放置不分層，顏色均勻的褐色，香氣濃郁，稀稠適當(dāng)，口感較好的中老年高鈣營養(yǎng)粉。