藜麥沖調(diào)粉加工工藝優(yōu)化及其營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

張倩芳，李 敏，孟晶巖，栗紅瑜

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院，山西太原 030031）

藜麥，藜科藜屬植物，原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈的高海拔地區(qū)，具有一定的耐旱、耐寒、耐鹽性。隨著對(duì)藜麥開(kāi)發(fā)利用的不斷深入，近年來(lái)我國(guó)藜麥種植規(guī)模迅速擴(kuò)大，2022 年已達(dá)32 萬(wàn)畝[1]。作為一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的類全谷物，藜麥營(yíng)養(yǎng)素種類齊全，不僅富含優(yōu)質(zhì)蛋白，其氨基酸和脂肪酸構(gòu)成合理，鈣、鐵、錳、鋅、維生素等微量營(yíng)養(yǎng)素含量也十分豐富[2-5]，被FAO 推薦為最適宜人類的完美全營(yíng)養(yǎng)食品[4-7]。另外藜麥中還含有多酚、皂甙、黃酮等多種抗氧化物質(zhì)，長(zhǎng)期食用能夠預(yù)防人體多種慢性疾病的發(fā)生[8-10]。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平日益提高，肥胖和超重人群也日益增加，如何選擇質(zhì)量高的食物，獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)素而不攝入過(guò)多的能量越來(lái)越多的受到關(guān)注。營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)（Index of Nutrition Quality，INQ），是評(píng)價(jià)食物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[11-12]，通過(guò)以食物中營(yíng)養(yǎng)素能滿足人體營(yíng)養(yǎng)需要的程度（營(yíng)養(yǎng)素密度）對(duì)同一種食品能滿足人體能量需要的程度（熱量密度）之比值來(lái)評(píng)定食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以為消費(fèi)者選擇食物提供有效依據(jù)[13-14]。脂肪是人體必需的宏量營(yíng)養(yǎng)素，而脂肪酸組成是評(píng)價(jià)食物脂質(zhì)的重要指標(biāo)，不同的脂肪酸有不同的生理功能[15-16]，合理的脂肪酸構(gòu)成比例對(duì)預(yù)防心血管疾病、調(diào)節(jié)免疫有重要意義[17]。

近年來(lái)，快節(jié)奏的生活使得越來(lái)越多的人們選擇沖調(diào)粉作為早餐或代餐食用[18]，藜麥作為一種類全谷物，是制備沖調(diào)粉的優(yōu)良原料[19]。但是市面上的沖調(diào)粉普遍存在種類單一、口感不佳、沖調(diào)性能差的問(wèn)題。目前對(duì)于藜麥沖調(diào)粉的研究多集中于原料的復(fù)配和配方的優(yōu)化，從而達(dá)到營(yíng)養(yǎng)均衡的目的，但是對(duì)營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)的研究還不多，脂肪酸評(píng)價(jià)等研究也未見(jiàn)報(bào)道。本研究以藜麥為主要原料，復(fù)配一定比例的燕麥麩皮，利用擠壓膨化技術(shù)生產(chǎn)藜麥沖調(diào)粉，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)優(yōu)化工藝條件，改善沖調(diào)粉口感，并對(duì)藜麥沖調(diào)粉進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)和脂肪酸評(píng)價(jià)，以期為藜麥的深加工提供思路和理論依據(jù)，為消費(fèi)者提供更多選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥籽粒、燕麥麩皮粉 山西北麥?zhǔn)称房萍佳邪l(fā)有限公司。

DZ65-Ⅱ雙螺桿擠壓膨化機(jī)、F-1 臥式混料機(jī)濟(jì)南賽信膨化機(jī)械公司；HK-8603KW 雜糧粉碎機(jī)河南旭眾機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 藜麥預(yù)處理 藜麥清洗晾干后，粉碎過(guò)40 目篩，燕麥麩皮粉碎過(guò)40 目篩，以7:3 的比例放入混料機(jī)中混合均勻，備用。

1.2.2 藜麥沖調(diào)粉制備工藝單因素實(shí)驗(yàn) 取混好的原料15 kg，預(yù)設(shè)原料水分含量為18%，擠壓溫度130 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速280 r/min，喂料速度20 kg/h 作為提取工藝中的常規(guī)量，在雙螺桿擠壓機(jī)中進(jìn)行加工熟化。用單因素變量替換擠壓工藝中相應(yīng)的常規(guī)量，設(shè)置物料水分含量分別為14%、16%、18%、20%、22%，擠壓溫度分別為120、125、130、135、140 ℃，喂料速度分別為16、18、20、22、24 kg/h，螺桿轉(zhuǎn)速分別為240、260、280、300、320 r/min，考察以上因素對(duì)藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)價(jià)的影響。

1.2.3 擠壓工藝優(yōu)化 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取較優(yōu)的工藝條件，以感官評(píng)分為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，研究藜麥沖調(diào)粉的最佳生產(chǎn)工藝。試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Orthogonal test factor level

1.2.4 感官評(píng)分及數(shù)據(jù)分析方法 篩選20 名感官評(píng)價(jià)人員（男女比例1:1），經(jīng)過(guò)培訓(xùn)后對(duì)藜麥沖調(diào)粉進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)分析以滿分100 分記，采用感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行獨(dú)立打分，取平均值為樣品的最終得分，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考樂(lè)梨慶等[20]的研究并加以修改，如表2 所示。

表2 藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation rules of quinoa compound powder

1.2.5 藜麥沖調(diào)粉營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

1.2.5.1 營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè) 依據(jù)GB 5009-2016 中相關(guān)方法和GB 5009.88-2014，測(cè)定原料和沖調(diào)粉中粗蛋白、淀粉、碳水化合物、粗脂肪、灰分、水分、總膳食纖維含量；參考丁長(zhǎng)河等[21]的方法，測(cè)定沖調(diào)粉中鐵（Fe）、鎂（Mg）、鉀（K）、鈣（Ca）、鋅（Zn）、硒（Se）、錳（Mn）的含量；依據(jù)GB 5009.8-2016 測(cè)定沖調(diào)粉中維生素B1、維生素B2、煙酸、維生素E 的含量；依據(jù)GB 5009.168-2016 第一法測(cè)定藜麥沖調(diào)粉37 種脂肪酸的含量。

1.2.5.2 營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià) 根據(jù)藜麥沖調(diào)粉的宏量營(yíng)養(yǎng)素及特征功能成分含量、能量值，采用INQ 值對(duì)其進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。

式中，營(yíng)養(yǎng)素密度為100 g 食物中某營(yíng)養(yǎng)素含量/每日推薦攝入量；熱量密度為100 g 食物的熱量/人體每日所需熱量（以2200 kcal 計(jì)）。

人體每日所需營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入量（Recommended Nutrients Intakes，RNI）參考《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素推薦攝入量》[22]中18～49 周歲的推薦值，其中男女推薦攝入量不同時(shí)以均值計(jì)算，見(jiàn)表3。

表3 中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素推薦攝入量Table 3 Recommended intake of dietary nutrients for Chinese residents

1.2.5.3 藜麥沖調(diào)粉脂肪酸評(píng)價(jià)方法 根據(jù)不同種類脂肪酸的含量計(jì)算藜麥沖調(diào)粉總脂肪酸（TFA）、飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）含量，并按公式（2）、公式（3）計(jì)算致動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)（AI）和致血栓指數(shù)（TI），對(duì)藜麥沖調(diào)粉的脂肪酸進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007、Origin 9.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖，營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定重復(fù)3 次，取平均值，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥沖調(diào)粉工藝優(yōu)化

2.1.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 從圖1 可以看出，隨著原料水分含量的增加，藜麥沖調(diào)粉的感官評(píng)分先升高后下降，在水分含量為18%時(shí)達(dá)到最高。在擠壓膨化過(guò)程中，當(dāng)擠壓溫度恒定時(shí)，原料水分含量直接影響產(chǎn)品的膨化度，水分過(guò)少會(huì)造成膨化度不足影響沖調(diào)性能[23]，水分過(guò)多又會(huì)使擠壓機(jī)機(jī)筒及磨口處溫度下降，降低產(chǎn)品熟化度，影響沖調(diào)粉的品質(zhì)。

圖1 原料水分含量對(duì)藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of moisture content of raw materials on sensory score of Quinoa compound powder

在藜麥沖調(diào)粉生產(chǎn)工藝中，擠壓溫度是影響產(chǎn)品性狀的關(guān)鍵因素。由圖2 可知，當(dāng)擠壓溫度低于130 ℃時(shí)，隨著溫度的增加，產(chǎn)品熟化度逐漸增加，藜麥香氣被激發(fā)出來(lái)，感官評(píng)分也逐漸增加。當(dāng)擠壓溫度高于130 ℃時(shí)，產(chǎn)品過(guò)度糊化，膨化度降低，開(kāi)始散發(fā)焦糊味，影響沖調(diào)粉的口感，而當(dāng)擠壓溫度控制在130 ℃時(shí)，沖調(diào)粉的質(zhì)地均勻，易于沖泡，口感細(xì)膩且有藜麥的清香味，感官評(píng)分也最高。

圖2 擠壓溫度對(duì)藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of extrusion temperature on sensory score of Quinoa compound powder

由圖3 可知，隨著喂料速度的增加，產(chǎn)品感官評(píng)分呈先上升后下降再逐漸平穩(wěn)的趨勢(shì)。當(dāng)其他工藝條件不變時(shí)，喂料速度增加，原料在擠壓機(jī)內(nèi)填充度增大，腔體內(nèi)的壓力和剪切力也隨之增大，使得沖調(diào)粉的膨化度和糊化度都增大[24]，感官評(píng)分逐漸升高，當(dāng)喂料速度大于20 kg/h 時(shí)，原料在腔體內(nèi)逐漸接近飽和，摩擦力增大，腔體內(nèi)溫度升高且物料受熱不均，淀粉易碳化造成產(chǎn)品顏色發(fā)黑，影響產(chǎn)品感官。

圖3 喂料速度對(duì)藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of feeding speed on sensory score of Quinoa compound powder

螺桿轉(zhuǎn)速主要影響擠壓過(guò)程中原料的吸熱程度和在擠壓機(jī)腔體中的停留時(shí)間[25]。隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增加，原料會(huì)受到更大的剪切力和壓力，吸收更多的熱量從而增加膨化度，激發(fā)出產(chǎn)品的香氣；但螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)造成停留時(shí)間過(guò)短，產(chǎn)品糊化度不足，香味不足，有夾生感，使感官評(píng)分降低。由圖4 可知，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速為280 r/min 時(shí)，產(chǎn)品的感官評(píng)分最高。

圖4 螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)藜麥沖調(diào)粉感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of screw speed on sensory score of Quinoa compound powder

2.1.2 藜麥沖調(diào)粉加工工藝優(yōu)化 K 值越大感官評(píng)分越高，由表4 可知，影響藜麥沖調(diào)粉感官評(píng)分因素的主次順序?yàn)椋何锪纤趾浚緮D出溫度＞螺桿轉(zhuǎn)速＞喂料速度，最優(yōu)組合為A2B2C2D3，即藜麥沖調(diào)粉的最佳加工工藝為：物料水分含量為18%、擠出溫度為130 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速為280 r/min、喂料速度為20 kg/h，以此條件驗(yàn)證得出感官評(píng)分為92.50 分。

表4 藜麥沖調(diào)粉工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test for process optimization of Quinoa compound powder

2.2 藜麥沖調(diào)粉營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)

2.2.1 藜麥沖調(diào)粉基礎(chǔ)成分分析 由表5～表6 可知，通過(guò)藜麥粉與燕麥麩皮的復(fù)配，藜麥沖調(diào)粉相比藜麥粉，脂肪和淀粉含量降低，蛋白質(zhì)與膳食纖維含量有所提高，參照GB 28050-2011 中能量和營(yíng)養(yǎng)成分含量的要求和條件，蛋白質(zhì)25.07%大于10% 中國(guó)食品標(biāo)簽營(yíng)養(yǎng)素參考值（Nutrient Reference Values，NRV），膳食纖維含量15.05 g/ 100 g 大于6 g/ 100 g，符合高蛋白高膳食纖維食品的要求，且宏量營(yíng)養(yǎng)素的供能比均在推薦范圍內(nèi)，既能夠滿足人體日常生活所需，又不會(huì)因?yàn)檫^(guò)多的攝入單一營(yíng)養(yǎng)素而引發(fā)疾病。

表5 藜麥沖調(diào)粉及原料基礎(chǔ)成分分析（%）Table 5 Analysis of the basic components of quinoa compound flour and its raw materials (%)

表6 藜麥沖調(diào)粉宏量營(yíng)養(yǎng)素供能比Table 6 Energy supply ratio of macronutrients in quinoa compound powder

2.2.2 藜麥沖調(diào)粉營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)分析 營(yíng)養(yǎng)素含量的多少并不能充分反映食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，結(jié)合食物營(yíng)養(yǎng)素含量與該食物所能提供的熱量，才能對(duì)一種食物的營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[26]。INQ 值的大小可以直觀反映食物提供能量和提供營(yíng)養(yǎng)素的能力。當(dāng)INQ＜1時(shí)，表明熱量得到滿足時(shí)，食物無(wú)法為人體提供足夠的營(yíng)養(yǎng)素；INQ＞1 時(shí)，表明食物提供營(yíng)養(yǎng)素的能力大于提供熱量的能力，這一類食物特別適合肥胖和想控制體重的人群食用；為了保持熱量與營(yíng)養(yǎng)素均衡，避免營(yíng)養(yǎng)素缺乏，INQ 值的最佳范圍一般在0.95～1.50之間[27]。

礦物質(zhì)是人體生命活動(dòng)的必須元素，具有強(qiáng)大的生物學(xué)作用，它們自身都無(wú)法合成，如果膳食調(diào)配不當(dāng)、偏食或患某些疾病時(shí)，容易造成缺乏[28]。由表7可知，藜麥營(yíng)養(yǎng)粉中除了鈣含量略有不足，鐵、鎂、鋅、鉀等多種礦物質(zhì)元素的INQ 值都大于1，可以給人體提供足夠的微量元素。除了礦物質(zhì)外，藜麥沖調(diào)粉還含有豐富的維生素B1、B2、B3和維生素E。B 族維生素不僅是能量代謝中不可或缺的成分，對(duì)于維持皮膚和黏膜健康也有重要意義[29]。藜麥沖調(diào)粉中未檢測(cè)到VC，這可能是加工過(guò)程中受熱導(dǎo)致VC分解。

表7 藜麥沖調(diào)粉營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)分析表Table 7 Analysis table of nutritional quality index of quinoa compound powder

2.2.3 藜麥沖調(diào)粉脂肪酸分析 脂肪酸的組成比例，與心腦血管疾病的發(fā)生有密切關(guān)系，不飽和脂肪酸含量越高，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸含量比值越大，對(duì)降低人體血漿內(nèi)膽固醇含量、預(yù)防心血管疾病越有利[30]。由表8 可知，藜麥沖調(diào)粉SFA、MUFA、PUFA的比例分別為14.55%、34.83%和50.37%，PUFA/SFA 比值為3.46，而當(dāng)PUFA/SFA 比值大于2 時(shí)就有明顯的降血脂功效，且比值越大效果越明顯。

表8 藜麥沖調(diào)粉脂肪酸種類及組成（g/100 g）Table 8 Types and composition of fatty acids in quinoa compound powder (g/100 g)

不同的脂肪酸具有不同的生理功能，MUFA 中的油酸（C18:1）可以軟化血管、降低食品中油脂的結(jié)晶化，PUFA 中的亞油酸能夠降低血清中膽固醇和低密度脂蛋白的含量，亞麻酸能夠加快膽固醇排泄并抑制內(nèi)源性膽固醇的合成[31]，有效調(diào)節(jié)血脂，藜麥沖調(diào)粉中含有豐富的油酸、亞油酸和亞麻酸，多不飽和脂肪酸n-6/n-3 比例為5.98:1，符合聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)會(huì)提出膳食中PUFAn-6/n-3 的最佳比值（分別為（5～10）:1 和（4～6）:1）。

根據(jù)脂肪酸的含量計(jì)算藜麥沖調(diào)粉的AI 值為0.1489，TI 值為0.243，低于健康飲食推薦指數(shù)，藜麥沖調(diào)粉脂類營(yíng)養(yǎng)均衡，脂肪酸不飽和度高，致動(dòng)脈粥樣硬化和血栓等疾病可能性較小，且脂肪供能比較低，不含膽固醇，適合肥胖和控制體重人群食用。

3 結(jié)論

以感官評(píng)分為指標(biāo)，對(duì)藜麥沖調(diào)粉生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到擠壓膨化的最佳工藝為：物料水分含量18%、擠出溫度130 ℃、螺桿轉(zhuǎn)速280 r/min、喂料速度20 kg/h。以此工藝生產(chǎn)的藜麥沖調(diào)粉色澤均勻，易于沖泡，口感細(xì)膩?lái)樆?，有淡淡的藜麥清香，最終感官評(píng)價(jià)得分92.50 分。

以營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量指數(shù)對(duì)藜麥沖調(diào)粉進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，藜麥沖調(diào)粉宏量營(yíng)養(yǎng)素供能比合理，富含礦物質(zhì)和維生素，除鈣元素外，6 種礦物質(zhì)和4 種維生素的INQ 值均大于1，脂肪酸構(gòu)成合理，不飽和脂肪酸含量高，AI 和TI 值分別為0.1489 和0.243，均小于健康飲食推薦指數(shù)，是一種營(yíng)養(yǎng)與口感兼具的高蛋白高膳食纖維食品，適合心血管疾病患者和控制體重人群食用。本研究可以為藜麥代餐食品的研發(fā)提供思路和研究依據(jù)，同時(shí)也為廣大消費(fèi)者提供了更多選擇。但是沖調(diào)粉的生產(chǎn)原料限于雜糧品種，較單一，今后可以選擇更多種類的原料（如堅(jiān)果、豆類等）進(jìn)行加工，以豐富產(chǎn)品的口感及種類。