響應(yīng)面法優(yōu)化炭泉小米復合雜糧代餐粉工藝

摘要：以炭泉小米改性粉、炭泉黑豆粉、燕麥粉、藜麥粉等為主要原料，研制炭泉小米復合雜糧代餐粉。采用單因素和響應(yīng)面法優(yōu)化其工藝參數(shù)。結(jié)果表明：最佳工藝參數(shù)為，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麥粉加入量12%、藜麥粉加入量8%、木糖醇加入量2%，在此條件下，感官評分達96.02分。

關(guān)鍵詞：炭泉小米 雜糧 復合代餐粉炭泉小米富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，其蛋白質(zhì)過敏性極低，消化率及生物價高于小麥和大米，含有較多人體可利用的有機硒[1]。炭泉黑豆的蛋白質(zhì)含量極為豐富，還富含活性物質(zhì)，如花色苷和異黃酮。燕麥中的可溶性膳食纖維，有助于降低飯后血糖的上升速度。藜麥不含膽固醇和麩質(zhì)，同時其糖含量、脂肪含量以及熱量均保持在相對較低的水平，非常符合健康飲食的需求。木糖醇是一種功能性甜味劑，進入人體消化與吸收的過程中，不會直接產(chǎn)生能量，有助于降低熱量的攝入，有效控制血糖水平。目前，代餐粉以其低糖、低脂、低熱量及強烈的飽腹感等特點，受到廣泛關(guān)注。本次以炭泉小米為原料，確定最佳復配配方，與我國主食的加工形式相適應(yīng)，營養(yǎng)全面，還為富含炭泉小米復合雜糧代餐粉功效的健康食品提供參考。

一、材料與方法

1. 材料與試劑。炭泉小米：吉林省吉松嶺食品有限公司；炭泉黑豆：吉林省吉松嶺食品有限公司；燕麥：黑龍江黑土香燕麥產(chǎn)業(yè)股份有限公司；藜麥：青島金板橋農(nóng)業(yè)科技有限公司；木糖醇：大連福益康商貿(mào)有限公司。

2. 儀器與設(shè)備。JC-60A型雙螺桿擠出機：濟南德固機械設(shè)備有限公司；DZF-6050型真空干燥箱：上海捷呈實驗儀器有限公司；UM-8L型低溫超微粉碎機：濟南天宇專業(yè)設(shè)備有限公司；SYH-50型三維混合機：常州圣萬達干燥設(shè)備有限公司。

3. 炭泉小米復合雜糧代餐粉制備工藝。將炭泉小米粗粉碎后，過100目篩，調(diào)節(jié)炭泉小米生粉含水量為24%，用雙螺桿進行擠出改性，螺桿轉(zhuǎn)速為120 r/min，溫控1區(qū)至4區(qū)分別為60 ℃、82 ℃、102 ℃和114 ℃。經(jīng)擠壓膨化后的物料重新進行粉碎，過100目篩，得到炭泉小米改性粉。

選用優(yōu)質(zhì)炭泉黑豆、燕麥、藜麥；用清水除去這些原料表皮上附著的雜質(zhì)；真空干燥箱的溫度設(shè)定為50 ℃、干燥時間為3h，將干燥原料分別平鋪在磁盤中。黑豆在功率800W，厚度0.5 cm[2]下熟化4 min；燕麥在功率500 W，厚度1.0 cm[3]下熟化3 min；藜麥在功率500 W下熟化2 min[4]。最后分別用低溫超微粉碎機粉碎至低于300目，密封放置陰涼處備用。

按一定比例準確稱量各種雜糧粉；將其與木糖醇按不同工藝要求下的比例放入自動混合機進行混合；按照本次研究的最佳復配工藝參數(shù)，包裝成不同克數(shù)，在紫外燈下滅菌約30 min，得到成品。

4. 炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝單因素試驗。以炭泉小米改性粉為基料，與16%炭泉黑豆粉、12%燕麥粉、8%藜麥粉和2%木糖醇組成炭泉小米復合雜糧代餐粉的基礎(chǔ)配方。進行單因素試驗，將炭泉小米復合雜糧代餐粉干燥后用于研究炭泉小米改性粉、藜麥粉加入量、木糖醇加入量和燕麥粉加入量對雜糧重組米感官評分的影響。

5. 炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝響應(yīng)面試驗方法。通過單因素試驗結(jié)果，設(shè)計四因素三水平的響應(yīng)面，優(yōu)化炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝參數(shù)。試驗因素及水平見表1。

6. 炭泉小米復合雜糧代餐粉感官評價。由10名專家對不同復配的炭泉小米復合雜糧代餐粉就其色澤、風味、滋味和口感以及沖調(diào)性進行感官評價。感官評定標準見下表2。

二、結(jié)果與分析

（一）炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝單因素試驗結(jié)果

由圖1至圖4知，炭泉小米復合雜糧代餐粉感官評分隨著四種原料加入量的增加而增加，當炭泉黑豆粉加入量16%、燕麥粉加入量12%、藜麥粉加入量8%和木糖醇加入量2%時，其相應(yīng)的感官評分達到最高。其中炭泉黑豆粉加入量大于16%，其感官評分逐漸下降。可能是黑豆經(jīng)過熟制后，豆類香氣較突出[5]。故選擇炭泉黑豆粉加入量為14%、16%、18%為響應(yīng)面試驗研究水平。在燕麥粉加入量大于12%，其感官評分逐漸下降。燕麥粉加入量過高，易結(jié)塊，從而使感官評分降低。故選擇燕麥粉加入量為10%、12%、14%為響應(yīng)面試驗研究水平。當藜麥粉加入量大于8%，其感官評分逐漸下降?？赡苁寝见湹目辔稌黠@增強，導致整體滋味不佳，使得感官評分降低[6]。故選擇藜麥粉加入量為6%、8%、10%為響應(yīng)面試驗研究水平。當木糖醇加入量大于2%時，使整體過分甜膩，滋味差，使感官評分降低[7]。故選擇木糖醇加入量為1.5%、2.0%、2.5%為響應(yīng)面試驗研究水平。

（二）炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝響應(yīng)面試驗結(jié)果

1. 響應(yīng)面試驗模型的建立及顯著性檢驗。通過單因素試驗，設(shè)計一個包含四因素三水平的響應(yīng)面試驗，并利用響應(yīng)面軟件對試驗結(jié)果進行分析，試驗結(jié)果如表3所示。

采用Design-Exper軟件對表3進行多元回歸擬合、方差分析及顯著性檢驗，得到以炭泉小米復合雜糧代餐粉感官評分為目標函數(shù)，關(guān)于各條件編碼值的二次回歸方程為：

Y=95.61-0.95A+0.60B+0.86C+0.71D+1.08AB-2.97AC+1.65AD+0.69BC+2.21BD-0.94CD-3.36A2-1.60B2-2.60C2-2.48D2。

對該模型進行顯著性檢驗可以得出，炭泉小米復合雜糧代餐粉生產(chǎn)工藝回歸模型的p<0.0001，遠小于0.01，故該模型表現(xiàn)出極高的顯著性；失擬項P>0.05，試驗干擾性小。四個因素對炭泉小米復合雜糧代餐粉感官評分影響從高到低依次為：炭泉黑豆粉加入量（A）、藜麥粉加入量（C）、木糖醇加入量（D）、燕麥粉加入量（B）。模型決定系數(shù)R2=0.9728，故模型擬合性好，試驗誤差保持較低水平，變異系數(shù)CV為0.73%，說明模型可反映試驗的可信度和準確性。在回歸模型中CD對響應(yīng)值影響顯著（P<0.05），BC對響應(yīng)值影響不顯著，其他的對響應(yīng)值極顯著（P<0.01）。

3. 炭泉小米復合雜糧代餐粉復配工藝參數(shù)的優(yōu)化。為進一步確定最佳參數(shù)，對擬合的回歸方程分別求一階偏導數(shù)，經(jīng)過計算，可以得出，最佳復配工藝參數(shù)為，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麥粉加入量12%、藜麥粉加入量8%、木糖醇加入量2%。以此配方進行3次重復驗證性試驗，得到實際感官評分為96.02分。

三、結(jié)論

以炭泉小米改性粉為基準，加入一定比例的炭泉黑豆粉、燕麥粉、藜麥粉、木糖醇，研制炭泉小米復合雜糧代餐粉，通過單因素和響應(yīng)面法優(yōu)化其復配工藝參數(shù)，最佳工藝參數(shù)為，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麥粉加入量12%、藜麥粉加入量8%、木糖醇加入量2%。研制的炭泉小米復合雜糧代餐粉風味協(xié)調(diào)、口感柔和無異味溶解快、流動性好、黏稠度適中。

參考文獻：

[1]羅文，李奕萱，曾珍， 等.三黑雜糧營養(yǎng)饅頭最佳配方研究[J].糧食加工，2024，49（2）：54-58.

[2]李鳳林，隋德宏，彭鈺博， 等.玉米基料復合雜豆營養(yǎng)粉配方優(yōu)化[J].梧州學院學報， 2022， 32（6）：1-10.

[3]王國宇，韓坤，龔佳， 等.不同熟化工藝對燕麥膳食纖維的影響[J].糧食與飼料工業(yè)，2015，44（8）：32-35.

[4]楊瀟.全籽粒莜麥微波預熟化工藝優(yōu)化[J].糧食與油脂，2020，33（5）：47-50.

[5]張園園，張思穎，王子偉.橘皮蕎麥膳食纖維代餐粉的研制及其流變學特性[J].糧食與油脂，2022，35（4）：145-149.

[6]張妍，高蕾，正紅， 等.響應(yīng)面試驗優(yōu)化噴霧干燥制備核桃分心木速溶粉及其沖調(diào)性分析[J].食品科學，2016（18）：47-51.

[7]丘苑新，李存港，林優(yōu)優(yōu)， 等.一種養(yǎng)胃早餐代餐粉的工藝優(yōu)化及質(zhì)量評價[J].食品工業(yè)，2021，42（10）：94-98.