復合谷物超微粉營養品質及沖調穩定性研究

徐晨冉，張云亮，竇博鑫，王 秋，徐寶安，姜 珊，李云輝，高 帥，劉 穎

（1.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱150076；2.黑龍江省北大荒米業集團有限公司，黑龍江哈爾濱150090；3.黑龍江省五常金禾米業有限責任公司， 黑龍江 哈爾濱 150200）

雜糧是除稻谷、小麥等常見糧食外的其他種植面積少的糧豆薯類的總稱[1]。近年來，隨著生活水平的提高，飽腹問題已基本解決，人們開始注重食品養生。由于長期使用精細化食品，導致多數人營養搭配不均衡而出現多種身體問題，因此雜糧谷物食品逐漸出現在人們的視野中。為進一步滿足人們對日常生活的營養所需，復合雜糧食品的研究層出不窮，復合雜糧面條、饅頭、面包與飲料等[2-6]食品開發技術已很成熟，而為提高人體對雜糧營養的吸收率，超微粉碎雜糧營養粉的研究越來越受重視[7-9]。谷物與豆類物質中的氨基酸、賴氨酸與蛋氨酸可以互補，發芽糙米也含有豐富的營養因子。

超微粉碎可以將物料顆粒粉碎至微米甚至納米級，現已廣泛應用于食品、醫藥等[10-14]領域。超微粉碎相較于普通粉碎方式，能夠有效減小粉體的顆粒，并使粉體的物化性質發生顯著變化，溶解性、持水力等都有顯著的提高，經超微粉碎后的粉體更容易被人體吸收和利用[15-17]，且研究表明超微粉碎相較于其他的粉碎方式，能夠避免局部過熱且粉碎顆粒均一，能最大程度地保留谷物原有的活性物質。超微粉碎技術工藝操作簡單，容易在實際工業生產中進行大規模生產，具有良好的市場前景[18-20]。

通過賴氨酸互補的玉米超微粉與大豆超微粉及發芽糙米超微粉進行混合，以緩沖穩定性指標，決定試驗使用的穩定劑種類，再通過單因素試驗與正交試驗確定穩定劑的添加量，利用單因素試驗與正交試驗確定復合谷物雜糧營養粉配方。通過試驗研究復合雜糧營養粉，得到一種具有營養互補的、有利于人體膳食平衡的、沖調穩定性高的復合雜糧營養粉，既可以提高營養粉的口感，也可大大提高產品的吸收利用率，同時為雜糧營養粉的利用與開發提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆，方正縣禾玉米業有限公司提供；玉米，吉林吉農高新技術發展股份有限公司提供；發芽糙米（食品級）、粉體（食品級），實驗室自制；奶粉、白砂糖、黑芝麻粉，市售；羧甲基纖維素鈉（食品級）、微晶纖維素（食品級），河南王邦實業有限公司提供；黃原膠（食品級），山東阜豐發酵有限公司提供；海藻酸鈉（食品級），浙江一諾生物技術有限公司提供。

1.2 儀器與設備

ALC-2100 型電子分析天平，上海恒平科學儀器有限公司產品；STJ-50 型氣流粉碎機，上海賽山粉體機械制造有限公司產品；DHG-9123A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，浙江賽德儀器設備有限公司產品；HH-6 型恒溫水浴鍋，天津歐諾儀器股份有限公司產品；TG18G 型高速離心機，上海赫田科學儀器有限公司產品；Mastersizer 2000 型激光粒度儀，上?？麍@電子科技有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 制作工藝流程

挑選干凈優良的大豆與玉米→制作發芽糙米→超微粉碎制作大豆超微粉、玉米超微粉、發芽糙米超微粉→3 種超微粉混合（1∶3∶3） 焙炒熟化→添加穩定劑（羧甲基纖維素鈉、微晶纖維素、黃原膠、海藻酸鈉） →添加白砂糖、奶粉、黑芝麻粉→初步成品。

1.3.2 谷物雜糧粉沖調穩定性的測定

將制作的復合雜糧粉樣品以轉速3 000 r/min 離心20 min，將其上清液取出后稀釋100 倍，用分光光度計在波長540 nm 處測其吸光度A2，離心前樣品吸光度為A1，定義R 表示穩定系數，且R 值越大則表明營養粉穩定性越高[21]，即谷物雜糧粉穩定性及保存性與其粉體顆粒沉淀速度成反比。

1.3.3 單因素微晶纖維素、黃原膠、羧甲基纖維素鈉與海藻酸鈉對粉體穩定性的影響

（1） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設計不同添加量的羧甲基纖維素鈉（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過公式（1） 的方法測定其穩定系數R。

（2） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設計不同添加量的微晶纖維素（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過公式（1）的方法測定其穩定系數R。

（3） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設計不同添加量的黃原膠（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過公式（1）的方法測定其穩定系數R。

（4） 精確稱取谷物雜糧粉100 g，其中大豆、玉米、發芽糙米超微粉混合粉配比為1∶3∶3，向其中加入90 ℃的溫水200 mL，設計不同添加量的海藻酸鈉（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通過公式（1）的方法測定其穩定系數R。

1.3.4 穩定劑配比的正交試驗設計

以單因素試驗為基礎，選擇作用良好的穩定劑微晶纖維素、黃原膠和海藻酸鈉，利用正交試驗進行復配分析，采用L9（34）正交試驗確定復配穩定劑的最佳添加量。

復配穩定劑設計因素水平見表1。

表1 復配穩定劑設計因素水平/%

1.3.5 黑芝麻粉、白砂糖和奶粉對復合谷物雜糧營養粉的單因素試驗

（1） 黑芝麻粉用量。精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加白砂糖5 g，奶粉10 g 的條件下，設定5 組不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開，通過比較感官評分得出最佳用量。

（2） 白砂糖用量。精確稱取100g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，奶粉10 g 的條件下，設定5 組不同白砂糖用量（4，6，8，10，12.0 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開，通過比較感官評分得出最佳用量。

（3） 奶粉用量。精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，白砂糖8 g 的條件下，設定5 組不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g），向其中加入90 ℃的溫水200 mL 沖開，通過比較感官評分得出最佳用量。

1.3.6 復合谷物雜糧營養粉配方（黑芝麻粉、白砂糖和奶粉） 的正交試驗設計

以黑芝麻粉、白砂糖和奶粉的單因素試驗為基礎，確定其最佳用量的范圍，利用正交試驗確定最佳添加量。通過L9（34）正交試驗來確定其最佳用量。

復合谷物雜糧營養粉配方的試驗設計因素與水平設計見表2。

表2 復合谷物雜糧營養粉配方的試驗設計因素與水平設計/ g

1.3.7 復合谷物雜糧營養粉的感官評價指標

對復合谷物營養雜糧粉感官評價過程中，優選10 名食品工程學院教師與學生進行粉體感官評價。評定的感官項目為口感（T）、沖調性（S）、色澤（C） 和風味（F），各項目的總分分別為100 分，評審員的培訓及實驗室要求GB/T 16291 和GB/T 14195。感官評分（S） = 0.4T+0.3S+0.1C+0.2F[21]。

復合谷物雜糧營養粉的感官評價標準見表3。

1.4 數據分析

采用Excel 和SPSS 17.0 軟件進行統計分析，每組試驗重復3 次，數據結果以平均值±標準偏差表示，采用t 檢驗，當p＜0.05 時，表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 谷物雜糧粉沖調穩定性的單因素試驗

不同單一穩定劑對谷物雜糧粉穩定性的影響見圖1。

通過添加4 種穩定劑分析其穩定性R 值，由圖1可得，4 種穩定劑對粉體穩定效果從大到小分別是黃原膠、微晶纖維素、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉。因此，試驗選取黃原膠、微晶纖維素與海藻酸鈉進行研究，各穩定劑添加量越多，其穩定性越好，但由于過度添加穩定劑，不僅對其口感造成影響，使其口感過度黏稠，還會影響整體的營養價值，因此取其穩定性最高值處的最佳添加量為微晶纖維素0.30%，黃原膠0.35%，海藻酸鈉0.25%，在此單因素最佳范圍內進行正交試驗。

表3 復合谷物雜糧營養粉的感官評價標準

圖1 不同單一穩定劑對谷物雜糧粉穩定性的影響

2.2 穩定劑復配對谷物雜糧粉沖調穩定性的影響

通過正交試驗，分析微晶纖維素、黃原膠和海藻酸鈉的復合添加比例，以R 為指標。

復配穩定劑的正交試驗結果與分析見表4，復配穩定劑的正交試驗方差分析見表5。

表4 復配穩定劑的正交試驗結果與分析

表5 復配穩定劑的正交試驗方差分析

通過正交試驗分析可得，在復合雜糧營養粉中添加微晶纖維素、海藻酸鈉與黃原膠均可使營養粉的穩定性發生顯著改變，且均向有利的方向進行，對復合雜糧營養粉穩定性影響從大到小分別為微晶纖維素、黃原膠、海藻酸鈉，通過因素與水平分析可得，穩定劑的最佳配方是當穩定劑微晶纖維素、黃原膠與海藻酸鈉的添加量分別為0.25%，0.40%，0.25%時，復合雜糧營養粉的穩定性達到最好，測定此條件下穩定系數達到最優值為98.79%。

2.3 復合谷物雜糧營養粉配方的單因素試驗結果

2.3.1 黑芝麻粉用量對復合谷物雜糧營養粉感官評價的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3，對5 組不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g） 進行感官評分。

不同黑芝麻用量對產品感官評價的影響見圖2。

圖2 不同黑芝麻用量對產品感官評價的影響

由圖2 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著黑芝麻粉的添加，當黑芝麻粉用量為6～9 g 時，營養粉感官評分發生顯著變化，可能是因為黑芝麻粉的加入，中和了豆類成分的豆腥味，還增加了營養粉的滋味和口感。復合谷物雜糧粉感官評分先升高到最大值后降低，且當黑芝麻粉用量為9 g 時，復合谷物雜糧粉感官評價分數達到最高為83.25 分。

2.3.2 白砂糖用量對復合谷物雜糧營養粉感官評價的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3，對5 組不同白砂糖用量（4，6，8，10，12 g） 進行感官評分。

不同白砂糖用量對產品感官評價的影響見圖3。

圖3 不同白砂糖用量對產品感官評價的影響

由圖3 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著白砂糖的添加，白砂糖用量為6～8 g 時，感官評分發生顯著的改變，變化斜率最高，是因為白砂糖的加入更加豐富了營養粉的口感。復合谷物雜糧粉感官評價分值增至最高值后減小，且當白砂糖用量達到8 g 時，感官評分達到最大值為84.99 分。當白砂糖用量高于8 g 時，感官評分降低，可能是由于白砂糖的添加過多，而導致谷物雜糧粉口感過膩；當白砂糖用量少于8 g 時，又達不到預期的清甜口感，因此最佳白砂糖用量為8 g。

2.3.3 奶粉用量對復合谷物雜糧營養粉感官評價的影響

精確稱取100 g 谷物雜糧粉，大豆、玉米、發芽糙米粉之比為1∶3∶3，對5 組不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g） 進行感官評分。

不同奶粉用量對產品感官評價的影響見圖4。

圖4 不同奶粉用量對產品感官評價的影響

由圖4 可知，100 g 谷物雜糧粉中隨著奶粉的添加，奶粉用量為12～16 g 時，復合營養雜糧粉感官評分均出現顯著性變化，且顯著增大到最大值后減小，當奶粉用量為16 g 時，達到最優效果；當奶粉用量低于16 g 時，感官評分出現顯著降低，可能是由于較少的奶粉不能使谷物雜糧粉出現最佳的香味，因而確定奶粉最佳用量為16 g；當奶粉用量高于16 g時，可能由于過多的奶粉添加，使谷物雜糧粉原有的香味被掩蓋，且出現奶粉過多而導致的發膩口感，影響谷物雜糧粉的感官評分。

2.4 復合谷物雜糧營養粉配方的確定

以單因素試驗為基礎，為進一步得到最佳的黑芝麻粉、白砂糖和奶粉在谷物雜糧粉當中的最佳用量，精確稱取100 g 谷物雜糧粉，其中大豆、玉米和發芽糙米粉比例為1∶3∶3 進行復合配比，制得的谷物雜糧粉具有較好的氨基酸互補作用，通過L9（34）來確定復合谷物雜糧營養粉配方的配比。

復合谷物雜糧營養粉配方的正交試驗結果與分析見表6，復合谷物雜糧營養粉配方的方差分析見表7。

表6 復合谷物雜糧營養粉配方的正交試驗結果與分析

表7 復合谷物雜糧營養粉配方的方差分析

通過正交試驗分析，如表7 可得，黑芝麻粉、白砂糖、奶粉的加入對復合雜糧營養粉的口感具有顯著的影響，通過分析3 種添加物影響力的顯著性即可發現，其對復合雜糧粉口感的影響力從大到小依次是黑芝麻粉＞奶粉＞白砂糖。分析正交試驗結果即可發現，當大豆、玉米、發芽糙米粉的比例為1∶3∶3 混合的復合谷物雜糧粉100g 時，其中黑芝麻粉8%，白砂糖10%，脫酯奶粉16%為最佳添加量，且在此條件下制得的營養粉感官評分達最大值，為93.63 分。

3 結論

通過綜合分析復合谷物雜糧營養粉營養品質與沖調穩定性。結果表明，食品穩定劑的添加能顯著提高食品的穩定性，但過多的穩定劑雖然增加其穩定性，卻在一定程度上影響復合谷物雜糧營養粉的口感與營養價值。因此，在食品研究過程中探究優化食品物化性質達到最優效果的同時，也應考慮食品的營養不受破壞或口感達到最佳效果。

以單因素試驗為基礎，利用正交試驗確定在大豆、玉米、發芽糙米超微粉比例為1∶3∶3 的復合谷物雜糧粉100 g 中，微晶纖維素0.25%，黃原膠0.40%，海藻酸鈉0.25%，黑芝麻粉8%，白砂糖10%，奶粉16%為各物質最佳添加量，在此條件下制備的復合谷物雜糧粉，具有較高的穩定性與谷物的特殊香味，顏色均勻且在沖食過程中不會出現大量的結塊與小疙瘩，可作為即沖即食的復合谷物雜糧營養粉供人們食用。