改善營養糊沖調性和流動性的配方優化和工藝研究

馬永軒 魏振承 張名位 唐小俊 張 雁 張瑞芬 鄧媛元 張業輝

（廣東省農業科學院農業生物技術研究所廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，廣州 510610）

隨著現代化的生活節奏逐漸加快和生活壓力的加大，人們對方便食品的需求日益增大，特別是在營養及風味方面的要求愈來愈高［1］。

黑芝麻有“補中益氣，潤養五臟，利大小腸，產后贏困，催生落胞”的功能［2］。新近研究發現，黑芝麻具有降血脂、抗衰老作用，其食療作用早已被公認，經常食用有益健康；黑芝麻富含維生素，對身體虛弱、早衰而導致的脫發效果最好，對藥物性脫發、某些疾病引起的脫發也有一定功效［3］。黑米為米中珍品。與普通稻米相比，營養物質更為豐富，尤其是維生素B1、B2的含量為一般精白米的1.5～6.8倍，膳食纖維含量達0.88～1.36 g／100 g。除此之外黑米含有的生物堿、甾醇、皂苷等生理活性物質，具有清除自由基延緩衰老、改善缺鐵性貧血、抗應激反應和免疫調節作用［4－5］。黑大豆是一種營養豐富的藥食兩用食材，是優質的蛋白質和食用油來源，含有豐富的大豆異黃酮、花色苷和單寧等生物活性成分，具有緩解更年期綜合癥、抗氧化、保護心血管、抗癌和抗病毒等多種生物活性［6］。

擠壓膨化的方法可使黑米、黑大豆及大米的紋理性組織發生顯著變化，淀粉被充分糊化，便于吸收與消化。通過擠壓膨化加工，谷物食品色香味均得到改善，食用方便快捷，能滿足不同消費者的需求［7］。采用擠壓膨化加工的即食糊類食品種類很多，但在對該項產品的調查中發現，幾乎所有的產品都存在沖調時易結塊，難溶開，質地不均勻，流動性不好等技術問題，目前尚無針對性的解決辦法，也未見到有關報道。

本研究從分散介質的添加方面對營養糊的沖調性和流動性進行了探討，在保證營養糊良好風味和口感的基礎上，通過正交試驗對即食營養糊進行了配方優化，以期對即食營養糊的生產工藝和配方有一定的指導作用，對進一步的研究提供了思路。

1 材料與方法

1.1 材料

黑芝麻、黑大豆、黑米、大米：市售；植脂末：杭州博多食品有限公司；精制白砂糖粉：廣東寶桑園健康食品研究發展中心；麥芽糊精：上海研拓生物科技有限公司。

1.2 儀器設備

DS32型雙螺桿膨化機：濟南賽信膨化機械有限公司；LH－08B中藥流水式粉碎機：浙江溫嶺市創力藥材器械廠；電子天平：余姚紀銘稱重校驗設備有限公司；篩網：金華市富華儀器有限公司；一次性鼻飼管：泰爾茂醫療產品（杭州）有限公司；量筒：北京玻璃集團泰州博美玻璃儀器廠；漏斗：北京玻璃集團泰州博美玻璃儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

黑米、黑大豆、大米粉碎：將經過篩選的黑米、黑大豆、大米按比例用粉碎機進行粉碎，再過80目篩，即可得到混合粉。

混合粉膨化、粉碎：將混合粉放入容器中，調節含水量到20%，用雙螺桿膨化機在適當的壓力和溫度下進行膨化，然后用粉碎機進行粉碎，得到膨化粉。

黑芝麻烘烤：選取無霉變、顆粒飽滿的黑芝麻，160℃烘烤6 min，備用。

黑芝麻粉碎：將烘烤過的黑芝麻與膨化粉一起粉碎，再過80目篩，得到混合均勻的粉待用。

配料混合：將幾種配料放入組織搗碎機中混合均勻，注意控制混合時間，以便使物料充分混勻。

稱量、包裝：將混合好的配料進行定量、包裝。

1.3.3 測定方法

休止角的測定［8］：將一塊玻璃板平鋪在桌面上，將玻璃漏斗置于鐵架臺上，使其下端距桌面玻璃板3 cm，取樣3 g，使樣品從漏斗中自由下落，在玻璃板中央形成圓錐體，測定粉體的直徑和粉體的高度，計算休止角 tanθ＝h／（d／2）。

堆積密度的測定［9］：將100 g樣品裝入200 mL量筒中，測定其體積，樣品質量與體積的比即為堆積密度。

結塊率的測定［10］：稱取20 g樣品于100 mL燒杯中，加80℃開水80 mL，用玻璃杯緩慢攪拌至無干粉存在，靜置10 min，取一小塊20目篩網，對其進行過濾，用清水沖洗結塊物，瀝干，帶篩網稱重，結塊物干質量占樣品總質量的百分數即為結塊率。

管道流動性的測定：稱取40 g樣品于400 mL燒杯中，加80℃開水200 mL，攪拌均勻后冷卻至室溫，倒入鼻飼管，記錄5 min內流出的體積，再計算單位時間內流出的體積（mL／min）。

管道掛壁的測定：稱取40 g樣品于400 mL燒杯中，加80℃開水200 mL，攪拌均勻后冷卻至室溫，倒入鼻飼管，全部流完后稱量鼻飼管內壁粘附物的質量。

1.4 試驗設計

1.4.1 單因素

按照1.3.3中的測定方法，分別測定不同黑芝麻、蔗糖、植脂末、麥芽糊精的添加量對營養糊休止角、堆積密度、沖調結塊率、管道流動性和掛壁的影響。

1.4.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，試驗以黑芝麻、蔗糖、植脂末和麥芽糊精的添加量為因素，選用L9（34）正交試驗表進行配方優選，正交試驗設計安排見表1。測定每個配方的休止角、堆積密度、沖調結塊率、管道流動性和掛壁，并對沖調后的營養糊按表2進行感官評價并打分。

表1 正交試驗因素水平表

表2 感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 配料對營養糊休止角的影響

粉體休止角是粉體堆積層的自由斜面與水平面所形成的最大角，是粒子在粉體堆積層的自由斜面上滑動時所受重力和粒子間摩擦力達到平衡而處于靜止狀態下測得。由黑芝麻對營養糊粉體休止角影響的試驗結果（圖1）可見，在試驗添加量范圍內，營養糊的粉體休止角隨著黑芝麻添加量的增多而增大，從35.30°增加到43.40°，當黑芝麻添加量超過6%時，增加黑芝麻的添加量粉體的休止角不會顯著增大，這可能是由于隨著黑芝麻量的增多，營養糊表面狀態、空隙率發生變化，顆粒之間的內摩擦力和黏附力增大，進而導致粉體休止角增大。

圖1 黑芝麻對營養糊休止角的影響

由蔗糖對營養糊粉體休止角影響的試驗結果（圖2）可見，營養糊的粉體休止角隨蔗糖添加量的增多而先下降后上升，當蔗糖添加量為20%時，粉體的休止角達到最小為38.40°，說明適量的蔗糖粉可以改善營養糊的粉體流動性，當添加量過大時，營養糊的休止角會增大，粉體流動性變差，這可能是由于顆粒之間的黏附力增大造成的。

圖2 蔗糖對營養糊休止角的影響

由植脂末對營養糊粉體休止角影響的試驗結果（圖3）可見，植脂末添加量從3%增加到7%，各添加量之間營養糊的粉體休止角沒有顯著差異（P＞0.05），說明植脂末對營養糊的粉體休止角沒有顯著性影響。

圖3 植脂末對營養糊休止角的影響

由麥芽糊精對營養糊粉體休止角影響的試驗結果（圖4）可見，麥芽糊精添加量對營養糊粉體休止角的影響表現為隨著麥芽糊精添加量的增加粉體休止角先減小后增大，當麥芽糊精的添加量為20%時，營養糊的粉體休止角達到最小，說明適量的麥芽糊精可以改善營養糊的粉體流動性，當添加量過大時，營養糊的粉體流動性變差，這可能是由于顆粒之間的黏附力增大造成的。

圖4 麥芽糊精對營養糊休止角的影響

2.1.2 配料對營養糊堆積密度的影響

由配料對營養糊堆積密度影響的試驗結果（圖5～圖8）可見，在試驗范圍內，添加不同量的黑芝麻、蔗糖、植脂末及麥芽糊精，營養糊的堆積密度沒有顯著差異（P＞0.05），說明黑芝麻、蔗糖、植脂末及麥芽糊精對營養糊堆積密度沒有顯著性影響。

圖5 黑芝麻對營養糊堆積密度的影響

圖6 蔗糖對營養糊堆積密度的影響

圖7 植脂末對營養糊堆積密度的影響

圖8 麥芽糊精對營養糊堆積密度的影響

2.1.3 配料對營養糊沖調結塊率的影響

黑米、黑大豆和大米經擠壓膨化后糊化度高達90%以上，當熱水與其接觸時，在其表面迅速形成一個糊化層，該糊化層具有較高的黏度而不易透水，導致結塊的產生。由黑芝麻對營養糊沖調結塊率影響的試驗結果（圖9）可見，營養糊的沖調結塊率隨著黑芝麻添加量的增多呈現減小的趨勢，這可能是由于黑芝麻的添加阻礙了營養糊糊化層之間的作用。

圖9 黑芝麻對營養糊結塊率的影響

圖10 蔗糖對營養糊結塊率的影響

由蔗糖對營養糊沖調結塊率影響的試驗結果（圖10）可見，營養糊的結塊率隨著蔗糖添加量的增大而減小，當蔗糖添加量超過22.5%時，增加蔗糖的添加量營養糊的結塊率不會顯著降低（P＞0.05），這是由于添加蔗糖可以減小顆粒之間的附著面積，使原本粘附著的顆粒分開，有利于減小淀粉顆粒分散的阻力，對營養糊的沖調性起到重要作用。

由植脂末對營養糊沖調結塊率影響的試驗結果（圖11）可見，營養糊結塊率隨著植脂末添加量的增加而顯著降低（P＜0.05），這可能是添加植脂末阻礙了營養糊糊化層之間的作用導致的。

圖11 植脂末對營養糊結塊率的影響

由麥芽糊精對營養糊沖調結塊率影響的試驗結果（圖12）可見，營養糊結塊率隨著植脂末添加量的增加而顯著降低（P＜0.05），這是由于麥芽糊精溶解性好，在沖調過程中可以在顆粒間形成液體通道，使水分更快地滲透到顆粒內部，和糊化淀粉形成絡合物，防止淀粉分子之間的相互作用，破壞糊化層的形成。

圖12 麥芽糊精對營養糊結塊率的影響

2.1.4 配料對營養糊管道流動性的影響

由黑芝麻對營養糊管道流動性影響的試驗結果（圖13）可見，營養糊的流量隨著黑芝麻添加量的增加而增加，黑芝麻添加量3%和4%之間的流量沒有顯著性差異（P＞0.05），而其他添加量之間都有顯著性差異（P＜0.05），說明添加黑芝麻可以改善營養糊的管道流動性。

圖13 黑芝麻對營養糊流動性的影響

由蔗糖對營養糊管道流動性影響的試驗結果（圖14）可見，營養糊的流量隨著蔗糖添加量的增加而增加，表明增加蔗糖的添加量會改善營養糊的流動性，這可能是由于蔗糖的加入導致了營養糊的黏度降低，進而改善了營養糊的管道流動性。

圖14 蔗糖對營養糊流動性的影響

由植脂末對營養糊管道流動性影響的試驗結果（圖15）可見，在試驗添加量范圍內，營養糊的流量隨著植脂末添加量的增加，從10.33 mL／min增加到17.93 mL／min，說明添加植脂末可以改善營養糊的管道流動性。

圖15 植脂末對營養糊流動性的影響

由麥芽糊精對營養糊管道流動性影響的試驗結果（圖16）可見，營養糊的流量隨著麥芽糊精添加量的增加而增加，說明添加麥芽糊精可以顯著改善營養糊的流動性。

2.1.5 配料對營養糊管道掛壁的影響

由黑芝麻對營養糊管道掛壁影響的試驗結果（圖17）可見，營養糊沖調后掛壁量隨著黑芝麻添加量的增加而降低，當黑芝麻添加量超過6%時，增加黑芝麻的添加量不會顯著減小營養糊的掛壁量，說明添加黑芝麻可以減少營養糊沖調后管道掛壁量。

圖17 黑芝麻對營養糊管道掛壁的影響

由蔗糖對營養糊管道掛壁影響的試驗結果（圖18）可見，在試驗添加量范圍內，營養糊掛壁量隨著蔗糖的添加量的增加而降低，這可能是由于蔗糖的加入導致了營養糊的黏度降低，進而減少了營養糊的管道掛壁量。

圖18 蔗糖對營養糊管道掛壁的影響

由植脂末對營養糊管道掛壁影響的試驗結果（圖19）可見，營養糊的掛壁量隨著植脂末添加量的增加呈下降趨勢，但不同處理之間沒有顯著性差異（P＞0.05），說明添加植脂末可以減少營養糊沖調后管道掛壁量。

圖19 植脂末對營養糊管道掛壁的影響

由麥芽糊精對營養糊管道掛壁影響的試驗結果（圖20）可見，營養糊的掛壁量隨著麥芽糊精添加量的增加呈下降趨勢，但不同麥芽糊精添加量的營養糊之間的掛壁量沒有顯著性差異（P＞0.05），說明添加麥芽糊精可以減少營養糊沖調后管道掛壁量。

圖20 麥芽糊精對營養糊管道掛壁的影響

2.2 正交試驗試驗

本試驗以黑芝麻添加量、蔗糖添加量、植脂末添加量、麥芽糊精添加量為因素，選用L9（34）行正交試驗表進行配方優選。測定每個配方的休止角、堆積密度、沖調結塊率、管道流動性和管道掛壁，然后加入80℃開水沖調，讓10個有品嘗經驗的業內人士品嘗，以營養糊的色澤、口感、沖調性、沖調后穩定性、滋味和氣味等為評價指標進行評價并打分，最后得到綜合評分，并對營養糊的綜合評分與休止角、堆積密度、沖調結塊率、管道流動性和掛壁進行相關性分析。

由表3可知，各因素對即食營養糊品質影響的順序從大到小依次為蔗糖、黑芝麻、植脂末、麥芽糊精。試驗5綜合評價得分最高，為86.7分，其組合為A2B2C2D1，即黑芝麻添加量5%，蔗糖添加量22.5%，植脂末添加量5%，麥芽糊精添加量17.5%，黑米添加量5%，黑大豆添加量2.5%，大米添加量42.5%。

表3 正交試驗設計和結果

由表4可知，營養糊感官評分與沖調結塊率呈極顯著負相關（P＜0.01）、與管道流動性呈顯著正相關（P＜0.05）、與管道掛壁呈顯著負相關（P＜0.05）。說明營養糊的沖調結塊率越小、管道流量越大、管道掛壁越小，其感官評分越高。

表4 感官評分與營養糊各指標間的相關性

3 結論

黑米、黑芝麻及黑大豆具有較高的營養價值和良好的加工特性，本研究利用擠壓膨化技術將黑米、黑大豆及大米膨化，使淀粉徹底熟化，提高了營養素的消化吸收率。根據上述的試驗結果，獲得了速溶即食營養糊中各成分的優化配方：黑芝麻5%，蔗糖22.5%，植脂末5%，麥芽糊精17.5%，黑米5%，黑大豆2.5%，大米42.5%。通過分析感官評分和各測試指標的相關性，發現營養糊感官評分與沖調結塊率呈極顯著負相關（P＜0.01）、與管道流動性呈顯著正相關（P＜0.05）、與管道掛壁呈顯著負相關（P＜0.05）。

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