黃豆蕎麥固態飲料配方的優化

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(天津商業大學生物技術與食品科學學院,天津 300134)

蕎麥是我國重要的小宗糧食之一,常年播種面積為100萬hm2,產量70萬t,種植面積和產量居世界第二位,也是傳統的出口貿易糧[1-2]。蕎麥是一種藥食兩用植物,具有重要的營養與保健價值[3-4]，其蛋白質、脂肪、維生素、微量元素含量高于大米、小麥、玉米等大宗糧食[5]。同時,蕎麥中還含有很多生物活性物質,如黃酮類化合物、手性肌醇、蕎麥糖醇、蕎麥堿等[6-11]。臨床表明,蕎麥對糖尿病、由高血脂引起的腦血管硬化、心血管病、高血壓、肥胖癥及癌癥有較好的預防和治療作用[12-18]。

在我國,以蕎麥為原料的食品主要有蕎麥粥[19-20]、蕎麥米[21]、蕎麥蛋糕[22-23]、蕎麥酒[24-26]、蕎麥面條[27-29]、蕎酥[30]、蕎麥醋[31-33]和蕎麥醬油[34]等。液態蕎麥食品外出攜帶沉重,不方便;部分蕎麥食品由于過度加工,導致產品的營養價值大打折扣;有些蕎麥產品為半成品,食用前需再次進行加工。本文開發了一款具有攜帶方便、即沖即飲、富含營養、口感細膩等優點的黃豆蕎麥固態飲料。該飲料的研制,既可以利用蕎麥的營養保健作用,也可以增加蕎麥的經濟價值,擴大人們的就業途徑,具有巨大的經濟和社會價值。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

蕎麥粉 中日合資天津港保稅區愛信食品有限公司，為100%蕎麥(營養成分:蛋白質16%,脂肪4%,碳水化合物24%)；黃豆粉 南方黑芝麻集團股份有限公司南方純豆粉600 g(18小袋)，為100%大豆(營養成分:蛋白質58%,脂肪30%,碳水化合物12%)、木糖醇 浙江華康藥業股份有限公司;黃原膠、山梨酸鉀、琥珀酸單甘酯、酪蛋白酸鈉 河南安銳生物科技有限公司。

標準檢驗篩(120目) 浙江省上虞市紗篩廠;電子天平(JD200-3) 沈陽龍騰電子有限公司;便攜式色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司;流變儀(Physica MCR301) 奧地利安東帕公司。

1.2實驗方法

1.2.1 黃豆蕎麥固態飲料制備的工藝流程 蕎麥粉、黃豆粉、木糖醇、復配添加劑→篩分→稱量→混合→成品

表2 黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的感官評定標準Table 2 The sensory evaluation standard of soybean buckwheat solid beverage after brewing

使用120目的標準檢驗篩對蕎麥粉、黃豆粉、木糖醇、復配添加劑進行篩分,備用。其中復配添加劑由黃原膠、山梨酸鉀、琥珀酸單甘酯、酪蛋白酸鈉組成,重量之比為3∶4∶3∶4。將稱量、調配好的黃豆蕎麥固態飲料進行混合,攪拌10 min。然后從中稱取9 g,沖泡后進行各個指標的測定。

1.2.2 黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方的單因素實驗設計 分別以木糖醇添加量、復配添加劑添加量、蕎麥粉添加量、黃豆粉添加量作為自變量進行單因素實驗,每組選取5水平,成品用80 ℃、100 mL的熱水沖泡后進行綜合品質評價,篩選出較好的實驗參數設計正交實驗。

1.2.2.1 木糖醇添加量的確定 在復配添加劑0.09 g、蕎麥粉9 g和黃豆粉0.2 g條件下,設置木糖醇添加量分別為1、2、3、4、5 g,以綜合品質評價為指標,確定木糖醇的添加量。

1.2.2.2 復配添加劑添加量的確定 在木糖醇2 g、蕎麥粉9 g和黃豆粉0.2 g條件下,設置復配添加劑添加量分別為0.02、0.05、0.09、0.14、0.29 g,以綜合品質評價為指標,確定復配添加劑的添加量。

1.2.2.3 蕎麥粉添加量的確定 在木糖醇2 g、復配添加劑0.09 g和黃豆粉0.2 g條件下,設置蕎麥粉添加量分別為3、6、9、12、15 g,以綜合品質評價為指標,確定蕎麥粉的添加量。

1.2.2.4 黃豆粉添加量的確定 在木糖醇2 g、復配添加劑0.09 g和蕎麥粉9 g條件下,設置黃豆粉添加量分別為0.02、0.06、0.1、0.2、0.3 g,以綜合品質評價為指標,確定黃豆粉的添加量。

1.2.3 黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方的正交實驗設計 在單因素實驗的基礎上,采用四因素三水平L9(34)進行正交實驗,成品用80 ℃、100 mL的熱水沖泡后進行綜合品質評價,確定出黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方(見表1)。

表1 黃豆蕎麥固態飲料的正交實驗因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment of soybean buckwheat solid beverage

1.2.4 黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方沖泡溫度的實驗設計 按黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方精確稱取蕎麥粉7.17 g,黃豆粉0.16 g,木糖醇1.59 g,復配添加劑0.07 g,總重為9 g,制成黃豆蕎麥固態飲料。用100 mL、溫度分別為60、70、80、90 ℃的熱水沖泡后進行綜合品質評價,確定出綜合品質最佳配方的沖泡溫度。

1.2.5 指標測定

1.2.5.1 黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的感官評定 采用百分制對飲料的穩定性、色澤、口感及香氣進行感官評定。感官評定組由20名經培訓的評審員組成。分別稱量9 g黃豆蕎麥固態飲料,沖泡后進行感官評定,以20名評審員感官評分的平均值作為這份成品最終的感官評定結果。感官評定標準見表2。

1.2.5.2 黃豆蕎麥固態飲料沖泡后穩定性的評價 分別稱量9 g黃豆蕎麥固態飲料,沖泡后攪拌至充分混合均勻,放置10 min后,溶液分層,分別測量溶液上、下層高度(cm)。用下層高度m與上層高度n之比,來評價黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的穩定性,用X表示。每份樣品測量三次,求平均值作為最終的測量結果。X的數值越高,說明該黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的穩定性越好。X的計算公式如下:

式中:X為黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的穩定性指標;m為黃豆蕎麥固態飲料沖泡10 min后的下層高度,單位為cm;n為黃豆蕎麥固態飲料沖泡10 min后的上層高度,單位為cm。

表3 木糖醇添加量對黃豆蕎麥固態飲料沖泡后綜合品質的影響Table 3 Effect of xylitol addition on the comprehensive quality of soybean buckwheat solid beverage after brewing

表4 復配添加劑添加量對黃豆蕎麥固態飲料沖泡后綜合品質的影響Table 4 Effect of compound additive addition on the comprehensive quality of soybean buckwheat solid beverage after brewing

其中:ΔE*表示總色差的大小。ΔL*大表示偏白,ΔL*小表示偏黑。Δa*大表示偏紅,Δa*小表示偏綠。Δb*大表示偏黃,Δb*小表示偏藍。

1.2.5.4 黃豆蕎麥固態飲料沖泡后黏度的測定 分別稱量9 g黃豆蕎麥固態飲料,沖泡后攪拌均勻并靜置至室溫。測試前再次將樣品攪拌均勻,用移液管吸取8 mL樣品并滴加到MCR301流變儀下平板中間,刮去平板探頭周圍多余的樣品,測量黃豆蕎麥固態飲料的黏度。測定條件:溫度為30 ℃、剪切速率為53.1 s-1,平板探頭(直徑50 mm),間距1 mm。每份樣品測量三次,求平均值作為最終的測量結果。

1.2.6 綜合品質評分的確定 以感官評分為主,穩定性、顏色、黏度指標為輔,確定權重依次為0.55、0.15、0.15、0.15。綜合品質評分Q的計算公式如下:

Q=S×0.55+X×0.15+ΔE*×0.15+η×0.15

式中:S為黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的感官評分;X為黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的穩定性值;ΔE*為黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的色差值;η為黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的黏度值。

1.3數據分析

采用Microsoft Excel(Office 2010)軟件進行數據整理,SPSS 17.0軟件進行統計分析。所有數據測定三次平行,取平均值,結果以平均值±標準差進行表示。

2 結果與分析

2.1黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方單因素實驗的結果與分析

2.1.1 木糖醇添加量的確定 由表3可知,木糖醇的添加量在2 g時,綜合品質評分最高。隨著木糖醇添加量的增加,黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質呈先上升后下降的趨勢。添加量在2 g以下時,飲料的甜度偏低,略顯清淡,綜合品質評分略低。添加量在2 g以上時,綜合品質評分逐步下降,主要原因在于過多的添加木糖醇使飲料的甜度過高、口感發膩。所以,木糖醇的最佳添加量為2 g。

2.1.2 復配添加劑添加量的確定 由表4可知,復配添加劑的添加量在0.14 g時,綜合品質評分最高。隨著復配添加劑添加量的增加,黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質呈先上升后略有下降的趨勢。添加量在0.14 g以下時,飲料的穩定性、黏度低,口感稀薄,綜合品質評分下滑,尤以添加量在0.02、0.05時最為突出。添加量在0.14 g以上時,綜合品質評分略有下降,主要原因在于復配添加劑添加量增大,飲料的黏度升高,口感略顯濃稠。所以,復配添加劑的最佳添加量為0.14 g。

2.1.3 蕎麥粉添加量的確定 由表5可知,蕎麥粉的添加量在9 g時,綜合品質評分最高。隨著蕎麥粉添加量的增加,黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質呈先上升后下降的趨勢。添加量在9 g以下時,飲料口感稀薄,蕎麥香氣不足,穩定性較差,黏度亦較低。添加量在9 g以上時,綜合品質評分逐步下降,主要原因在于過多的添加蕎麥粉使飲料的黏度升高,感官評定過程中出現糊口及顆粒感,添加量在15 g時尤為明顯。所以,蕎麥粉的最佳添加量為9 g。

表5 蕎麥粉添加量對黃豆蕎麥固態飲料沖泡后綜合品質的影響Table 5 Effect of buckwheat flour addition on the comprehensive quality of soybean buckwheat solid beverage after brewing

表6 黃豆粉添加量對黃豆蕎麥固態飲料沖泡后綜合品質的影響Table 6 Effect of soybean flour addition on the comprehensive quality of soybean buckwheat solid beverage after brewing

2.1.4 黃豆粉添加量的確定 由表6可知,黃豆粉的添加量在0.1、0.2 g時,綜合品質評分最高。隨著黃豆粉添加量的增加,黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質呈先上升后下降的趨勢。添加量在0.1、0.2 g以下時,黃豆粉的添加量過少,飲料的豆香味不足,特色不明顯。添加量在0.1、0.2 g以上時,綜合品質評分逐步降低,主要原因在于過多的添加黃豆粉后,在使飲料的豆香味增加的同時,也使黃豆粉自身的豆腥味顯現出來,添加量在0.3 g時尤為明顯。所以,黃豆粉的最佳添加量為0.1、0.2 g。

2.2黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方正交實驗的結果與分析

2.2.1 黃豆蕎麥固態飲料配方沖泡后各指標的測定結果與分析

2.2.1.1 黃豆蕎麥固態飲料配方對其沖泡后感官評分的影響 由表7中的R1值可知,影響黃豆蕎麥固態飲料感官評分因素的次序為:C蕎麥粉>D黃豆粉>A木糖醇>B復配添加劑。由表7中的K11、K12、K13值可知,黃豆蕎麥固態飲料感官評定最佳的配方為:C2D3A2B1,即蕎麥粉9 g，黃豆粉0.2 g，木糖醇2 g，復配添加劑0.09 g，總重11.29 g。在實驗中，由于稱取了9 g的黃豆蕎麥固態飲料后進行感官評定，因此經換算，黃豆蕎麥固態飲料感官評定最低配方為：蕎麥粉7.17 g,黃豆粉0.16 g,木糖醇1.59 g,復配添加劑0.07 g,總重9 g(下文的換算均同此法，不再一一列出說明)。經驗證,所得黃豆蕎麥固態飲料感官評分平均為88分,沖泡后飲料的感官評定得分最高。

2.2.1.2 黃豆蕎麥固態飲料配方對其沖泡后穩定性的影響 由表7中的R2值可知,影響黃豆蕎麥固態飲料沖泡后穩定性因素的次序為:C蕎麥粉>B復配添加劑>D黃豆粉>A木糖醇。由表7中的K21、K22、K23值可知,黃豆蕎麥固態飲料沖泡后最穩定的配方為C3B3D1A2,即蕎麥粉7.53 g,復配添加劑0.18 g,黃豆粉0.04 g,木糖醇1.25 g,總重9 g。經驗證,所得黃豆蕎麥固態飲料穩定性X值平均為3.86,沖泡后飲料的穩定性最好。

2.2.1.3 黃豆蕎麥固態飲料配方對其沖泡后顏色的影響 由表7中的R3值可知,影響黃豆蕎麥固態飲料色差ΔE*值因素的次序為:D黃豆粉>C蕎麥粉>A木糖醇>B復配添加劑。由表7中的K31、K32、K33值可知,黃豆蕎麥固態飲料色差最大的配方為D1C2A1B3,即黃豆粉0.05 g,蕎麥粉7.83 g,木糖醇0.87 g,復配添加劑0.25 g,總重9 g。經驗證,所得黃豆蕎麥固態飲料色差ΔE*值平均為8.99,沖泡后飲料的色差ΔE*值最大。

2.2.1.4 黃豆蕎麥固態飲料配方對其沖泡后黏度的影響 由表7中的R4值可知,影響黃豆蕎麥固態飲料黏度因素的次序為:C蕎麥粉>B復配添加劑>A木糖醇>D黃豆粉。由表7中的K41、K42、K43值可知,黃豆蕎麥固態飲料黏度最大的配方為C3B3A1D3,即蕎麥粉8.01 g,復配添加劑0.19 g,木糖醇0.67 g,黃豆粉0.13 g,總重9 g。經驗證,所得黃豆蕎麥固態飲料黏度平均為0.047 Pa·s,沖泡后飲料的黏度最大。

2.2.2 黃豆蕎麥固態飲料沖泡后綜合品質評價的結果與分析 由表7中的R值可知,影響黃豆蕎麥固態飲料綜合品質因素的次序為:C蕎麥粉>D黃豆粉>A木糖醇>B復配添加劑。由表7中的K1、K2、K3值可知,黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方為:C2D3A2B1,即蕎麥粉7.17 g,黃豆粉0.16 g,木糖醇1.59 g,復配添加劑0.07 g,總重9 g。經驗證,所得黃豆蕎麥固態飲料穩定性好,色澤明快,口感細膩,香氣純正,綜合品質評分平均為49.9分,沖泡后飲料的綜合品質最好。綜上,最終確定該配方為黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方。

表7 黃豆蕎麥固態飲料配方對其沖泡后穩定性、顏色、黏度、感官評分的影響及其綜合品質評價結果Table 7 Effect of formulations on stability,color,viscosity,sensory evaluation and the comprehensive quality evaluation results of soybean buckwheat solid beverage after brewing

注:K11、K12、K13、R1以感官評分為指標,K21、K22、K23、R2以穩定性X為指標,K31、K32、K33、R3以顏色ΔE*為指標,K41、K42、K43、R4以黏度為指標,K1、K2、K3、R以綜合品質評分為指標。

表8 黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方沖泡溫度的的實驗結果Table 8 The experimental results of the best brewing temperature of the best comprehensive quality formula of soybean buckwheat solid beverage

2.3黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方沖泡溫度的結果與分析

由表8可知,沖泡溫度在80 ℃時,綜合品質評分最高。隨著沖泡溫度的增加,黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質呈先上升后略有下降的趨勢。沖泡溫度在80 ℃以下時,飲料的穩定性較差,黏度亦較低,主要原因在于蕎麥粉的糊化溫度為74.25 ℃[35],所以在60 ℃和70 ℃時,蕎麥粉尚未糊化或糊化不完全。沖泡溫度在80 ℃時,蕎麥粉充分進行糊化,糊化后蕎麥粉的黏度升高且黏度變化幅度小,趨勢較為平緩[36],且感官評分及穩定性達到最佳。沖泡溫度在80 ℃以上時,綜合品質評分略有下降,主要原因在于沖泡溫度過高,部分原料外層迅速吸水凝結成膠團,阻止水份進入里層,導致沖泡后飲料表面出現少許未能分散的漂浮物,對感官評分稍有影響。所以,黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方的沖泡溫度為80 ℃。

3 結論

本文以蕎麥粉為主要原料,輔以一定量的黃豆粉、木糖醇、復配添加劑,通過單因素實驗、正交實驗考察了黃豆蕎麥固態飲料沖泡后的感官評分、穩定性、顏色及黏度的變化,評價了黃豆蕎麥固態飲料的綜合品質,得出了黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方并進一步確定了黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方的沖泡溫度。

實驗結果表明:黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳的配方為:蕎麥粉7.17 g,黃豆粉0.16 g,木糖醇1.59 g,復配添加劑0.07 g,總重為9 g。其感官評分達88分,穩定性指標X值達1.38,色差ΔE*值達8.61,黏度值達0.011 Pa·s,最終的綜合品質評分可達49.9分。黃豆蕎麥固態飲料綜合品質最佳配方的沖泡溫度為80 ℃。

該成品口感細膩、富含營養、風味適中,適于高血脂人群、糖尿病患者、中老年人、辦公室白領及久坐缺乏運動的人群飲用;并且攜帶方便、即沖即飲,可以在很多場合方便人們品用。成品將蕎麥與其他原料有機結合,彌補了黃豆蕎麥固態飲料在穩定性、顏色、氣味、口感上的不足。且配方中使用木糖醇作為甜味劑,不添加蔗糖,符合當今食品健康、低糖的要求。黃豆蕎麥固態飲料的研制符合市場消費趨勢,因此具有廣闊的開發前景。

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