一種黑芝麻復合固體飲料的工藝研究

金日生，單 琴，蔣 義，葉玲玲，孫漢巨，何述棟，沈 陽，沈 源

（1.合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽合肥 230009；2.安徽達園糧油有限公司，安徽靈璧 234200）

0 引言

黑芝麻為胡麻科芝麻的黑色種子，含有豐富的脂肪和蛋白質，其中芝麻蛋白屬于完全蛋白質，富含多種人體必需的氨基酸，不含膽固醇，無抗營養因子[1]。黑芝麻為藥食兩用，近些年來受到越來越多消費者的關注[2]。有健胃、保肝、促進紅細胞生長的作用，可以增加體內黑色素，有利于頭發生長，還具有抗氧化、抗腫瘤、清除膽固醇、降血脂、調血糖的保健功效，具有延年益壽的效果，是一類很好的滋補品[3-6]。市場上黑芝麻糊產品多偏向于低脂易消化型[7]。

糯米，一種具有黏性的稻米，可以補中益氣、和胃止瀉，因此常用于脾胃虛弱、消化不良、乏力自汗等癥狀[8]。黑米，素有“藥米”“長壽米”之稱，富含花色苷、黃酮、生物堿、甾醇、強心甙等對人體健康有益的生物活性物質，能夠增強人體非特異性免疫和抗過敏性，具有降血脂、抗疲勞、抗氧化等功效[9-13]。黑豆，含有豐富的微量元素，對保持機體功能完整、延緩機體衰老、降低血液黏度、滿足大腦對微量物質需求都是必不可少的[14]。紅棗，味甘性溫，含有三萜類物質、紅棗多糖、黃酮類化合物等有特殊營養價值的物質，久食有補氣血、益脾胃、潤膚養顏、養生保健等功效[15]。山楂，作為藥食同源的食品之一，能夠消食開胃，有抗氧化、降血壓、降血脂、抗癌等多方面藥理活性[16]。鷹嘴豆，營養豐富，具有多種優質蛋白，是一種良好的植物氨基酸補充劑[17-18]。猴頭菇，一種名貴的藥食兩用菌，不僅營養豐富，且具有良好的藥用價值，如抗潰瘍、抗炎、增強免疫力、抗腫瘤、降血糖、胃保護和促進腸道健康等[19]。木糖醇，一種天然健康的甜味劑，甜度和吸濕性與蔗糖相似，入口后被人體吸收，無副作用，可以輔助治療糖尿病、肥胖癥、兒童齲齒、心腦血管疾病等[20]。通過添加糯米粉、黑米、黑豆等輔料，從各方面增強了黑芝麻糊的保健功效，尤其是對中老年人高血壓、高血脂和心血管疾病等有非常大的益處[21-22]。

以黑芝麻為主料，糯米、黑米、黑豆、紅棗、山楂、鷹嘴豆、猴頭菇為輔料，使沖調的芝麻糊呈亮黑色，具有醇厚的香氣和滋味。同時，以木糖醇為甜味劑，避免了老年人飲用時對健康的影響。為了改善產品的口感，選擇麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠作為穩定劑，對糊狀產品進行增稠。通過單因素試驗及正交試驗尋找并優化出最佳生產配方，開發出一款新型黑芝麻固體保健飲料。

1 材料與方法

1.1 原材料與試劑

黑芝麻、黑豆、糯米粉，安徽達園糧油有限公司提供；黑米粉，齊齊哈爾老屯食品有限責任公司提供；紅棗，山東棗莊老鄉生態農業有限公司提供；山楂粉，河北美威藥業股份有限公司提供；鷹嘴豆粉，新疆天山奇豆生物科技有限責任公司提供；猴頭菇，寧安市北耳貿易有限公司提供；木糖醇、麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠，均為食品級，河南圣斯德實業有限公司提供。

1.2 儀器與設備

JZC-1000MSE型電子天平，福州科迪電子技術有限公司產品；JA1003型電子天平，上海市安亭電子儀器廠產品；FW100型高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司產品；DGT-G80型電熱鼓風干燥箱，北京博翔興旺科技有限公司產品；九陽C21-SC821型家用電磁爐，山東濟南九陽股份有限公司產品。

1.3 工藝流程

①猴頭菇→篩選→粉碎→猴頭菇粉；

②糯米粉、黑米粉、山楂粉、鷹嘴豆粉；

③黑芝麻、黑豆→篩選→炒制→冷卻；

④紅棗→篩選→烘干→粉碎→紅棗粉；

1.4 操作要點

1.4.1 原料挑選

黑芝麻、黑豆、紅棗、猴頭菇的挑選以個大飽滿、無病害和無機械損傷為佳；糯米粉、熟黑米粉、山楂粉、鷹嘴豆粉的挑選以粉質細膩、無異味為佳；木糖醇、麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠的挑選以無變質、食品級為標準。

1.4.2 黑芝麻、黑豆處理

將篩選得到的黑芝麻與黑豆顆粒用電磁爐與不銹鋼鍋分別炒制，兩者炒制時電磁爐均選擇最低檔，黑芝麻翻炒3 min，黑豆翻炒5 min，得初加工產品。

1.4.3 紅棗處理

將篩選得到的紅棗置于鼓風干燥箱中，在60℃下干燥8 h后取出去核，使用高速萬能粉碎機粉碎，粉碎時間3 min，得初加工產品，立即密封罐裝備用，以免吸水結塊。

1.4.4 猴頭菇處理

將篩選得到的猴頭菇使用高速萬能粉碎機粉碎3 min，得初加工產品。

1.4.5 調配

將各原輔料按比例進行調配，調配后立馬送入高速萬能粉碎機進行粉碎，以防結塊，粉碎時間2 min，要求混合物粒度小于80目。

1.4.6 混合

按確定的比例加入木糖醇、麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠及黃原膠，將充分粉碎后的物料混合，使之呈現均一狀態。

1.4.7 稱量與包裝

將加工完成的產品按每袋25 g采用真空包裝機進行包裝。

1.5 穩定劑試驗

1.5.1 穩定劑的單因素試驗

在穩定劑配比的單因素試驗中，先固定黑芝麻8.00 g，糯米粉4.00 g，黑米粉3.00 g，黑豆3.00 g，紅棗1.00 g，猴頭菇1.00 g，鷹嘴豆粉0.50 g，山楂粉0.25 g，再分別以麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠添加量為單因素，感官品質為評價指標，確定最佳添加量。

（1）麥芽糊精添加量的單因素試驗。固定木糖醇、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠添加量分別為8.00%，1.25%，1.25%，0.25%，麥芽糊精添加量分別為6.00%，7.00%，8.00%，9.00%，10.00%。根據感官品質，研究麥芽糊精添加量對產品品質的影響。

（2） CMC-Na添加量的單因素試驗。固定木糖醇、麥芽糊精、卡拉膠、黃原膠添加量分別為8.00%，8.00%，1.25%，0.25%，CMC-Na添加量分別為0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%。根據感官品質，研究CMC-Na添加量對產品品質的影響。

（3）卡拉膠添加量的單因素試驗。固定木糖醇、麥芽糊精、CMC-Na、黃原膠添加量分別為8.00%，8.00%，1.25%，0.25%，卡拉膠添加量分別為0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%。根據感官品質，研究卡拉膠添加量對產品品質的影響。

（4） 黃原膠添加量的單因素試驗。固定木糖醇、麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠添加量分別為8.00%，8.00%，1.25%，1.25%，黃原膠添加量分別為0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%。根據感官品質，研究黃原膠添加量對產品品質的影響。

1.5.2 穩定劑的正交試驗

在單因素試驗的基礎上，縮減穩定劑的使用量范圍。以麥芽糊精添加量為8.50%，9.00%，9.50%；CMC-Na添加量為0.80%，1.00%，1.20%；卡拉膠添加量為0.80%，1.00%，1.20%；黃原膠添加量為0.23%，0.25%，0.27%，進行四因素三水平的L9（34）正交試驗。根據感官品質，優化穩定劑配比。

麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠因素與水平設計見表1。

表1 麥芽糊精、CMC-Na、卡拉膠、黃原膠因素與水平設計/%

1.6 固體飲料原料配比試驗

1.6.1 原料配比的單因素試驗

在原料配比單因素試驗中，先固定紅棗1.00 g，猴頭菇1.00 g，鷹嘴豆粉0.50 g，山楂粉0.25 g，木糖醇8.00%，麥芽糊精9.50%，CMC-Na 1.20%，卡拉膠0.80%，黃原膠0.25%。再分別以黑芝麻、糯米粉、黑米粉、黑豆添加量為單因素，感官品質為評價指標，確定最佳添加量。

（1） 黑芝麻用量的單因素試驗。固定糯米粉、黑米粉、黑豆用量分別為4.00，3.00，3.00 g，黑芝麻用量分別為5.00，6.00，7.00，8.00，9.00 g。根據感官品質，研究黑芝麻用量對產品品質的影響。

（2） 糯米粉用量的單因素試驗。固定黑芝麻、黑米粉、黑豆用量分別為8.00，3.00，3.00 g，糯米粉用量分別為2.50，3.00，3.50，4.00，4.50 g。根據感官品質，研究糯米粉用量對產品品質的影響。

（3） 黑米粉用量的單因素試驗。固定黑芝麻、糯米粉、黑豆用量分別為8.00，4.00，3.00 g，黑米粉用量分別為 1.20，1.70、，2.20，2.70，3.20 g。根據感官品質，研究黑米粉用量對產品品質的影響。

（4）黑豆用量的單因素試驗。固定黑芝麻、糯米粉、黑米粉用量分別為8.00，4.00，3.00 g，黑豆用量分別為1.20，1.70，2.20，2.70，3.20 g。根據感官品質，研究黑豆用量對產品品質的影響。

1.6.2 原料配比的正交試驗

在單因素試驗的基礎上，縮減原輔料的使用量范圍。以黑芝麻用量為7.50，8.00，8.50 g；糯米粉用量為3.20，3.50，3.80 g；黑米粉用量為2.40，2.70，3.00 g；黑豆用量為2.40，2.70，3.00 g，進行四因素三水平的L9（34）正交試驗。根據感官品質，優化原輔料配比。

黑芝麻、糯米粉、黑米粉、黑豆因素與水平設計見表2。

表2 黑芝麻、糯米粉、黑米粉、黑豆因素與水平設計/g

1.7 感官評分標準

取適量樣品，以1∶1.5的料液比加入熱水（80℃左右）沖泡，攪拌均勻。由10位有經驗的食品從業者，采用100分制評分法，分別從芝麻糊的色澤、滋味及氣味、組織形態、黏性、溶解性、口感等6個方面進行評分，取所有人感官評分平均值作為最終分數。

黑芝麻復合固體飲料感官評定標準見表3。

表3 黑芝麻復合固體飲料感官評定標準

2 結果與分析

2.1 穩定劑對產品品質的影響

2.1.1 麥芽糊精添加量對固體飲料品質的影響

麥芽糊精添加量對黑芝麻糊品質的影響見圖1。

由圖1可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，感官評價得分先升高后下降：當添加量為9.00%時，感官得分最高為87.00分；當添加量超過9.00%時，麥芽糊精會造成黑芝麻糊感官品質下降。這是因為麥芽糊精可以增加黑芝麻糊的黏稠度、改善口感。但麥芽糊精過量添加時，會造成芝麻糊黏稠度過高，適口性降低。因此，選擇麥芽糊精添加量為9.00%。

2.1.2 CMC-Na添加量對固體飲料品質的影響

CMC-Na添加量對黑芝麻糊品質的影響見圖2。

由圖2可知，隨著CMC-Na添加量的增加，感官評價得分先升高后下降：當CMC-Na添加量為1.00%時，黑芝麻糊具有最高的感官評分，得分為94.00分；當添加量超過1.00%時，黑芝麻糊感官評分急劇下降。這是因為CMC-Na具有較強的吸水性、持水性，CMC-Na添加量越大，黑芝麻糊的吸水性越強，影響溶解性與口感。低劑量的CMC-Na會改善黑芝麻糊的沖調性，提升口感；但當CMC-Na添加過量時，會使黑芝麻糊沖調性變差，造成感官評分下降。因此，選擇CMC-Na添加量為1.00%。

2.1.3 卡拉膠添加量對固體飲料品質的影響

卡拉膠添加量對黑芝麻糊品質的影響見圖3。

由圖3可知，隨著卡拉膠添加量的增加，感官評價得分先升高后下降：在添加量為1.00%時，感官得分最高為87.00分；當添加量超過1.00%時，卡拉膠會造成黑芝麻糊感官品質下降。這是因為卡拉膠具有增稠劑與懸浮劑的作用，但其凝膠偏硬，易脫水收縮，影響產品品質。低劑量的卡拉膠可以增強黑芝麻糊的持水性，提升產品穩定性；但當卡拉膠添加過量時，黑芝麻糊持水性變差，造成產品品質下降。因此，選擇卡拉膠添加量為1.00%。

2.1.4 黃原膠添加量對固體飲料品質的影響

黃原膠添加量對黑芝麻糊品質的影響見圖4。

由圖4可知，隨著黃原膠添加量的增加，感官評價得分先升高后下降：當添加量為0.25%時，感官得分最高為90.80分；當添加量超過0.25%時，黃原膠會造成黑芝麻糊感官品質下降。這是因為黃原膠具有懸浮性、乳化性，與卡拉膠具有良好的復配性，弱化卡拉膠的失水收縮作用，達到協同增效并改善芝麻糊口感的作用[22]。低劑量的黃原膠可以增強黑芝麻糊的持水性，使其產生細膩的口感；但當黃原膠添加過量時，會使黑芝麻持水性變差，感官品質下降。因此，選擇黃原膠添加量為0.25%。

2.1.5 穩定劑正交試驗

通過對各穩定劑的單因素試驗得到的最佳添加量為麥芽糊精9.00%，CMC-Na 1.00%，卡拉膠1.00%，黃原膠0.25%。

穩定劑正交試驗見表4。

正交試驗結果顯示的最佳組合為A3B3C1D2，在試驗范圍內的最佳因素水平組合為A3B2C1D3，因此需要進行驗證試驗。

驗證試驗見表5。

由圖5可知，確定最優組合為A3B3C1D2，即麥芽糊精9.50%，CMC-Na 1.20%，黃原膠0.25%，卡拉膠0.80%。

2.2 固體飲料原料配比對產品品質的影響

2.2.1 黑芝麻用量對固體飲料品質的影響

表4 穩定劑正交試驗

表5 驗證試驗/分

黑芝麻用量對黑芝麻糊品質的影響見圖5。

由圖5可知，隨著黑芝麻添加量的增加，感官評價得分先升高后下降：在添加量為8.00 g時，感官得分最高為86.80分；當添加量超過8.00 g時，黑芝麻會造成產品感官品質下降。這是因為黑芝麻用量過少會減弱芝麻糊的風味，過多則會產生苦味和焦煳味。當黑芝麻用量低于8.00 g時，黑芝麻糊沒有濃郁的芝麻香味；當黑芝麻用量為8.00 g時，芝麻糊香味純正，感官評價得分最高；隨著黑芝麻用量的增加，焦煳感增加。因此，選擇黑芝麻用量為8.00 g。

2.2.2 糯米粉用量對固體飲料品質的影響

糯米粉用量對黑芝麻糊品質的影響見圖6。

由圖6可知，隨著糯米粉用量的增加，感官評價得分先升高后下降：在用量為3.50g時，感官得分最高為87.40分；當用量超過3.50 g時，糯米粉會造成產品感官品質下降。這是因為糯米粉用量過少會因黑芝麻油脂析出而影響口感，過多則會產生澀感。當糯米粉用量低于3.50 g時，黑芝麻糊易分層；當糯米粉用量為3.50 g時，芝麻糊質地均一，感官評價得分最高；隨著糯米粉用量的增加，澀感增加。因此，選擇糯米粉用量為3.50 g。

2.2.3 黑米粉用量對固體飲料品質的影響

黑米粉用量對黑芝麻糊品質的影響見圖7。

由圖7可知，隨著黑米粉用量的增加，感官評價得分先升高后下降：在用量為2.70 g時，感官得分最高為89.00分；當用量超過2.70 g時，黑米粉會造成產品感官品質下降。這是因為黑米粉用量過少會使芝麻糊色澤暗淡，影響感官品質，過多則會使芝麻糊過稠。當黑米粉用量低于2.70 g時，黑芝麻糊色澤較淺；當黑米粉用量為2.70 g時，芝麻糊色澤黑亮，感官評價得分最高；隨著黑米粉用量的增加，黑芝麻糊口感過稠。因此，選擇黑米粉用量為2.70 g。

2.2.4 黑豆用量對固體飲料品質的影響

黑豆用量對黑芝麻糊品質的影響見圖8。

由圖8可知，隨著黑豆用量的增加，感官評價得分先升高后下降：在用量為2.70 g時，感官得分最高為86.40分；當用量超過2.70 g時，黑豆會造成產品感官品質下降。這是因為黑豆用量過少會使芝麻糊缺少豆香味，風味單一，過多則會使芝麻糊呈現豆腥味。當黑豆用量低于2.70 g時，黑芝麻糊氣味單調；當黑豆用量為2.70 g時，芝麻糊香味濃厚，帶有黑豆芳香味，感官評價得分最高；隨著黑豆用量的增加，黑芝麻糊逐漸產生豆腥味。因此，選擇黑豆用量為2.70 g。

2.2.5 原料配比正交試驗

通過對各原輔料的單因素試驗得到的最佳用量為黑芝麻8.00 g，糯米粉3.50 g，黑米粉2.70 g，黑豆2.70 g。

各原輔料配方正交試驗見表6。

表6 各原輔料配方正交試驗

正交試驗結果顯示的最佳組合為A'1B'3C'3D'3，在試驗范圍內的最佳因素水平組合為A'1B'3C'3D'3，因此無需進行驗證試驗。綜上所述，確定最優組合為A'1B'3C'3D'3，轉換為百分含量，即糯米粉15.20%，黑米粉12.00%，黑豆12.00%，黑芝麻30.00%。

3 結論

通過各原輔料配比及穩定劑含量的單因素試驗和正交試驗，以色澤、滋味及氣味、組織形態、黏性、溶解性和口感為感官評價指標，確定各因素的最佳添加量分別為黑芝麻30%，糯米粉15.20%，黑米粉12.00%，黑豆12.00%，紅棗4.00%，山楂粉1.00%，鷹嘴豆粉2.05%，猴頭菇4.00%，木糖醇8.00%，麥芽糊精9.50%，CMC-Na 1.20%，卡拉膠0.80%，黃原膠0.25%。該黑芝麻復合固體飲料色澤均勻、組織細膩、沖調良好、香甜可口，并且通過添加紅棗、猴頭菇、鷹嘴豆粉等輔料增強其風味，賦予了一定的保健價值，解決了市場上普通黑芝麻糊產品風味和營養單一的問題，是一種集美味、健康、自然、純真的保健食品，具有良好的市場前景。