苦蕎復合代餐粉的研制

宋盼盼，曹亞楠，劉穎翔，陳 琳，趙 鋼，彭鐮心

（成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室，四川 成都610106）

苦蕎是雙子葉蓼科蕎麥屬植物，學名韃靼蕎麥（Fagopyrum tataricum）[1]，被譽為“五谷之王”，對降血壓，降血糖，降血脂均有輔助作用[2]。苦蕎富含多種營養元素，還含有大量谷物不具有的蘆丁等抗氧化物質，蘆丁是苦蕎中主要的黃酮類物質，具有降糖、降脂、抗癌等作用[3]。研究表明，適量攝入蘆丁等黃酮類物質有益于人體健康[4]，能夠減少代謝綜合癥發生[5]，此外苦蕎還含有D-手性肌醇[6]、蕎麥堿[7]等成分，同時富含谷類第一限制氨基酸—賴氨酸[8]。黑豆中蛋白質含量達40%以上[9]，并含有黑豆多糖[10]，脂肪也以不飽和脂肪酸為主，具有降低膽固醇[11]，清除自由基，調節人體免疫等功能[12]。黑芝麻可食藥兩用，據汪學德等[13]考證，黑芝麻含有人體所需的脂肪酸、亞油酸和油酸，對解決人體白發、脫發及美容有一定輔助作用[14]。黑米含有豐富的多酚、生物堿、強心苷等生物活性物質，能夠改善睡眠和部分貧血，同時還具有抗應激反應、鎮靜、抗動脈粥樣硬化、抗衰老和清除自由基的功效[15]。

隨著社會經濟的快速發展，飲食失衡引起的各種營養缺失、過剩及代謝綜合癥等問題，給人類健康帶來極大負面影響，同時也為健康保健系統帶來巨大的開銷，嚴重影響人們生活水平與質量。隨著生活節奏的加快，人們對健康、營養、方便食品的需求越來越大[16-17]。代餐粉開袋沖調即食，不僅方便，也是早餐和代餐的理想選擇。研究表明，多元化的飲食平衡是改善亞健康最有效的策略[18]。雜糧多富含功能活性物質，在飲食結構平衡中具有重要地位，但其加工特性差，制約了雜糧產品的開發。另外，由于苦蕎中的蘆丁在加工中容易轉化為槲皮素，從而使其活性改變，并增加了苦味，因此，本試驗以大米為基質，苦蕎、黑豆粉、黑芝麻粉和黑米粉等雜糧為主要原料，配以植脂末、麥芽糊精和糖粉輔料，通過工藝篩選與優化，開發一種富含蘆丁的復合代餐粉，旨在為消費者提供更為豐富的產品選擇，同時也滿足消費者對營養產品的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

黑苦蕎（川蕎1號），由成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室提供，2018年9月采收于成都金堂；大米，采購于成都市十陵鎮好樂購超市；黑米粉、黑大豆粉，哈爾濱寶利食品有限公司產品；黑芝麻粉，漢川市六谷食品有限公司產品；麥芽糊精，西王藥業有限公司產品；糖粉，江門市新會區羅坑爽爽粉面制品廠有限公司產品；植脂末，江西長匯食品有限公司產品。

蘆丁、槲皮素（純度均不小于98%），四川維克奇生物科技有限公司產品；冰乙酸（色譜純），成都市科龍化工試劑廠產品；甲醇（色譜純），Sigma公司產品；氨基酸Na鹽體系流動相、反應器清洗液、自動進樣器清洗劑、茚三酮、活化劑，均為自德國曼默博爾公司產品，以上未標注純度的試劑均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

WT型電子天平，杭州萬特衡器電器有限公司；CS-700Y粉碎機，海納電器有限公司；SHZ-82水浴恒溫振蕩器，常州市國旺儀器制造有限公司；SFTGL-16M臺式高速離心機，上海菲恰爾分析儀器有限公司；UPH-I-10T超純水制造系統，四川優普超純科技有限公司；DGG-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海齊欣科學儀器有限公司；C21-RT2140多功能電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司；SZT-06A脂肪儀，蘇州市天威儀器有限公司；Biotek Synergy HTX多功能微孔板檢測儀，美國伯騰儀器有限公司；A200氨基酸自動分析儀，德國曼默博爾公司；KDN-1000全自動定氮儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司；SX2-4-10N箱式電阻爐，上海一恒科技有限公司；ACQUITY UPLC H-Class超高效液相色譜儀，沃特世上海科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 苦蕎的處理

挑選顆粒飽滿的苦蕎籽粒，清洗，將清洗過的苦蕎放入鍋中，按料液比1∶5（g/mL）放入水（由預試驗確定），電磁爐2 000 W蒸煮40 min。將煮好的苦蕎，薄薄的平鋪在鐵盤中，80℃烘干，粉碎，分別過篩（50、65、80、100、120目），然后放入干燥器中，待用。

1.2.2.2 大米的處理

清洗大米3遍，將清洗過的大米放入鍋中，按料液比1∶1.5（g/mL）放入水，2 000 W電磁爐蒸煮30 min。將煮好的大米，薄薄的平鋪在鐵盤中，80℃烘干，粉碎，分別過篩（50、65、80、100、120目），然后放入干燥器中，待用。

1.2.2.3 其他雜糧的處理

黑米粉、黑大豆粉、黑芝麻粉3種雜糧，分別過篩（65、80、100、120目），然后放入干燥器中，待用。

1.2.2.4 代餐粉的調配

配方以60 g計算，將粉碎過篩后的苦蕎粉、黑豆粉、黑芝麻粉、黑米粉、大米粉、植脂末、麥芽糊精和糖粉按一定比例調配，混合均勻，然后再把混合后的配料進行二次粉碎，過80目篩，即得代餐粉成品。選擇阻隔性較好的PE復合包裝材料包裝，以避免產品吸潮和油脂氧化。

1.2.2.5 代餐粉的沖調

準確稱30 g產品，按料液比1∶5（g/mL）倒入90℃以上的開水[19]，攪拌均勻，對產品進行感官評價并進行溶解度指數（DSI）測定。

1.2.3 單因素試驗

1.2.3.1 原料粒徑對苦蕎復合代餐粉感官品質的影響

以原料粒徑（以所過不同目數的網篩而定，簡稱原料目數）為考察對象，固定大米粉、苦蕎粉、黑豆粉、黑芝麻粉和黑米粉添加量分別為15、15、2、3、8 g，麥芽糊精、植脂末和糖粉添加量分別為5、5、7 g。考察原料目數為50、65、80、100、120目時對產品感官品質的影響。

1.2.3.2 主要原料配方單因素試驗設計

參照張超文等[20]的方法，配方按60 g計算，固定麥芽糊精5 g，植脂末粉5 g，糖粉5 g，苦蕎粉15 g，黑豆粉2 g，黑芝麻粉3 g和黑米粉6 g，原料目數80目，分別考察苦蕎粉（5、10、15、20、25 g）、黑豆粉（1、2、3、4、5 g）、黑芝麻粉（1、2、3、4、5 g）、黑米粉（2、4、6、8、10 g）添加量對產品感官品質和溶解度指數（DSI）的影響，不足60 g部分以大米粉補足。

1.2.3.3 輔料配方單因素試驗設計

配方固定的主輔料及用量同“1.2.3.2”，參照馬永軒等[21]的方法，分別考察麥芽糊精（1、3、5、7、9 g）、植脂末（1、3、5、7、9 g）、糖粉（1、3、5、7、9 g）添加量對產品感官品質和DSI的影響，不足60 g部分以大米粉補足。

1.2.4 正交試驗設計

1.2.4.1 主料配方的正交試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上，進行L9(34)正交試驗，對試驗數據進行分析，找出最佳的主料配方。主料配方正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 主料配方的正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test for main material formula 單位：g

1.2.4.2 輔料配方的正交試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上，進行L9(34)正交試驗，對試驗數據進行分析，找出最佳輔料配方。正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 輔料配方的正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test for auxiliary materials formula 單位：g

1.2.5 感官評價方法

苦蕎復合代餐粉的感官品質由感官評價小組評出的平均得分來衡量，滿分100分，評價小組由20位經過培訓的食品專業人員組成。具體評分細則如表3所示。

表3 苦蕎復合代餐粉的感官評分標準Table 3 Sensory evaluation standard of tartary buckwheat compound meal substitute powder

1.2.6 測定項目與方法

1.2.6.1 溶解度指數

精確稱取代餐粉（以干基計算）5 g，放于50 mL小燒杯中，加入去離子水30 mL，室溫下水浴振蕩30 min，使營養糊完全分散，再將溶液完全轉移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度線，充分搖勻，取10 mL該液體放入離心管中，3 000 r/min離心10 min，將上清液完全轉入稱量瓶中，105℃干燥箱中烘干至恒重，冷卻后稱重[22-24]。

式中：DSI為溶解度指數，%；m0為樣品質量，g；m1為稱量瓶的質量，g；m2為加入上清液烘干后和稱量瓶的質量和，g。

1.2.6.2 蘆丁、槲皮素含量

參考彭鐮心等[25]的方法，采用高效液相的保留時間定性，外標一點法定量，以蘆丁、槲皮素為對照品。精密稱取1.000 g代餐粉于25 mL錐形瓶中，加入25 mL無水甲醇，搖勻并稱重，于常溫超聲30 min，取出冷卻并補足甲醇質量，搖勻，于12 000 r/min離心10 min，取上清液，過0.22 μm微孔濾膜，備用。流動相為甲醇（A）-0.2%冰乙酸水溶液（B），梯度洗脫。

1.2.6.3 基本營養成分

粗脂肪含量：參照GB 5009.6—2016[26]規定的方法，采用索氏抽提法進行測定；灰分含量：參照GB 5009.4—2016[27]規定的方法進行測定；粗蛋白質含量：參照GB 5009.5—2016[28]規定的方法，采用凱式定氮法進行測定；淀粉含量：參照GB 5009.9—2016[29]規定的方法，采用酸水解法進行測定；氨基酸含量：參照GB 5009.124—2016[30]規定的方法，采用酸水解法利用氨基酸自動分析儀進行測定。

1.2.7 數據處理

采用Excel 2007計算數據平均值及標準差，SPSS 18.0對數據進行方差分析，OriginPro 2018進行數據分析及繪圖。

2 結果與分析

2.1 原料粒徑對苦蕎復合代餐粉感官品質及溶解度的影響

原料粒徑是影響苦蕎復合代餐粉口感以及溶解度的重要因素。從圖1可以看出，原料目數在50～80目時，DSI和感官評分均逐漸上升；原料目數在80～120目時，感官評分變化不大，而DSI下降明顯。可能是粉越細，在沖調時，越容易造成淀粉包裹形成結塊[17]。綜合考慮沖調粉DSI和感官評價，苦蕎復合代餐粉的原料目數選擇80目為宜，這與吳淼等[31]研究的代餐粉結論一致。

圖1 原料粒徑對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.1 Effect of raw material grain size on DSI and sensory scoreof tartary buckwheat composite meal substitute powder

2.2 苦蕎復合代餐粉主料配方單因素試驗結果

由圖2可以得出，代餐粉中隨苦蕎粉添加量的增加，DSI總體呈現緩慢下降趨勢，而感官評分是先升高后降低。當苦蕎粉添加量為15 g時，感官評分達到最高。這表明適當的添加苦蕎粉可以增加代餐粉中苦蕎特有的香氣，而添加量大于15 g時，代餐粉中苦蕎特有的苦味增加而影響了口感[2]。由于添加10 g和15 g的苦蕎粉，DSI無顯著差異。綜合考慮，苦蕎粉的適宜添加量為15 g。

圖2 苦蕎粉添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.2 Effects of tartary buckwheat powder addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

由圖3可以得出，當苦蕎復合代餐粉中的黑豆粉添加量為2 g時，感官評分最高。黑豆粉添加量超過2 g時，感官評分呈現階梯式下降。而DSI則隨著黑豆粉添加量的增加而緩慢下降，這可能是因為黑豆粉添加量過大時，豆腥味會影響口感和DSI。由于添加1 g和2 g的黑豆粉，DSI無顯著差異。綜合考慮，黑豆粉的添加量選定為2 g。

圖3 黑豆粉添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.3 Effect of black bean powder addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

由圖4可知，黑芝麻粉添加量為1～3 g時，苦蕎復合代餐粉的感官評分隨著添加量的增加而升高，添加量為3 g時，感官評分達到最高。而DSI隨著黑芝麻粉添加量的增加先降低后略升高，總體為下降趨勢，DSI在黑芝麻粉添加量為1 g時達到最大。這可能是黑芝麻含有較高的油脂[32]，添加適當的黑芝麻粉會增加苦蕎復合代餐粉的芝麻香味，當黑芝麻粉添加量超過3 g時，代餐粉過重的芝麻味掩蓋了其他雜糧的香味。綜合考慮感官評分和DSI，黑芝麻粉的適宜添加量選定為3 g。

圖4 黑芝麻粉添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.4 Effect of black sesame powder addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

由圖5可知，隨著苦蕎復合代餐粉中黑米粉添加量的增加，感官評分呈先下降后上升再下降的趨勢。而DSI在黑米粉添加量為2～4 g時呈下降趨勢，4～8 g時呈上升趨勢，8～10 g時又呈下降趨勢。但黑米粉添加量在4～6 g之間無顯著差異。綜合考慮感官評分和DSI，黑米粉的適宜添加量選定為6 g。

圖5 黑米粉添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.5 Effect of black rice flour addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

2.3 苦蕎復合代餐粉輔料配方單因素試驗結果

由圖6可知，隨著苦蕎復合代餐粉中麥芽糊精添加量的增加，DSI整體呈上升趨勢，這是由于麥芽糊精具有較高的溶解度。但當麥芽糊精添加量超過5 g之后，感官評分呈現下降趨勢，這可能是由于麥芽糊精過量的添加，掩蓋了代餐粉的雜糧香味。綜合考慮感官評分和DSI，麥芽糊精的適宜添加量選定為5 g。

圖6 麥芽糊精添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.6 Effects of maltdextrin addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

由圖7可以得出，隨著苦蕎復合代餐粉中植脂末的增加，DSI整體呈上升趨勢，這是由于植脂末具有遇水即溶的特性。但當植脂末添加量超過5 g時，感官評分呈下降趨勢，這可能由于添加過多的植脂末，奶味過重，掩蓋了代餐粉的雜糧香味。綜合考慮，植脂末的適宜添加量選定為5 g。

圖7 植脂末添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評分的影響Fig.7 Effect of plant fat powder addition on DSI and sensory score of tartary buckwheat composite meal substitute powder

由圖8可知，隨著苦蕎復合代餐粉中糖粉的增加，DSI整體呈上升趨勢，原因是由于糖粉具有良好的水溶性，但當糖粉添加量大于5 g時，感官評分呈下降趨勢，這可能是由于糖粉添加過多時，超過了人們對甜味的接受程度。綜合考慮，糖粉的適宜添加量選定為5 g。

圖8 糖粉添加量對苦蕎復合代餐粉DSI和感官評價的影響Fig.8 Effect of sugar powder addition on DSI and sensory scoreof tartary buckwheat composite meal substitute powder

2.4 正交試驗結果

2.4.1 苦蕎復合代餐粉主料配方的正交試驗結果

由表4可知，各因素對苦蕎復合代餐粉感官評分的影響程度排序為：A＞B＝D＞C，即苦蕎粉的影響最大，黑豆粉的影響最小。以感官評分為指標，苦蕎復合代餐粉的最佳配方組合為A2B3C3D2。而各因素對于復合苦蕎粉的DSI的影響程度排序為：A＞D＞C＞B，即苦蕎粉的影響最大，黑米粉的影響最小。以DSI為指標，復合代餐粉的最佳配方組合為A3B1C1D1。

表4 主料配方的正交試驗結果與分析Table 4 Orthogonal test result and analysis for main raw material formula

2.4.2 苦蕎復合代餐粉輔料配方的正交試驗結果

由表5可知，各因素對苦蕎復合代餐粉感官評分的影響程度排序為：E＞G＞F，即植脂末的影響最大，麥芽糊精的影響最小。以感官評價為指標，復合代餐粉輔料配方的最佳組合為E2F2（F3）G3。從表5可知，添加5 g的麥芽糊精和添加7 g的麥芽糊精，感官得分一致。從單因素分析也可以看出，添加5 g或者7 g的麥芽糊精，感官評分無顯著差異。而各因素對于苦蕎復合代餐粉DSI的影響程度排序為：G＞E＞F，即糖粉的影響最大，麥芽糊精的影響最小。以DSI為指標，苦蕎復合代餐粉的最佳輔料配方組合為E2F2G3。綜合考慮感官評分和DSI，復合營養糊的最佳組合選定為E2F2G3。

表5 輔料配方的正交試驗結果與分析Table 5 Orthogonal test result and analysis for auxiliary material formula

2.5 苦蕎復合代餐粉較優配方的驗證

在上述主要原料正交試驗和輔料正交試驗的基礎上，得到主要原料和輔料的感官評價的最佳配方以及DSI的最佳配方。對主料和輔料的最佳方案進行組合驗證（見表6），最后得到的配方為：A2B3C3D2E2F2G3，即原料目數80目，大米粉14 g（23.4%），苦蕎粉15 g（25%），黑米粉8 g（13.3%），黑豆粉3 g（5%），黑芝麻粉3 g（5%），植脂末5 g（8.3%），麥芽糊精5 g（8.3%），糖粉7 g（11.7%），此配方的感官評分為89.2分，DSI為27.9%。驗證試驗感官評價和溶解度的平均值均高于正交試驗最大值，并測得該最佳苦蕎復合代餐粉配方中蘆丁含量為1.25 mg/g。

表6 驗證試驗結果Table 6 Verification test results

2.6 苦蕎復合代餐粉營養成分分析

將純苦蕎粉與本試驗配制的苦蕎復合代餐粉進行營養成分對比，結果見表7，純苦蕎粉中蘆丁、槲皮素和淀粉含量都比苦蕎復合代餐粉的含量高。而苦蕎復合代餐粉比純苦蕎粉脂肪含量高3.93個百分點，蛋白質含量高2.2個百分點，原因可能是代餐粉中添加黑芝麻粉、黑豆粉、黑米粉、大米粉等雜糧，而苦蕎粉含量相對較少所致。

表7 一般營養成分分析Table 7 General nutrient analysis

純苦蕎粉與苦蕎復合代餐粉的氨基酸含量分析結果見表8。由表8可知，苦蕎復合代餐粉比純苦蕎粉的總氨基酸含量高4.6%，雖然純苦蕎粉的活性成分含量相對較高，但其口感較差且總氨基酸含量要比苦蕎復合代餐粉低。苦蕎復合代餐粉是由多種雜糧復配的一種即食代餐粉，與單一苦蕎粉相比，增加了營養成分，并適當保留了部分蘆丁槲皮素含量，適合高血壓等多種人群食用。該苦蕎復合代餐粉有濃郁的雜糧香味，呈黑褐色，色澤均勻，沖調后口感細膩，氣味香甜，并有飽腹感。多種雜糧的蛋白質，起到蛋白互補的作用，對預防營養不良的發生有重要意義。中國居民膳食指南（2016）推薦[33]，食物多樣性，以谷物為主，苦蕎復合代餐粉符合推薦要求并適合多種人群食用。

表8 氨基酸含量分析Table 8 Analysis of amino acid content 單位：mg·g-1

3 結論

苦蕎中富含谷物不具有的蘆丁，具有良好的生理活性，合理攝入蘆丁能減少代謝性疾病的發生。但苦蕎中的蘆丁降解酶接觸水后能迅速將蘆丁降解為槲皮素，從而改變苦蕎的活性與口感。實驗室前期嘗試采用擠壓膨化法制備苦蕎熟化粉，所得苦蕎粉中蘆丁已大部分轉化為槲皮素。推測其與擠壓膨化前苦蕎粉加水激活了蘆丁降解酶有關。本試驗采用“殺酶保苷”技術，苦蕎種子通過蒸煮滅酶，再烘干制粉，減少了蘆丁的降解，保留了蘆丁的活性及口感。對代餐粉來說，溶解度是影響營養糊口感和營養的關鍵。本試驗通過單因素和正交試驗優化得到苦蕎復合代餐粉的最佳配方為：原料目數80目，大米粉23.4%，黑苦蕎粉25%，黑米粉13.3%，黑豆粉5%，黑芝麻粉5%，植脂末8.3%，麥芽糊精8.3%，糖粉11.7%。通過驗證試驗，此配方的感官評價和DSI均為最高。該苦蕎復合代餐粉有濃郁的雜糧香味，呈黑褐色，色澤均勻，沖調后口感細膩，氣味香甜，并有飽腹感，富含蘆丁、槲皮素等活性成分，是代餐的良好選擇。