沙米復配代餐粉的配方優化與蛋白質營養評價

田 莉，趙宇慧，張 麗，宋玉霞

（寧夏農林科學院農業生物技術研究中心, 寧夏銀川 750002）

沙米（Agriophyllum squarrosum） 也叫沙蓬，屬于莧科，在植物學上與藜科有親緣關系[1]。主要分布于亞洲的沙漠和半沙漠地區，不同產區沙米中的淀粉、粗蛋白、粗脂肪等組分含量略有不同[2-5]。沙米淀粉顆粒較小、具有較好的熱穩定性，且抗剪切能力強，具有較好的加工特性[6-8]； 沙米中的蛋白含量相對于其它谷物較高，且氨基酸種類豐富足以滿足人類對飲食中蛋白質氨基酸的需求[9-11]；沙米不飽和脂肪酸含量豐富[12]，Ca、Mg、Zn、Fe等元素的含量都高于常見谷物[13]，且富含綠原酸、皂苷、生物堿、類黃酮和低聚糖等[14-16]多種生物活性成分，具有抗氧化[17-18]、降血糖[19-20]、降血脂[21]等功能特性。綜上所述，沙米不僅有較高的加工特性，還是一種具有高營養價值的潛在糧食作物，具有廣闊的市場前景。

代餐粉是以谷物為原料，添加其他輔料及營養素，制備而成的一類低熱量、易飽腹，具有一定功能特性的食品。目前國內外對代餐產品的研究主要集中在均衡營養、控制體重，從而達到健康減重目的的研究上，并且研發出了一些能夠滿足人體必需營養素需求的，且具有腸道微生物菌群調節功能的可以有效控制體重的代餐粉產品[22-25]。本研究通過對沙米代餐粉的配方進行優化，以提升沙米代餐粉的適口性，實驗以熟化沙米粉為原料，添加復配大豆分離蛋白粉、乳清蛋白粉、赤小豆粉、炒白蕓豆粉，以優化蛋白組成；添加魔芋粉和菊粉提高產品的飽腹感，延長胃排空時間；以薏米、枸杞、蓯蓉、燕麥、藜麥、玉米糝、南瓜籽、紫蘇籽粉和芝麻等的復配，豐富代餐粉的營養成分[26-33]，在控制能量攝入的同時，平衡膳食營養。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙米種子 寧夏農林科學院農業生物技術研究中心；肉蓯蓉 寧夏計蓉高新技術產業有限公司；大豆分離蛋白粉、乳清蛋白粉、魔芋粉和菊粉 銀川昕泰昌盛生物有限公司；其它原料 均購自寧夏新百連超森林公園店。

9101型旋風式微型高速樣品粉碎機 北京檢測儀器有限公司；SK2105型電磁爐 山東九陽生活電器有限公司；HH-S4電烤箱 北京科偉永興儀器有限公司；DT802A型電子天平 常熟市佳衡儀器有限公司；7800電感耦合等離子體質譜儀 美國安捷倫公司；LC-20AB高效液相色譜儀 日本島津公司；L-8900 型氨基酸分析儀 日本日立株式會社。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 將沙米、赤小豆、薏米、燕麥、藜麥、玉米糝等精選、除雜，于60 ℃烘干5 h后，采用烘焙熟化，熟化溫度為150 ℃，時間為20 min；將各組分超微粉碎后過100目篩備用；枸杞精選、除雜后采用真空冷凍干燥（真空度為50 Pa，冷肼溫度-60 ℃，加熱板溫度80 ℃，干燥時間20 h）處理后，超微粉碎過100目篩備用；肉蓯蓉利用微波真空干燥（50～60 ℃，-10～-6 Pa微波條件下干燥15～20 min）處理后超微粉碎，過100目篩備用。

1.2.2 配料的組成設置 根據《中國居民膳食營養指南》[34]及“減肥用低能量食品配方標準”[35]選擇配料的組成。配方中主要成分包括沙米粉；雜糧粉（薏米、枸杞、蓯蓉、燕麥、藜麥、玉米糝、南瓜籽、紫蘇籽粉、芝麻，比例為13:16:13:16:26:3:6:6:1）；雜豆粉（大豆分離蛋白粉、乳清蛋白粉、赤小豆粉、炒白蕓豆粉，比例為33:47:5:15）和填充粉（魔芋粉、菊粉，比例為 1:1）。

1.2.3 代餐粉配方優化試驗設計 以感官評分為指標，設計優化試驗優化各組分在一定范圍內的配比對感官品質的影響（表1）。為沙米粉添加量、雜糧粉添加量、雜豆粉添加量以及填充粉添加量，各組分質量分數之和為100%，進行混料試驗設計，優選出口感最佳的質量配比。

表1 沙米復合代餐粉粉各粉料范圍Table 1 The range of Agriophyllum sargassum compound meal replacement powder

1.2.4 沙米復合代餐粉的感官評價 將所制備的代餐粉用150 mL 80 ℃水沖調后，挑選代餐粉愛好者10人（男女比例 1:1） 組成感官評定小組，進行感官評定（表2）。

表2 沙米復合代餐粉的感官評分表Table 2 Sensory value standard of Agriophyllum sargassum compound meal replacement powder

1.2.5 營養指標測定 碳水化合物含量參考GB/Z 21922-2008中利用減法計算；蛋白質含量采用GB 5009.5-2016凱氏定氮法測定；脂肪含量采用GB 5009.6-2016索氏抽提法測定；膳食纖維含量采用GB5009.88-014酶重量法測定；維生素C含量的測定：參照 GB /T 5009.86-2016 2,6-二氯靛酚滴定法測定；煙酸含量的測定：參照 GB /T 5009.89-2016高效液相色譜法測定；礦物質元素及重金屬元素含量采用GB 5009.268-2016 ICP-MS法測定；氨基酸含量的測定: 參照 GB /T 5009.124-2016氨基酸分析儀法。

1.2.6 代餐粉配方優化試驗設計蛋白質營養價值評價 必需氨基酸指數（EAAI）、生物價（BV）、營養指數（NI） 采用Bano和FAO推薦的方法計算[36-37]；氨基酸比值系數（RCAA）和氨基酸比值系數分（SRCAA），采用朱圣陶推薦的方法計算[38]。

式中: AX為樣品蛋白質中必需氨基酸的含量，mg/g Pro ；AS為 FAO/WHO 標準模式相應必需氨基酸的含量，表示其平均值；CV為RCAA的變異系數；n為必需氨基酸個數；A、B…I為樣品蛋白質的必需氨基酸含量，mg/g Pro；AE、BE… IE為 FAO/WHO 標準模式的必需氨基酸含量，mg/g Pro； PP 為樣品蛋白質的百分含量，% 。

1.3 數據處理

營養成分指標重復測定3次，取平均值，數據統計分析采用Excel 2010進行。

2 結果與分析

2.1 混料試驗設計結果分析及回歸方程的建立

使用統計分析軟件Design Expert 11對混料試驗結果進行回歸分析（表3），得到感官評分（Y）與沙米粉（A）、雜糧粉（B）、雜豆粉（C）、填充粉（D）的回歸方程為：

表3 混料試驗設計方案及結果Table 3 Design and the results of D-optimal mixture

對回歸模型實行方差分析見表4，由表4可知，模型顯著(P＜0.01)，失擬度不顯著(P＞0.05)，響應值的決定系數R2=0.9637，說明該模型能夠較準確且真實地模擬、預測沙米復合代餐粉的感官評分。

表4 回歸方程的方差分析Table 4 Analysis of variance for regression equation model

2.2 三元曲面圖分析

使用統計分析軟件 Design-Expert 11 在回歸模型的基礎上，沙米粉（A）、雜糧粉（B）、雜豆粉（C）以及填充粉（D）四因素交互作用的曲面 3D 圖，沙米粉、雜糧粉、雜豆粉及填充粉交互作用對感官評價的影響如圖1 所示， 當沙米粉、雜糧粉、雜豆粉及填充粉取適宜替代比例時，對沙米復合代餐粉的感官評價有極大值，該極大值存在于響應面的頂端。

圖1 沙米粉（A）、雜糧粉（B）、雜豆粉（C）及填充粉（D）對沙米復合代餐粉感官評分影響的3D圖Fig.1 3D response surface of the effects of sensory evaluation of Agriophyllum sargassum powder(A), mixed grain powder(B),mixed beans powder(C) and filling powder(D)

2.3 驗證實驗

使用統計分析軟件 Design-Expert 11 ，以感官評價為響應值得到最優組合為沙米粉22.15%、雜糧粉39.85%、雜豆粉34.7%及填充粉4.3%，其感官評分預測值為82.75，根據實際情況調整為沙米粉22%、雜糧粉39%、雜豆粉35%及填充粉4%。經過3次驗證實驗取平均值，在此配方條件下，沙米復合代餐粉的平均感官評價為83，與預測值吻合，表明試驗得到的模型擬合度較高。

2.4 沙米代餐粉的營養成分含量

由表5可知，沙米復合代餐粉能量較低且蛋白質、膳食纖維含量較高，在滿足基本營養需求的同時，增強飽腹感，減少其他食物的攝入量，且作為填充粉的菊粉可改善血脂狀況和腸道環境，降低高血脂及結腸癌的風險[39-42]。另外，沙米復合代餐粉中維生素C含量達210.68 mg/100 g，微量元素中Ca、Mg 和 Zn 含量較高，分別為 211.76、164.64、22.83 mg/100 g。

表5 代餐粉基本營養成分含量Table 5 Contents of basic nutrients of meal powder

2.5 氨基酸組成

結果如表6所示，沙米復合代餐粉氨基酸種類豐富，組氨酸、蘇氨酸、精氨酸、纈氨酸含量均較高。其中纈氨酸、蘇氨酸為人體必需氨基酸，而精氨酸是一種雙基氨基酸，對成人來說雖然不是必需氨基酸，但其具有多種生理功能，如促進傷口愈合、調節免疫力等。

表6 代餐粉氨基酸組成及含量Table 6 Amino acid composition and content of meal powder

食物蛋白質的營養價值取決于氨基酸的組成和比例，氨基酸的比例越接近 FAO/WHO 的推薦模式，其蛋白質的營養價值越高。RCAA是樣品氨基酸與FAO 模式氨基酸相當量的比值，若該比值越接近 1，則其模式越接近推薦模式，表7沙米復合代餐粉中亮氨酸的RCAA 值最低為 0.45，則沙米復合代餐粉的第一限制氨基酸為亮氨酸。 SRCAA值是以各種氨基酸偏離氨基酸模式的離散度來評價蛋白質的質量，根據計算得到沙米復合代餐粉的SRCAA為82.02 ,與 FAO/ WHO 推薦必需氨模型的符合程度較好。EAAI 指樣品蛋白質與 FAO/WHO 模式蛋白的接近程度，沙米復合代餐粉的EAAI值為63.14；生物價（BV）指食物中蛋白質經消化吸收后的利用程度，BV越高，該種蛋白質吸收消化后的利用程度就越高，沙米復合代餐粉的BV值為57.12，能夠被人體較好的消化吸收；營養指數（NI）綜合考慮了蛋白質的含量和氨基酸組成，沙米復合代餐粉的NI值為10.92，是一種高蛋白含量，且蛋白質營養價值較高的一種代餐食品。

表7 必需氨基酸組成及氨基酸比值系數（RCAA）Table 7 Essential amino acid composition and amino acid ratio coefficient (RCAA)

3 結論

采用D-最優混料設計的方法，以沙米復合代餐粉的感官評分為考察指標，對沙米粉、雜糧粉、雜豆粉和填充粉等原料的混合復配比例進行優化。通過回歸模型的建立，模擬各組分的最佳配方為：沙米粉22%、雜糧粉39%、雜豆粉35%、填充粉4%，經過驗證試驗，實際值與預測值吻合，得到的模型可靠，可以有效地應用于沙米復合代餐粉的設計與優化。在此配方條件下制備的沙米復合代餐粉，具有低能量、高蛋白、高膳食纖維含量等優點，對其蛋白質營養進行評價分析，計算得到SRCAA為 82.02，EAAI值為63.14，BV值為57.12，NI值為10.92，綜合評價蛋白質含量和氨基酸組成，結果表明，沙米復合代餐粉具有較高的營養價值。