中老年高鈣全營養粉的沖調特性研究

◎ 辛雨豪，陳金身，郭珂羽，余 凡，智紅梅，呂建華，張一博

（河南工業大學，河南 鄭州 450001）

“凡膳皆藥，藥食同源，寓醫于食”“食五谷治百病”，這是中華民族幾千年文明的智慧結晶。五谷一般指五種谷物，在《孟子滕文公》中稱五谷為“稻、黍、稷、麥、菽”，有“稷為百谷之長”之說[1]。糧谷類又是人類最主要的食物。按照中國人的飲食習慣，五谷雜糧分為谷類、雜豆類和塊莖類3大類[2-4]。按照我國的習慣定義，把大米、小麥作為細糧，其他作物稱作雜糧或粗糧，這樣五谷雜糧就泛指糧食作物。

隨著我國經濟發展和人民群眾生活水平的提高，特別是2022年7月1日，中共中央總書記習近平同志在天安門城樓上向全世界莊嚴宣告，我國已全面建成小康社會，完成了首個百年奮斗目標 ，邁著堅實的步伐向第二個百年目標奮斗。在新的長征路上，健康中國成為時代的主題，養生保健或大健康的觀念逐漸深入人心，消費者作為健康中國的參與者，逐漸從以前的“精米白面”作為主食向全谷物和雜豆食品作為主食轉變[5]。由于全谷物和雜豆類中富含膳食纖維，其膳食纖維消化慢，血糖生成指數低，能促進腸道蠕動，促進排便，且能為益生菌提供有益養料，對高血壓、高血糖、高血脂、高尿酸等代謝類綜合征可以起到很好的預防和控制作用[6]，并且全谷物食品和雜豆類食品營養成分比較全面[7]，富含礦物質微量元素和多種維生素。智慧的先人曾在《黃帝內經·素問》《素問·藏氣法時論》中，對健康的飲食方式給出了明確的指南“五谷為養，五果為助，五畜為益，五菜為充，氣味和而服之，補精益氣”，符合現代營養學的理念。為了落實中共中央建設“健康中國”偉大戰略，本研究通過配方優化制備出一款能體現《黃帝內經》理念的全營養高鈣營養粉，其食用方便，即沖即飲，解決了傳統費時費力的熬煮問題，且全部用純天然食材，不含任何防腐劑、添加劑，在守正的基礎上結合現代工藝而制備出的純天然食品，可依據個人口味與其他食品混合食用。在此基礎上，本文對其沖調特性進行研究，找到合適的沖調比例、溫度，得到適合大眾口感的全營養方便食品——中老年高鈣全營養粉[8]。

1 材料與方法

1.1 材料（見表1）

表1 中老年高鈣全營養粉的主要原料表

1.2 儀器與設備

NDJ-5S數顯旋轉粘度計：上海精科儀器有限公司；101-3 電熱恒溫鼓風干燥箱：上海沃進醫療器械廠；FA224 電子分析天平：上海浦春計量儀器有限公司；SHJ-35 雙螺桿擠出機：南京杰亞擠出設備制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

配料—粗碎至過20目篩—雙螺桿擠出機膨化擠出—高能粉碎機粉碎—過篩—混合—殺菌—包裝。

最佳雙螺桿共擠壓工藝參數：擠出溫度為136 ℃，雙螺桿的轉速為182 r/min，物料水分含量16.4%。

1.3.2 高鈣全營養粉沖調特性研究

1.3.2.1 粒度對高鈣全營養粉沖調特性的影響

把篩網從小到大依據孔徑大小目數依次放好，用拍擊式振篩機進行篩分。分別把40～60目、60～80目、80～100目、100～120目和120目細的營養粉收集起來。

稱取不同粒度的營養粉，改變溫度和不同加水量，對不同粒度水平的樣品進行結塊率、潤濕性、分散性測定，依此綜合評價沖調性。

1.3.2.2 加水比例對高鈣全營養粉沖調特性的影響

固定溫度，稱取固定粒度范圍的營養粉樣品，通過改變加水量分別測定營養粉的潤濕性、分散性，并進行沖調評分，依此綜合評價沖調性。

1.3.2.3 沖調溫度對高鈣全營養粉沖調特性的影響

固定加水量，分別改變溫度（50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃），固定營養粉樣品質量，對營養粉樣品進行沖調特性評價。

1.3.2.4 溶解度指數的測定

按照許亞翠的方法[7]，用分析天平稱取25 g樣品置于250 mL燒杯中，加入150 mL純凈水，室溫下攪拌30 min，轉移至250 mL容量瓶中，用純凈水洗凈燒杯3次并入250 mL容量瓶中，加入純凈水，定容至250 mL，搖勻，立即分取10 mL，室溫下離心10 min（離心機轉速3000 r/min），將上清液傾倒于蒸發皿（已干燥恒重的）中，在紅外干燥箱中105 ℃干燥至恒重，放在有硅膠的干燥器中冷卻，然后稱量，依據公式，計算溶解度指數（DSI）。

式中：m——樣品質量，g；

m1——蒸發皿質量，g；

m2—— 恒重后蒸發皿和蒸干樣品質量，g。

1.3.2.5 結塊率測定

用分析天平稱取25 g樣品置于250 mL燒杯中，加入60 ℃的純凈水25 mL，攪拌5 min，靜置30 s后，用20目篩網過濾，過濾后的篩網放到紅外鼓風干燥箱105 ℃干燥至恒重，取出放在有硅膠的干燥器中冷卻，然后稱量，依據公式，計算結塊率（Agglomerare Rate,AR）。

式中：m——樣品質量，g；

m1——篩網質量，g；

m2——恒重后的篩網和結塊物的質量，g。

1.3.2.6 潤濕性的測定

參照黃燾等[9]方法，250 mL燒杯中，加入30 ℃的純凈水100 mL，稱取1 g營養粉，均勻散布在液面，用秒表記錄高鈣全營養粉完全潤濕所需時間，潤濕性越好，潤濕時間越短。評價高鈣營養粉潤濕性的標準如表2所示。

表2 潤濕性評價標準表

1.3.2.7 分散性的測定

按照張穎[10]等方法，用100 mL燒杯稱取5 g樣品，加入30 mL純凈水，攪拌10 s，過20目篩，將篩子和篩上物一同放入105 ℃烘箱中烘干后于干燥器中冷卻稱重，依據公式，計算樣品分散性指數（Disperasion Index，DI）。分散性評價標準如表3所示。

表3 分散性評價標準表

式中：m1——樣品質量，g;

m2——結塊物的質量，g；

w——樣品的水分含量，%。

1.3.2.8 沖調性評定方法

按照速溶乳粉[11]的檢測方法：用分析天平準確稱取10 g營養粉樣品，按照不同的試驗方法選取不同的實驗條件進行沖調，攪拌20 s，使樣品成為糊狀即可。觀察營養粉的黏稠度、結塊率和溶解性，并根據表4進行評分。

表4 沖調性評定參考標準表

2 結果與分析

2.1 粒度對高鈣全營養粉沖調性的影響

2.1.1 粒度對高鈣全營養粉溶解度指數和結塊率的影響

不同粒度對高鈣全營養粉溶解度指數和結塊率的變化趨勢如圖1。

圖1 粒度對高鈣全營養粉的溶解度指數和結塊率的影響圖

從圖1可以看出，DSI隨著營養粉的粒度變細，呈上升趨勢（P<0.05），營養粉在100～120目之間，DSI升至最高點70%，隨后下降，分析原因應該是隨著目數變大，粒徑減少，顆粒間隙變小，比表面積增大，通過攪拌而產生的摩檫力使高鈣全營養粉中的親水基團暴露出來，高鈣全營養粉顆粒與水的接觸面積增大，增強了分散性，溶解度DSI隨之升高[12]；但超過120目后，顆粒更小，比表面積更大，表面能也隨之增大，出現了團聚現象，溶解度下降。有一個現象值得注意，顆粒吸水膨脹隨著時間的延長，原來團聚的又重新分開，基本不存在團聚現象。

2.1.2 粒度對高鈣全營養粉潤濕性的影響

按照表2營養粉潤濕性參考評價標準，得出粒度對高鈣全營養粉潤濕性的影響如表5。如表5所示，潤濕時間不超過10 s，潤濕性很好，小于120目的營養粉潤濕時間均不超過5 s，都可判斷為潤濕性很好；超過120目，潤濕時間17 s，其潤濕性較好。

表5 粒度對高鈣全營養粉的潤濕性的影響表

2.1.3 粒度對分散性的影響

根據表3分散性評價標準，由圖2可以看出，小于80目，其分散性很好，分散指數均大于95%，細粒度分散較差。這是由于擠壓膨化后產生了蜂窩結構，結構疏松與水的接觸面積大，分散性好。隨著粒度變小，表面凹凸不平的蜂窩結構被破壞，降低了營養粉的孔隙率，與水接觸后迅速吸水潤濕，未來得及潤濕的營養粉顆粒被已潤濕的包裹，形成了凝膠層，大大降低其分散性。綜合考量，80～100目的營養粉溶解度較好，結塊率低，潤濕性及分散性好，沖調性好。

圖2 粒度對分散性的影響圖

2.2 加水量對沖調性的影響

2.2.1 加水量對分散性的影響

由圖3可以看出 ，高鈣全營養粉的分散性指數隨著加水量的增加（P＜0.05）總體呈顯著上升趨勢，當加水量達到70 mL時，分散性指數有個最高值80%。分析其中的原因應該是隨著加水量的增加，營養粉濃度降低，顆粒與顆粒相互接觸的概率大大降低，水與高鈣營養粉的顆粒接觸充分，進而提高高鈣全營養粉的分散性指數。當水量超過70 mL，營養粉顆粒與水的溶解已達到飽和狀態，分散性指數不會隨著加水量的增加而增加。

圖3 加水量對分散性的影響圖

2.2.2 加水量對沖調評分的影響

由圖4可知，沖調性評分隨加水量的增加而升高，在70 mL時達到最高，以后下降。

圖4 加水量對沖調評分的影響圖

由于加水量過多會沖淡高鈣全營養粉原有的豆香味，溶液稀薄；加太少水又沖不開，溶解不充分。因此，沖調比例應為1∶7 g/mL，此時，沖出的樣品黏度適中，無結塊、色澤均勻且有谷物特有的香味。

2.3 加水溫度對沖調性的影響

2.3.1 加水溫度對沖調潤濕性的影響

根據2.1.2的評價結論，30 ℃時，120目以下的營養粉潤濕時間均不超過5 s，潤濕性很好，不具備參考價值。因此，選取120目以上的營養粉進行試驗，找出加水溫度對潤濕性的影響規律。加水溫度對沖調潤濕性的影響見圖5。

圖5 加水溫度對沖調潤濕性的影響圖

由圖5可以看出，隨溫度的升高其潤濕性增加，水分子的擴散運動速度隨溫度的升高而加速，因此，120目以上的營養粉應用沸水沖調。

2.3.2 加水溫度對沖調性評分的影響

由圖6可以看出，隨著溫度的升高，沖調評分呈顯著升高的趨勢（P<0.05）， 低于70℃時，營養粉中的淀粉顆粒溶解不充分，營養粉易產生分層現象；而高于70 ℃時，高鈣營養粉中的淀粉分子急速吸水膨脹，淀粉的分子結構得以舒展，突破淀粉顆粒外圍的支鏈淀粉的束縛，使內部的直鏈淀粉得以釋放，使高鈣全營養粉懸浮液的黏度加大轉變為黏稠狀[13]，黏度適中，營養粉的沖調性評分也逐漸升高。混合粒度具有同樣的結論，沖調比例按1∶7～1∶10時，高鈣全營養粉的潤濕性和分散性都很好，沖調后稠度適中、顏色均勻。

圖6 加水溫度對沖調性評分的影響圖

2.3.3 加水溫度對沖調穩定性（懸浮性）影響

沖調溫度分別設置為40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃，隨著溫度的提高，營養粉懸浮性變好，經過5 min和20 min對比，發現沖調溫度為100 ℃時，營養粉的懸浮性最好（如圖7、8所示）。

圖7 加水溫度對沖調穩定性（懸浮性）影響圖

圖8 加水溫度對沖調穩定性（懸浮性）影響圖

3 結論

經本研究驗證，高鈣營養粉粒度60～120目，水量沖調比例1∶7～1∶10 g/mL，沖調水溫90～100 ℃，能得到無明顯結塊，放置不分層，顏色均勻的褐色，香氣濃郁，稀稠適當，口感較好的中老年高鈣營養粉。