改善营养糊冲调性和流动性的配方优化和工艺研究

马永轩 魏振承 张名位 唐小俊 张 雁 张瑞芬 邓媛元 张业辉

（广东省农业科学院农业生物技术研究所广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广州 510610）

随着现代化的生活节奏逐渐加快和生活压力的加大，人们对方便食品的需求日益增大，特别是在营养及风味方面的要求愈来愈高［1］。

黑芝麻有“补中益气，润养五脏，利大小肠，产后赢困，催生落胞”的功能［2］。新近研究发现，黑芝麻具有降血脂、抗衰老作用，其食疗作用早已被公认，经常食用有益健康；黑芝麻富含维生素，对身体虚弱、早衰而导致的脱发效果最好，对药物性脱发、某些疾病引起的脱发也有一定功效［3］。黑米为米中珍品。与普通稻米相比，营养物质更为丰富，尤其是维生素B1、B2的含量为一般精白米的1.5～6.8倍，膳食纤维含量达0.88～1.36 g／100 g。除此之外黑米含有的生物碱、甾醇、皂苷等生理活性物质，具有清除自由基延缓衰老、改善缺铁性贫血、抗应激反应和免疫调节作用［4－5］。黑大豆是一种营养丰富的药食两用食材，是优质的蛋白质和食用油来源，含有丰富的大豆异黄酮、花色苷和单宁等生物活性成分，具有缓解更年期综合症、抗氧化、保护心血管、抗癌和抗病毒等多种生物活性［6］。

挤压膨化的方法可使黑米、黑大豆及大米的纹理性组织发生显著变化，淀粉被充分糊化，便于吸收与消化。通过挤压膨化加工，谷物食品色香味均得到改善，食用方便快捷，能满足不同消费者的需求［7］。采用挤压膨化加工的即食糊类食品种类很多，但在对该项产品的调查中发现，几乎所有的产品都存在冲调时易结块，难溶开，质地不均匀，流动性不好等技术问题，目前尚无针对性的解决办法，也未见到有关报道。

本研究从分散介质的添加方面对营养糊的冲调性和流动性进行了探讨，在保证营养糊良好风味和口感的基础上，通过正交试验对即食营养糊进行了配方优化，以期对即食营养糊的生产工艺和配方有一定的指导作用，对进一步的研究提供了思路。

1 材料与方法

1.1 材料

黑芝麻、黑大豆、黑米、大米：市售；植脂末：杭州博多食品有限公司；精制白砂糖粉：广东宝桑园健康食品研究发展中心；麦芽糊精：上海研拓生物科技有限公司。

1.2 仪器设备

DS32型双螺杆膨化机：济南赛信膨化机械有限公司；LH－08B中药流水式粉碎机：浙江温岭市创力药材器械厂；电子天平：余姚纪铭称重校验设备有限公司；筛网：金华市富华仪器有限公司；一次性鼻饲管：泰尔茂医疗产品（杭州）有限公司；量筒：北京玻璃集团泰州博美玻璃仪器厂；漏斗：北京玻璃集团泰州博美玻璃仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

黑米、黑大豆、大米粉碎：将经过筛选的黑米、黑大豆、大米按比例用粉碎机进行粉碎，再过80目筛，即可得到混合粉。

混合粉膨化、粉碎：将混合粉放入容器中，调节含水量到20%，用双螺杆膨化机在适当的压力和温度下进行膨化，然后用粉碎机进行粉碎，得到膨化粉。

黑芝麻烘烤：选取无霉变、颗粒饱满的黑芝麻，160℃烘烤6 min，备用。

黑芝麻粉碎：将烘烤过的黑芝麻与膨化粉一起粉碎，再过80目筛，得到混合均匀的粉待用。

配料混合：将几种配料放入组织捣碎机中混合均匀，注意控制混合时间，以便使物料充分混匀。

称量、包装：将混合好的配料进行定量、包装。

1.3.3 测定方法

休止角的测定［8］：将一块玻璃板平铺在桌面上，将玻璃漏斗置于铁架台上，使其下端距桌面玻璃板3 cm，取样3 g，使样品从漏斗中自由下落，在玻璃板中央形成圆锥体，测定粉体的直径和粉体的高度，计算休止角 tanθ＝h／（d／2）。

堆积密度的测定［9］：将100 g样品装入200 mL量筒中，测定其体积，样品质量与体积的比即为堆积密度。

结块率的测定［10］：称取20 g样品于100 mL烧杯中，加80℃开水80 mL，用玻璃杯缓慢搅拌至无干粉存在，静置10 min，取一小块20目筛网，对其进行过滤，用清水冲洗结块物，沥干，带筛网称重，结块物干质量占样品总质量的百分数即为结块率。

管道流动性的测定：称取40 g样品于400 mL烧杯中，加80℃开水200 mL，搅拌均匀后冷却至室温，倒入鼻饲管，记录5 min内流出的体积，再计算单位时间内流出的体积（mL／min）。

管道挂壁的测定：称取40 g样品于400 mL烧杯中，加80℃开水200 mL，搅拌均匀后冷却至室温，倒入鼻饲管，全部流完后称量鼻饲管内壁粘附物的质量。

1.4 试验设计

1.4.1 单因素

按照1.3.3中的测定方法，分别测定不同黑芝麻、蔗糖、植脂末、麦芽糊精的添加量对营养糊休止角、堆积密度、冲调结块率、管道流动性和挂壁的影响。

1.4.2 正交试验

在单因素试验的基础上，试验以黑芝麻、蔗糖、植脂末和麦芽糊精的添加量为因素，选用L9（34）正交试验表进行配方优选，正交试验设计安排见表1。测定每个配方的休止角、堆积密度、冲调结块率、管道流动性和挂壁，并对冲调后的营养糊按表2进行感官评价并打分。

表1 正交试验因素水平表

表2 感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 配料对营养糊休止角的影响

粉体休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角，是粒子在粉体堆积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得。由黑芝麻对营养糊粉体休止角影响的试验结果（图1）可见，在试验添加量范围内，营养糊的粉体休止角随着黑芝麻添加量的增多而增大，从35.30°增加到43.40°，当黑芝麻添加量超过6%时，增加黑芝麻的添加量粉体的休止角不会显著增大，这可能是由于随着黑芝麻量的增多，营养糊表面状态、空隙率发生变化，颗粒之间的内摩擦力和黏附力增大，进而导致粉体休止角增大。

图1 黑芝麻对营养糊休止角的影响

由蔗糖对营养糊粉体休止角影响的试验结果（图2）可见，营养糊的粉体休止角随蔗糖添加量的增多而先下降后上升，当蔗糖添加量为20%时，粉体的休止角达到最小为38.40°，说明适量的蔗糖粉可以改善营养糊的粉体流动性，当添加量过大时，营养糊的休止角会增大，粉体流动性变差，这可能是由于颗粒之间的黏附力增大造成的。

图2 蔗糖对营养糊休止角的影响

由植脂末对营养糊粉体休止角影响的试验结果（图3）可见，植脂末添加量从3%增加到7%，各添加量之间营养糊的粉体休止角没有显著差异（P＞0.05），说明植脂末对营养糊的粉体休止角没有显著性影响。

图3 植脂末对营养糊休止角的影响

由麦芽糊精对营养糊粉体休止角影响的试验结果（图4）可见，麦芽糊精添加量对营养糊粉体休止角的影响表现为随着麦芽糊精添加量的增加粉体休止角先减小后增大，当麦芽糊精的添加量为20%时，营养糊的粉体休止角达到最小，说明适量的麦芽糊精可以改善营养糊的粉体流动性，当添加量过大时，营养糊的粉体流动性变差，这可能是由于颗粒之间的黏附力增大造成的。

图4 麦芽糊精对营养糊休止角的影响

2.1.2 配料对营养糊堆积密度的影响

由配料对营养糊堆积密度影响的试验结果（图5～图8）可见，在试验范围内，添加不同量的黑芝麻、蔗糖、植脂末及麦芽糊精，营养糊的堆积密度没有显著差异（P＞0.05），说明黑芝麻、蔗糖、植脂末及麦芽糊精对营养糊堆积密度没有显著性影响。

图5 黑芝麻对营养糊堆积密度的影响

图6 蔗糖对营养糊堆积密度的影响

图7 植脂末对营养糊堆积密度的影响

图8 麦芽糊精对营养糊堆积密度的影响

2.1.3 配料对营养糊冲调结块率的影响

黑米、黑大豆和大米经挤压膨化后糊化度高达90%以上，当热水与其接触时，在其表面迅速形成一个糊化层，该糊化层具有较高的黏度而不易透水，导致结块的产生。由黑芝麻对营养糊冲调结块率影响的试验结果（图9）可见，营养糊的冲调结块率随着黑芝麻添加量的增多呈现减小的趋势，这可能是由于黑芝麻的添加阻碍了营养糊糊化层之间的作用。

图9 黑芝麻对营养糊结块率的影响

图10 蔗糖对营养糊结块率的影响

由蔗糖对营养糊冲调结块率影响的试验结果（图10）可见，营养糊的结块率随着蔗糖添加量的增大而减小，当蔗糖添加量超过22.5%时，增加蔗糖的添加量营养糊的结块率不会显著降低（P＞0.05），这是由于添加蔗糖可以减小颗粒之间的附着面积，使原本粘附着的颗粒分开，有利于减小淀粉颗粒分散的阻力，对营养糊的冲调性起到重要作用。

由植脂末对营养糊冲调结块率影响的试验结果（图11）可见，营养糊结块率随着植脂末添加量的增加而显著降低（P＜0.05），这可能是添加植脂末阻碍了营养糊糊化层之间的作用导致的。

图11 植脂末对营养糊结块率的影响

由麦芽糊精对营养糊冲调结块率影响的试验结果（图12）可见，营养糊结块率随着植脂末添加量的增加而显著降低（P＜0.05），这是由于麦芽糊精溶解性好，在冲调过程中可以在颗粒间形成液体通道，使水分更快地渗透到颗粒内部，和糊化淀粉形成络合物，防止淀粉分子之间的相互作用，破坏糊化层的形成。

图12 麦芽糊精对营养糊结块率的影响

2.1.4 配料对营养糊管道流动性的影响

由黑芝麻对营养糊管道流动性影响的试验结果（图13）可见，营养糊的流量随着黑芝麻添加量的增加而增加，黑芝麻添加量3%和4%之间的流量没有显著性差异（P＞0.05），而其他添加量之间都有显著性差异（P＜0.05），说明添加黑芝麻可以改善营养糊的管道流动性。

图13 黑芝麻对营养糊流动性的影响

由蔗糖对营养糊管道流动性影响的试验结果（图14）可见，营养糊的流量随着蔗糖添加量的增加而增加，表明增加蔗糖的添加量会改善营养糊的流动性，这可能是由于蔗糖的加入导致了营养糊的黏度降低，进而改善了营养糊的管道流动性。

图14 蔗糖对营养糊流动性的影响

由植脂末对营养糊管道流动性影响的试验结果（图15）可见，在试验添加量范围内，营养糊的流量随着植脂末添加量的增加，从10.33 mL／min增加到17.93 mL／min，说明添加植脂末可以改善营养糊的管道流动性。

图15 植脂末对营养糊流动性的影响

由麦芽糊精对营养糊管道流动性影响的试验结果（图16）可见，营养糊的流量随着麦芽糊精添加量的增加而增加，说明添加麦芽糊精可以显著改善营养糊的流动性。

2.1.5 配料对营养糊管道挂壁的影响

由黑芝麻对营养糊管道挂壁影响的试验结果（图17）可见，营养糊冲调后挂壁量随着黑芝麻添加量的增加而降低，当黑芝麻添加量超过6%时，增加黑芝麻的添加量不会显著减小营养糊的挂壁量，说明添加黑芝麻可以减少营养糊冲调后管道挂壁量。

图17 黑芝麻对营养糊管道挂壁的影响

由蔗糖对营养糊管道挂壁影响的试验结果（图18）可见，在试验添加量范围内，营养糊挂壁量随着蔗糖的添加量的增加而降低，这可能是由于蔗糖的加入导致了营养糊的黏度降低，进而减少了营养糊的管道挂壁量。

图18 蔗糖对营养糊管道挂壁的影响

由植脂末对营养糊管道挂壁影响的试验结果（图19）可见，营养糊的挂壁量随着植脂末添加量的增加呈下降趋势，但不同处理之间没有显著性差异（P＞0.05），说明添加植脂末可以减少营养糊冲调后管道挂壁量。

图19 植脂末对营养糊管道挂壁的影响

由麦芽糊精对营养糊管道挂壁影响的试验结果（图20）可见，营养糊的挂壁量随着麦芽糊精添加量的增加呈下降趋势，但不同麦芽糊精添加量的营养糊之间的挂壁量没有显著性差异（P＞0.05），说明添加麦芽糊精可以减少营养糊冲调后管道挂壁量。

图20 麦芽糊精对营养糊管道挂壁的影响

2.2 正交试验试验

本试验以黑芝麻添加量、蔗糖添加量、植脂末添加量、麦芽糊精添加量为因素，选用L9（34）行正交试验表进行配方优选。测定每个配方的休止角、堆积密度、冲调结块率、管道流动性和管道挂壁，然后加入80℃开水冲调，让10个有品尝经验的业内人士品尝，以营养糊的色泽、口感、冲调性、冲调后稳定性、滋味和气味等为评价指标进行评价并打分，最后得到综合评分，并对营养糊的综合评分与休止角、堆积密度、冲调结块率、管道流动性和挂壁进行相关性分析。

由表3可知，各因素对即食营养糊品质影响的顺序从大到小依次为蔗糖、黑芝麻、植脂末、麦芽糊精。试验5综合评价得分最高，为86.7分，其组合为A2B2C2D1，即黑芝麻添加量5%，蔗糖添加量22.5%，植脂末添加量5%，麦芽糊精添加量17.5%，黑米添加量5%，黑大豆添加量2.5%，大米添加量42.5%。

表3 正交试验设计和结果

由表4可知，营养糊感官评分与冲调结块率呈极显著负相关（P＜0.01）、与管道流动性呈显著正相关（P＜0.05）、与管道挂壁呈显著负相关（P＜0.05）。说明营养糊的冲调结块率越小、管道流量越大、管道挂壁越小，其感官评分越高。

表4 感官评分与营养糊各指标间的相关性

3 结论

黑米、黑芝麻及黑大豆具有较高的营养价值和良好的加工特性，本研究利用挤压膨化技术将黑米、黑大豆及大米膨化，使淀粉彻底熟化，提高了营养素的消化吸收率。根据上述的试验结果，获得了速溶即食营养糊中各成分的优化配方：黑芝麻5%，蔗糖22.5%，植脂末5%，麦芽糊精17.5%，黑米5%，黑大豆2.5%，大米42.5%。通过分析感官评分和各测试指标的相关性，发现营养糊感官评分与冲调结块率呈极显著负相关（P＜0.01）、与管道流动性呈显著正相关（P＜0.05）、与管道挂壁呈显著负相关（P＜0.05）。

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