发芽苦荞花生复合营养粉的研制

朱云辉,晏 晖,段元锋,郭元新

(安徽科技学院食品药品学院,安徽凤阳 233100)

发芽苦荞花生复合营养粉的研制

朱云辉,晏 晖,段元锋,郭元新*

(安徽科技学院食品药品学院,安徽凤阳 233100)

为丰富苦荞食品的种类,以发芽苦荞粉和花生蛋白粉为主要原料,添加水溶性大豆多糖(SSPS)及其它辅料,研制发芽苦荞花生复合营养粉。通过感官评价方法,结合结块率、保水力等物性指标,采用单因素实验确定烘烤温度和时间、苦荞粉细度及各原辅料的添加比例,并在该基础上通过正交实验确定了最佳配比。结果表明,制备发芽苦荞花生复合营养粉的最佳条件为:发芽苦荞粉在130 ℃下烘烤45 min,发芽苦荞粉粒径大小在80～100目;原辅料最佳配比为:发芽苦荞粉37.48%,花生蛋白粉9.37%,SSPS 3%,奶粉25%,木糖醇25%,β环糊精0.15%。在此条件下,发芽苦荞花生复合营养粉风味好,营养高,GABA含量高达24.62 mg/100 g DW,具有广泛的开发价值。

发芽苦荞,花生蛋白,营养粉,正交实验

苦荞(FagopyrumTataricum)又称鞑靼荞麦,是我国重要的小宗粮食作物,广泛分布在我国的西南和西北地区。苦荞营养丰富,富含蛋白质、维生素、矿物质及多酚类物质,尤其含有其它禾谷类作物没有的芦丁等黄酮类物质。传统医学和现代医学均证实苦荞具有降血糖、降血脂、降血压等功效。作为食药两用的粮食珍品,苦荞日益受到人们的青睐,具有广阔的开发前景[1-3]。苦荞虽然营养丰富,但含有蛋白酶抑制剂等抗营养因子,其营养价值还有待改善[4]。研究表明,发芽处理可有效降低或消除苦荞中的抗营养成分,通过控制发芽条件还能更大限度地富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和黄酮等功能性物质[4-7]。因此,发芽苦荞食品的开发研究引起了广泛的关注[8-11]。

花生蛋白粉一般由脱脂或部分脱脂的饼粕作为原料直接制备,或以花生仁为原料直接生产全脂花生粉或采用水剂法同时分离出油脂和蛋白,属于花生蛋白的粗制品[12]。花生蛋白粉富含由8种氨基酸组成的蛋白质,属完全蛋白[13],与大豆蛋白相比,其更易消化且含有更少的抗营养因子[14],可作为富含蛋白质的辅料添加到其它食品中,提高食品的营养价值。

本研究通过将低氧联合盐胁迫处理的发芽苦荞粉与花生蛋白粉有机结合起来,添加一些有益的配料,研制出口感细腻、营养丰富的新型复合营养粉,能够满足不同人群的需求,丰富了苦荞即食产品的品种,深化了苦荞产业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苦荞(榆6-21) 内蒙古自治区乌兰察布市,购买后置于-20 ℃冰箱贮存备用;花生蛋白粉 由市售的脱脂花生粕粉碎过80～100目筛制得;水溶性大豆多糖(SSPS)、奶粉、木糖醇、β-环糊精等 均为市售食品级;GABA标品(纯度≥99.9%) 美国Sigma公司;柠檬酸、柠檬酸钠及NaCl等其它化学试剂 均为分析纯。

LHP-160型智能恒温恒湿培养箱 上海三发科学仪器有限公司;RHP-600型高速多功能粉碎机浙江荣浩工贸有限公司;OA-10型远红外线烘箱 广州冶金机械厂;GZX-9076MBE型数显鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂;LZB-3型空气流量计 江苏余姚工业自动化仪表厂;Agilent 1200液相色谱仪 安捷伦公司。

1.2 工艺流程

苦荞的选种和清理去杂→浸泡→发芽(低氧联合盐胁迫)→烘箱干燥→去壳、粉碎过筛→烘箱烘烤→原辅料混合(配方筛选与优化)→成品包装

1.3 操作要点

1.3.1 清理去杂 取80 g左右的苦荞种子,经筛选剔除土块、石头等杂质,除去不饱满、种壳破裂、霉变的种子,用自来水清洗干净。

1.3.2 浸泡 用体积分数1%的次氯酸钠浸泡15 min消毒后,用去离子水清洗3次,稍晾干后置于30 ℃水浴中浸泡4 h。

1.3.3 发芽处理 采用先在普通的培养箱内正常培养、再置于通气的培养液内低氧胁迫培养的方式。具体操作如下:在消毒后的育苗盘内铺上双层纱布,浇透水后铺上一层已浸泡后的苦荞种子,密度以不见纱布、不重叠为宜,于30 ℃恒温箱中暗培养2 d,每8 h左右喷洒去离子水一次,以保持其湿润,注意要使苗盘内湿润不积水。然后,将发芽苦荞置于带盖的培养瓶中,加入pH为4.2的缓冲液(10 mmol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、10 mmol/L的NaCl及3 mmol/L的CaCl2)。培养液中通入适量空气,通气量为1.0 L/min左右,由空气流量计控制,培养温度为31.3 ℃,在此条件下继续培养2 d。

1.3.4 消毒烘干 待苦荞萌发完成,用清水洗净,然后用浓度2%～4%的H2O2溶液浸泡、消毒15 min,再经纯水淋洗干净后,沥干水份,将其放于鼓风干燥箱中在70～80 ℃下干燥10～12 h。

1.3.5 去壳、粉碎过筛 将干燥后的发芽苦荞进行去壳,然后粉碎至实验设定目数待用。

1.3.6 烘烤 将发芽苦荞粉用远红外烤箱按照实验设定的烘烤温度和时间进行烘烤,烘烤过程中定时观察,防止烤糊。

1.3.7 辅料的准备 将木糖醇粉碎过80目筛,待用。将花生蛋白粉于100 ℃烘箱内烘烤10 min左右,待用。

1.3.8 混匀 按照实验设计将各种原辅料粉充分搅拌,混合均匀,保证营养和口感达到最佳状态。

1.4 单因素实验

1.4.1 烘烤温度和时间的确定 将100～120目的发芽苦荞粉放在烤箱中采用不同的温度和时间组合进行烘烤:分别在100、130和160 ℃下烘烤15、30、45 min,将实验制得的9组产品进行感官评价,确定最佳的烘烤参数。

1.4.2 发芽苦荞粉粒径大小 分别将原料粉碎至不同的粒径大小(20～40、40～60、60～80、80～100、100～120、120～140目),烘烤后与花生蛋白粉按4∶1的配比,以发芽苦荞花生复合营养粉按100%计,再辅以3%的SSPS、20%的奶粉、20%的木糖醇和0.15%的β-环糊精,混合均匀并冲调,对其结块率进行测定,结合感官评价,选取合适的苦荞颗粒大小。

1.4.3 发芽苦荞粉与花生蛋白粉复合配比 在预实验的基础上,将烘烤后的发芽苦荞粉与花生蛋白粉分别按5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2的比例混合,以发芽苦荞花生复合营养粉按100%计,再辅以3%的SSPS、20%的奶粉、20%的木糖醇和0.15%的β-环糊精,混合均匀并冲调,对其保水力进行测定,结合感官评价,选取较佳的复合配比。

1.4.4 SSPS添加量的确定 在预实验的基础上,分别选取SSPS的添加量为1%、2%、3%、4%和5%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为4∶1,奶粉添加比例为20%,木糖醇添加比例为20%,β-环糊精的添加比例为0.15%,制成复合粉并冲调后,通过感官评定确定最佳的SSPS添加量。

1.4.5 奶粉添加量的确定 在预实验的基础上,分别选取奶粉的添加量为10%、15%、20%、25%和30%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为4∶1,SSPS的添加量为3%,木糖醇添加比例为20%,β-环糊精的添加比例为0.15%,制成复合粉并冲调后,通过感官评定确定最佳的奶粉添加量。

1.4.6 木糖醇添加量的确定 在预实验的基础上,分别选取木糖醇的添加量为5%、10%、15%、20%、25%和30%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为4∶1,SSPS的添加量为3%,奶粉的添加比例为20%,β-环糊精的添加比例为0.15%,制成复合粉并冲调后,通过感官评定确定最佳的木糖醇添加量。

1.4.7β-环糊精添加量的确定 在预实验的基础上,分别选取β-环糊精的添加量为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%,固定发芽苦荞粉和花生蛋白粉的比例为4∶1,SSPS的添加量为3%,奶粉的添加量为20%,木糖醇添加比例为20%,制成复合粉并冲调后,通过感官评定确定最佳的β-环糊精添加量。

表2 感官评分标准

1. 5 正交实验设计

为确定发芽苦荞花生复合营养粉的最优工艺条件,根据单因素实验结果,以发芽苦荞粉在130 ℃烘烤45 min、发芽苦荞粉粒径大小80～100目、发芽苦荞花生蛋白粉的配比4∶1作为复合粉的基本工艺参数,选择SSPS(A)、奶粉(B)、木糖醇(C)和β-环糊精(D)4个因素,采用L9(34)正交实验进行优化,按成品的感官指标综合评分,筛选出最佳配方。其因素水平见下表1。

表1 正交实验因素与水平表

1. 6 检验方法

1.6.1 结块率的测定 参照许亚翠等的[15]方法并加以调整,精确称取样品20 g于小烧杯中,加入80 ℃的热水80 mL,充分搅拌10 min,然后观察结块、分层现象;取20目筛网,对营养粉溶液进行过滤,用清水冲洗结块物,放入干燥箱中烘至恒重,带筛网称重。待烘干后,减去筛网重量即为结块物的重量,结块率的计算公式如下:

结块率(%)=(结块物的重量/营养粉干重)×100

1.6.2 保水力的测定 参照汝医等[16]的方法并加以调整,称取1 g样品置入事先称好的离心管中,加入 25 mL蒸馏水,在25 ℃摇床里振荡1 h以后,以5000 r/min离心20 min,倾去上清液后称重,保水力表示每克样品所吸附的水量。

1.6.3 感官评定 称取发芽苦荞花生复合营养粉20 g置于透明容器中,先加入少量温开水搅拌成糊状,再取一定量80 ℃以上的开水倒入容器中搅拌均匀,3 min后由10名经过感官评价培训的品尝者就其气味、色泽、组织形态和口感等指标进行评判,给出一个综合评分,感官评定标准见下表2。在评定时,每品尝一个样品后均用清水漱口,休息10～15 min后再品尝下一个样品,综合所有评委的评分,取其平均值作为总评分。

1.6.4 GABA含量的测定 GABA测定采用高效液相色谱HPLC,条件参照Guo等[17]的方法。

1.7 数据统计分析

实验设3次重复,采用Excel2003软件计算平均值、标准差及绘图,利用SPSS(version 16.0,Inc.,Chicago,IL,USA)软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 烘烤温度及时间的确定 不同的烘烤温度和烘烤时间对苦荞粉感官品质的影响见表3。当温度控制在130 ℃时,30 min后苦荞粉即由淡黄色变成黄色,继续烘烤15 min,颜色变为金黄色,且麦香浓郁,再接着烘烤15 min不会出现烤糊现象,工艺操作的稳健性好,所以,130 ℃下烘烤45 min为最适条件。

表3 烘烤的温度和时间对复合粉的影响

2.1.2 发芽苦荞粉粒径的确定 将不同粒径的苦荞粉制成产品后分别进行冲调实验,其结块率和感官评分见表4。结块率随颗粒粒径的减小而不断增加,在粒径大于100目时,结块率明显提高。当粒度目数小于80时,颗粒过大,在冲调过程中结构粗糙,均匀性差,颗粒变软糊化困难,造成“硬芯”现象,在口感上也比较粗糙,有砂粒感,不够细腻;当粒径大于100目时,即粒径过小,颗粒比表面积过大,水与粉的接触面会形成一个包裹着干粉的“糊化层”,阻碍水分向内渗透,继而形成不易分散的结块,产生“夹心”现象[18]。因此,使苦荞粉粒径大小保持在80～100目比较适宜。

表4 粒径大小对复合粉结块率及感官品质的影响

2.1.3 发芽苦荞粉与花生蛋白粉复合配比的确定 保水力是表示发芽苦荞花生复合营养粉中淀粉与水结合的程度,对复合营养粉制作食品时的商品性、成品的成型性等有重要影响[19]。由图1可知,当发芽苦荞粉与花生蛋白粉的配比为4∶1或5∶1时,其保水力较高,但就口感等感官品质而言,以4∶1配比的复合粉口感更加香甜,而后者则稍带有苦味。综合考虑,选取发芽苦荞粉与花生蛋白粉的复配比为4∶1。

图1 发芽苦荞粉与花生蛋白粉配比对复合粉保水力和感官品质影响 Fig.1 Effect of ratio for germinated tartary buckwheat flour and peanut protein flour on moisture holding capacity and sensory quality of composite powder

2.1.4 水溶性大豆多糖(SSPS)添加量对复合粉的影响 SSPS对复合营养粉感官得分的影响如图2所示。发芽苦荞花生复合营养粉的感官评分随着SSPS含量的增加呈现先增加后减少的趋势。SSPS是一种结构类似果胶的酸性多糖,由半乳糖醛酸组成的酸性糖主链和阿拉伯糖基组成的中性糖侧链构成,可从大豆子叶和豆渣中获得[20-21]。SSPS常用来提高乳饮料的稳定性和抗结性[21-22],并可作为膳食纤维强化剂添加到产品当中[20]。SSPS添加量为3%时产品感官评分最高,故选择SSPS添加比例为2%、3%和4%进行下一步的正交实验。

图2 SSPS添加量对复合粉的影响Fig.2 Effect of the addition level of SSPS on composite powder

2.1.5 奶粉添加量对复合粉的影响 奶粉添加量对复合营养粉感官得分的影响如图3所示。从图3中可以看出,随着奶粉添加比例的改变,感官评价得分先上升而后下降。当添加奶粉比例为20%时,感官得分最高,之后再增加奶粉后,感官得分缓慢下降。奶粉含量过多,产品吸水能力加强,产品奶香味过于浓郁,奶粉与复合营养粉其它成分不能很好的互溶,冲调后产品过于黏稠,结块较多,影响口感与冲调性。因此,根据最终评分情况,实验选择奶粉添加比例为20%、25%和30%进行正交实验。

图3 奶粉添加量对复合粉的影响Fig.3 Effect of the addition level of milk powder on composite powder

2.1.6 木糖醇添加量对复合粉的影响 从图4中可以看出,感官评价得分先随着木糖醇添加比例的递增而呈上升趋势,当添加比例达到20%时,感官得分最高,当添加比例超过20%时,感官评分开始呈下降趋势。较少的木糖醇不足以掩盖苦荞粉本身带有的苦味,而添加比例过高又会因为过于甜腻影响口感。因此,根据最终评分情况,实验选择木糖醇添加比例为15%、20%和25%进一步进行正交实验。

图4 木糖醇添加量对复合营养粉感官品质的影响Fig.4 Effect of the addition level of xylitol on composite powder

2.1.7β-环糊精添加量对复合粉的影响β-环糊精添加量对复合粉感官品质的影响如图5所示,β-环糊精是使用广泛的增稠剂[22],当β-环糊精的添加量为0.15%时,感官得分最高,实验选取β-环糊精添加比例为0.10%、0.15%和0.20%进行正交实验。

图5 β-环糊精添加量对复合营养粉感官品质的影响Fig.5 Effect of the addition level of β cyclodextrin on composite powder

2.2 正交实验

在上述单因素实验的基础上,以SSPS添加比例(A)、奶粉添加比例(B)、木糖醇添加比例(C)、β-环糊精添比例(D)作为4个因素,采用L9(34)正交表进行实验。结果见表5。

表5 正交实验设计及结果

由表5的极差分析可知,各因素对复合营养粉感官评定得分影响的主次顺序为A>B>C>D,即SSPS>奶粉>木糖醇>β-环糊精,最优添加比例为A2B2C3D3,即SSPS添加比例为3%,奶粉添加比例为25%,木糖醇添加比例为25%,β-环糊精为0.15%。此组合在正交实验中没有出现,需进行验证。根据最优配方进行验证实验,结果见表6。由验证实验得出最优组合为A2B2C3D3,即最优配方为(以混合后的发芽苦荞花生复合营养粉100%计):发芽苦荞粉37.48%,花生蛋白粉9.37%,SSPS 3%,奶粉25%,木糖醇25%,β-环糊精0.15%。经检测,发芽苦荞花生复合营养粉的GABA含量为24.62 mg/100 g DW,含量很高。

表6 较优方案的验证实验

3 结论

本研究表明,发芽苦荞花生复合营养粉的最优工艺参数为:将原料粉碎至80～100目,在130 ℃烤箱内烘烤45 min,按发芽苦荞粉与花生蛋白粉配比4∶1,SSPS 3%,奶粉25%,木糖醇25%,β-环糊精0.15%进行组合。制得的发芽苦荞花生复合营养粉用热水冲调后成糊状,可直接食用,口感细腻、感官俱佳、营养丰富,GABA含量高,具有广泛的开发价值。

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Development of composite nutrition powder of germinated tartary buckwheat and peanut protein

ZHU Yun-hui,YAN Hui,DUAN Yuan-feng,GUO Yuan-xin*

(College of Food and Drug,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China)

In order to enrich the kinds of tartary buckwheat food,the composite nutrition powder of germinated tartary buckwheat and peanut protein was developed,using germinated tartary buckwheat flour and peanut protein flour as the main raw material,where soluble soybean polysaccharides(SSPS)and other auxiliary material were added.The baking temperature and time,particle size of tartary buckwheat flour and the ratio of raw and supplemental materials were studied by single factor experiments and sensory evaluations,caking rate and moisture holding capacity were evaluated,on the basis of which,the ratio of raw and supplemental materials were optimized by orthogonal design. The results indicated that the optimal formula of composite nutrition powder was obtained:baking parameter of germinated tartary buckwheat flour with temperature 130 ℃ and time 45 min,germinated tartary buckwheat flour with size of 80～100 mesh,the optimal formulation of composite nutrition powder with germinated tartary buckwheat flour,peanut protein flour,SSPS,milk powder,xylitol andβcyclodextrin of 37.48%,9.37%,3%,25%,25% and 0.15%,respectively. The composite nutrition powder had better flavor and high nourishment with 24.62 mg/100 g DW of GABA content for this formula.

germinated tartary buckwheat;peanut protein;nutrition powder;orthogonal design

2015-03-16

朱云辉(1991-)，男，硕士研究生，研究方向：食品功能性成分的富集及品质控制,E-mail:zyh172926966@163.com。

*通讯作者:郭元新(1970-)，男，博士，教授，研究方向：农产品加工及品质控制，E-mail:guoyuanxiner@163.com 。

安徽省自然科学基金项目(1308085MC32)。

TS201.1

B

1002-0306(2015)23-0234-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.040