复合谷物超微粉营养品质及冲调稳定性研究

徐晨冉，张云亮，窦博鑫，王 秋，徐宝安，姜 珊，李云辉，高 帅，刘 颖

（1.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨150076；2.黑龙江省北大荒米业集团有限公司，黑龙江哈尔滨150090；3.黑龙江省五常金禾米业有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 150200）

杂粮是除稻谷、小麦等常见粮食外的其他种植面积少的粮豆薯类的总称[1]。近年来，随着生活水平的提高，饱腹问题已基本解决，人们开始注重食品养生。由于长期使用精细化食品，导致多数人营养搭配不均衡而出现多种身体问题，因此杂粮谷物食品逐渐出现在人们的视野中。为进一步满足人们对日常生活的营养所需，复合杂粮食品的研究层出不穷，复合杂粮面条、馒头、面包与饮料等[2-6]食品开发技术已很成熟，而为提高人体对杂粮营养的吸收率，超微粉碎杂粮营养粉的研究越来越受重视[7-9]。谷物与豆类物质中的氨基酸、赖氨酸与蛋氨酸可以互补，发芽糙米也含有丰富的营养因子。

超微粉碎可以将物料颗粒粉碎至微米甚至纳米级，现已广泛应用于食品、医药等[10-14]领域。超微粉碎相较于普通粉碎方式，能够有效减小粉体的颗粒，并使粉体的物化性质发生显著变化，溶解性、持水力等都有显著的提高，经超微粉碎后的粉体更容易被人体吸收和利用[15-17]，且研究表明超微粉碎相较于其他的粉碎方式，能够避免局部过热且粉碎颗粒均一，能最大程度地保留谷物原有的活性物质。超微粉碎技术工艺操作简单，容易在实际工业生产中进行大规模生产，具有良好的市场前景[18-20]。

通过赖氨酸互补的玉米超微粉与大豆超微粉及发芽糙米超微粉进行混合，以缓冲稳定性指标，决定试验使用的稳定剂种类，再通过单因素试验与正交试验确定稳定剂的添加量，利用单因素试验与正交试验确定复合谷物杂粮营养粉配方。通过试验研究复合杂粮营养粉，得到一种具有营养互补的、有利于人体膳食平衡的、冲调稳定性高的复合杂粮营养粉，既可以提高营养粉的口感，也可大大提高产品的吸收利用率，同时为杂粮营养粉的利用与开发提供新的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大豆，方正县禾玉米业有限公司提供；玉米，吉林吉农高新技术发展股份有限公司提供；发芽糙米（食品级）、粉体（食品级），实验室自制；奶粉、白砂糖、黑芝麻粉，市售；羧甲基纤维素钠（食品级）、微晶纤维素（食品级），河南王邦实业有限公司提供；黄原胶（食品级），山东阜丰发酵有限公司提供；海藻酸钠（食品级），浙江一诺生物技术有限公司提供。

1.2 仪器与设备

ALC-2100 型电子分析天平，上海恒平科学仪器有限公司产品；STJ-50 型气流粉碎机，上海赛山粉体机械制造有限公司产品；DHG-9123A 型电热恒温鼓风干燥箱，浙江赛德仪器设备有限公司产品；HH-6 型恒温水浴锅，天津欧诺仪器股份有限公司产品；TG18G 型高速离心机，上海赫田科学仪器有限公司产品；Mastersizer 2000 型激光粒度仪，上海葵园电子科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 制作工艺流程

挑选干净优良的大豆与玉米→制作发芽糙米→超微粉碎制作大豆超微粉、玉米超微粉、发芽糙米超微粉→3 种超微粉混合（1∶3∶3） 焙炒熟化→添加稳定剂（羧甲基纤维素钠、微晶纤维素、黄原胶、海藻酸钠） →添加白砂糖、奶粉、黑芝麻粉→初步成品。

1.3.2 谷物杂粮粉冲调稳定性的测定

将制作的复合杂粮粉样品以转速3 000 r/min 离心20 min，将其上清液取出后稀释100 倍，用分光光度计在波长540 nm 处测其吸光度A2，离心前样品吸光度为A1，定义R 表示稳定系数，且R 值越大则表明营养粉稳定性越高[21]，即谷物杂粮粉稳定性及保存性与其粉体颗粒沉淀速度成反比。

1.3.3 单因素微晶纤维素、黄原胶、羧甲基纤维素钠与海藻酸钠对粉体稳定性的影响

（1） 精确称取谷物杂粮粉100 g，其中大豆、玉米、发芽糙米超微粉混合粉配比为1∶3∶3，向其中加入90 ℃的温水200 mL，设计不同添加量的羧甲基纤维素钠（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通过公式（1） 的方法测定其稳定系数R。

（2） 精确称取谷物杂粮粉100 g，其中大豆、玉米、发芽糙米超微粉混合粉配比为1∶3∶3，向其中加入90 ℃的温水200 mL，设计不同添加量的微晶纤维素（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通过公式（1）的方法测定其稳定系数R。

（3） 精确称取谷物杂粮粉100 g，其中大豆、玉米、发芽糙米超微粉混合粉配比为1∶3∶3，向其中加入90 ℃的温水200 mL，设计不同添加量的黄原胶（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通过公式（1）的方法测定其稳定系数R。

（4） 精确称取谷物杂粮粉100 g，其中大豆、玉米、发芽糙米超微粉混合粉配比为1∶3∶3，向其中加入90 ℃的温水200 mL，设计不同添加量的海藻酸钠（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%） 于水中溶解，通过公式（1）的方法测定其稳定系数R。

1.3.4 稳定剂配比的正交试验设计

以单因素试验为基础，选择作用良好的稳定剂微晶纤维素、黄原胶和海藻酸钠，利用正交试验进行复配分析，采用L9（34）正交试验确定复配稳定剂的最佳添加量。

复配稳定剂设计因素水平见表1。

表1 复配稳定剂设计因素水平/%

1.3.5 黑芝麻粉、白砂糖和奶粉对复合谷物杂粮营养粉的单因素试验

（1） 黑芝麻粉用量。精确称取100 g 谷物杂粮粉，其中大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3。在添加白砂糖5 g，奶粉10 g 的条件下，设定5 组不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g），向其中加入90 ℃的温水200 mL 冲开，通过比较感官评分得出最佳用量。

（2） 白砂糖用量。精确称取100g 谷物杂粮粉，其中大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，奶粉10 g 的条件下，设定5 组不同白砂糖用量（4，6，8，10，12.0 g），向其中加入90 ℃的温水200 mL 冲开，通过比较感官评分得出最佳用量。

（3） 奶粉用量。精确称取100 g 谷物杂粮粉，其中大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3。在添加黑芝麻粉9 g，白砂糖8 g 的条件下，设定5 组不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g），向其中加入90 ℃的温水200 mL 冲开，通过比较感官评分得出最佳用量。

1.3.6 复合谷物杂粮营养粉配方（黑芝麻粉、白砂糖和奶粉） 的正交试验设计

以黑芝麻粉、白砂糖和奶粉的单因素试验为基础，确定其最佳用量的范围，利用正交试验确定最佳添加量。通过L9（34）正交试验来确定其最佳用量。

复合谷物杂粮营养粉配方的试验设计因素与水平设计见表2。

表2 复合谷物杂粮营养粉配方的试验设计因素与水平设计/ g

1.3.7 复合谷物杂粮营养粉的感官评价指标

对复合谷物营养杂粮粉感官评价过程中，优选10 名食品工程学院教师与学生进行粉体感官评价。评定的感官项目为口感（T）、冲调性（S）、色泽（C） 和风味（F），各项目的总分分别为100 分，评审员的培训及实验室要求GB/T 16291 和GB/T 14195。感官评分（S） = 0.4T+0.3S+0.1C+0.2F[21]。

复合谷物杂粮营养粉的感官评价标准见表3。

1.4 数据分析

采用Excel 和SPSS 17.0 软件进行统计分析，每组试验重复3 次，数据结果以平均值±标准偏差表示，采用t 检验，当p＜0.05 时，表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 谷物杂粮粉冲调稳定性的单因素试验

不同单一稳定剂对谷物杂粮粉稳定性的影响见图1。

通过添加4 种稳定剂分析其稳定性R 值，由图1可得，4 种稳定剂对粉体稳定效果从大到小分别是黄原胶、微晶纤维素、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠。因此，试验选取黄原胶、微晶纤维素与海藻酸钠进行研究，各稳定剂添加量越多，其稳定性越好，但由于过度添加稳定剂，不仅对其口感造成影响，使其口感过度黏稠，还会影响整体的营养价值，因此取其稳定性最高值处的最佳添加量为微晶纤维素0.30%，黄原胶0.35%，海藻酸钠0.25%，在此单因素最佳范围内进行正交试验。

表3 复合谷物杂粮营养粉的感官评价标准

图1 不同单一稳定剂对谷物杂粮粉稳定性的影响

2.2 稳定剂复配对谷物杂粮粉冲调稳定性的影响

通过正交试验，分析微晶纤维素、黄原胶和海藻酸钠的复合添加比例，以R 为指标。

复配稳定剂的正交试验结果与分析见表4，复配稳定剂的正交试验方差分析见表5。

表4 复配稳定剂的正交试验结果与分析

表5 复配稳定剂的正交试验方差分析

通过正交试验分析可得，在复合杂粮营养粉中添加微晶纤维素、海藻酸钠与黄原胶均可使营养粉的稳定性发生显著改变，且均向有利的方向进行，对复合杂粮营养粉稳定性影响从大到小分别为微晶纤维素、黄原胶、海藻酸钠，通过因素与水平分析可得，稳定剂的最佳配方是当稳定剂微晶纤维素、黄原胶与海藻酸钠的添加量分别为0.25%，0.40%，0.25%时，复合杂粮营养粉的稳定性达到最好，测定此条件下稳定系数达到最优值为98.79%。

2.3 复合谷物杂粮营养粉配方的单因素试验结果

2.3.1 黑芝麻粉用量对复合谷物杂粮营养粉感官评价的影响

精确称取100 g 谷物杂粮粉，大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3，对5 组不同黑芝麻粉用量（3，6，9，12，15 g） 进行感官评分。

不同黑芝麻用量对产品感官评价的影响见图2。

图2 不同黑芝麻用量对产品感官评价的影响

由图2 可知，100 g 谷物杂粮粉中随着黑芝麻粉的添加，当黑芝麻粉用量为6～9 g 时，营养粉感官评分发生显著变化，可能是因为黑芝麻粉的加入，中和了豆类成分的豆腥味，还增加了营养粉的滋味和口感。复合谷物杂粮粉感官评分先升高到最大值后降低，且当黑芝麻粉用量为9 g 时，复合谷物杂粮粉感官评价分数达到最高为83.25 分。

2.3.2 白砂糖用量对复合谷物杂粮营养粉感官评价的影响

精确称取100 g 谷物杂粮粉，大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3，对5 组不同白砂糖用量（4，6，8，10，12 g） 进行感官评分。

不同白砂糖用量对产品感官评价的影响见图3。

图3 不同白砂糖用量对产品感官评价的影响

由图3 可知，100 g 谷物杂粮粉中随着白砂糖的添加，白砂糖用量为6～8 g 时，感官评分发生显著的改变，变化斜率最高，是因为白砂糖的加入更加丰富了营养粉的口感。复合谷物杂粮粉感官评价分值增至最高值后减小，且当白砂糖用量达到8 g 时，感官评分达到最大值为84.99 分。当白砂糖用量高于8 g 时，感官评分降低，可能是由于白砂糖的添加过多，而导致谷物杂粮粉口感过腻；当白砂糖用量少于8 g 时，又达不到预期的清甜口感，因此最佳白砂糖用量为8 g。

2.3.3 奶粉用量对复合谷物杂粮营养粉感官评价的影响

精确称取100 g 谷物杂粮粉，大豆、玉米、发芽糙米粉之比为1∶3∶3，对5 组不同奶粉用量（10，12，14，16，18 g） 进行感官评分。

不同奶粉用量对产品感官评价的影响见图4。

图4 不同奶粉用量对产品感官评价的影响

由图4 可知，100 g 谷物杂粮粉中随着奶粉的添加，奶粉用量为12～16 g 时，复合营养杂粮粉感官评分均出现显著性变化，且显著增大到最大值后减小，当奶粉用量为16 g 时，达到最优效果；当奶粉用量低于16 g 时，感官评分出现显著降低，可能是由于较少的奶粉不能使谷物杂粮粉出现最佳的香味，因而确定奶粉最佳用量为16 g；当奶粉用量高于16 g时，可能由于过多的奶粉添加，使谷物杂粮粉原有的香味被掩盖，且出现奶粉过多而导致的发腻口感，影响谷物杂粮粉的感官评分。

2.4 复合谷物杂粮营养粉配方的确定

以单因素试验为基础，为进一步得到最佳的黑芝麻粉、白砂糖和奶粉在谷物杂粮粉当中的最佳用量，精确称取100 g 谷物杂粮粉，其中大豆、玉米和发芽糙米粉比例为1∶3∶3 进行复合配比，制得的谷物杂粮粉具有较好的氨基酸互补作用，通过L9（34）来确定复合谷物杂粮营养粉配方的配比。

复合谷物杂粮营养粉配方的正交试验结果与分析见表6，复合谷物杂粮营养粉配方的方差分析见表7。

表6 复合谷物杂粮营养粉配方的正交试验结果与分析

表7 复合谷物杂粮营养粉配方的方差分析

通过正交试验分析，如表7 可得，黑芝麻粉、白砂糖、奶粉的加入对复合杂粮营养粉的口感具有显著的影响，通过分析3 种添加物影响力的显著性即可发现，其对复合杂粮粉口感的影响力从大到小依次是黑芝麻粉＞奶粉＞白砂糖。分析正交试验结果即可发现，当大豆、玉米、发芽糙米粉的比例为1∶3∶3 混合的复合谷物杂粮粉100g 时，其中黑芝麻粉8%，白砂糖10%，脱酯奶粉16%为最佳添加量，且在此条件下制得的营养粉感官评分达最大值，为93.63 分。

3 结论

通过综合分析复合谷物杂粮营养粉营养品质与冲调稳定性。结果表明，食品稳定剂的添加能显著提高食品的稳定性，但过多的稳定剂虽然增加其稳定性，却在一定程度上影响复合谷物杂粮营养粉的口感与营养价值。因此，在食品研究过程中探究优化食品物化性质达到最优效果的同时，也应考虑食品的营养不受破坏或口感达到最佳效果。

以单因素试验为基础，利用正交试验确定在大豆、玉米、发芽糙米超微粉比例为1∶3∶3 的复合谷物杂粮粉100 g 中，微晶纤维素0.25%，黄原胶0.40%，海藻酸钠0.25%，黑芝麻粉8%，白砂糖10%，奶粉16%为各物质最佳添加量，在此条件下制备的复合谷物杂粮粉，具有较高的稳定性与谷物的特殊香味，颜色均匀且在冲食过程中不会出现大量的结块与小疙瘩，可作为即冲即食的复合谷物杂粮营养粉供人们食用。