棕榈油在速食麦片中的应用研究

钟业俊，赵金成，吴夏子，胡明明，2，胡居吾

(1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047;2.马来西亚棕榈油总署大马棕榈油技术研发(上海)有限公司，上海 201108;3.江西省科学院应用化学研究所，江西 南昌 330096)

燕麦营养丰富，蛋白质、可溶性膳食纤维等营养成分含量高[1]，不仅具有抗氧化、调节血糖、以及预防结肠癌等功能[2-3]，在美容护肤方面也有应用[4]。速食麦片是以燕麦为主要原料，添加适当的食用辅料制作而成的谷物食品，速食麦片具有营养性、方便性和多样性的特点。近年来，关于麦片的研究较多，如桑卫国等[5]采用酶水解淀粉技术，通过正交实验确定了即食麦片的最佳生产工艺。孟晶岩等[6]以黑小麦为主要原料，通过试验优化，探究了富硒营养黑麦片的加工条件和最佳配方。汪新洁等[7]采用固相微萃取-气质联用技术，探讨了挤压膨化温度对燕麦片中挥发性风味物质成分及相对含量的影响。李肖汶等[8]探究了炒制、制片、超微化等方式对燕麦粉货架期的影响。张越怡等[9]对果蔬燕麦的营养特性、产品优势以及应用前景进行了综述。

棕榈油是对棕榈果肉进行压榨而得到的植物油脂[10]。棕榈油通过分提和精炼可制得不同性能棕榈油产品，如5 ℃棕榈超级液油、24 ℃棕榈液油、38 ℃中间分提物、52 ℃棕榈硬脂等[11]。棕榈油含有均衡的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸构成[12]，同时还含有类胡萝卜素、维生素E等功能性成分[13]。此外，棕榈油还具有抗氧化性强、煎炸稳定性好和价格相对低廉等优势，因此可以用来加工人造奶油、起酥油、烹饪油以及糖果用油脂等[14]。然而，棕榈油作为脂肪来源应用于速食麦片的研究几乎没有。

目前，燕麦片的生产工艺较为成熟，但产品配方的差异会对产品品质产生影响[15-18]。因此，为了探究棕榈油在速食麦片中的应用前景，开发性质稳定、食味品质好的棕榈油基速食燕麦产品，本文采用单因素试验和Box-Behnken设计方法，对棕榈油基速食麦片的产品配方进行优化，并对产品的理化性质进行分析，以期为棕榈油在即食食品中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料和仪器

1.1.1 试验材料

燕麦粉(山西晋荞米业有限公司)、小麦粉(河北金沙河面业有限责任公司)、大米粉(池州市溪谷园食品有限公司)、棕榈油(益海嘉里食品科技有限公司)、西麦燕麦片(桂林西麦食品股份有限公司)、桂格速食燕麦片(百事食品(中国)有限公司)等。

1.1.2 试验仪器

TU-1810型紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)、HG700型滚筒干燥设备(常州市路遥干燥设备有限公司)、JM-80型胶体磨(廊坊通用机械制造有限公司)、MJB-3001型分散机(上海沐轩实业有限公司)、KJELTEC2100型凯式定氮仪(瑞典富斯特卡脱公司)、RE52-99型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)。

1.2 试验方法

1.2.1 速食麦片的制备方法

参照黄建初等[16]的方法，将燕麦、小麦等粉碎，加入油、水和麦芽糖浆等搅拌混合后，采用胶体磨、滚筒干燥、破碎成片状后过筛，得到均一片状产品，包装。技术路线如下：

搅拌时的加水量与原料总质量相同，滚筒干燥温度为140 ℃，干燥压力为0.4 MPa，麦片厚度为0.4 mm。

1.2.2 单因素试验

以速食麦片的感官评分为响应值，研究棕榈油熔点(42 ℃，24 ℃，18 ℃和5 ℃)、棕榈油添加量(1%，3%，5%，7%，9%和11%)、燕麦粉添加量(40%，50%，60%，70%和80%)、大米粉添加量(0%，5%，10%，15%，20%，25%和30%)、小麦粉添加量(6%，8%，10%，12%，14%和16%)和麦芽糖浆添加量(8%，10%，12%，14%，16%和18%)对速食麦片品质的影响。

1.2.3 响应面优化

以感官评分作为响应值，采用响应曲面设计方法，优化棕榈油速食麦片的组成成分及含量，得到最优组分含量。

1.3 性质分析

1.3.1 感官品质的分析

品评小组由40位专业人员(年龄段为22～55岁，男性为20名，女性为20名)组成，在食品感官评价室进行感官品评。麦片的感官评价包括冲泡前感官品质分析和冲泡后感官品质分析。样品冲泡步骤如下：180 g沸水冲泡30 g燕麦片，静置10 min后开展感官评价。感官评价的总分为100分(冲泡前感官评分的满分为35分，冲泡后感官评分的满分为65分)。冲泡前、冲泡后感官评分的具体方法参见路长喜等的[19]文献。

1.3.2 棕榈油速食麦片的性质分析

根据GB 5009.7—2016，GB 5009.8—2019，GB 5413.3—2016，GB 5009.5—2016和GB 5009.3—2016的方法分别对麦片中的碳水化合物(糖)、脂肪、蛋白质(换算系数为6.25)和水分含量进行测定。参照闫金婷[20]的方法，对麦片的汤汁可溶性固形物、高温吸水率和吸水膨胀率进行测定。

1.4 数据分析

每试验至少重复3次，结果以平均值±正负偏差表示；实验数据的统计分析软件为SPSS 13.0，采用Duncan’s Multiple Range Test方法进行显著性分析，α=0.05。

2 结果与讨论

2.1 不同熔点的棕榈油对速食麦片感官品质的影响

以花生油为参照，分析不同熔点的棕榈油(42 ℃，24 ℃，18 ℃和5 ℃)对速食麦片感官品质的影响。实验时，棕榈油、燕麦粉和麦芽糖浆(葡萄糖当量值即DE值为50%)的添加量分别为5%，60%和10%，大米粉和小麦粉的量均为12.5%。

如图1示，5 ℃，18 ℃和24 ℃棕榈油生产的速食麦片与花生油生产产品的感官评分差异不显著(P>0.05)，42 ℃棕榈油生产的速食麦片的感官评分要优于其他组(p<0.05)；据品评员反映，42 ℃棕榈油生产的速食麦片更为酥脆，是产品评分更高的主要原因。由于高熔点棕榈油具有优势，因此本研究组认为没有必要开展棕榈油与其它植物油进行复配的实验，综合考虑，后续采用100%的42 ℃棕榈油进行添加。

2.2 棕榈油的添加量对速食麦片感官品质的影响

采用感官品质作为响应值，分析棕榈油的添加量(0%，3%，6%，9%，12%和15%)对速食麦片品质的影响。实验时，采用熔点42 ℃的棕榈油，燕麦粉和麦芽糖浆(DE值50)的添加量分别为60%和10%，其余部分大米粉和小麦粉各占一半。如图2示，棕榈油添加量逐渐增加，麦片的感官评分先升高后降低，当棕榈油的添加量为3%～9%时，棕榈油速食麦片的感官评分达到较高值。因此，棕榈油的添加比例初步定为3%～9%。

2.3 燕麦粉添加量对速食麦片品质的影响

预实验结果表明，质量分数为40%～80%燕麦粉添加量对速食麦片品质的影响较好，因此研究燕麦粉添加量(40%，50%，60%，70%和80%)对速食麦片品质的影响。实验时，棕榈油和麦芽糖浆的添加量分别为6%和10%，其余大米粉和小麦粉各占一半。如图3示，燕麦粉添加量在40%～80%时，速食麦片的感官评分先升高后降低，当燕麦粉添加量为50%～70%时，产品的感官评分达到高值且无显著差异(P>0.05)。因此，燕麦粉添加比例初步定为50%～70%。

2.4 大米粉添加量对速食麦片品质的影响

预实验结果表明，大米粉添加量在0～30%左右时对速食麦片品质的影响较好，因此研究大米粉添加量(0%，5%，10%，15%，20%，25%和30%)对速食麦片品质的影响。实验时，棕榈油、燕麦粉和麦芽糖浆的添加量分别为6%，60%和10%，其余为小麦粉。如图4示，大米粉添加量在0～30%时，速食麦片的感官评分先升高后降低，当大米粉添加量为10%～20%时，产品的感官评分达到高值且无显著差异(P>0.05)。因此，大米粉添加比例初步定在10%～20%。

2.5 小麦粉添加量对速食麦片品质的影响

预实验结果表明，小麦粉质量分数在6%～16%左右时对速食麦片品质的影响较好，因此研究小麦粉添加量(6%，8%，10%，12%、14%和16%)对速食麦片品质的影响。实验时，棕榈油、燕麦粉和麦芽糖浆添加量分别为6%，60%和10%，其余均为大米粉。如图5示，小麦粉添加量在6%～16%时，速食麦片的感官评分先升高后降低，小麦粉添加量为8%～12%时，麦片产品的感官评分达到较高值且差异不显著(P>0.05)。因此，小麦粉的添加量选择10%为宜。

2.6 麦芽糖浆添加量对速食麦片品质的影响

预实验结果表明，麦芽糖浆(DE值为50%)质量分数在8%～18%之间时对速食麦片品质影响较好，因此研究麦芽糖浆添加量(8%，10%，12%，14%，16%和18%)对速食麦片品质的影响。实验时，棕榈油、燕麦粉和小麦粉的添加量分别为6%，60%和10%，其余均为大米粉。如图6示，麦芽糖浆添加量在8%～18%时，速食麦片的感官评分先升高后降低，当麦芽糖浆添加量为12%～16%时产品的感官评分达到高值且差异不显著(P>0.05)。因此，麦芽糖浆(DE值为50%)的添加量选择14%为宜。

2.7 响应面优化法优化结果

单因素实验结果表明，小麦粉和麦芽糖浆添加量的较优值分别为8%～12%和12%～16%，两者的添加量范围已经较窄(4%)且产品的感官评分差异不显著(P>0.05)，进一步优化的意义不大；而棕榈油、燕麦粉和大米粉添加量的较优值分别为3%～9%、50%～70%和10%～20%，可进一步优化；由此，采用Box-Behnken的设计方法进行响应面分析，因素水平如表1所示。响应面设计和实验结果见表2。试验时，小麦粉的添加量为10 kg，麦芽糖浆(DE值为50)添加量为14 kg。

表1 Box-Behnken响应面设计实验因素水平和编码

表2 响应面法设计及其实验结果

以感官评分为响应值(Y)的响应面设计与实验结果，得到棕榈油(X1)、燕麦粉(X2)、大米粉(X3)添加量的二次多项回归方程为：

回归分析得到回归系数及各因素对综合得分影响的回归模型，如表3示。

表3 回归方程的方差分析

燕麦粉、棕榈油和大米粉添加量三个因素两两交互作用对于感官评分的响应曲面结果见图7～9。由图可知，燕麦粉、棕榈油和大米粉添加量三个因素两两交互作用都比较强。

从响应面分析结果可知，燕麦粉、棕榈油和大米粉添加量均对速食麦片的感官评分呈显著相关。根据该模型推测出的最优方案为：棕榈油添加量为5.88 kg，燕麦粉添加量为59.70 kg，大米粉添加量为

14.80 kg，预测综合得分为88.8。由于小麦粉的添加量为10 kg，麦芽糖浆(DE值为50)添加量为14 kg。因此经过修正和核算，最优条件为：棕榈油、大米粉、燕麦粉、小麦粉和麦芽糖浆(DE值为50)添加比例分别是5.7%，14.2%，57.1%，9.6%和13.4%。

采用上述最优条件开展验证试验(三次平行)，结果如表4所示，实际感官评分的平均值为88.9，与预测值的相对误差不超过0.23%，说明各因素对感官评价的影响能通过回归方程得到较好的反映。

表4 验证实验结果

2.8 棕榈油基速食麦片的性质分析

采用市售的速食麦片(西麦麦片和桂格麦片)与棕榈油基速食麦片的性质进行对比分析。结果如表5示，3种麦片的碳水化合物含量较为接近；西麦麦片的水分含量稍高于桂格麦片和棕榈油基速食麦片；棕榈油速食麦片的脂肪含量高于西麦和桂格麦片，而其蛋白质含量则低于西麦和桂格麦片。棕榈油基速食麦片的吸水膨胀率低于西麦和桂格麦片，这是由于3种产品的油脂含量不同，造成麦片膨化率有差异；较高含量的油脂可以在挤压膨化设备中起到润滑作用，缩短物料在膨化设备中停留时间，降低产品的膨化度[18]。而棕榈油基速食麦片的高温吸水率则高于西麦和桂格麦片，这可能与棕榈油基麦片的碳水化合物含量更高有关；燕麦片的高温吸水率主要受淀粉等大分子影响，碳水化合物作为主要组分对吸水率的贡献最大[21]。此外，西麦麦片和桂格麦片的汤汁可溶性固形物明显低于棕榈油基麦片，这可能是由于麦片中的主要成分淀粉，在特定条件下和棕榈油形成了棕榈油淀粉酯，促进了麦片淀粉在汤汁中的溶入[22]。

表5 棕榈油基速食麦片的性质分析

3 结论

为了探讨棕榈油在速食麦片中的应用前景，开发性质稳定、食味品质好的棕榈油基速食燕麦产品，本文通过单因素试验和响应面分析对产品配方进行了优化，结果显示棕榈油速食燕麦产品的最优配方为：棕榈油的熔点为42℃、质量分数为5.7%，燕麦粉、大米粉、小麦粉和麦芽糖浆(DE值为50)的质量分数分别为57.1%，14.2%，9.6%和13.4%。将棕榈油速食麦片与市售麦片(西麦和桂格)进行对比分析可知，3种产品的碳水化合物含量较为接近；与西麦和桂格麦片相比，棕榈油麦片的吸水膨胀率更低，高温吸水率和汤汁可溶性固形物更高。本研究填补了棕榈油应用于速食麦片的研究空白，可为棕榈油在即食食品中的应用提供借鉴。