果蔬膳食纤维代餐粉的研制

宁芯 ，农丽红，莫紫梅，黄小慧，杜伟，汪磊 *

1. 广西农产资源化学与生物技术重点实验室（玉林 537000）；2. 广西高校桂东南特色农产资源高效利用重点实验室（玉林 537000）；3. 玉林师范学院化学与食品科学学院（玉林 537000）；4. 广西-东盟食品药品安全检验检测中心（南宁 530001）；5. 广西宏邦食品有限公司（玉林 537400）

膳食纤维是一类不可在正常人体小肠中消化吸收，而可在大肠中部分或完全发酵的可食用植物性成分，主要为碳水化合物及其类似物[1]。膳食纤维能有效降低肥胖[2]、结肠癌[3]、糖尿病[4]、便秘[5]等各类慢性代谢性疾病，同时还能促进肠道益生菌的生长，提高胃肠道免疫能力[6]。随着经济的飞速发展、生活水平的大幅提高，人们的饮食结构以及食品的加工精度发生了显著改变，这些改变导致当前我国居民膳食纤维摄入量的严重不足[7]，这是引发当前我国慢性代谢性疾病高发的主要原因之一[8]。大量研究证实：适当增加膳食纤维摄入量有益人体健康。当前的主要措施包括适当降低加工精度和强化膳食纤维等方式[9]。但上述措施往往一定程度影响食品的消费者可接受性[10]。

在果蔬加工过程中会产生大量的果蔬皮、果蔬籽或果蔬渣等加工副产品，这类副产品的高值化利用是果蔬加工产业亟待解决的难题[11]。果蔬加工副产品往往富含膳食纤维和各类活性成分[12]，与谷物膳食纤维相比，果蔬膳食纤维中可溶性膳食纤维比例高，持水性和持油性好，具有良好的结肠发酵性，且热量低。此外，果蔬中富含多种酚类物质，果蔬膳食纤维往往与多酚类物质结合形成功能性膳食纤维，其质量优于谷物膳食纤维[13]，具有良好的应用前景。

代餐粉是一类由一种或多种原辅料粉，按照一定的方法、比例混合调配而成的一类冲调粉剂产品，用于代替消费者的部分饮食[14]，食用方便，深受消费者青睐。以柚子皮粉、玉米须粉、百香果中果皮粉等富含膳食纤维的果蔬加工副产品为原料，开发一种低热量、高膳食纤维代餐粉，旨在提高居民膳食纤维摄入量，也为果蔬加工副产品的多元化利用提供一种有益的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南瓜、香蕉、山药、百香果、沙田柚、玉米须，由广西宏邦食品有限公司提供；白砂糖、柠檬酸、食盐、小苏打，食品级原料，购于玉林市市售。α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、福林酚等，为生物试剂。盐酸、氢氧化钠、乙醇、丙酮、甲醇、碳酸钠、阿魏酸等，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

AR224CN型分析天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司；DHG-9146A型鼓风干燥机，上海精宏实验设备有限公司；FW110型万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；H185R型高速离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；MS3型圆周振荡器，艾卡（广州）仪器设备有限公司；STARTER 2100型pH计，奥豪斯仪器（常州）有限公司；NS810型分光测色计，深圳市三恩时科技有限公司；UV-1600型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 膳食纤维代餐粉的制备

1) 南瓜粉、香蕉粉和山药粉：原料清洗后去皮，切成3～5 mm薄片，置于0.1%抗坏血酸溶液中护色10 min，然后沸水中漂烫2 min，捞出后沥干水分，在60℃鼓风干燥箱中干燥12 h，干燥后的样品粉碎并过孔径0.150 mm筛。

2) 玉米须粉：新鲜玉米须剔除杂质，清洗后置于鼓风干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的样品粉碎并过孔径0.075 mm筛。

3) 百香果中果皮粉：新鲜百香果果皮煮制20 min后置于冷水中，分离百香果中果皮，将百香果中果皮置于鼓风干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的样品粉碎并过孔径0.075 mm筛。

4) 柚子皮粉：柚子皮清洗后切分成适当大小，沸水中漂烫3 min，然后置于5%的食盐和0.05%小苏打复合溶液中浸泡8 h脱苦，再用清水漂洗2次，置于鼓风干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的样品粉碎并过孔径0.075 mm筛。

5) 膳食纤维代餐粉的制备：称取12 g南瓜粉、12 g香蕉粉、2 g山药粉、2 g白砂糖和0.15 g柠檬酸，按比例称取玉米须粉、百香果中果皮粉和柚子皮粉，混合均匀后备用。

1.3.2 膳食纤维粉功能成分的测定

1.3.2.1 膳食纤维的测定

参照GB 5009.88—2014，测定样品中的可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维含量。

1.3.2.2 酚类含量的测定

采用Alu’datt等[15]的方法，提取原料粉中的游离酚和结合酚，使用没食子酸作为标准品，采用福林酚法测定酚类物质的含量。

1.3.3 膳食纤维粉理化性质的测定

1.3.3.1 流动性

参考汪磊[8]的方法测定原料粉的松装密度（ρb）、振实密度（ρt）、休止角和滑角，并根据松装密度和振实密度计算豪斯纳比（Hausner ratio，HR）和卡尔指数（Carr index，CI）。

1.3.3.2 膨胀力和吸油性

参考Zouari等[16]的方法，测定原料粉末的吸油性、膨胀力。

1.3.4 感官试验

称取一定量果蔬膳食纤维代餐粉，冲入7倍质量的沸水，搅拌均匀后进行感官评分。挑选16名经过培训的食品科学与工程专业学生作为感官评价人员（男女各半，年龄19-23岁），对膳食纤维代餐粉的色泽、气味、滋味、口感和冲调性进行感官评价。采用9点评分法进行评分，其中：1分=差；3分=一般；5分=较好；7分=很好；9分=优秀。评分人员评分前，先用温水漱口，再按评分方法和评分标准对产品各个指标评分，一次评分完后，再用温水漱口，进行下一次评分，评完后在备注中写下总体意见。

1.3.5 单因素试验

以南瓜粉、香蕉粉和山药粉质量为基础，试验分别以柚子皮粉添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、玉米须粉添加量（2%，3%，4%，5%和6%）和百香果中果皮粉添加量（2%，3%，4%，5%和6%）为影响因素进行单因素试验，研究上述因素对膳食纤维代餐粉感官评分的影响。

1.3.6 响应面试验

在单因素试验结果的基础上，根据Box-Behnken中心组合设计（BBD）的试验原理，以果蔬纤维代餐粉感官评分为响应值，选取对果蔬纤维代餐粉感官评分有显著性影响的柚子皮粉添加量、玉米须粉添加量和百香果中果皮粉添加量3个因素为自变量，采用三因素三水平的响应面分析法进行试验设计，优化果蔬纤维代餐粉配方。响应面因素水平编码表见表1。

表1 Box-Behnken试验因素和水平

1.4 统计处理

所有数据应用Excel软件、SPSS软件和Design-Expert软件进行处理和分析。其中，显著性分析采用Duncan检验，p＞0.05判定为变化不显著，p＜0.05判定为变化显著。

2 结果与分析

2.1 原料粉理化性质研究

表2表明：6种原料粉膳食纤维含量均高于6%，其中山药粉膳食纤维含量最低，南瓜粉和香蕉粉膳食纤维含量在25%～30%之间，其中南瓜粉中含有较多的水溶性膳食纤维[17]；柚子皮粉、玉米须粉和百香果中果皮粉3种原料粉膳食纤维含量均高于70%，是膳食纤维的良好来源，且柚子皮[18]和百香果果皮[19]中含有大量的果胶类物质，因此水溶性膳食纤维含量显著高于其他原料粉。玉米须粉中含有大量羟基肉桂酸酯、木犀草素衍生物和黄酮苷等酚类物质[20]，酚类物质含量显著高于其他5种原料粉，其次是香蕉粉和百香果中果皮粉。

休止角值和滑角值越小，说明粉末的流动性越大。表3表明：南瓜粉的流动性大，其次是山药粉和香蕉粉，柚子皮粉和百香果中果皮粉流动性较差，玉米须粉流动性最差。根据欧洲药典的分类标准[21]，粉末的流动性可以分为7个等级：非常好、好、还行、一般、差、很差和极差，对应的豪斯纳比分别为＜1.11，1.12～1.18，1.19～1.25，1.26～1.34，1.35～1.45，1.46～1.59和＞1.6。参考该标准，南瓜粉有一定的流动性，山药粉和香蕉粉流动性一般，而柚子皮粉、玉米须粉和百香果中果皮粉均为内聚性粉末，流动性很差。试验结果表明6种粉末的流动性有较大的差异，因此以6种粉末为原料生产的膳食纤维代餐粉适合定量小包装生产，避免大包装加工因混合不匀而影响产品质量。

粉末自身的化学组成和结构决定了粉末的膨胀力和吸油性。百香果中果皮粉、柚子粉和南瓜粉的膨胀力较大，这与膳食纤维含量有关。虽然玉米粉膳食纤维含量高达73%，但玉米须粉的膨胀力却不及南瓜粉，表明玉米须粉颗粒结构相对致密。柚子皮粉、玉米须粉和百香果中果皮粉的膳食纤维含量较高，吸油性显著大于南瓜粉、山药粉和香蕉粉。

表2 各种原料粉膳食纤维和酚类物质含量

表3 各种原料粉的理化性质

2.2 单因素试验

2.2.1 柚子皮粉

由图1可知，柚子皮粉添加量对膳食纤维代餐粉的色泽和组织状态无显著影响。由于柚子皮粉有明显的柚子清香味，适量添加柚子皮粉可提高膳食纤维代餐粉的风味，但柚子皮中含有一定量的呈苦味柚皮苷[22]，当柚子皮粉添加量超过3%时，膳食纤维代餐粉感官评分开始显著下降。

2.2.2 玉米须粉

由图1可知，添加玉米须粉不影响膳食纤维代餐粉的滋味和气味。玉米须粉色泽较暗，有明显的颗粒感，添加量超过4%还会有少量水析出，导致膳食纤维代餐粉感官评分显著下降。

2.2.3 百香果中果皮粉

由图1可知，百香果中果皮粉对膳食纤维代餐粉的色泽、气味、滋味影响不大。百香果中果皮粉含有较多的果胶类物质[19]，3%百香果中果皮粉能较好地提高膳食纤维代餐粉的稠度，但添加量超过3%会使膳食纤维代餐粉冲调过程中分散不均匀，出现结块现象，导致感官评分显著下降。

图1 单因素对果蔬纤维代餐粉感官评分的影响

2.3 响应面法优化果蔬纤维代餐粉配方

2.3.1 试验设计与结果

在单因素试验的基础上，采用Box-Behnken试验设计原理，以膳食纤维代餐粉感官评分为响应值，选取柚子皮粉添加量、玉米须粉添加量、百香果中果皮粉添加量为影响因素，进行三因素三水平的响应面分析，试验方案及结果见表4。

2.3.2 回归方程方差分析

利用Design-Expert对试验结果进行多元回归拟合，得到以膳食纤维代餐粉感官评分Y为目标函数的预测模型：

2.3.3 模型及回归方程系数的显著性检验

对回归模型方差进行分析，具体结果见表5。该模型的p=0.004 8＜0.01，说明试验选用的二次多项模型极显著。失拟项p=0.375 3＞0.05，不显著，模型相关系数R2=0.917 4，说明拟合程度良好，试验误差小，可以用该模型来预测膳食纤维代餐粉感官评分。各因素显著性程度依次为柚子皮粉＞玉米须粉=百香果中果皮粉。

表4 响应面试验设计与结果

表5 回归方程方差分析

2.3.4 最佳配方的验证结果

对回归模型进行数学分析，得到膳食纤维代餐粉的最佳配方：柚子皮粉2.75%、玉米须粉3.91%、百香果中果皮粉2.92%。该条件下膳食纤维代餐粉预测感官评分为31.7。考虑到实际操作情况，将上述配方调整为柚子皮粉2.8%、玉米须粉3.9%、百香果中果皮粉2.9%。此条件下膳食纤维代餐粉的感官评分为32.1，与预测值拟合性良好，说明结果具有可靠性。该配方制备的果蔬膳食纤维粉含4.81%水溶性膳食纤维、33.79%不溶性膳食纤维和4.96 g/mL酚类物质。

3 结论

1) 南瓜粉具有一定的流动性，山药粉和香蕉粉流动性一般，而柚子皮粉、玉米须粉和百香果中果皮粉为内聚性粉末，流动性很差。由于6种粉末的流动性有较大的差异，以6种粉末为原料生产的膳食纤维代餐粉适合定量小包装生产。

2) 果蔬膳食纤维代餐粉的最佳配方为柚子皮粉2.8%、玉米须粉3.9%、百香果中果皮粉2.9%。该条件下制备的果蔬膳食纤维代餐粉含有38.6%的膳食纤维，可作为膳食纤维的补充剂。