速溶杂粮固体饮料研制

孙军涛，张智超，秦元芳，李学进

河南省食品安全生物标识快检技术重点实验室，许昌学院食品与生物工程学院（许昌 461000）

杂粮通常指除水稻、小麦、玉米、大豆和薯类5大作物以外的粮豆作物[1]。中国杂粮资源丰富多样，种植历史悠久，是世界杂粮主要生产国。小米是谷物中蛋白质含量较高的作物之一，明显高于稻米、小麦和玉米，小米蛋白质属于低致敏性蛋白，含有人体所需8种必需氨基酸，具有很好的改善胃肠道功能[2-3]。黑米、黑小麦、黑燕麦、黑花生、黑豆和黑芝麻等黑色杂粮营养丰富全面，蛋白质、不饱和脂肪酸、膳食纤维、维生素和矿物质等含量高，并且含有类黄酮、花青素、皂苷、β-葡聚糖等营养成分，具有抗氧化、抗癌、降血压、降血脂、提高免疫力等功能[4-5]。市场上黑色杂粮及其制品种类繁多，主要集中在杂粮面粉、杂粮面条、杂粮饮料、杂粮焙烤食品和杂粮发酵食品等方面[6]，其中在杂粮饮料产品开发过程中，由于杂粮结构和成分不同，杂粮饮料普遍存在溶解性低和稳定性差的缺点，因此开发速溶杂粮饮料产品能更好满足消费者需求，具有很好的市场发展前景。

因此，以小米和常见黑色杂粮为原料，乳化剂、抗结剂和甜味剂等为辅料，通过单因素和正交试验优化杂粮固体饮料的配方，通过采用超微粉碎技术，改善杂粮固体饮料的溶解性和稳定性，为速溶杂粮固体饮料的开发提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小米、黑米、黑豆、黑小麦、黑燕麦、黑芝麻、黑花生、白糖（许昌市市售）；植脂末、二氧化硅（河南坚久实业有限公司）。

微波炉（EM7KCGW3-NK，广州美的厨房电器制造有限公司）；脂肪测定仪（GGC-SY，常州普天仪器制造有限公司）；凯氏定氮仪（KDN-1，上海仪电科学仪器股份有限公司）；电子天平（YP30002，上海佑科仪器仪表有限公司）；超微粉碎机（NLD-6DI，济南纳力德超微粉碎技术有限公司）；鼓风干燥箱（DHG-907382-Ⅲ，上海新苗医疗器械制造有限公司）。

1.2 杂粮固体饮料工艺流程

杂粮→清洗→干燥（70 ℃干燥2 h）→杂粮熟化（高温炒制）→超微粉碎（-4～5 ℃温度下粉碎20 min）→调配→杀菌→包装→成品

1.3 测定方法

1.3.1 杂粮固体饮料感官评定

称取10 g固体饮料，用200 mL沸水冲调溶解并搅拌均匀，冷却至40 ℃，选取10名人员分别从色泽、香味、组织形态、冲调性和口感4方面进行感官评定[7-8]。感官评定标准见表1。

表1 速溶杂粮固体饮料感官评价表

1.3.2 溶解性的测定

称取杂粮固体饮料样品5 g，加入100 mL沸水冲调溶解并搅拌30 min，以3 000 r/min离心30 min，去除上清液后，将沉淀物105 ℃下烘干到恒质量，溶解性计算如式（1）[9]。

式中：m1为取的杂粮固体饮料质量，g；m2为离心后沉淀物质量，g。

1.4 速溶杂粮固体饮料配方设计

1.4.1 速溶杂粮固体饮料单因素试验

高温炒制熟化后的黑米、黑小麦、黑燕麦、黑花生、黑豆和黑芝麻按照5∶2∶2∶2∶1∶1比例混合，用超微粉碎机在-4～5 ℃温度下粉碎20 min，制备成黑色杂粮复合粉。预熟化小米超微粉碎后与黑色杂粮复合粉按照不同配比调配制成杂粮粉。分别选择杂粮配比（小米与黑色杂粮复合粉按照3∶1，2∶1，1∶1，1∶2和1∶3进行调配）、植脂末添加量（0.0，1.67%，3.33%，5.00%和6.67%）、二氧化硅添加量（0.33%，0.63%，0.93%，1.20%和1.50%）和白糖添加量（0，4.17%，8.33%，16.67%和25.00%）4个因素，通过杂粮饮料的感官评定和溶解性测定，研究各因素对固体杂粮饮料品质的影响。

1.4.2 速溶杂粮固体饮料正交试验

在单因素试验基础上，采用L9(34)正交表进行试验[10]，以杂粮固体饮料的溶解性为指标，其正交试验因素水平表见表2。

表2 速溶杂粮固体饮料正交试验因素水平表

1.5 杂粮固体饮料理化特性分析

1.5.1 营养成分测定

水分测定参照GB/T 5009.3—2016直接干燥法；脂肪测定参照GB/T 5009.6—2016索氏抽提法；蛋白质测定参照GB/T 5009.5—2016凯式定氮法。

1.5.2 润湿性的测定

在直径10 cm培养皿中，加入50 mL水，称取0.1 g杂粮固体饮料粉，平铺于水面上，测定杂粮粉完全被水湿润时间[11]。

1.5.3 休止角的测定

将一漏斗固定在距离水平面一定距离处（H），取适量杂粮固体饮料粉，使其通过玻璃漏斗自由落在平面上，直到形成圆锥体的最高点接触漏斗最下端为止，休止角计算如式（2）[12]。

式中：H为漏斗底部到水平面距离，cm；D为杂粮固体饮料粉堆成的圆锥体直径，cm；θ为杂粮固体饮料粉的休止角，°。

2 结果与分析

2.1 速溶杂粮固体饮料单因素试验

2.1.1 杂粮配比对速溶杂粮固体饮料品质的影响

小米与复配杂粮配比对速溶杂粮固体饮料品质的影响结果见表3。随着小米与复配杂粮配比增加，杂粮固体饮料溶解性呈现增加趋势，感官评分先升高后降低。小米与复配杂粮比例1∶3时，杂粮固体饮料的溶解性最高，但色泽较深，香味较淡；小米与复配杂粮配比1∶2时，杂粮固体饮料颜色鲜亮，口感细腻，黏稠度适宜，感官评价分值最高。

表3 小米与复配杂粮配比对速溶杂粮固体饮料品质的影响

2.1.2 植脂末添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

植脂末有很好的分散性、乳化稳定性和冲调性，广泛应用于奶茶、奶粉、咖啡和麦片等食品中[13]。植脂末添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响结果见表4。随着植脂末添加量增加，杂粮固体饮料溶解性整体呈现降低趋势，而感官评定分值先减小后增加；植脂末添加量3.33%时，杂粮固体饮料的感官评分最高为90分，制备的杂粮固体饮料具有杂粮原有的香味和淡淡奶香，溶解性为29.27%；植脂末添加量高于3.33%时，由于植脂末添加量过多，导致杂粮固体饮料的奶香味太浓郁，掩盖杂粮特有香气。

表4 植脂末添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

2.1.3 二氧化硅添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

二氧化硅作为抗结剂应用于食品中，可以防止粉状食品聚集结块，保持其松散和自由流动[14]。二氧化硅添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响结果见表5。随着二氧化硅添加量增加，杂粮固体饮料的感官评分和溶解性均呈现先升高后降低趋势，二氧化硅添加量0.93%时，杂粮固体饮料的感官评分达到最高为90分，溶解性最高为28.79%，制备的杂粮固体饮料口感细腻，冲调性好。

表5 二氧化硅添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

2.1.4 糖添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

糖添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响结果见表6。随着糖添加量增加，由于糖的水溶性好，使杂粮固体饮料的溶解性逐渐升高，而感官评分先升高后降低。糖添加量为16.67%时，杂粮固体饮料的感官评分最高，溶解性为28.94%，杂粮饮料甜度适中，糖添加量进一步增加时，导致杂粮固体饮料的口感过于甜腻，影响杂粮饮料的感官品质。

表6 糖添加量对速溶杂粮固体饮料品质的影响

2.2 速溶杂粮固体饮料正交试验

在单因素试验基础上，以小米与复配杂粮的配比、植脂末添加量、二氧化硅添加量、糖添加量为因素进行L9(34)正交试验，以溶解性为指标，采用极差分析结果见表7所示。

由表7可知，各因素对杂粮固体饮料溶解性影响程度依次为D＞B＞A＞C，即糖添加量＞植脂末添加量＞小米与复配杂粮配比＞二氧化硅添加量，最佳配方组合为A2B3C2D2，即小米与复配杂粮粉配比为1∶2，植脂末添加量为5.00%，二氧化硅添加量为0.93%，糖添加量为16.67%。制备的速溶杂粮固体饮料速溶性好，口感细腻，甜度适中，色泽呈暗紫色。

2.3 速溶杂粮固体饮料理化特性分析

速溶杂粮固体饮料和市售杂粮固体饮料的营养成分和理化性质分析见表8所示。由表8可知，速溶杂粮固体饮料营养丰富，蛋白质和脂肪含量明显高于市售商品1和市售商品2，其中杂粮固体饮料蛋白质含量分别是市售商品1和市售商品2的1.88倍和2.41倍，脂肪含量分别是市售商品1和市售商品2的3.5倍和1.37倍；杂粮经超微粉碎后制备的固体饮料溶解性得到改善[15]，其溶解性明显高于市售商品1和市售商品2；润湿性反映固体饮料亲水性的强弱，湿润时间越短表示其溶解越快，杂粮固体饮料的润湿性为284 s，与市售商品1和市售商品2相比分别缩短2倍和1.26倍；超微粉碎后，粒径减小，颗粒比表面积增大，颗粒间空隙加大，更加蓬松，流动性好，休止角较低，低于市售商品1和市售商品2。

表7 速溶杂粮固体饮料正交试验

表8 杂粮固体饮料理化特性对比分析

3 结论

速溶杂粮固体饮料的配方为小米、黑米、黑小麦、黑燕麦、黑花生、黑豆和黑芝麻按照7∶5∶2∶2∶2∶1∶1比例组成复配杂粮粉，植脂末添加量5.00%，二氧化硅添加量0.93%，糖添加量16.67%；速溶杂粮固体饮料的蛋白质和脂肪含量较高，分别为20.75%和7.0%；溶解性28.9%，润湿性284 s，休止角42°，产品速溶性好，口感细腻，甜度适中。