双蛋白营养代餐粉的配制及其品质特性分析

都 阳，张婧婕，何晓叶，韩 迪，赵博雅，刘芯钥，王 靖

（农业农村部食物与营养发展研究所，北京 100081）

近年来，随着人们生活水平提高，生活节奏加快，肥胖症、糖尿病等由饮食引发的病症及其并发症的发病率也显著提高，这引起了人们的广泛关注，人们对食物的关注从饱腹向营养、安全、便捷转变，吃出健康的观念逐渐深入人心。方便快捷地从食物中摄取营养成为了大众关注的重点，代餐食品应运而生。

代餐食品，又称为膳食替代品，可替代部分或全部正餐，快速方便地为人体提供多种营养素。常见的代餐食品包括代餐粉、代餐棒、代餐粥、代餐饼干、代餐奶昔等[1]。受众最广的为代餐粉。代餐粉是一种由谷类、豆类、薯类食材等为主，其他属类植物的根、茎、果实等可食用部分为辅，经挑选、烘焙、添加或不添加辅料、按一定比例混合、粉碎、筛选、杀菌、包装等工艺制成的一种单一或综合性冲调粉剂产品[2]。

我国代餐食品市场呈高速发展趋势。数据显示，2018年，我国代餐市场规模已达60亿元且年增长率保持在30%以上[3]。市场需求不断增加，代餐的种类和功能性也在不断改进和丰富，以满足不同人群健康的需求，具有广阔的发展前景。双蛋白是指以大豆蛋白等植物蛋白和以牛奶蛋白等动物蛋白为代表的天然优质动植物蛋白，按照营养量效关系和精准互作获得的食用蛋白源[4]，其在临床以及扶贫营养干预中都取得了很好的营养功能效果，研究显示，摄入双蛋白能够提高白血病患者的肌肉水平和生存质量，改善患者蛋白质营养不良的状况以及提高贫困人群营养健康水平[5−7]。本研究在双蛋白的基础上研制一款高蛋白、高纤维、易饱腹、脂肪含量低、营养丰富以及流动性好的双蛋白营养代餐粉。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

双蛋白营养粉（本课题组已有成果，主要成分为乳清蛋白、大豆分离蛋白等）；代餐粉（不同产品用Ⅰ、Ⅱ表示） 市售；魔芋粉 湖北一致魔芋生物科技股份有限公司；奇亚籽 深圳市瑞利来实业有限公司龙岗食品厂；菊粉 淄博益生康缘生物科技有限公司；麦芽糊精 山家人公司；果粉 天津市真如果食品工业有限公司。

YP2002型电子天平 上海越平科学仪器有限公司；XQM-2型球磨仪 上海天创粉末技术有限公司；JP-1000C型粉碎机 永康市久品工贸有限公司；SYH-5型三维混合机 江苏三洋干燥工程有限公司；HR1848型食物料理机 飞利浦（中国）投资有限公司；BT-1001型智能粉体特性测试仪 丹东百特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 高纤膳食组合原料的粉碎方式及混料配方探究料理机粉碎、粉碎机粉碎和球磨仪球磨等不同粉碎方式以及奇亚籽、菊粉和魔芋粉等原料不同混料方式对代餐粉粉体状态、过100目筛得率及水溶分散时间的影响。根据预实验结果，决定采用球磨方式粉碎，粉碎时长为1 h，转速为525 r/min，每20 min间歇一次。高纤膳食组合混料配方设计见表1。

表1 高纤膳食组合的混料配方（%）Table 1 Mixing formula of high-fiber diet combination(%)

1.2.2 代餐粉制备工艺 代餐粉的制备工艺如图1所示。

图1 代餐粉制备工艺流程图Fig.1 Process flow chart of meal replacement powderpreparation

1.2.3 代餐粉单因素实验设计 单因素实验中，控制单一变量，依次考察高纤膳食组合、麦芽糊精以及果粉的添加量对代餐粉感官评价的影响。将高纤膳食组合、麦芽糊精以及果粉与其他原辅料（双蛋白营养粉）混合后取10 g加入90 mL、65℃的水，搅拌冷却后进行感官评价，具体工艺参数如下。

固定其他变量高纤膳食组合添加量12.8%（百分比皆为占双蛋白营养代餐粉整体的比例，下同），麦芽糊精添加量8%，果粉添加量5.2%，分别探究高纤膳食组合添加量分别为10.8%、11.8%、12.8%、13.8%、14.8%时，麦芽糊精添加量分别为4%、6%、8%、10%、12%时，果粉添加量分别为3.2%、4.2%、5.2%、6.2%、7.2%时代餐粉的感官品质。

1.2.4 正交试验设计 以单因素实验的结果为基准，选取高纤膳食组合的添加量、麦芽糊精的添加量、果粉的添加量作为代餐粉的感官评价的影响因素，进行L9（34）正交试验[8]，正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计Table 2 Orthogonal experimental factorsand horizontal design

1.2.5 代餐粉的感官评价 感官评价人员的选择标准：鉴于性别差异对味道的感知程度有所不同，选取有食品专业知识的老师同学20人，男女比例1:1。所选人群各项感知能力均正常，无吸烟酗酒、色盲色弱等问题[9]。

评价因素的选择：参考GB/T 10221-2012《感官分析 术语》[10]以及T/DCF 001-2019《代餐粉》[2]，确定从风味、口感、色泽、冲调性四个方面进行评分，每项权重各占0.25，整体认可度为每项感官评分乘以权重后的加和。具体评分细则内容见表3。

表3 代餐粉感官评分标准Table 3 Sensory scoring scale of meal replacement powder

1.2.6 代餐粉粉体特性分析 采用智能粉体特性测试仪进行检测。评价指标：以压缩度和休止角评价流动性；以差角和分散度为指标测定飞溅性能。

1.2.6.1 休止角的测试与计算 用小勺将代餐粉加到固定好的振动筛上，代餐粉通过筛网经出料口洒落到休止角平台上并逐渐形成椎体。堆积代餐粉的自由表面与水平面之间所夹锐角即休止角。

1.2.6.2 崩溃角的测试与计算 测定方法同休止角。测量完休止角后，给堆积的代餐粉一定的外力冲击使其自由表面崩塌，崩塌后堆积代餐粉的表面与水平面之间的夹角称为崩溃角。

1.2.6.3 差角的计算

1.2.6.4 分散度的测试与计算 将空接料盘放在天平上称重，读取空盘数值后放入指定位置，称量10 g代餐粉加到粉体特性仪顶部的分散度入料口中，代餐粉瞬间自由落下到接料盘中，取出接料盘并放到天平上读取数值，点击计算按钮，仪器自动显示分散度结果。

1.2.6.5 压缩度的测定与计算 松装密度的测试与计算：将空的100 mL量杯放在天平上称量，读取量杯空杯质量数值后放入指定位置，启动电磁振动器并缓缓加料至充满容器并溢出，用刮板将容器口刮平并用毛刷将外壁粘附的代餐粉清除干净后置于天平上读取数值，点击计算按钮即可显示相应的松装密度。

振实密度的测试与计算：将空的100 mL量杯放在天平上称量，读取量杯空杯质量数值后与100 mL延长筒连接，将适量的代餐粉加到振实密度组件中并启动振实按钮，结束后用刮板将容器口刮平并用毛刷将外壁粘附的代餐粉清除干净后置于天平上读取数值，点击计算按钮后直接显示振实密度结果。

压缩度的计算：

1.2.6.6 过筛得率 将称重后的样品加到100目筛网上，启动振动按钮，测试结束后称量托盘上收集到的样品并计算。

1.2.7 代餐粉营养成分测算 参考GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》[11]以及中国食物成分表[12]，绘制双蛋白营养代餐粉的应用成分表。并与国外代餐食品标准的能量限定以及国内市场主要代餐食品蛋白质、脂肪和膳食纤维对比。

1.2.8 水溶分散时间测定 称取10 g双蛋白代营养餐粉，溶于100 mL去离子水，放于3000 r/min的磁力搅拌器上搅拌，记录代餐粉全部溶解分散所用的时间。

1.3 数据处理

实验和指标的测定均重复3次，采用Microsoft Excel 2016、GraphPad Prism 8.0.1软件进行数据处理，采用SPSS Statistics 17进行统计学分析。采用SPSS进行差异显著分析，当P<0.05即具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 高纤膳食组合原料的粉碎方式及混料配方

风味和口感是消费者选择食品时重要的购买驱动力。在追求营养价值的同时，具有良好风味和口感的食物更容易受到消费者的青睐。而粉碎可以减小物料粒径，提高口感。本实验探究了不同的混料配方对球磨研磨效果、物料水溶分散时间[13]及代餐粉品质的影响，实验结果见表4。

表4 不同的混料配方对研磨效果、物料水溶分散时间及代餐粉品质的影响Table 4 Effect of different mixing formula on thegrinding effect,water-solubledispersion time of thematerial and quality of themeal replacement powder

常规粉碎的物料粒径大，口感差，食用者难以接受，而球磨粉碎以后，能明显改善食品的品质，提高口感和速溶性[14]。

奇亚籽营养成分含量丰富，但本身还含有部分脂肪[15−19]，对奇亚籽的加工造成一定的困难。通过探究，发现球磨后物料颗粒均匀，色泽较好，效果优于料理机和粉碎机粉碎；奇亚籽单独球磨时物料黏在珠子上无法收集，奇亚籽与菊粉以及奇亚籽与魔芋粉混合球磨，颗粒与色泽均有所改善，当奇亚籽与菊粉、魔芋粉三者按比例混合后球磨，过100目筛得率最高，不仅能提高原料利用率[20]，而且能够开发新食品原料，简化生产工艺、节约成本，提高产品质量及产品附加值。

2.2 单因素实验结果

2.2.1 高纤膳食组合添加量对代餐粉感官品质的影响 高纤膳食组合中水溶性膳食纤维丰富，吸水膨胀，形成一种胶状物质，具有增稠的效果[21]，在不影响代餐粉感官品质的基础上，高纤膳食组合添加量越多，饱腹感越强。从图2中可以看出，高纤膳食组合的添加量对代餐粉的色泽影响较小，代餐粉的整体认可度以及溶解性随着高纤膳食组合的增加呈现先增强后降低的趋势，当高纤膳食组合添加量为12.8%时，代餐粉的整体认可度最高。当高纤膳食组合添加量低于12.8%时，代餐粉粘度太差；添加量过高则使代餐粉过于浓稠，溶解性差，不利于冲调食用，出现结块，降低了口感，因此高纤膳食组合的添加量最适为12.8%。

图2 高纤膳食组合添加量对代餐粉感官品质的影响Fig.2 Effect of adding amount of high-fiber diet combination on sensory quality of meal replacement powder

2.2.2 麦芽糊精添加量对代餐粉感官品质的影响麦芽糊精流动性及溶解性较好，具有增稠和乳化的作用[22]。由图3中可以看出，当麦芽糊精添加量在8%～10%左右时，代餐粉整体认可度高。8%和10%的色泽和风味差异不明显。根据口感和溶解性的分值来看，麦芽糊精的添加量对代餐粉的口感和溶解性有较大的影响。麦芽糊精添加量低于8%时，代餐粉速溶性较差，口感不够细腻。当其添加量高于10%时，代餐粉冲调后粘度增加，口感降低。因此，麦芽糊精的适宜添加量为8%～10%。

图3 麦芽糊精添加量对代餐粉感官品质的影响Fig.3 Effect of maltodextrin addition on sensory quality of meal replacement powder

2.2.3 果粉添加量对代餐粉感官品质的影响 果粉营养价值很高，对改善代餐粉口感有一定的作用[23]。从图4中可以看出，果粉的添加对于代餐粉的溶解性没有明显的影响，但随着果粉添加量的增加，整体认可度及口感先提升后有所下降，当添加量为5.2%时，认可度最高。当果粉添加量少于5.2%时，甜度不足，冲调出的代餐粉味道不突出，继续增加果粉的添加量，风味有所下降是因为甜味上升从而影响了复合味道，品质下降。因此，果粉的最适添加量为5.2%。

图4 果粉添加量对代餐粉感官品质的影响Fig.4 Effect of the amount of fruit powder added on the sensory quality of meal replacement powder

2.3 正交试验结果分析

以高纤膳食组合的添加量、麦芽糊精的添加量、果粉的添加量做三因素三水平正交试验，结果及其方差分析见表5，主体间效应分析见表6。

表5 正交试验结果及其方差分析Table 5 Orthogonal test results and analysis of variance

通过软件预测得到的最佳组合为A1B3C2，即高纤膳食组合12.3%、麦芽糊精9%、果粉5.2%，但该组合未在实验组中出现，正交试验得到最佳组合为A1B2C2，因此再进行验证实验，软件预测最佳组合A1B3C2三次实验得分平均值为21.56分，正交最优组合A1B2C2三次实验的平均分为22.13分，高于其他组合，说明该组合结果最优。因此，最佳配方组合为高纤膳食组合12.3%、麦芽糊精8.5%、果粉5.2%。

表6中A为高纤膳食组合添加量，B为麦芽糊精添加量，C为果粉添加量，P（A）=0.006，P（B）=0.036，P（C）=0.026，三者均小于0.05，说明三者添加量对代餐粉影响显著，每个因素的不同水平都能影响整体品质，且影响效果为A>C>B，即高纤膳食组合添加量>果粉添加量>麦芽糊精添加量。

表6 主体间效应分析Table 6 Analysisof intersubjectivity effect

2.4 代餐粉粉体特性分析

本研究选取了两个市售产品，进行粉体的休止角、崩溃角、差角、分散度以及压缩度等性质的测定，以压缩度和休止角来评价粉体的流动性，压缩度和休止角越小，粉体流动性越好；差角和分散度来测定飞溅性能，差角和分散度越大，飞溅性越强，粉体质量越差[24]。结果显示，双蛋白营养代餐粉的休止角为35.26°，压缩度为17.00%，均小于两种市售的代餐粉，则双蛋白营养代餐粉的流动性要优于市售的两种产品；此外，双蛋白营养代餐粉的差角为5.89°，分散度为7.00%，亦小于两种市售代餐粉，说明双蛋白营养代餐粉的飞溅性要优于两种市售产品，无强烈的飞溅性能。具体测算结果见表7。

表7 不同代餐粉粉体特性对比结果Table 7 Comparison of powder characteristics of different meal replacement powders

2.5 代餐粉营养成分分析

参考GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》[11]以及中国食物成分表[12]，对双蛋白营养代餐粉中的物料所含成分进行计算并绘制双蛋白营养代餐粉的营养成分表（见表8）。此外，与国外代餐食品标准的能量限定以及国内市场主要代餐食品蛋白质、脂肪和膳食纤维对比。国外代餐食品标准的能量限定见表9[2]，市场主要代餐食品蛋白质和脂肪分布见表10[2]。

表8 双蛋白营养代餐粉营养成分Table 8 Nutrition composition of dual-protein nutrition meal replacement powder

表9 国外代餐食品标准中规定的能量值[2]Table 9 Energy limits of foreign food standards for meal replacements[2]

表10 市场主要代餐食品的蛋白质、脂肪和膳食纤维分布[2]Table10 Distribution of protein,fat and dietary fiber of main meal replacementsin themarket[2]

由表9可以看出，国外代餐食品标准的能量限定基本要求每餐达到835 k J及以上，消费者依据个人喜好，每餐52 g双蛋白营养代餐粉即可满足相应的能量需求。由表10可以看出，市场主要代餐食品蛋白质和膳食纤维含量较低，脂肪含量较高，由表8可以看出，双蛋白营养代餐粉具有高蛋白、高纤维、脂肪含量低的特点。通过食用双蛋白营养代餐粉，在满足消费者基本营养需求的同时，提供饱腹感，减少其他食物的摄入量，从而达到一定的控制体重的效果。此外，高纤膳食组合中奇亚籽含有ω-3不饱和脂肪酸，菊粉可改善血脂状况和肠道环境，降低高血脂及结肠癌的风险[24−27]。

3 结论

本文通过探究高纤膳食组合原料不同粉碎及混料方式，发现采用三种原料混合球磨的方法可以解决奇亚籽含脂肪难粉碎的问题。通过单因素及正交试验对双蛋白营养代餐粉配方进行优化，结果表明，添加量对代餐粉感官评价的影响显著性顺序为高纤膳食组合添加量>果粉添加量>麦芽糊精添加量。当高纤膳食组合添加量为12.3%、麦芽糊精添加量为8.5%以及果粉添加量为5.2%时，代餐粉整体认可度最高。

通过粉体特性分析，结果显示，双蛋白营养代餐粉具有良好的流动性。通过营养成分分析可以看出，本研究研制的双蛋白营养代餐粉高蛋白、高膳食纤维、脂肪含量较少、营养丰富，在满足有控制体重需求人群基本营养的同时，能够提高饱腹感，方便食用，具有较高的营养价值及应用价值。研发新型双蛋白营养健康代餐粉产品，具有广泛的市场应用前景，可为我国代餐粉行业发展提供新的方向。