高粱营养粥的研制及其品质分析

宋雪健，修禹旸，王文豪，阮长青，张东杰，3，王长远，李志江，3

（1 黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319；2 黑龙江省杂粮加工及质量安全工程技术研究中心；3.国家杂粮工程技术研究中心）

杂粮方便粥是一种食疗代替药疗的一种符合现代人生活方式的大众产品，八宝粥作为以多种杂粮为食材而制作的方便粥口感香味俱佳，方便、开盖即食、营养丰富[1]。因此，对杂粮方便粥的研发推广具有广阔的市场前景。杂粮中的高粱是全球第五类谷物食品，由于其对于栽培条件要求不高，可以在一些条件恶劣的环境下进行种植，具有产量高，价格低等特点[2]。高粱中含有大量有益于人体健康的营养成分，可以很好的预防和辅助治疗高血压、心血管疾病、糖尿病和降低胆固醇等病症[3-4]。糯米又被称作江米，在稻谷中产量较少，是糯稻脱壳的米[5]，糯米能补养气色、养护脾胃[6]。红豆，豆科，具有蛋白质和碳水化合物高，脂肪含量低等特点，有很多营养成分要高于玉米和小麦，具有清热解毒、美容养颜和补气养血等功效[7-8]。黑米的色泽呈棕色或黑色，蛋白质、植物脂肪、维生素含量、矿物质等高于普通大米[9]，具有很强的保健功能，常食能够防治贫血、脾胃虚弱等症状[10]。将多种杂粮进行互混，有利于改良产品品质，提升杂粮利用率。宫雪等[11]对多种杂粮粉进行混合配比，生产的功能性杂粮膳食预混粉主成分配比有优良的性质，适合进一步进行产品的研发，为相关产品提供了品质良好的原材料。

因此，研究以高粱、糯米、红豆和黑豆为主要原料，经蒸煮、复配和调质后生产高粱营养粥，并评价其营养和消化特性，以期为营养杂粮方便粥的开发及杂粮产业持续发展提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料

高粱、糯米、红豆、黑米购于北京华联生活超市；三聚磷酸钠、蔗糖脂肪酸酯：万邦牌，产自河南糠柜食品有限公司；白砂糖：展艺牌，产自江西巧嫂食品有限公司；银鹭黑米粥：厦门银鹭食品有限公司。

1.2 主要使用仪器

电磁炉、电磁锅，广州美的生活电器制造有限公司；不锈钢汤勺；一次性塑料碗；台秤；分析天平（精确到0.000 1 g）；破壁料理机，中山市十三郎电器有限公司；K9860 凯氏定氮仪，赛德仪器设备有限公司；SZC-D 脂肪测定仪，上海向帆仪器有限公司；数显恒温水浴锅，广州基创仪器有限公司；DGG-9023A 型电热鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；恒温震荡器，国华仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料→清洗→浸泡→称取12 份高粱的水份与高粱煮沸→转文火120 ℃→15 min 后加入黑米→25 min后加入红豆（水沸腾加入冷水）→25 min 后加入糯米→文火蒸煮至黏稠→加入三聚磷酸钠、蔗糖脂肪酸酯、白砂糖→关火→灭菌→灌装

1.3.2 操作要点

（1）原料的筛选：高粱米、糯米、红豆、黑米要求颗粒饱满、无病虫害、无杂质。

（2）原料的浸泡：高粱米、糯米、红豆、黑米洗净提前放入清水中浸泡12 h。

（3）熬煮：大火烧开水，将浸泡过的高粱米洗净放入锅中转文火熬煮。

（4）蔗糖脂肪酸酯的制备：将蔗糖脂肪酸酯提前用温水融化再加入到粥中。

1.3.3 感官评分标准

参考GB/T 15682-2008《粮油检验稻谷、大米熬煮食用品质感官评价方法》[13]进行修改，选取10 个人（5 男5 女），总分为100 分，其中滋气味、组织状态各30 分、色泽20 与是否含有杂质各20 分，进行感官评分，评价过程中不能讨论。评价项目参考GB/T 31116-2014《八宝粥罐头》[14]。具体参考标准如图表1。

表1 感官评分标准Table 1 Scale analysis table for sensory evaluation

1.3.4 单因素试验

（1）高粱、糯米、红豆、黑米的添加量。采用基础配方制作高粱粥，固定其他变量，其中实验设计高粱米、糯米、红豆和黑米的添加量比例为10∶3∶6∶1、9∶4∶6∶1、8∶5∶6∶1、7∶6∶6∶1、6∶7∶6∶1，通过感官评分，确定5 个水平高粱米、糯米、红豆和黑米的添加量比例对高粱营养粥的感官品质影响。

（2）料水比。试验设计料与水的比例为1∶8、1∶10、1∶12、1∶14、1∶16，通过感官评分，确定5 个水平料水比对高粱营养粥的感官品质影响。

（3）高粱、糯米、红豆、黑米蒸煮时间。为了保证各原料的完整性，采用基础配方制作高粱粥，固定其他变量，其中试验设计通过确定各个原料的不同煮熟时间：高粱75、80、85、90、95 min；糯米15、20、25、30、35 min；黑米65、70、75、80、85 min；红豆45、50、55、60、65 min，通过感官评分，确定各原料5 个水平的煮熟时间对高粱营养粥的感官品质影响。

（4）三聚磷酸钠添加量。采用基础配方制作高粱粥，固定其他变量，其中试验设计添加0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的三聚磷酸钠（占水料总和的比例），在高粱粥煮熟后加入，通过感官评分，探究5 个水平的三聚磷酸钠添加量对高粱营养粥的感官品质影响。

（5）蔗糖脂肪酸酯添加量。采用基础配方制作高粱粥，固定其他变量，其中试验设计添加0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%的蔗糖脂肪酸酯（占水料总和的比例），在高粱粥煮熟后加入，通过感官评分，确定5 个水平的蔗糖脂肪酸酯添加量对高粱营养粥的感官品质影响。

（6）白砂糖添加量。采用基础配方制作高粱粥，固定其他变量，其中试验设计添加1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的白砂糖（占水料总和的比例），在粥煮熟后加入，通过感官评分确定5 个水平的白砂糖添加量对高粱营养粥的感官品质影响。

1.3.5 正交试验

采用L9（34）正交表，进行四因素三水平的正交设计，综合考虑原料比、料液比、三聚磷酸钠添加量和蔗糖脂肪酸酯添加量4 个指标对感官评分的影响，从而取得最优配方。正交试验因素和水平设计如表2。

表2 高粱营养粥正交试验因素与水平设计Table 2 Orthogonal experimental factors and level design of nutritional sorghum porridge

1.3.6 理化指标测定

（1）高粱粥蛋白质含量的测定。按GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》[15]中的方法进行测定。

（2）高粱粥脂肪的测定。按GB 5009.5-2016《食品中脂肪的测定》[16]中的方法进行测定。

（3）高粱粥水分含量的测定。按GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》[17]中的方法进行测定。

（4）高粱粥灰分含量的测定。按GB 5009.4-2016《食品中灰分的测定》[18]中的方法进行测定。

（5）高粱粥碳水化合物和能量的测定。按QB/T 2833-2006《能量控制食品》[19]中的方法进行测定。

（6）高粱粥固型物含量的测定。按GB/T 10786-2006《罐头食品检验方法》[20]中的方法进行测定。

1.3.7 碳水化合物消化率测定

食物在经过口腔、胃、小肠、结肠后被消化[21]。第一步开始发生消化的部位是在口腔内，实验研究高粱粥中的碳水化合物在口腔内的消化率，高粱粥在口腔内经过咀嚼，在酶的作用下碳水化合物会部分被分解成麦芽糖。故试验采用麦芽糖作为标准溶液进行滴定。在参考Englyst 等[22]创立的体外模拟消化方法后，稍作改变。分别在30、60、90、120、150、180 min取样，采用斐林试剂法测还原糖含量，计算出碳水化合物消化率。

2 结果与分析

2.1 高粱粥最优制作工艺的确定

2.1.1 单因素试验结果

（1）高粱、糯米、红豆、黑米的各添加量对感官评分的影响

高粱为酸性食品，需添加碱性食品从而达到酸碱综合的目的。经查阅文献，红豆为碱性食品，为了丰富粥中营养，选取了糯米和黑米进行添加[23]。红豆和黑米不仅能提供营养，含有的花青素还能使粥的色泽变成红棕色，可以增加食欲[24]。，由于糯米中直链淀粉含量较高，黏性大的特点，所以选取添加糯米增加粥的黏稠度，从而达到提高稳定性的目的。高粱、糯米、红豆、黑米的各添加量对感官评分的影响如表3，原料比为7∶6∶6∶1 时感官评分最高，与其他配比相比差异显著，高粱粥的色泽呈现诱人的红棕色，黏稠度适宜。配比为6∶7∶6∶1 时粥的质地过于粘稠，配比为8∶5∶6∶1、10∶3∶6∶1 和9∶4∶6∶1 时高粱粥质地不黏稠、过稀。选用8∶5∶6∶1、7∶6∶6∶1 和6∶7∶6∶1 进行正交试验设计。

表3 高粱、糯米、红豆、黑米添加量的不同对感官评分的影响Table 3 Effects of different addition amounts of sorghum，glutinous rice，red bean and black rice on sensory score

（2）料水比对感官评分的影响

由于粗粮和红豆需要煮制时间长，若水的比例添加不当，会导致水被熬干料未熟的情况发生，过多的水会导致各原料煮熟后粥体过稀，所以料水比直接关系到成品品质，在粥的制作中十分重要。料水比对感官评分的影响如表，从表4 可知，料液比为1∶12时与其他料液比相比差距显著且感官评分最高，高粱粥料液均匀、不分层，原料的软烂程度适宜，色泽鲜亮。1∶14 时次之，粥中液体略多，静至一段时间略有分层，1∶16 时粥中液体过多，料液分层，1∶8 和1∶10时水熬干原料未熟。选用1∶10、1∶12 和1∶14 进行正交试验设计。

表4 料水比的不同对感官评分的影响Table 4 Effects of different ratio of material to water on sensory score

（3）各原料熬煮时间对感官评分的影响

通过预实验发现若将原料同一时间放入锅中熬煮，由于各原料煮熟的时间不同，高粱、糯米和黑米长时间熬煮会发生破碎，红豆会发生脱皮的现象。如表5，为了保证各原料的完整性，设计通过确定各个原料的煮熟时间，高粱75、80、85、90、95 min；糯米15、20、25、30、35 min；黑米65、70、75、80、85 min；红豆45、50、55、60、65 min，从而确定粥最终的最佳熬煮时间。从表5 可知，高粱的熬煮时间85 min 以上时与其他熬煮时间相比差距显著，在90 min 时感官评分最高，糯米在熬煮20 min 和25 min 时与其他熬煮时间相比差距显著，在25 min 时感官评分最高，黑米在熬煮75 min 以上时与其他熬煮时间相比差距显著，在75 min 时感官评分最高，以上评分最高的时间各原料软烂而未破碎。红豆在熬煮55 min 和60 min时与其他熬煮时间相比差距显著，在55 min 时感官评分最高，软烂未脱皮。所以确定熬煮流程为将水烧开先下入高粱转文火后，15 min 后下入黑米，25 min 后再下入红豆，25 min 后下入糯米，时间总共耗时90 min。煮熟后粥中各原料颗粒完整，软烂可口。

表5 各原料熬煮时间的不同对感官评分的影响Table 5 Effects of different cooking time of each raw material on sensory score

（4）三聚磷酸钠添加量对感官评分的影响

三聚磷酸钠不仅可以作为水分保持剂，还可以络合金属离子减缓褐变，作为护色剂，无特别味道对粥的风味没有改变。在GB 2760-2014 中规定三聚磷酸钠在杂粮罐头中最大使用限量为1.5 g·kg-1。从表6 可知，三聚磷酸钠的添加量为0.08%和0.1%时与其他添加量相比差异显著，其中添加量为0.08%的感官评分最高，高粱粥色泽呈现红棕色且稳定，冷却静止10 h 后未出现明显的分层现象。添加量为0.1%时高粱粥水分略多静置一段时间后分层。添加量为0.02%、0.04%时和0.06%时的高粱粥静置一段时间后会凝固。选用0.06%、0.08%和0.10%进行正交试验设计。

表6 三聚磷酸钠添加量的不同对感官评分的影响Table 6 Effects of different amount of sodium tripolyphosphate on sensory score

（5）蔗糖脂肪酸酯添加量对感官评分的影响

高粱粥中加入乳化剂可以延缓淀粉老化、增稠，试验选用蔗糖脂肪酸酯作为乳化剂，可以保持原料的完整，还有抑菌和鳌合重金属物质的作用，在GB 2760-2014 中规定蔗糖酯在杂粮罐头中最大使用限量为1.5 g·kg-1，从表7 可以清楚地看出，添加量为0.12%时与其他添加量相比差异显著，高粱粥在冷却10 h 后粥体均一，原料完整，口感软糯香甜。添加量为0.06%和0.09%时粥体均一，静置一段时间后略有分层。添加量为0.03%时出现料液分层，添加量为0.15%时粥体色泽变淡。选用0.06%、0.09%和0.12%进行正交试验设计。

表7 蔗糖脂肪酸酯添加量的不同对感官评分的影响Table 7 Effects of sucrose fatty acid ester addition on sensory score

（6）白砂糖添加量对感官评分的影响

如表8 所示，高粱粥在不添加调味剂的情况下味道寡淡，白砂糖不仅提供了甜味，还能提供营养成分，是一种天然的防腐剂。但是摄入过多的糖分会对人体造成影响，口感上也会过于甜腻，会掩盖住原料的香气。试验设计添加1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的白砂糖（占水料总和的比例），在粥煮熟后加入，通过感官评分，确定白砂糖的最佳添加量。从表8 可以清楚的看出，白砂糖的添加量为2%时与其他添加量相比差异显著，原料的香味和白砂糖的甜味融合在一起，口感香甜不腻。添加量在1.5%和1%时口感寡淡。添加量2.5%和3%时口感甜腻，品尝不出原料独特的口感。

表8 白砂糖添加量的不同对感官评分的影响Table 8 Effects of different amount of white sugar on sensory score

2.1.2 正交试验结果

基于单因素的实验结果，分析各项因素对高粱粥的影响，考虑到由于熬煮时间和白砂糖的添加量最终口感因人而异，所以在正交实验中不作为重点因素选取。最终选定的四个因素为各原料的添加比例、料液比、三聚磷酸钠和蔗糖脂肪酸酯的不同添加量，每个因素下选取感官评分最高的三种作为水平，设计L9（34）正交实验表，最终由感官评定和正交实验结果确定产品最终的配方，如表9。

表9 正交试验分析表Table 9 Orthogonal test analysis table

根据表10 可以看出影响的主次因素是料液比＞原料比＞三聚磷酸钠＞蔗糖脂肪酸酯。表10 可以看出，四个因素对于成品高粱粥的影响都是极显著的，可以通过以上方法进行配方比例的确定。高粱粥的最优配比为B2A2C2D3，即原料的配比为7∶6∶6∶1、料液比为1∶12、三聚磷酸钠为0.08%、蔗糖脂肪酸酯为0.12%。

表10 方差分析表Table 10 Analysis of variance

2.2 最优配方下高粱粥品质测定结果

2.2.1 最优配方下高粱粥感官品质

成品粥口感软糯、味道香甜，具有原料特有的香味，组织状态均匀、各原料无破损、脱皮，粥体黏稠适宜，整体呈现红棕色、色泽鲜亮，无外来杂质，每项指标都符合标准GB/T 31116-2014《八宝粥罐头》，如表11。

表11 最优配比下高粱粥的感官评价Table 11 Sensory evaluation of sorghum porridge under optimal ratio

2.2.2 最优配方下高粱粥营养物质含量测定结果

任意选取三碗由最佳配方和相同工艺流程做出来的高粱粥作为平行样，测定其中的营养成分，取平均值作为最终结果。结果得出能量为331.6 KJ·100 g-1、蛋白质含量为1.1 g·100 g-1、脂肪含量为0.6 g·100 g-1、碳水化合物含量为17.1 g·100 g-1、水分含量76.4 g·100 g-1、灰分为0.83 g·100 g-1、固型物含量为59%，测得的结果每项都符合标准GB/T 31116-2014《八宝粥罐头》。

2.2.3 最优配方下高粱粥碳水化合物口腔消化阶段消化率的测定结果及该指标与市售黑米粥对比

高粱粥在30 min 的碳水化合物消化率为6.45%，60 min 的碳水化合物消化率为11.75%，90 min的碳水化合物消化率为14.10%，120 min 的碳水化合物消化率为16.05%，180 min 的碳水化合物消化率为19.95%。银鹭黑米粥在30 min 的碳水化合物消化率为5.20%，60 min 的碳水化合物消化率为8.50%，90 min 的碳水化合物消化率为11.80%，120 min 的碳水化合物消化率为12.10%，180 min 的碳水化合物消化率为18.35%。

由图1 可知，高粱粥比银鹭黑米粥在口腔内的碳水化合物消化率高，因此证明高粱粥比银鹭黑米粥消化的快。由于高粱粥的制作过程是常压熬制，所以在模拟口腔内的消化实验的消化率在3 h 仅达到19.95%，银鹭黑米粥用料比高粱粥复杂，采用高压熬制在3 h 也仅达到18.35%。高粱粥消化率整体较低的原因是由于高粱粥中的快速消化淀粉较少，因此较适宜糖尿病人食用。

图1 高粱粥与银鹭八宝粥的碳水化合物消化利率对比Fig.1 Comparison of carbohydrate digestion rates between sorghum porridge and Yinlu Babao porridge

3 结论

粗粮因难消化，口感差，难熟等不足[25]，大众接受度不高，而粗粮方便粥可解决当代人不愿意花费大量时间去熬粥的问题。在方便粥领域，我国的方便粥产品存在不够新颖、口感单一等问题，同时限制了方便粥的发展[26]。高粱营养粥的研制从以上问题入手，通过试验探究手段整合多种杂粮原料，高粱、糯米、红豆、黑米添加量和工艺的确定，为高粱粥的感官性质提供了保障，营养特性符合GB/T 31116-2014《八宝粥罐头》标准，研制的高粱营养粥益于消化，高于市售产品的消化率，有广阔的市场前景。