紫薯复合代餐粉的配方优化

张 丽，周子新，陈羽洋，张文欣，朱莹莹

（苏州市职业大学食品安全与营养研究中心，江苏苏州 215104）

代餐粉是一种由谷类、豆类、薯类、果蔬类食材等为主制成的一种单一或综合性冲调粉剂产品[1]，热量较低，同时又能对胃部产生较大的饱腹感，随着现代社会工作节奏快，代餐粉受到很多减肥人士和上班族的青睐，薯类、蔬果类和坚果类的搭配也备受人们的喜爱。

紫薯是甘薯的一种特殊品种类型，营养丰富，含有丰富的氨基酸、维生素、矿物质、膳食纤维和花青素等。其中，紫薯中含有的花青素具有预防心脑血管疾病和清除自由基等保健功效[2]。紫薯中所含的高膳食纤维具有良好的预防便秘作用，经常食用对预防大肠癌和肥胖症有益。此外，研究表明，紫薯中的糖蛋白能够预防心血管系统脂肪堆积，保护动脉血管的弹性，促进消化道呼吸道及关节腔的润滑作用等功能[3]。

草莓不仅富含多种营养素，更重要的是富含果胶、花色素苷、类黄酮等化合物及丰富的微量元素，可以有效预防心脑血管疾病，并且可以清除氧自由基，延缓衰老[4]。

黑芝麻是世界上公认的药食同源的食物，具有很好的抗衰、补血和美容的功效。黑芝麻中含有丰富的维E，可延缓衰老。现代研究发现，核桃中的磷脂有补脑健脑的作用，黑芝麻油含有的不饱和脂肪酸，有防治动脉硬化的功效。黑芝麻油中不饱和脂肪酸ω-3 有利于增强人体的记忆力，促进脑功能的开发，有很好的补脑作用[5]。

以紫薯粉为主要原料，并与草莓粉和黑芝麻粉等原料复配，通过单因素试验和正交试验优化复合代餐粉的配方，以期制备一种风味独特、味道浓郁，集营养和保健为一体的新型食品，给代餐食品的开发提供思路。

1 材料和方法

1.1 试验材料

紫薯粉、草莓粉，兴化市益盛生物科技有限公司提供；黑芝麻粉，扬州市华裕生物科技有限公司提供；核桃粉、木糖醇、魔芋粉，兴化市联富食品有限公司提供；奶粉，呼伦贝尔塞尚雀巢有限公司提供；腰果、榛子仁、巴旦木，杭州华味亨食品有限公司提供（榛子仁、巴旦木，均用刀切割为3～5 mm的大小）。

1.2 仪器和设备

FA 2004 B 型精密电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品；GZX-9146 MBE 型数显鼓风干燥箱；SK 2105 型电磁炉；SMART SENSOR 型红外温度枪，广东省东莞万创电子制品公司产品；称量瓶、烧杯、温度计、量筒、搅拌棒、纸杯等，均为市售。

1.3 紫薯复合代餐粉加工工艺流程

1.4 单因素试验

（1）预试验。以感官评价标准尝试多种搭配组合和配方比例，经过感官评价最终确定基础配方中各用量为紫薯粉2.0 g，草莓粉1.2 g，黑芝麻粉1.1 g，核桃粉0.2 g，魔芋粉0.1 g，木糖醇0.2 g，奶粉3.0 g。

（2）单因素试验。将每个因素做5 个水平设置，紫薯粉用量设置为1.9，2.0，2.1，2.2，2.3 g；草莓粉用量设置为1.1，1.2，1.3，1.4，1.5 g；黑芝麻粉用量设置为0.9，1.0，1.1，1.2，1.3 g；核桃粉用量设置为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 g；魔芋粉用量设置为0，0.1，0.2，0.3，0.4 g；木糖醇用量设置为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 g；奶粉用量设置为2.9，3.0，3.1，3.2，3.3 g；腰果用量设置为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 g；榛子仁用量设置为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 g；巴旦木用量设置为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g。将除其中1 种成分外的其他成分作为定值，加入50 mL 的开水，充分搅拌，并逐一进行感官评价，将每个因素得分最高的水平选出，确定最佳单因素用量。

1.5 紫薯复合代餐粉正交试验

在单因素结果的基础上进行正交试验，选择粉剂里对代餐粉感官评分影响较大用量，以感官评分表为标准，对其进行正交试验，优化紫薯复合代餐粉的配比。

1.5.1 粉剂的正交试验

通过代餐复合粉的调配的单因素试验，基本可以确定影响复合代餐粉色泽和口感的各因素的较优水平，为进一步优化复合代餐粉的配方，以紫薯粉用量、草莓粉用量、魔芋粉用量和奶粉用量为4 个主要影响因素，以紫薯代餐复合粉感官品质评分为考查指标，进行L9（34）正交试验，通过正交试验结果筛选粉剂的最佳配方。

粉剂配方的正交试验因素与水平设计见表1。

表1 粉剂配方的正交试验因素与水平设计/g

1.5.2 坚果的正交试验

在紫薯复合代餐粉粉剂正交试验结果的基础上，进行坚果配方的正交试验。分别对巴旦木、榛子仁、腰果进行三因素三水平正交试验，对试验数据进行数据分析，比较分析结果找出最佳原辅料配比。对代餐粉感官影响最大的用量，对其进行优化正交试验。

坚果配方的正交试验因素与水平设计见表2。

表2 坚果配方的正交试验因素与水平设计/g

1.6 产品品质指标

1.6.1 感官评价

选择15 名感官评定人员组成评审小组，采用表3的感官评定方法，对不同配比的紫薯复合粉的色泽、风味、滋味、组织形态、冲调性5 个指标进行评价和打分，取平均值，感官评价总分为100 分。

紫薯复合代餐粉感官评定指标见表3。

表3 紫薯复合代餐粉感官评定指标

1.6.2 理化性质测定

总糖含量的测定采用GB 5009.7—2016，蛋白质含量的测定采用GB 5009.5—2016，脂肪含量的测定采用GB 5009.6—2016，钠含量的测定采用GB 5009.91—2016，水分含量测定采用GB 5009.3—2016 测定。

1.7 数据分析

感官评分结果用SPSS18.0 软件统计，采用单因素方差分析和LSD 多重比较进行差异显著性检验，结果以平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 粉剂单因素试验确定

2.1.1 紫薯粉用量对代餐粉感官评分的影响

紫薯粉用量对代餐粉感官评分的影响见图1。

图1 紫薯粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图1 可知，随着紫薯粉用量逐渐增大，紫薯复合代餐粉的感官评分呈现先上升后下降的趋势，紫薯粉是该项目中的主要原料，其色泽、风味和口感对产品品质有着重要的影响，过多或者过少都会影响口感。根据试验结果，选择紫薯粉用量2.1，2.2，2.3 g 为正交试验考查水平。

2.1.2 草莓粉用量对代餐粉感官评分的影响

草莓粉用量对代餐粉感官评分的影响见图2。

图2 草莓粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图2 可知，随着草莓粉用量逐渐变大，感官评分呈现先上升后下降的趋势，在1.2～1.4 g 呈现上升趋势，经过分析原因可能为草莓粉对代餐粉的口感和色泽有一定的改善，但是由于草莓粉有酸味，增加到1.3 g 之后，使代餐粉呈现较强酸味，口感下降，导致曲线呈下降趋势，因此后期试验中选择草莓粉用量1.2，1.3，1.4 g 为正交试验考查水平。

2.1.3 核桃粉用量对代餐粉感官评分的影响

核桃粉用量对代餐粉感官评分的影响见图3。

图3 核桃粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图3 可知，随着核桃粉用量逐渐变大，感官评分呈现先上升后下降的趋势，核桃粉用量在0.2 g 呈现感官品质的最高值，原因可能是核桃粉独有的香气和口感会改善代餐粉的感官品质，但是增加量超过0.2 g 之后，核桃皮的苦味会影响口感，所以曲线下降。因此，后期试验中选择核桃粉用量为0.2 g。

2.1.4 黑芝麻粉用量对代餐粉感官评分的影响

黑芝麻粉用量对代餐粉感官评分的影响见图4。

图4 黑芝麻粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图4 可知，随着黑芝麻粉用量逐渐变大，感官评分呈现先上升后下降的趋势，在0.9～1.1 g 呈现上升趋势，经过分析原因可能为黑芝麻的香气对黑豆复合代餐粉在感官品质方面有一定改善。但是在1.1 g 之后，黑芝麻粉独特的口感和颜色促使黑豆复合代餐粉的感官品质出现不好的反响，导致曲线呈下降趋势，因此后期试验中选择黑芝麻粉用量为1.1 g。

2.1.5 魔芋粉用量对代餐粉感官评分的影响

魔芋粉用量对代餐粉感官评分的影响见图5。

图5 魔芋粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图5 可知，随着魔芋粉用量的增加，感官评分呈现先上升后下降的趋势。魔芋粉具有增稠效果，对代餐粉的感官品质有一定改善，但是魔芋粉用量在0.1 g 之后，紫薯复合代餐粉冲调后变得太浓稠，且呈现奇怪口感，使得复合代餐粉的感官评分下降。故选择魔芋粉用量0，0.1，0.2 g 为正交试验考查水平。

2.1.6 木糖醇用量对代餐粉感官评分的影响

木糖醇用量对代餐粉感官评分的影响见图6。

图6 木糖醇用量对代餐粉感官评分的影响

由图6 可知，随着木糖醇的增加，复合代餐粉的感官品质评分先升高后降低，当木糖醇用量为0.2 g时，感官品质评分最高。因此，后期试验中选择木糖醇用量为0.2 g。

2.1.7 奶粉用量对代餐粉感官评分的影响

奶粉用量对代餐粉感官评分的影响见图7。

图7 奶粉用量对代餐粉感官评分的影响

由图7 可知，奶粉用量为3 g 时，奶粉独特的香味会提升复合代餐粉的感官品质，但是用量超过3 g时，奶粉味道加重，大大影响了复合代餐粉的整体口感，使得感官品质大大下降。因此，后期试验选择奶粉用量2.9，3.0，3.1 g 为正交试验考查水平。

2.1.8 腰果用量对代餐粉感官评分的影响

腰果用量对代餐粉感官评分的影响见图8。

图8 腰果用量对代餐粉感官评分的影响

由图8 可知，腰果的增加可以提高紫薯复合代餐粉的营养价值，增加咀嚼的口感，所以一定量的腰果添加会提高复合代餐粉的感官品质，但是用量超过2.0 g 后，感官品质呈下降趋势，可能是腰果的颗粒较多会影响复合代餐粉的整体口感，故后期试验选择腰果用量1.5，2.0，2.5 g 为正交试验考查水平。

2.1.9 榛子仁用量对代餐粉感官评分的影响

榛子仁用量对代餐粉感官评分的影响见图9。

图9 榛子仁用量对代餐粉感官评分的影响

由图9 可知，和腰果一样，榛子仁的添加可以提高紫薯复合代餐粉的营养价值，增加咀嚼的口感，但是用量超过2 g 后，感官品质呈下降趋势，故后期试验选择榛子仁用量1.5，2.0，2.5 g 为正交试验考查水平。

2.1.10 巴旦木用量对代餐粉感官评分的影响

巴旦木用量对于复合代餐粉感官品质的影响见图10。

图10 巴旦木用量对代餐粉感官评分的影响

由图10 可知，巴旦木的添加可以提高紫薯复合代餐粉的营养价值，增加咀嚼的口感，但是用量超过1.0 g 后，感官品质呈下降趋势，故后期试验选择巴旦木用量0.5，1.0，1.5 g 为正交试验考查水平。

2.2 粉剂正交试验确定最佳配比

以紫薯粉用量、草莓粉用量、魔芋粉用量和奶粉用量为4 个因素，每个因素分别选取3 个水平，进行正交试验。

紫薯复合代餐粉粉剂正交试验结果见表4。

由表4 可知，各因素对于复合代餐粉成品感官品质的影响程度排序为紫薯粉用量＞魔芋粉用量＞草莓粉用量＞奶粉用量，即紫薯粉用量的影响最大，其次是魔芋粉和草莓粉用量，奶粉用量的影响最小；复合代餐粉最佳组合为A3B3C3D1，即紫薯粉用量2.3 g，草莓粉用量1.4 g，魔芋粉用量0.2 g，奶粉用量2.9 g。对正交试验优化所得的最佳配方进行3 次验证，感官评分的平均值为94.3 分，表明此种配方口感最佳。

表4 紫薯复合代餐粉粉剂正交试验结果

2.3 坚果正交试验确定最佳配比

根据单因素试验结果，选择腰果用量、榛子仁用量和巴旦木用量3 个因素，每个因素选择3 个水平，进行正交试验，对紫薯复合代餐粉的坚果配方进行优化。

紫薯复合代餐粉坚果正交试验结果见表5。

表5 紫薯复合代餐粉坚果正交试验结果

由表5 可知，影响紫薯复合代餐粉的因素主次顺序为A'＞B'＞C'，最优配比水平为A'2B'3C'2。因此，紫薯复合代餐粉中坚果的最佳配方为腰果用量2.5 g，榛子仁用量3 g，巴旦木用量0.5 g。

以1 份代餐粉为样品，对正交试验优化所得的最佳配方进行3 次验证，紫薯粉用量2.3 g，草莓粉用量1.4 g，黑芝麻粉用量1.1 g，核桃粉用量0.2 g，魔芋粉用量0.2 g，木糖醇用量0.2 g，奶粉用量2.9 g，腰果用量2.5 g，榛子仁用量2.5 g，巴旦木用量0.5 g，加100 ℃的热水50 mL 进行冲调，对所得的代餐粉进行感官评分，3 次评分平均值为96.2 分，表明此种配方口感较好。

2.4 固体粉末的溶解性

对所配置的固体粉末在不同温度的水温下进行溶解性的测定，在60 ℃水温下代餐粉的粉末溶解较慢，在80 ℃水温下搅拌情况下溶解速度较快，但效果不佳。在100 ℃水温下溶解最快，可以达到速溶的标准。因此在食用时，采用100 ℃水温冲泡，适当搅拌进行溶解，所得成品的稠度均匀，无沉淀结块现象。

固体粉末在不同温度下的溶解性见表6。

表6 固体粉末在不同温度下的溶解性

2.5 理化性质分析

根据GB 5009 系列，每1 份（13.8 g）中有总糖含量为2.12 g，蛋白质含量为1.65 g，脂肪含量为0.60 g，钠含量为16.45 mg，水分含量为0.81 g。

3 结论

正交优化试验结果表明，各因素对紫薯复合代餐粉感官品质的影响程度依次为紫薯粉用量＞魔芋粉用量＞草莓粉用量＞奶粉用量，最终确定紫薯复合代餐粉的最优配方为紫薯粉用量2.3 g，草莓粉用量1.4 g，黑芝麻粉用量1.1 g，核桃粉用量0.2 g，魔芋粉用量0.2 g，木糖醇用量0.2 g，奶粉用量2.9 g，腰果用量2.5 g，榛子仁用量2.5 g，巴旦木用量0.5 g。由此配方制得的代餐粉成品脂肪含量低、富含蛋白质，且口感细腻、营养丰富，是一种优质的休闲代餐食品。在食用时，采用100 ℃开水冲泡，适当搅拌可获得最佳口感。