中老年高钙全营养粉的冲调特性研究

◎ 辛雨豪，陈金身，郭珂羽，余 凡，智红梅，吕建华，张一博

（河南工业大学，河南 郑州 450001）

“凡膳皆药，药食同源，寓医于食”“食五谷治百病”，这是中华民族几千年文明的智慧结晶。五谷一般指五种谷物，在《孟子滕文公》中称五谷为“稻、黍、稷、麦、菽”，有“稷为百谷之长”之说[1]。粮谷类又是人类最主要的食物。按照中国人的饮食习惯，五谷杂粮分为谷类、杂豆类和块茎类3大类[2-4]。按照我国的习惯定义，把大米、小麦作为细粮，其他作物称作杂粮或粗粮，这样五谷杂粮就泛指粮食作物。

随着我国经济发展和人民群众生活水平的提高，特别是2022年7月1日，中共中央总书记习近平同志在天安门城楼上向全世界庄严宣告，我国已全面建成小康社会，完成了首个百年奋斗目标 ，迈着坚实的步伐向第二个百年目标奋斗。在新的长征路上，健康中国成为时代的主题，养生保健或大健康的观念逐渐深入人心，消费者作为健康中国的参与者，逐渐从以前的“精米白面”作为主食向全谷物和杂豆食品作为主食转变[5]。由于全谷物和杂豆类中富含膳食纤维，其膳食纤维消化慢，血糖生成指数低，能促进肠道蠕动，促进排便，且能为益生菌提供有益养料，对高血压、高血糖、高血脂、高尿酸等代谢类综合征可以起到很好的预防和控制作用[6]，并且全谷物食品和杂豆类食品营养成分比较全面[7]，富含矿物质微量元素和多种维生素。智慧的先人曾在《黄帝内经·素问》《素问·藏气法时论》中，对健康的饮食方式给出了明确的指南“五谷为养，五果为助，五畜为益，五菜为充，气味和而服之，补精益气”，符合现代营养学的理念。为了落实中共中央建设“健康中国”伟大战略，本研究通过配方优化制备出一款能体现《黄帝内经》理念的全营养高钙营养粉，其食用方便，即冲即饮，解决了传统费时费力的熬煮问题，且全部用纯天然食材，不含任何防腐剂、添加剂，在守正的基础上结合现代工艺而制备出的纯天然食品，可依据个人口味与其他食品混合食用。在此基础上，本文对其冲调特性进行研究，找到合适的冲调比例、温度，得到适合大众口感的全营养方便食品——中老年高钙全营养粉[8]。

1 材料与方法

1.1 材料（见表1）

表1 中老年高钙全营养粉的主要原料表

1.2 仪器与设备

NDJ-5S数显旋转粘度计：上海精科仪器有限公司；101-3 电热恒温鼓风干燥箱：上海沃进医疗器械厂；FA224 电子分析天平：上海浦春计量仪器有限公司；SHJ-35 双螺杆挤出机：南京杰亚挤出设备制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

配料—粗碎至过20目筛—双螺杆挤出机膨化挤出—高能粉碎机粉碎—过筛—混合—杀菌—包装。

最佳双螺杆共挤压工艺参数：挤出温度为136 ℃，双螺杆的转速为182 r/min，物料水分含量16.4%。

1.3.2 高钙全营养粉冲调特性研究

1.3.2.1 粒度对高钙全营养粉冲调特性的影响

把筛网从小到大依据孔径大小目数依次放好，用拍击式振筛机进行筛分。分别把40～60目、60～80目、80～100目、100～120目和120目细的营养粉收集起来。

称取不同粒度的营养粉，改变温度和不同加水量，对不同粒度水平的样品进行结块率、润湿性、分散性测定，依此综合评价冲调性。

1.3.2.2 加水比例对高钙全营养粉冲调特性的影响

固定温度，称取固定粒度范围的营养粉样品，通过改变加水量分别测定营养粉的润湿性、分散性，并进行冲调评分，依此综合评价冲调性。

1.3.2.3 冲调温度对高钙全营养粉冲调特性的影响

固定加水量，分别改变温度（50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃），固定营养粉样品质量，对营养粉样品进行冲调特性评价。

1.3.2.4 溶解度指数的测定

按照许亚翠的方法[7]，用分析天平称取25 g样品置于250 mL烧杯中，加入150 mL纯净水，室温下搅拌30 min，转移至250 mL容量瓶中，用纯净水洗净烧杯3次并入250 mL容量瓶中，加入纯净水，定容至250 mL，摇匀，立即分取10 mL，室温下离心10 min（离心机转速3000 r/min），将上清液倾倒于蒸发皿（已干燥恒重的）中，在红外干燥箱中105 ℃干燥至恒重，放在有硅胶的干燥器中冷却，然后称量，依据公式，计算溶解度指数（DSI）。

式中：m——样品质量，g；

m1——蒸发皿质量，g；

m2—— 恒重后蒸发皿和蒸干样品质量，g。

1.3.2.5 结块率测定

用分析天平称取25 g样品置于250 mL烧杯中，加入60 ℃的纯净水25 mL，搅拌5 min，静置30 s后，用20目筛网过滤，过滤后的筛网放到红外鼓风干燥箱105 ℃干燥至恒重，取出放在有硅胶的干燥器中冷却，然后称量，依据公式，计算结块率（Agglomerare Rate,AR）。

式中：m——样品质量，g；

m1——筛网质量，g；

m2——恒重后的筛网和结块物的质量，g。

1.3.2.6 润湿性的测定

参照黄焘等[9]方法，250 mL烧杯中，加入30 ℃的纯净水100 mL，称取1 g营养粉，均匀散布在液面，用秒表记录高钙全营养粉完全润湿所需时间，润湿性越好，润湿时间越短。评价高钙营养粉润湿性的标准如表2所示。

表2 润湿性评价标准表

1.3.2.7 分散性的测定

按照张颖[10]等方法，用100 mL烧杯称取5 g样品，加入30 mL纯净水，搅拌10 s，过20目筛，将筛子和筛上物一同放入105 ℃烘箱中烘干后于干燥器中冷却称重，依据公式，计算样品分散性指数（Disperasion Index，DI）。分散性评价标准如表3所示。

表3 分散性评价标准表

式中：m1——样品质量，g;

m2——结块物的质量，g；

w——样品的水分含量，%。

1.3.2.8 冲调性评定方法

按照速溶乳粉[11]的检测方法：用分析天平准确称取10 g营养粉样品，按照不同的试验方法选取不同的实验条件进行冲调，搅拌20 s，使样品成为糊状即可。观察营养粉的黏稠度、结块率和溶解性，并根据表4进行评分。

表4 冲调性评定参考标准表

2 结果与分析

2.1 粒度对高钙全营养粉冲调性的影响

2.1.1 粒度对高钙全营养粉溶解度指数和结块率的影响

不同粒度对高钙全营养粉溶解度指数和结块率的变化趋势如图1。

图1 粒度对高钙全营养粉的溶解度指数和结块率的影响图

从图1可以看出，DSI随着营养粉的粒度变细，呈上升趋势（P<0.05），营养粉在100～120目之间，DSI升至最高点70%，随后下降，分析原因应该是随着目数变大，粒径减少，颗粒间隙变小，比表面积增大，通过搅拌而产生的摩檫力使高钙全营养粉中的亲水基团暴露出来，高钙全营养粉颗粒与水的接触面积增大，增强了分散性，溶解度DSI随之升高[12]；但超过120目后，颗粒更小，比表面积更大，表面能也随之增大，出现了团聚现象，溶解度下降。有一个现象值得注意，颗粒吸水膨胀随着时间的延长，原来团聚的又重新分开，基本不存在团聚现象。

2.1.2 粒度对高钙全营养粉润湿性的影响

按照表2营养粉润湿性参考评价标准，得出粒度对高钙全营养粉润湿性的影响如表5。如表5所示，润湿时间不超过10 s，润湿性很好，小于120目的营养粉润湿时间均不超过5 s，都可判断为润湿性很好；超过120目，润湿时间17 s，其润湿性较好。

表5 粒度对高钙全营养粉的润湿性的影响表

2.1.3 粒度对分散性的影响

根据表3分散性评价标准，由图2可以看出，小于80目，其分散性很好，分散指数均大于95%，细粒度分散较差。这是由于挤压膨化后产生了蜂窝结构，结构疏松与水的接触面积大，分散性好。随着粒度变小，表面凹凸不平的蜂窝结构被破坏，降低了营养粉的孔隙率，与水接触后迅速吸水润湿，未来得及润湿的营养粉颗粒被已润湿的包裹，形成了凝胶层，大大降低其分散性。综合考量，80～100目的营养粉溶解度较好，结块率低，润湿性及分散性好，冲调性好。

图2 粒度对分散性的影响图

2.2 加水量对冲调性的影响

2.2.1 加水量对分散性的影响

由图3可以看出 ，高钙全营养粉的分散性指数随着加水量的增加（P＜0.05）总体呈显著上升趋势，当加水量达到70 mL时，分散性指数有个最高值80%。分析其中的原因应该是随着加水量的增加，营养粉浓度降低，颗粒与颗粒相互接触的概率大大降低，水与高钙营养粉的颗粒接触充分，进而提高高钙全营养粉的分散性指数。当水量超过70 mL，营养粉颗粒与水的溶解已达到饱和状态，分散性指数不会随着加水量的增加而增加。

图3 加水量对分散性的影响图

2.2.2 加水量对冲调评分的影响

由图4可知，冲调性评分随加水量的增加而升高，在70 mL时达到最高，以后下降。

图4 加水量对冲调评分的影响图

由于加水量过多会冲淡高钙全营养粉原有的豆香味，溶液稀薄；加太少水又冲不开，溶解不充分。因此，冲调比例应为1∶7 g/mL，此时，冲出的样品黏度适中，无结块、色泽均匀且有谷物特有的香味。

2.3 加水温度对冲调性的影响

2.3.1 加水温度对冲调润湿性的影响

根据2.1.2的评价结论，30 ℃时，120目以下的营养粉润湿时间均不超过5 s，润湿性很好，不具备参考价值。因此，选取120目以上的营养粉进行试验，找出加水温度对润湿性的影响规律。加水温度对冲调润湿性的影响见图5。

图5 加水温度对冲调润湿性的影响图

由图5可以看出，随温度的升高其润湿性增加，水分子的扩散运动速度随温度的升高而加速，因此，120目以上的营养粉应用沸水冲调。

2.3.2 加水温度对冲调性评分的影响

由图6可以看出，随着温度的升高，冲调评分呈显著升高的趋势（P<0.05）， 低于70℃时，营养粉中的淀粉颗粒溶解不充分，营养粉易产生分层现象；而高于70 ℃时，高钙营养粉中的淀粉分子急速吸水膨胀，淀粉的分子结构得以舒展，突破淀粉颗粒外围的支链淀粉的束缚，使内部的直链淀粉得以释放，使高钙全营养粉悬浮液的黏度加大转变为黏稠状[13]，黏度适中，营养粉的冲调性评分也逐渐升高。混合粒度具有同样的结论，冲调比例按1∶7～1∶10时，高钙全营养粉的润湿性和分散性都很好，冲调后稠度适中、颜色均匀。

图6 加水温度对冲调性评分的影响图

2.3.3 加水温度对冲调稳定性（悬浮性）影响

冲调温度分别设置为40 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃，随着温度的提高，营养粉悬浮性变好，经过5 min和20 min对比，发现冲调温度为100 ℃时，营养粉的悬浮性最好（如图7、8所示）。

图7 加水温度对冲调稳定性（悬浮性）影响图

图8 加水温度对冲调稳定性（悬浮性）影响图

3 结论

经本研究验证，高钙营养粉粒度60～120目，水量冲调比例1∶7～1∶10 g/mL，冲调水温90～100 ℃，能得到无明显结块，放置不分层，颜色均匀的褐色，香气浓郁，稀稠适当，口感较好的中老年高钙营养粉。