藜麦冲调粉加工工艺优化及其营养评价

张倩芳，李 敏，孟晶岩，栗红瑜

（山西农业大学山西功能食品研究院，山西太原 030031）

藜麦，藜科藜属植物，原产于南美洲安第斯山脉的高海拔地区，具有一定的耐旱、耐寒、耐盐性。随着对藜麦开发利用的不断深入，近年来我国藜麦种植规模迅速扩大，2022 年已达32 万亩[1]。作为一种营养价值极高的类全谷物，藜麦营养素种类齐全，不仅富含优质蛋白，其氨基酸和脂肪酸构成合理，钙、铁、锰、锌、维生素等微量营养素含量也十分丰富[2-5]，被FAO 推荐为最适宜人类的完美全营养食品[4-7]。另外藜麦中还含有多酚、皂甙、黄酮等多种抗氧化物质，长期食用能够预防人体多种慢性疾病的发生[8-10]。

随着经济的发展，人民生活水平日益提高，肥胖和超重人群也日益增加，如何选择质量高的食物，获得足够的营养素而不摄入过多的能量越来越多的受到关注。营养质量指数（Index of Nutrition Quality，INQ），是评价食物营养价值的重要指标[11-12]，通过以食物中营养素能满足人体营养需要的程度（营养素密度）对同一种食品能满足人体能量需要的程度（热量密度）之比值来评定食物的营养价值，可以为消费者选择食物提供有效依据[13-14]。脂肪是人体必需的宏量营养素，而脂肪酸组成是评价食物脂质的重要指标，不同的脂肪酸有不同的生理功能[15-16]，合理的脂肪酸构成比例对预防心血管疾病、调节免疫有重要意义[17]。

近年来，快节奏的生活使得越来越多的人们选择冲调粉作为早餐或代餐食用[18]，藜麦作为一种类全谷物，是制备冲调粉的优良原料[19]。但是市面上的冲调粉普遍存在种类单一、口感不佳、冲调性能差的问题。目前对于藜麦冲调粉的研究多集中于原料的复配和配方的优化，从而达到营养均衡的目的，但是对营养评价的研究还不多，脂肪酸评价等研究也未见报道。本研究以藜麦为主要原料，复配一定比例的燕麦麸皮，利用挤压膨化技术生产藜麦冲调粉，以感官评价为指标优化工艺条件，改善冲调粉口感，并对藜麦冲调粉进行营养评价和脂肪酸评价，以期为藜麦的深加工提供思路和理论依据，为消费者提供更多选择。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

藜麦籽粒、燕麦麸皮粉 山西北麦食品科技研发有限公司。

DZ65-Ⅱ双螺杆挤压膨化机、F-1 卧式混料机济南赛信膨化机械公司；HK-8603KW 杂粮粉碎机河南旭众机械设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 藜麦预处理 藜麦清洗晾干后，粉碎过40 目筛，燕麦麸皮粉碎过40 目筛，以7:3 的比例放入混料机中混合均匀，备用。

1.2.2 藜麦冲调粉制备工艺单因素实验 取混好的原料15 kg，预设原料水分含量为18%，挤压温度130 ℃，螺杆转速280 r/min，喂料速度20 kg/h 作为提取工艺中的常规量，在双螺杆挤压机中进行加工熟化。用单因素变量替换挤压工艺中相应的常规量，设置物料水分含量分别为14%、16%、18%、20%、22%，挤压温度分别为120、125、130、135、140 ℃，喂料速度分别为16、18、20、22、24 kg/h，螺杆转速分别为240、260、280、300、320 r/min，考察以上因素对藜麦冲调粉感官评价的影响。

1.2.3 挤压工艺优化 在单因素实验的基础上，选取较优的工艺条件，以感官评分为指标进行正交试验，研究藜麦冲调粉的最佳生产工艺。试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素水平Table 1 Orthogonal test factor level

1.2.4 感官评分及数据分析方法 筛选20 名感官评价人员（男女比例1:1），经过培训后对藜麦冲调粉进行感官评价，数据分析以满分100 分记，采用感官评分标准对样品进行独立打分，取平均值为样品的最终得分，感官评分标准参考乐梨庆等[20]的研究并加以修改，如表2 所示。

表2 藜麦冲调粉感官评分标准Table 2 Sensory evaluation rules of quinoa compound powder

1.2.5 藜麦冲调粉营养评价

1.2.5.1 营养成分检测 依据GB 5009-2016 中相关方法和GB 5009.88-2014，测定原料和冲调粉中粗蛋白、淀粉、碳水化合物、粗脂肪、灰分、水分、总膳食纤维含量；参考丁长河等[21]的方法，测定冲调粉中铁（Fe）、镁（Mg）、钾（K）、钙（Ca）、锌（Zn）、硒（Se）、锰（Mn）的含量；依据GB 5009.8-2016 测定冲调粉中维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素E 的含量；依据GB 5009.168-2016 第一法测定藜麦冲调粉37 种脂肪酸的含量。

1.2.5.2 营养评价 根据藜麦冲调粉的宏量营养素及特征功能成分含量、能量值，采用INQ 值对其进行营养评价。

式中，营养素密度为100 g 食物中某营养素含量/每日推荐摄入量；热量密度为100 g 食物的热量/人体每日所需热量（以2200 kcal 计）。

人体每日所需营养素摄入量（Recommended Nutrients Intakes，RNI）参考《中国居民膳食营养素推荐摄入量》[22]中18～49 周岁的推荐值，其中男女推荐摄入量不同时以均值计算，见表3。

表3 中国居民膳食营养素推荐摄入量Table 3 Recommended intake of dietary nutrients for Chinese residents

1.2.5.3 藜麦冲调粉脂肪酸评价方法 根据不同种类脂肪酸的含量计算藜麦冲调粉总脂肪酸（TFA）、饱和脂肪酸（SFA）、单不饱和脂肪酸（MUFA）、多不饱和脂肪酸（PUFA）含量，并按公式（2）、公式（3）计算致动脉粥样硬化指数（AI）和致血栓指数（TI），对藜麦冲调粉的脂肪酸进行营养评价。

1.3 数据处理

使用Excel 2007、Origin 9.0 进行数据分析和作图，营养成分测定重复3 次，取平均值，结果用平均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 藜麦冲调粉工艺优化

2.1.1 单因素实验结果与分析 从图1 可以看出，随着原料水分含量的增加，藜麦冲调粉的感官评分先升高后下降，在水分含量为18%时达到最高。在挤压膨化过程中，当挤压温度恒定时，原料水分含量直接影响产品的膨化度，水分过少会造成膨化度不足影响冲调性能[23]，水分过多又会使挤压机机筒及磨口处温度下降，降低产品熟化度，影响冲调粉的品质。

图1 原料水分含量对藜麦冲调粉感官评分的影响Fig.1 Effect of moisture content of raw materials on sensory score of Quinoa compound powder

在藜麦冲调粉生产工艺中，挤压温度是影响产品性状的关键因素。由图2 可知，当挤压温度低于130 ℃时，随着温度的增加，产品熟化度逐渐增加，藜麦香气被激发出来，感官评分也逐渐增加。当挤压温度高于130 ℃时，产品过度糊化，膨化度降低，开始散发焦糊味，影响冲调粉的口感，而当挤压温度控制在130 ℃时，冲调粉的质地均匀，易于冲泡，口感细腻且有藜麦的清香味，感官评分也最高。

图2 挤压温度对藜麦冲调粉感官评分的影响Fig.2 Effect of extrusion temperature on sensory score of Quinoa compound powder

由图3 可知，随着喂料速度的增加，产品感官评分呈先上升后下降再逐渐平稳的趋势。当其他工艺条件不变时，喂料速度增加，原料在挤压机内填充度增大，腔体内的压力和剪切力也随之增大，使得冲调粉的膨化度和糊化度都增大[24]，感官评分逐渐升高，当喂料速度大于20 kg/h 时，原料在腔体内逐渐接近饱和，摩擦力增大，腔体内温度升高且物料受热不均，淀粉易碳化造成产品颜色发黑，影响产品感官。

图3 喂料速度对藜麦冲调粉感官评分的影响Fig.3 Effect of feeding speed on sensory score of Quinoa compound powder

螺杆转速主要影响挤压过程中原料的吸热程度和在挤压机腔体中的停留时间[25]。随着螺杆转速的增加，原料会受到更大的剪切力和压力，吸收更多的热量从而增加膨化度，激发出产品的香气；但螺杆转速过高会造成停留时间过短，产品糊化度不足，香味不足，有夹生感，使感官评分降低。由图4 可知，当螺杆转速为280 r/min 时，产品的感官评分最高。

图4 螺杆转速对藜麦冲调粉感官品质的影响Fig.4 Effect of screw speed on sensory score of Quinoa compound powder

2.1.2 藜麦冲调粉加工工艺优化 K 值越大感官评分越高，由表4 可知，影响藜麦冲调粉感官评分因素的主次顺序为：物料水分含量＞挤出温度＞螺杆转速＞喂料速度，最优组合为A2B2C2D3，即藜麦冲调粉的最佳加工工艺为：物料水分含量为18%、挤出温度为130 ℃、螺杆转速为280 r/min、喂料速度为20 kg/h，以此条件验证得出感官评分为92.50 分。

表4 藜麦冲调粉工艺优化正交试验结果Table 4 Orthogonal test for process optimization of Quinoa compound powder

2.2 藜麦冲调粉营养评价

2.2.1 藜麦冲调粉基础成分分析 由表5～表6 可知，通过藜麦粉与燕麦麸皮的复配，藜麦冲调粉相比藜麦粉，脂肪和淀粉含量降低，蛋白质与膳食纤维含量有所提高，参照GB 28050-2011 中能量和营养成分含量的要求和条件，蛋白质25.07%大于10% 中国食品标签营养素参考值（Nutrient Reference Values，NRV），膳食纤维含量15.05 g/ 100 g 大于6 g/ 100 g，符合高蛋白高膳食纤维食品的要求，且宏量营养素的供能比均在推荐范围内，既能够满足人体日常生活所需，又不会因为过多的摄入单一营养素而引发疾病。

表5 藜麦冲调粉及原料基础成分分析（%）Table 5 Analysis of the basic components of quinoa compound flour and its raw materials (%)

表6 藜麦冲调粉宏量营养素供能比Table 6 Energy supply ratio of macronutrients in quinoa compound powder

2.2.2 藜麦冲调粉营养质量指数分析 营养素含量的多少并不能充分反映食物的营养价值，结合食物营养素含量与该食物所能提供的热量，才能对一种食物的营养进行综合评价[26]。INQ 值的大小可以直观反映食物提供能量和提供营养素的能力。当INQ＜1时，表明热量得到满足时，食物无法为人体提供足够的营养素；INQ＞1 时，表明食物提供营养素的能力大于提供热量的能力，这一类食物特别适合肥胖和想控制体重的人群食用；为了保持热量与营养素均衡，避免营养素缺乏，INQ 值的最佳范围一般在0.95～1.50之间[27]。

矿物质是人体生命活动的必须元素，具有强大的生物学作用，它们自身都无法合成，如果膳食调配不当、偏食或患某些疾病时，容易造成缺乏[28]。由表7可知，藜麦营养粉中除了钙含量略有不足，铁、镁、锌、钾等多种矿物质元素的INQ 值都大于1，可以给人体提供足够的微量元素。除了矿物质外，藜麦冲调粉还含有丰富的维生素B1、B2、B3和维生素E。B 族维生素不仅是能量代谢中不可或缺的成分，对于维持皮肤和黏膜健康也有重要意义[29]。藜麦冲调粉中未检测到VC，这可能是加工过程中受热导致VC分解。

表7 藜麦冲调粉营养质量指数分析表Table 7 Analysis table of nutritional quality index of quinoa compound powder

2.2.3 藜麦冲调粉脂肪酸分析 脂肪酸的组成比例，与心脑血管疾病的发生有密切关系，不饱和脂肪酸含量越高，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸含量比值越大，对降低人体血浆内胆固醇含量、预防心血管疾病越有利[30]。由表8 可知，藜麦冲调粉SFA、MUFA、PUFA的比例分别为14.55%、34.83%和50.37%，PUFA/SFA 比值为3.46，而当PUFA/SFA 比值大于2 时就有明显的降血脂功效，且比值越大效果越明显。

表8 藜麦冲调粉脂肪酸种类及组成（g/100 g）Table 8 Types and composition of fatty acids in quinoa compound powder (g/100 g)

不同的脂肪酸具有不同的生理功能，MUFA 中的油酸（C18:1）可以软化血管、降低食品中油脂的结晶化，PUFA 中的亚油酸能够降低血清中胆固醇和低密度脂蛋白的含量，亚麻酸能够加快胆固醇排泄并抑制内源性胆固醇的合成[31]，有效调节血脂，藜麦冲调粉中含有丰富的油酸、亚油酸和亚麻酸，多不饱和脂肪酸n-6/n-3 比例为5.98:1，符合联合国粮农组织（FAO）和中国营养学会会提出膳食中PUFAn-6/n-3 的最佳比值（分别为（5～10）:1 和（4～6）:1）。

根据脂肪酸的含量计算藜麦冲调粉的AI 值为0.1489，TI 值为0.243，低于健康饮食推荐指数，藜麦冲调粉脂类营养均衡，脂肪酸不饱和度高，致动脉粥样硬化和血栓等疾病可能性较小，且脂肪供能比较低，不含胆固醇，适合肥胖和控制体重人群食用。

3 结论

以感官评分为指标，对藜麦冲调粉生产工艺进行优化，得到挤压膨化的最佳工艺为：物料水分含量18%、挤出温度130 ℃、螺杆转速280 r/min、喂料速度20 kg/h。以此工艺生产的藜麦冲调粉色泽均匀，易于冲泡，口感细腻顺滑，有淡淡的藜麦清香，最终感官评价得分92.50 分。

以营养质量指数对藜麦冲调粉进行营养评价，藜麦冲调粉宏量营养素供能比合理，富含矿物质和维生素，除钙元素外，6 种矿物质和4 种维生素的INQ 值均大于1，脂肪酸构成合理，不饱和脂肪酸含量高，AI 和TI 值分别为0.1489 和0.243，均小于健康饮食推荐指数，是一种营养与口感兼具的高蛋白高膳食纤维食品，适合心血管疾病患者和控制体重人群食用。本研究可以为藜麦代餐食品的研发提供思路和研究依据，同时也为广大消费者提供了更多选择。但是冲调粉的生产原料限于杂粮品种，较单一，今后可以选择更多种类的原料（如坚果、豆类等）进行加工，以丰富产品的口感及种类。