高膳食纤维谷物代餐粉的制备及其品质特性

王小敏1,骆津津1,张娜郡1,秦楠1,郭丽丽1,杨钰昆2,刘瑞1*

(1.山西中医药大学中药与食品工程学院,山西 晋中 030619;2.山西大学生命科学学院,山西 太原 030006)

摘 要:为制备一款兼具调节肠胃和减肥功能的高膳食纤维代餐粉,该研究以燕麦粉、藜麦粉、荞麦粉、魔芋粉为谷物原料通过等级一致性检验确定基础谷物粉的最优配比,以党参∶山楂∶陈皮=1∶1∶1(质量比)的混合粉为主要原料,结合大豆分离蛋白、脱脂乳粉、木糖醇、三氯蔗糖、苹果粉,以感官评分为指标通过单因素试验和响应面试验确定代餐粉中各原辅料的最适添加量。结果显示代餐粉的最优配方为燕麦粉8.86 g、藜麦粉13.29 g、荞麦粉4.43 g、魔芋粉4.43 g、大豆分离蛋白10 g、脱脂乳粉8 g、混合粉2 g、木糖醇4.87 g、三氯蔗糖0.019 2 g、苹果粉3.92 g。此配方下的代餐粉色泽明亮、谷香浓郁、口感醇和,粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维的含量分别为24.36、2.30、38.06 g/100 g。粉质特性测定结果显示,该代餐粉溶解度和水合能力较好,流动性一般,不易飞溅。冲调后质构测定显示该代餐粉有一定表面硬度,稠度适中、黏度低,所制得的代餐粉富含高膳食纤维,具有调节肠胃功能。

关键词:代餐粉;膳食纤维;调节肠胃功能;等级一致性检验;质量标准

代餐粉是一种由谷类、豆类、薯类等为主,其它属类植物的根、茎、果实等为辅,调配制成的一种单一或综合性冲调粉剂产品,具有营养全面、低热量、食用便捷等优点,深受消费者喜爱[1]。目前肠胃功能障碍问题日益突出,给人们的生活造成严重影响。近年来我国超重和肥胖症患者人数呈不断上升趋势,肥胖会引起糖代谢受损、胰岛素抵抗、脂代谢紊乱,进而导致2 型糖尿病、高血压、血脂异常等疾病[2]。因此,针对肠胃功能障碍及肥胖问题研究开发更多产品具有重要意义。研究表明,食用富含营养的植物化学物质代餐有助于减少腰臀部脂肪,提高高密度脂蛋白胆固醇水平[3],且利用代餐粉的膳食干预减肥方法能显著改善人体的身体质量指数(body mass index,BMI)值,而且更容易坚持[4]。苏琛等[5]通过研究表明药食同源中药代餐粉对超重及肥胖人群有明显减轻体重作用,同时具有良好的安全性,可代替一至两餐正餐[6-7]

燕麦、藜麦、荞麦是我国重要的杂粮品种,含有较高的膳食纤维且营养丰富,其中燕麦水溶性膳食纤维的含量在粮谷类占比最高[8],藜麦含有丰富的营养和总膳食纤维[9],苦荞所含的多种膳食纤维约为一般加工精制大米的10 倍,可以促进肠胃蠕动[10]。任向楠等[11]通过研究表明摄入高膳食纤维的食物,可有效地控制机体对食物的摄入量,从而达到减肥的目的。魔芋含有大量的葡甘露聚糖,在调节肠道菌群、保护肠道黏膜等方面有明显的生物活性[12]。大豆分离蛋白是一种具有良好凝胶性能的植物蛋白,其内含有多种氨基酸,可以促进乳酸菌、双歧杆菌等益生菌增殖。党参、山楂、陈皮是药食同源物质,党参中主要活性成分党参多糖能增加胃黏膜、胃壁厚度,推动肠蠕动,提高消化能力[13];山楂多糖具有促进保加利亚乳杆菌的生长、吸附肠道中的有害物质、改善肠道菌群、增加饱腹感、润肠通便、排除肠道毒素等作用[14];陈皮能促进胃液分泌,有助于消化功能[15]

目前国内所开发的代餐粉产品有抹茶代餐粉、大麦嫩叶紫薯复合代餐粉、葛根复合代餐粉等[16-18],对于代餐粉的研究大多侧重于富含膳食纤维的单一谷物原料或单味中药为原料的研究,而对于多种杂粮与调节肠胃功能的低血糖生成指数(glycemic index,GI)代餐粉的研究较少。因此,本研究以富含高膳食纤维的基础谷物粉燕麦、藜麦、荞麦、魔芋、大豆分离蛋白,以及具有调节肠胃功能的党参、山楂、陈皮为主要原料,旨在开发一种营养均衡,兼具调节肠胃功能的高膳食纤维代餐粉,为功能性代餐粉产品的开发提供参考,以期为代餐产品进一步的研究和应用提供科学基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆分离蛋白、燕麦粉、藜麦粉、荞麦粉、魔芋粉、山楂粉、苹果粉、木糖醇、三氯蔗糖:陕西贝尔生物科技有限公司;脱脂乳粉:天津伊利乳业有限责任公司;党参、陈皮:甘肃归香九州药业有限责任公司。

GZX-9030MBE 电热鼓风干燥箱:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;LT2002E 电子天平:常熟市天量仪器有限责任公司;C21-RT2131 多功能电磁炉:美的集团股份有限公司;TD4ZWS 离心机:湖南湘立科学仪器有限公司;20、80 目药典筛:台州三门跃阳筛网厂;TA.XTC-16 质构仪:上海保圣实业发展有限公司;UPTK1800N 凯氏定氮仪:北京优普通用科技有限公司;NAI-ST-6A 索氏抽提器:上海那艾实验仪器有限公司;HH-1 恒温振荡水浴锅:青岛聚创环保集团有限公司;SS-6C 真空抽滤器:青岛溯源环保设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 代餐粉制备的基本工艺

将基础谷物粉过80 目筛,按谷物配方比例混合均匀后添加辅料,将基础谷物粉与辅料充分混合均匀、包装即得最终产品。

1.2.2 基础谷物粉配方优化

参考张超文等[19]的方法,初步确定代餐粉配方总量为60 g,由于脱脂乳粉和大豆分离蛋白富含较高蛋白质,营养价值较高,故先固定脱脂乳粉、大豆分离蛋白的含量以满足产品所需高蛋白含量。T/CNSS 002—2019《代餐食品》[20]中规定代餐食品中蛋白质提供的能量需满足占总能量25%~50% 的要求,每餐代餐食品所提供的能量在835~1 670 kJ,能量的计算按每餐代餐食品中蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维的含量乘以各自相应的能量系数,蛋白质、碳水化合物的能量系数为17 kJ/g、脂肪的能量系数为37 kJ/g、膳食纤维的能量系数为8 kJ/g。本试验所用大豆分离蛋白的蛋白质含量为90.1%,脱脂乳粉的蛋白质含量为35.2%,按60 g 代餐粉中包含大豆分离蛋白10 g,脱脂乳粉8 g进行计算,该60 g 代餐粉中蛋白质含量已达到11.83 g,以总能量835 kJ 为参考标准,已占据总能量的24.09%,因此固定大豆分离蛋白为10 g,脱脂乳粉为8 g,进行下一步试验。

美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)规定全谷物食品中全谷物含量至少占食物总质量的51%[21],本试验参考该要求计算得到谷物粉添加总量为30.6 g,为方便计算最后取值为31 g。本试验采用的谷物原料为燕麦粉(A)、藜麦粉(B)、荞麦粉(C)、魔芋粉(D),将4 种原料粉分别按质量比1∶2∶3 进行相互调配,得到A1∶B1∶C1∶D1、A1∶B2∶C2∶D2、A1∶B3∶C3∶D3、A2∶B1∶C2∶D3、A2∶B2∶C3∶D2、A2∶B3∶C1∶D1、A3∶B1∶C3∶D2、A3∶B2∶C1∶D3、A3∶B3∶C2∶D1 共9 种 配 比。谷 物 总 量 为31 g,字母下标的1、2、3 代表每种谷物原料在该项中的质量比例。对其外观、口感、流动性和速溶性的影响进行等级一致性检验得到4 种原料粉的最佳配方[17]。在等级一致性检验中针对外观、口感、流动性和速溶性设计4 个试验,将试验结果由好至差按等级排列成9~1,最好的定为9,最差的定为1。试验前所有原料过80 目筛,统一采用80 ℃白开水以料液比1∶8(g/mL)进行冲调。

1.2.2.1 外观试验

将9 组不同谷物配方的代餐粉按设计比例混合均匀,比较冲调前后各组的颜色差异;由于后期添加的混合粉颜色较深,按冲调前后颜色由浅至深排序,颜色最浅定为9,最深定为1。

1.2.2.2 口感试验

将9 组不同谷物配方的代餐粉按设计比例进行冲调,以燕麦清香味和细腻度为指标比较代餐粉的口感并依次排序,最好的定为9,最差的定为1。

1.2.2.3 流动性试验

准确称取5 g 代餐粉置于烧杯中,加入40 mL 80 ℃的白开水进行冲调,充分搅拌均匀后静置,以静置5 min 后的流动性作为评价指标,按代餐粉流动性好坏进行排序,最好的定为9,最差的定为1。

1.2.2.4 速溶性试验

准确称取20 g 代餐粉置于烧杯中,加入100 mL 80 ℃的白开水进行冲调,顺时针搅拌至代餐粉完全溶解均匀,按代餐粉完全搅拌均匀时间由短到长的顺序依次排序,用时最短的定为9,用时最长的定为1。

1.2.2.5 标准差及卡方值计算

根据外观、口感、流动性、速溶性的评分等级和(Ri)和等级和平方(Ri2)计算标准差及卡方值。计算公式如下。

式中:S 为标准差;X2 为卡方值;Ri 为等级和;Ri2为等级和平方;i 为试验组号;m 为试验因素个数;n 为配方比例个数。

1.2.3 辅料添加量单因素试验

确定谷物粉最佳比例后通过单因素试验分别考察混合粉(党参、山楂、陈皮按质量比1∶1∶1 混合)、木糖醇、三氯蔗糖、苹果粉添加量对代餐粉感官评分的影响。固定木糖醇5 g、三氯蔗糖0.025 g、苹果粉4 g,对不同混合粉添加量(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g)进行考察;固定混合粉2 g、三氯蔗糖0.025 g、苹果粉4 g,对不同木糖醇添加量(3、4、5、6、7 g)进行考察;固定混合粉添加量2 g、木糖醇添加量5 g、苹果粉添加量4 g,对不同三氯蔗糖添加量(0.015、0.020、0.025、0.030、0.035 g)进行考察;固定混合粉添加量2 g、木糖醇添加量5 g、三氯蔗糖添加量0.025 g,对不同苹果粉添加量(2、3、4、5、6 g)进行考察,以代餐粉的感官评分为标准评定。

1.2.4 感官评分标准

结合T/DCF 001—2019《代餐粉》[22]中感官检验项目要求及本代餐粉实际情况制定代餐粉的感官评价标准,如表1 所示。选取10 人组成代餐粉感官评价小组,将代餐粉冲调后分别从色泽、风味、口感及冲调性4 个方面对其进行评价并打分。

表1 减脂代餐粉感官评分标准
Table 1 Sensory scoring criteria of fat reducing meal replacement powder

感官指标色泽风味口感冲调性好(8~10)明亮均匀,呈米白色香气浓郁协调,具有谷物清香、无异味口感醇和、甜味适中、无苦涩味快速溶解,呈糊糊状一般(4~<8)色泽较深,不完全均匀相对协调,但谷物香味不足、有异味口感一般,稍甜或略淡有轻微苦涩味溶解稍慢,稍稠或稍稀差(1~<4)色泽过深,且不均匀风味不协调,无谷物香味,异味重口感不好,过甜或不甜,苦涩味明显溶解时间长,过稠权重0.2 0.2 0.4 0.2

1.2.5 辅料添加量响应面试验

单因素试验发现混合粉添加量增加至2 g 以上会严重影响代餐粉的口感,因此固定混合粉添加量为2 g,以木糖醇、三氯蔗糖和苹果粉的添加量作为3 个优化因素,以代餐粉感官评分为指标进行响应面试验确定代餐粉辅料的最佳配比。因素水平见表2。

表2 Box-Behnken 试验因素与水平
Table 2 Factors and levels of Box-Behnken design

水平-1 0 1因素E 木糖醇添加量/g 4 5 6 F 三氯蔗糖添加量/g 0.015 0.020 0.025 G 苹果粉添加量/g 8 10 12

1.2.6 代餐粉质量标准建立

1.2.6.1 营养指标测定

结合T/DCF 001—2019《代餐粉》[22]和GB/T 29602—2013《固体饮料》[23]中的要求进行本产品的营养指标测定。根据GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》(第一法)中凯氏定氮法测定粗蛋白含量;根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》(第一法)直接干燥法测定水分含量;根据GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》(第一法)索氏抽提法测定粗脂肪含量;根据GB/T 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》测定膳食纤维含量。

1.2.6.2 粉质特性检测

根据优化得到的代餐粉最佳配方制备产品,对其进行粉质特性检测,具体指标包括:溶解度指数、水合能力、休止角、崩溃角、差角和卡尔指数。

1)溶解度指数

参考宋盼盼等[24]的方法计算溶解度指数,精确称取5 g 代餐粉置于50 mL 烧杯,加入去离子水充分溶解并混匀,取10 mL 液体于离心管,3 000 r/min 离心10 min 后,将上清液转移至称量瓶在105 ℃干燥箱中烘干至恒重,冷却后称质量,计算公式如下。

式中:D 为溶解度指数,%;m0 样品质量,g;m1 为称量瓶的质量,g;m2 为加入上清液烘干后和称量瓶的质量,g;5 为上清液烘干质量与总上清液烘干质量的倍数。

2)水合能力

参考陈相伟等[25]的方法计算水合能力(S,mL/g),计算公式如下。

式中:m 为样品质量,g;m1 为沉淀质量,g;m2 为离心管质量,g。

3)休止角

参考李鹏飞等[26]的方法计算休止角,计算公式如下。

式中:α 指休止角,°;H 指漏斗尾端距平板的距离,cm;r 指圆锥体半径,cm。

4)崩溃角

参考都阳等[27]的方法,结合休止角的计算方法计算崩溃角。

5)差角

差角表示代餐粉的飞溅性能[27],按以下公式计算。

式中:β 为差角,°;α 为休止角,°;θ 为崩溃角,°。

6)堆积密度和振实密度

参考李鹏飞等[26]的方法测量计算代餐粉的堆积密度和振实密度。

7)卡尔指数(carr index,CI)

卡尔指数(C,%)可用来衡量粉体的流动性,卡尔指数可通过堆积密度(D,g/mL)和振实密度(S,g/mL)计算获得[26],其计算公式如下。

1.2.6.3 质构分析

为更加客观的描述代餐粉的冲调性能,选用质构仪对冲调后的代餐粉进行表面硬度、黏度和稠度的测定并进行质构分析,质构测试采用TA/0.5 的凝胶探头,选用单次测试模式,测试类型为下压,目标模式为位移,目标数值为5 mm,测试时的探头前速度为0.50 mm/s,测试速度为0.20 mm/s,测试后速度为0.20 mm/s,触发点类型为力,触发力为2 g。

1.3 数据处理

每组试验重复3 次,以平均值±标准差表示结果;根据卡方检验进行等级一致性检验分析,P 值大于临界卡方值,表示影响显著;利用Design-Expert 11.1.0.1软件进行响应面分析。

2 结果与分析

2.1 基础谷物粉配方优化

根据等级一致性检验方法,考察9 组不同比例的基础谷物粉对代餐粉的外观、口感、流动性和速溶性的影响,并将每种检测指标进行记录和排序,结果见表3。

表3 不同比例谷物粉对代餐粉质量的影响排序
Table 3 Effects of different grain formula ratios on quality of meal replacement powder

序号1 2 3 4 5 6 7 8 9配方比例A1∶B1∶C1∶D1 A1∶B2∶C2∶D2 A1∶B3∶C3∶D3 A2∶B1∶C2∶D3 A2∶B2∶C3∶D2 A2∶B3∶C1∶D1 A3∶B1∶C3∶D2 A3∶B2∶C1∶D3 A3∶B3∶C2∶D1口感5 6 4 1 7 9 8 3 2流动性6 5 4 1 7 9 8 2 3速溶性2 4 5 1 8 9 7 6 3等级和13 15 13 3 22 27 23 11 8等级和平方169 225 169 9 484 729 529 121 64

由表3 可知,9 组代餐粉冲调前后的外观均为燕麦色,几乎一样,无法分辨颜色深浅,因此将外观评定排序删除。口感、流动性、速溶性的标准差及卡方值根据1.2.2.4 的公式进行计算,计算结果显示S=474,X2=21.07。根据自由度(v)=8,查卡方临界表得X2 0.05(8)=15.507,可知X2X20.05(8),表明P<0.05,提示检验结果有统计意义,即各原料比例对口感、流动性、速溶性有显著性差异。因此,谷物粉最适配方比例为综合排序得分最高的第6 组,即A2B3C1D1,燕麦粉8.86 g、藜麦粉13.29 g、荞麦粉4.43 g、魔芋粉4.43 g。

2.2 辅料添加量单因素试验结果

不同添加量的混合粉、木糖醇、三氯蔗糖和苹果粉的代餐粉感官评分结果如图1 所示。

图1 不同辅料添加量单因素试验结果
Fig.1 Single factor experimental results with different amounts of excipients

由图1 可知,考虑在不影响代餐粉感官品质的基础上,混合粉添加量越大越好,混合粉最适添加量为2 g。木糖醇是从玉米芯等植物原料提取的天然甜味剂[28]。本试验中木糖醇起增甜作用,可中和混合粉的苦味,根据单因素试验选择木糖醇最适添加量范围为4~6 g。三氯蔗糖在人体内基本不被分解、吸收,热量值为零,可供肥胖患者食用,与木糖醇一起使用有甜度互补的作用,使甜味更加自然[29],根据单因素试验选择三氯蔗糖最适添加量范围为0.015~0.025 g。苹果含糖类、维生素C、有机酸、膳食纤维及黄酮等物质,膳食纤维有助于预防肥胖、抵抗癌症[30]。根据单因素试验选择苹果粉的最适添加量范围为3~5 g。

2.3 响应面试验

响应面试验水平值设计及结果如表4 所示,二次模型方差分析如表5 所示。

表4 Box-Behnken 试验设计与结果
Table 4 Box-Behnken experimental design and results

试验号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 E 木糖醇添加量/g 4 5 6 5 4 5 5 5 4 5 6 5 5 6 6 5 4 F 三氯蔗糖添加量/g 0.020 0.020 0.015 0.020 0.025 0.020 0.025 0.020 0.020 0.015 0.020 0.025 0.015 0.020 0.025 0.020 0.015 G 苹果粉添加量/g 3 4 4 4 4 4 3 4 5 5 5 5 3 3 4 4 4 Y 感官评分7.50 8.40 7.10 8.50 6.50 8.35 6.80 8.30 7.90 7.15 7.00 6.40 7.30 7.60 6.00 8.45 7.20

表5 二次模型的方差分析
Table 5 Analysis of variance of quadratic model

注:**表示影响极显著(P<0.01),*表示影响显著(P<0.05)。

来源模型E 木糖醇添加量F 三氯蔗糖添加量G 苹果粉添加量EF EG FG E2 F2 G2残差失拟项误差总变异平方和9.71 0.245 0 1.16 0.070 3 0.040 0 0.250 0 0.015 6 1.30 5.51 0.497 5 0.083 1 0.025 0 9.79自由度9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 3 4 16均方1.08 0.245 0 1.16 0.070 3 0.040 0 0.250 0 0.015 6 1.30 5.51 0.497 5 0.011 9 0.019 4 0.006 2 F 值90.85 20.63 97.92 5.92 3.37 21.05 1.32 109.71 463.84 41.90 3.10 P 值<0.000 1 0.002 7<0.000 1 0.045 2 0.109 1 0.002 5 0.289 0<0.000 1<0.000 1 0.000 3 0.151 5显著性***************

对试验结果进行二次多元回归拟合分析得到回归方程:Y=8.40-0.175 0E-0.381 2F-0.093 7G-0.100 0EF-0.250 0EG-0.062 5FG-0.556 3E2-1.14F2-0.343 7G2。模型P 值<0.000 1,达到极显著的水平。失拟项P=0.151 5>0.05,失拟项检验不显著,说明残差由随机误差所引起。该试验模型的复决定系数R2=0.991 5,表明该模型拟合度较好,其校正决定系数R2Adj=0.980 6,表明此模型可以解释98.06%响应值的变化。因此该模型可用于本代餐粉感官评分的分析和预测。此外,EF 和交互项EG、二次项式E2F2G2 对代餐粉感官评分影响极显著(P<0.01),G 对代餐粉感官评分影响显著(P<0.05),交互项EFFG 对代餐粉感官评分影响不显著。根据F 值大小可知,影响代餐粉感官评分的因素排序为三氯蔗糖添加量>木糖醇添加量>苹果粉添加量。

木糖醇、三氯蔗糖和苹果粉之间的交互作用对代餐粉感官评分影响的响应面和等高线见图2。

图2 各因素之间的交互作用对代餐粉感官评分影响的响应面和等高线
Fig.2 Response surface and contour lines of interaction among various factors on sensory score of meal replacement powder

等高线呈椭圆形表示两因素交互作用显著,圆形则与之相反,曲面图可以更直观地反映出不同因素之间的交互作用,曲面越陡,作用越显著。由图2 可知,木糖醇和苹果粉添加量对代餐粉感官评分的交互作用的等高线为明显椭圆形且等高线密集,响应面坡度较陡,说明木糖醇和苹果粉添加量之间的交互作用对代餐粉感官评分存在极显著影响,与表5 中方差分析结果一致。

2.4 验证试验

响应面结果显示木糖醇添加量为4.87 g、三氯蔗糖添加量为0.019 2 g、苹果粉添加量为3.92 g 时的代餐粉可达到最高感官评分,Design-Expert 11.1.0.1 系统预测该代餐粉最高感官评分为8.44。因此根据代餐粉配方即大豆分离蛋白10 g、脱脂乳粉8 g、燕麦粉8.86 g、藜麦粉13.29 g、荞麦粉4.43 g、魔芋粉4.43 g、药粉2 g、木糖醇4.87 g、三氯蔗糖0.0192 g、苹果粉3.92 g进行验证试验。结果显示,此配方实际感官评分为8.30±0.05,与预测值基本达到一致,此配方下得到的代餐粉色泽均匀、具有较好谷物清香、口感细腻、甜味适中、冲调性极好。本代餐粉最终配方总量为59.82 g,其基础谷物粉为31 g,符合FDA 对全谷物食品中全谷物含量的要求。

2.5 代餐粉的品质特性

2.5.1 营养指标测定

代餐粉营养指标测定结果见表6。

表6 代餐粉的营养指标测定
Table 6 Determination of nutritional indexes of fat reducing meal replacement powder

注:/表示代餐粉标准对脂肪及膳食纤维含量无特定要求。

检验项目检测结果指标要求水分含量/(g/100 g)5.03±0.25≤10 g粗蛋白含量/(g/100 g)24.36±0.27≥8 g/份粗脂肪含量/(g/100 g)2.30±0.15/膳食纤维含量/(g/100 g)38.06±0.31/

由表6 可知,代餐粉的水分含量、粗蛋白含量均符合T/DCF 001—2019《代餐粉》、T/CNSS 002—2019《代餐食品团体标准》等代餐食品标准国家标准,且粗蛋白、膳食纤维含量高,粗脂肪含量低,在提供大量膳食纤维的同时兼具高蛋白、低脂肪的特点。

2.5.2 粉质特性检测

粉质特性检测结果见表7。

表7 不同代餐粉的粉质特性比较
Table 7 Comparison of powder properties of different meal replacement powder

注:同列不同小写字母代表差异显著(P<0.05)。

项目代餐粉市售1市售2溶解度指数/%25.08±0.25a 23.62±0.31b 22.10±0.16c水合能力/(mL/g)5.84±0.18a 4.36±0.28b 4.59±0.19b休止角/°41.02±2.56c 48.06±2.88a 45.37±3.37b崩溃角/°37.60±2.05b 37.09±1.96c 38.42±2.35a差角/°3.42±0.51c 10.97±1.17a 6.95±1.58b卡尔指数/%33.93±1.10c 38.13±1.75a 34.84±1.35b

由表7 可知,本代餐粉溶解度和水合能力均优于两种市售产品。休止角常用来评价流动性,休止角越小流动性越好,有研究报道指出,休止角在36°~40°,流动性较好,休止角在41°~45°[26],流动性合格;卡尔指数也用于评价流动性,卡尔指数小于15%表示流动性非常好、卡尔指数在15%~20%表示流动性较好、卡尔指数在20%~35% 表示流动性一般[24]。经测定该代餐粉和市售两种代餐粉的流动性均属于一般水平。差角常用来评价飞溅性能,差角越大飞溅性能越强,本代餐粉的差角均小于两种市售代餐粉,说明该代餐粉飞溅性能优于两种市售产品,不易飞溅。

2.5.3 质构分析

对本代餐粉进行质构分析结果见表8。

表8 减脂代餐粉的质构分析结果
Table 8 Texture analysis results of fat reducing meal substitute meal replacement powder

表面硬度/g 6.872±0.419黏度/(g·s)-0.613±0.687稠度/(g·s)23.21±2.39

由表8 可知,该代餐粉有一定表面硬度,稠度适中,符合代餐粉糊糊状的特性;其黏度低,表明代餐粉粉质之间有较好的分散性、易冲泡、不易黏聚、入口不会产生糊嘴感。

3 结论

本文以4 种基础谷物粉为代餐粉主要原料,利用等级一致性检验得到最佳基础谷物粉配比(燕麦粉∶藜麦粉∶荞麦粉∶魔芋粉=2∶3∶1∶1),以感官评分为指标,通过单因素及响应面试验优化得到代餐粉辅料添加最优配方为燕麦粉8.86 g、藜麦粉13.29 g、荞麦粉4.43 g、魔芋粉4.43 g、大豆分离蛋白10 g、脱脂乳粉8 g、混合粉2 g、木糖醇4.87 g、三氯蔗糖0.019 2 g、苹果粉3.92 g。此配方下的代餐粉色泽明亮、谷香浓郁、口感醇和,粗蛋白含量为24.36 g/100 g、粗脂肪含量为2.30 g/100 g、膳食纤维含量为38.06 g/100 g。粉质特性测定结果显示该代餐粉溶解度、水合能力较好,流动性一般,不易飞溅。冲调后质构测定显示该代餐粉有一定表面硬度,稠度适中、黏度低,冲调时具有较好的分散性、易冲泡、入口不会产生糊嘴感。

本代餐粉在高蛋白、高膳食纤维的同时还添加了具有调节肠胃功能的党参、山楂和陈皮,香味协调、口感较好,并具有低热量、低脂肪、富含高蛋白质和钙等特点,在色泽、口感和溶液稳定性方面既满足人体基本营养需要,又满足当代人对代餐饮料食品的需求,且功能性成分较多,饱腹感较强,符合健康减肥的理念,很好的适应了市场的需求。该配方符合食品国家标准的规定,此产品可为目前对不溶性膳食纤维不易与其他营养物质结合,在食品工业中的应用受到极大限制、产品单一、综合开发不足的问题,以及实现谷物高值化利用与多味中药复配提供理论参考。

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Preparation and Quality Characteristics of High Dietary Fiber Cereal Meal Replacement Powder

WANG Xiaomin1,LUO Jinjin1,ZHANG Najun1,QIN Nan1,GUO Lili1,YANG Yukun2,LIU Rui1*
(1.College of Pharmaceutical and Food Engineering,Shanxi University of Chinese Medicine,Jinzhong 030619,Shanxi,China;2.School of Life Science,Shanxi University,Taiyuan 030006,Shanxi,China)

Abstract:To prepare a high dietary fiber meal replacement powder with both gastrointestinal function regulation and weight reduction effects,this study used oat powder,quinoa powder,buckwheat powder,and konjac powder as grain raw materials to determine the optimal ratio of basic grain powder through grade consistency testing.The main raw materials for regulating gastrointestinal function were mixed powder(Codonopsis pilosula∶hawthorn∶tangerine peel=1∶1∶1,mass ratio),which was derived from medicinal and food sources,combined with soy protein isolate,defatted milk powder,xylitol,sucralose,and apple powder. Sensory evaluation was used as an indicator to determine the optimal amount of raw materials and excipients in meal substitutes through single-factor experiments and response surface methodology experiments. The results showed that the optimal formula for meal replacement powder was 8.86 g of oat powder,13.29 g of quinoa powder,4.43 g of buckwheat powder,4.43 g of konjac powder,10 g of soy protein isolate,8 g of skimmed milk powder,2 g of mixed powder,4.87 g of xylitol,0.019 2 g of sucralose,and 3.92 g of apple powder.The meal replacement powder under this formula exhibited a bright color,rich grain aroma,and a mellow taste. The protein,fat,and dietary fiber content were 24.36,2.30 g/100 g,and 38.06 g/100 g,respectively. The measurement results of powder properties showed that the solubility and hydration ability of this generation of meal powder were good,the fluidity was average,and it was not easy to splash. The texture measurement after blending showed that the meal powder had a certain surface hardness,moderate consistency,and low viscosity. The meal replacement powder produced was rich in high dietary fiber and can regulate gastrointestinal function.

Key words:meal replacement powder;dietary fiber;regulation of gastrointestinal function;grade consistency test;response surface experiment;quality standard

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.18.018

基金项目:国家自然科学基金面上项目(32072301);山西省应用基础研究计划自然科学研究面上项目(20210302123227);山西中医药大学科技创新能力培育计划“太行本草”专项(2022PY-TH-21)

作者简介:王小敏(1989—),女(汉),副教授,博士研究生,研究方向:食品化学与食品营养学。

*通信作者:刘瑞(1987—),女(汉),讲师,博士研究生,研究方向:食品工程。

引文格式:

王小敏,骆津津,张娜郡,等.高膳食纤维谷物代餐粉的制备及其品质特性[J].食品研究与开发,2024,45(18):132-140.

WANG Xiaomin,LUO Jinjin,ZHANG Najun,et al. Preparation and Quality Characteristics of High Dietary Fiber Cereal Meal Replacement Powder[J].Food Research and Development,2024,45(18):132-140.

责任编辑:张璐

收稿日期:2023-09-12