薏苡（Coix lacryma-jobi L.）属于禾本科，其干燥成熟种仁（薏苡仁）兼具食用与药用价值，薏苡仁因富含蛋白质、脂肪酸、微量元素及维生素等营养物质，被称作“世界禾本科植物之王”[1]。研究表明，薏苡仁不仅具有健脾益胃、补肺清热、祛风胜湿的传统功效，其生理活性还涉及抗癌、增强免疫力、降血糖及消炎镇痛等方面[2-3]。黑豆作为我国广泛种植的优质杂粮农作物，因其具有较高的营养价值而备受推崇[4]。黑豆的蛋白质含量高于大豆，为34%～40%，其含有的必需氨基酸占总氨基酸比例超过40%[5]。黑豆是一种很好的抗氧化剂，具有清除自由基、延缓衰老、调节免疫、降低血压、预防疾病的作用[6-7]。苹果中的部分营养成分在抵御衰老、抵御癌症、预防心脏病、提升记忆力方面具有积极作用[8]。芒果含有膳食纤维、蛋白质、植物多糖、黄酮类物质及没食子酸等成分，具备抗肿瘤、抗氧化及排毒的功效[9]。木糖醇可较好地稳定机体中的血糖水平。此外，魔芋精粉能调节人体的消化系统，因其富含葡萄甘露聚糖及膳食纤维，食用之后会产生较强饱腹感[10]。膳食纤维不仅能帮助消化，缩短食物的消化过程，也能够降低消化系统对脂质的摄取，从而提高消化系统的健康水平。
当前，随着经济发展，营养不均衡引发的营养缺乏、过剩及代谢综合征等问题日益凸显。随着人们的生活节奏加快和生活的压力增加，人们对于健康食品的追求愈发迫切。传统饮食方式已难以满足当下需求，因而开发全面营养且便于制作的食品，是当前迫切需要解决的问题。在这样的需求推动下，市场上出现了各式各样的健康、营养快餐和速食产品，它们不仅味道丰富，而且操作简便[11-12]。代餐粉是一种可以直接食用的食品，既方便食用又能做到营养均衡，适合作为早餐或代餐。
研究显示，多样化的膳食结构是改善亚健康状态的有效方法[13]。基于此，本试验以薏苡仁粉、黑豆粉为主要原料，芒果粉、苹果粉、木糖醇、魔芋精粉为辅料，在单因素试验的基础上，采用响应面试验结合感官评分优化薏苡仁复合代餐粉的配方，并测定其碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素C、抗氧化能力、水分含量、湿润下沉性以及速溶性，旨在开发兼具营养与便捷性的复合代餐粉，为消费者提供更多营养食品选择。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
薏苡仁、黑豆、苹果、芒果粉、魔芋精粉、木糖醇：市售；乙酸、硼酸、氢氧化钠、硫酸铜、硫酸钾、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（ 1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）：天津市科密欧化学试剂有限公司；浓硫酸、盐酸、无水乙醇、无水乙醚：重庆川东化工有限公司；固蓝盐B、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂：北京索莱宝科技有限公司。所用试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
高速冷冻离心机（ST-8R）：赛默飞世尔科技有限公司；智能生化培养箱（SHP-160）：上海三发科学仪器有限公司；恒温水浴锅（HH-8）：广州市典锐化玻实验仪器有限公司；烘箱（YMC-306Q）：广州市番禺成功烘焙设备制造有限公司；紫外分光光度计（T6）：上海菁华科技仪器有限公司；电磁炉（C21-WK2102）、料理机（MJBL80Q2）：美的集团股份有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 流程图
薏苡仁复合代餐粉工艺流程见图1。
图1 薏苡仁复合代餐粉工艺流程
Fig.1 Coix seed compound meal replacement powder process flow
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 原料处理
将薏苡仁洗净3次，按料液比1∶15（g/mL）加水，置于2 100 W电磁炉加热煮沸45 min。将煮熟的薏苡仁均匀铺于铁板上，100 ℃烘干后粉碎，过100目筛，待用。
采用2 100 W电磁炉煮制黑豆2 h。将黑豆煮熟后铺于铁板上，100 ℃烘干后粉碎，过100目筛，待用。
1.3.2.2 苹果处理
称取适量的鲜苹果，洗净后去核去皮并切块，用2 100 W电磁炉煮制5 min，置于60～80 ℃烘箱烘干，将烘干后的苹果经料理机粉碎后过100目筛，制得苹果粉，备用。
1.3.2.3 其他辅料处理
将芒果粉、木糖醇、魔芋精粉分别过100目筛，备用。
1.3.2.4 代餐粉的处理
配方以30 g计算，将粉碎过筛后的薏苡仁粉、黑豆粉、苹果粉、芒果粉、魔芋精粉、木糖醇按一定比例混合调配[14]。
1.3.3 单因素试验
固定薏苡仁粉10 g，黑豆粉6 g，苹果粉2.5 g、芒果粉2.5 g、魔芋精粉0.3 g、木糖醇6 g、水120 mL，分别考察薏苡仁粉添加量（4、6、8、10、12 g）、黑豆粉添加量（4、6、8、10、12 g）、苹果粉添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）、芒果粉添加量（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g）、木糖醇添加量（4、5、6、7、8 g）、魔芋精粉添加量（0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g）对薏苡仁复合代餐粉感官评分的影响。
1.3.4 响应面试验设计
基于单因素试验结果，以感官评分作为响应值，选取影响明显的薏苡仁粉添加量（A）、黑豆粉添加量（B）、木糖醇添加量（C）和魔芋精粉添加量（D） 4个因素作为自变量，采用Design-Expert 8.0设计四因素三水平响应面试验[15]，试验因素和水平如表1所示。
表1 薏苡仁复合代餐粉响应面试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of response surface tests of composite meal replacement powder mainly made from coix seed
水平-1 C 木糖醇添加量/g 0 1 A 薏苡仁粉添加量/g 8 10 12 B 黑豆粉添加量/g 8 10 12 5 6 7 D 魔芋精粉添加量/g 0.2 0.3 0.4
1.3.5 感官评价
感官评价小组由10名受过训练的食品相关人员构成，从颜色、风味、口感、冲调性、组织状态5个维度，对薏苡仁复合代餐粉进行综合评定。感官评分标准如表2所示。
表2 薏苡仁复合代餐粉的感官评分标准
Table 2 Sensory scoring criteria of composite meal replacement powder mainly made from coix seed
指标颜色（10）风味（25）口感（25）冲调性（20）评分8～10 5～＜8 0～＜5 20～25 14～＜20 0～＜14 20～25 14～＜20 0～＜14 14～20组织状态（20）感官评分标准呈咖啡色，颜色均匀，色泽较好颜色不均匀，色泽较深或较浅有杂质的颜色，颜色异常香气协调，有米香、豆香及果香味较为协调，米香、豆香及果香味不足风味不协调，难以接受有薏仁米、黑豆及水果滋味浓郁，口感细腻有薏仁米等特有滋味，甜味偏淡或偏重口感较粗糙口感粗糙，难以下咽，口感差无疙瘩，颗粒细小，溶解快，流动性较好，冲调后无结块现象小疙瘩，有明显的颗粒，缓慢溶解，易于搅拌疙瘩较多，颗粒较大，难以搅拌无杂质，均匀乳浊液，无分层不含杂质，含少量颗粒的乳剂，没有明显的分层含有不纯的物质，乳剂中有很多小块，分层7～＜14 0～＜7 14～20 7～＜14 0～＜7
1.3.6 理化指标测定
参照文献[16]的方法测定湿润下沉性。参照文献[10]的方法测定速溶性。参照文献[17]的方法测定碳水化合物含量。根据 GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[18]中的凯氏定氮法测定蛋白质含量。根据GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[19]中的酸水解法测定脂肪含量。根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[20]中的直接干燥法测定样品中的水分含量。参照文献[21]的方法测定DPPH自由基清除率。参照文献[22]的方法测定维生素C含量。
1.4 数据分析
采用 Excel 2016进行数据整理与计算，采用 IBM SPSS Statistics 26进行数据统计分析，运用 Design-Expert 8.0进行响应面试验设计，Origin 2019 b64Bit绘图。
2 结果与分析
2.1 薏苡仁复合代餐粉单因素试验结果
2.1.1 薏苡仁粉添加量对复合代餐粉品质的影响
薏苡仁粉添加量对复合代餐粉品质的影响见图2。
图2 薏苡仁粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.2 Effect of coix seed powder addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图2可知，薏苡仁粉添加量能改变代餐粉口感或风味，说明薏苡仁粉在代餐粉中起着至关重要的作用，随着薏苡仁粉添加量增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。这是由于薏苡仁粉中淀粉含量升高导致代餐粉黏度增加，适口性降低。因此，选取薏苡仁粉添加量8、10、12 g用于后续响应面试验。
2.1.2 黑豆粉添加量对复合代餐粉品质的影响
黑豆粉添加量对复合代餐粉品质的影响见图3。
图3 黑豆粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.3 Effect of black bean powder addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图3可知，随着黑豆粉添加量的增加，产品的感官评分先增大后减小，说明黑豆粉对代餐粉的口味有一定的影响。黑豆粉的加入可以增加豆香，但当黑豆粉添加量过高时，会导致代餐粉口感变差，香味不均匀，不易消化。因此，选取黑豆粉添加量8、10、12 g用于后续响应面试验。
2.1.3 苹果粉添加量对复合代餐粉品质的影响
苹果粉添加量对复合代餐粉品质的影响见图4。
图4 苹果粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.4 Effect of apple powder addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图4可知，随着苹果粉添加量的增加，感官评分呈现先升高后降低的趋势。增加苹果粉，代餐粉风味香甜，过多的苹果粉掩盖代餐粉原有风味，使薏苡仁、黑豆风味降低，使得产品的感官品质下降。因此，2.0 g为苹果粉的最优添加量。
2.1.4 芒果粉添加量对复合代餐粉品质的影响
芒果粉添加量对复合代餐粉品质的影响见图5。
图5 芒果粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.5 Effect of mango powder addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图5可知，随着芒果粉添加量的增加，产品的感官评分呈现先上升后下降的趋势。适量芒果粉可赋予产品独特果香，过量则导致风味失衡。因此，选择2.0 g芒果粉的作为代餐粉添加量。
2.1.5 木糖醇添加量对复合代餐粉品质的影响
木糖醇添加量对复合代餐粉品质的影响见图6。
图6 木糖醇添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.6 Effect of xylitol addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图6可知，木糖醇的添加量为4～8 g时，感官评分呈现先上升后下降的趋势。高添加量会导致口感甜腻，掩盖原料本味。因此，选取木糖醇添加量5、6、7 g用于后续响应面试验。
2.1.6 魔芋精粉添加量对复合代餐粉品质的影响
魔芋精粉添加量对复合代餐粉品质的影响见图7。
图7 魔芋精粉添加量对复合代餐粉感官品质的影响
Fig.7 Effect of konjac flour addition on sensory quality of composite meal replacement powder
由图7可知，随着魔芋精粉添加量的增加，感官评分呈先增大后减小的趋势。加入适量的魔芋精粉，可以增加代餐粉黏性，若加入过量，代餐粉则会容易挂口，而且放置时间长还会导致产品分层现象，从而使产品的感官品质降低。因此，选取魔芋精粉添加量0.2、0.3、0.4 g用于后续响应面试验。
2.2 薏苡仁复合代餐粉响应面试验结果与分析
基于单因素试验的结果剖析，选取对薏苡仁复合代餐粉影响明显的薏苡仁粉添加量（A）、黑豆粉添加量（B）、木糖醇添加量（C）、魔芋精粉添加量（D）4个因素作为自变量，并且感官评分作为响应值，苹果粉和芒果粉的添加量均为2.0 g，试验设计及结果如表3所示。
表3 薏苡仁复合代餐粉优化响应面试验设计及结果
Table 3 Response surface test design and results of composite meal replacement powder mainly made from coix seed
序号B 黑豆粉添加量/g C 木糖醇添加量/g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 8 8 1 2 11 12 13 14 15 16 17 18 18 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 A 薏苡仁粉添加量/g 8 12 8 12 10 10 10 10 8 12 8 12 10 10 10 10 8 12 8 12 10 10 10 10 10 10 10 10 100 12 10 10 10 10 10 10 10 10 8 12 8 12 10 10 10 10 8 12 8 12 10 10 10 100 10 6 6 6 6 5 7 5 7 6 6 6 6 5 5 7 7 5 5 7 7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 D 魔芋精粉添加量/g 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.2 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.2 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Y 感官评分81.60 83.90 84.30 79.25 80.08 81.30 80.70 78.20 82.94 79.40 78.95 80.10 84.90 82.10 82.50 83.60 83.00 81.92 82.46 81.46 83.76 79.15 78.58 80.85 90.37 90.72 90.54 91.00 91.21
依据响应面试验的设计原理，用感官评分作为响应值，通过Design-Expert 8.0软件对表3数据进行分析，得到感官评分与薏苡仁粉添加量、黑豆粉添加量、木糖醇添加量、魔芋精粉添加量之间的多元二次回归方程：Y=90.77-0.60A-0.50B-0.27C-0.77D-1.84AB+0.020AC+1.17AD+0.98BC+1.72BD-0.93CD-4.43A2-3.78B2-4.06C2-6.34D2。
为更好验证方程的有效性，进行方差分析，结果见表4。
表4 回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of regression model
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
来源模型自由度14 A B C D A B显著性***********AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2 F 值182.07 24.93 17.16 4.84 40.93 77.52 9.184×10-3 31.56 21.83 67.92 19.86 731.45 532.29 615.18 1 497.08 P 值＜0.000 1 0.000 2 0.001 0 0.045 2＜0.000 1＜0.000 1 0.925 0＜0.000 1 0.000 4＜0.000 1 0.000 5＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1残差失拟项误差总变异平方和444.08 4.34 2.99 0.84 7.13 13.51 1.6×10-3 5.50 3.80 11.83 3.46 127.43 92.73 107.18 260.82 2.44 1.98 0.46 446.52 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4******************10 4 28均方31.72 4.34 2.99 0.84 7.13 13.51 1.6×10-3 5.50 3.80 11.83 3.46 127.43 92.73 107.18 260.82 0.17 0.20 0.12 1.71 0.318 5
由表4可知，该模型P＜0.000 1，表明结果极显著；失拟项不显著（P＞0.05），说明模型具有可行性。决定系数R2和调整决定系数R2Adj分别为0.994 5和0.989 1，综合表明感官评分的二次回归方程拟合度良好，自变量与响应面之间的线性保持理想状态。由表4可知，一次项A、B、D，二次项A2、B2、C2、D2，交互项AB、BC、AD、BD、CD对感官评分影响极显著（P＜0.01）；一次项C对感官评分影响显著（P＜0.05），交互项AC对感官评分影响不显著（P＞0.05），根据F值可知，各因素对感官评分的影响程度为D＞A＞B＞C，即魔芋精粉添加量＞薏苡仁粉添加量＞黑豆粉添加量＞木糖醇添加量。
各因素间交互作用对感官评分的影响响应面见图8。
图8 各因素间交互作用对感官评分影响的响应面
Fig.8 Response surface of effect of interaction among factors on sensory scores
由图8可知，各因素间交互作用的响应面均呈现凸形，表明结果存在最大值，其中AB、AD、BC、BD、DC的交互作用对感官评分影响较为显著，而AC的交互作用对感官评分影响不显著，这与方差分析的结果相符。
利用Design-Expert 8.0对多元二次回归方程求解，确定薏苡仁复合代餐粉的最优配方为11.36 g薏苡仁粉、9.50 g黑豆粉、5.94 g木糖醇和0.30 g魔芋精粉，预测的感官评分为88.39。为验证回归模型的准确性，采用上述优化后的工艺条件开展验证性试验。结果显示，实际感官评分高达89.36，与预测值吻合，这说明它具有良好的重复性，可作为最佳代餐粉配方使用。
2.3 薏苡仁复合代餐粉品质评价分析
2.3.1 薏苡仁复合代餐粉营养成分分析
将市售米粉、纯薏苡仁粉与本试验制备的薏苡仁复合代餐粉的营养成分对比，结果见表5。
表5 薏苡仁复合代餐粉与米粉、纯薏苡粉营养成分对比
Table 5 Comparison of nutritional composition of composite meal replacement powder mainly made from coix seed，rice powder，and pure coix seed powder
组别薏苡仁复合代餐粉米粉纯薏苡仁粉碳水化合物含量/（g/100 g）61.25 78.20 69.10脂肪含量/（g/100 g）13.17 0.10 3.30蛋白质含量/（g/100 g）15.10 8.00 12.80维生素C 含量/（mg/100 g）1.16水分含量/（g/100 g）4.70 12.30 11.20 DPPH 自由基清除率/%85
由表5可知，薏苡仁复合代餐粉中碳水化合物含量为61.25 g/100 g，脂肪含量为13.17 g/100 g，蛋白质含量为15.10 g/100 g，维生素C含量为1.16 mg/100 g，水分含量为4.70 g/100 g，DPPH自由基清除率为85%，此款代餐粉与米粉及纯薏苡仁粉相比营养成分更加均衡。
2.3.2 速溶性结果分析
取30.00 g代餐粉，用200 mL、100 ℃沸水冲调并顺时针搅拌，制品无结块，杯底无块状沉淀物，表明其具有良好的速溶性。
2.3.3 湿润下沉性结果分析
称取成品代餐粉10.00 g，使其均匀分散于200 mL、25 ℃水中，3 min内使薏苡仁复合代餐粉充分渗透和下沉，在外力的作用下，代餐粉充分渗透和下沉的时间为15 s。在浸润下沉性试验中，薏苡仁复合代餐粉呈现出非均一溶解的特性。
3 结论
采用单因素试验、感官评价结合响应面法得到薏苡仁复合代餐粉的最优配方为薏苡仁粉添加量11.36 g、黑豆粉添加量9.50 g、苹果粉添加量2.00 g、芒果粉添加量2.00 g、木糖醇添加量5.94 g、魔芋精粉添加量0.30 g，在此最优配方下，薏苡仁复合代餐粉的感官评分为89.36，该配方代餐粉经沸水冲调后水冲调后呈均匀咖啡色，具有香甜风味，口感浓厚，黏性适中，溶解性良好。此配方代餐粉脂肪含量低、蛋白质含量高、抗氧化能力强。与纯薏苡仁粉和普通米粉相比，营养组成更合理，本研究为薏苡资源的深度开发及复合功能性食品研发提供参考。
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