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紫薯代餐粉的研制与其冲调性
紫薯为一年或多年生草本植物,属旋花科甘薯,原产于日本,20 世纪80 年代引入我国,因其肉质呈紫色至深紫色,所以又名黑薯、紫心甘薯[1].紫薯营养丰富,富含蛋白质、淀粉、氨基酸、维生素和多种矿物质元素,其赖氨酸、铜、锌、钾的含量高出一般白薯3 ～ 8 倍,硒、碘、钙、锌的含量高出小麦、玉米的十几倍[2].值得一提的是,紫薯中还含有大量花青素,花青素是目前科学界发现的防治疾病和维护人类健康最直接、有效及安全的自由基清除剂,其清除自由基的能力是VC 的20 倍、VE 的50 倍[3].另外,紫薯花青素还具有防癌、抗衰老、抗突变、改善肝功能、降血压、防动脉硬化等保健功能[4].从紫薯色、香、味、形方面看其都是当前无公害、绿色、有机食品中首推的保健食品.
核桃在我国作为保健食品由来已久,其有较高的营养价值,核桃青皮果实中含有黄酮类及其甙.核桃果实内的核仁含蛋白质15% 左右,最高可达29.7%,且核桃油中饱和脂肪酸总量小于10%,而不饱和脂肪酸总量高达90%,为人体必需的脂肪酸.这对各个年龄的人均有不同程度的保健作用,食后不会使胆固醇增高,还能减少肠道对胆固醇的吸收,这些油脂还能供给大脑基质的需要,对于健脑十分有利,同时对大脑神经很有益处,对神经衰弱、头昏健忘等症有治疗作用.
紫薯全粉是以新鲜紫薯为原料,经清洗、去皮、挑选、切片、漂洗、预煮、冷却、蒸煮、捣泥等工艺过程,再经脱水干燥而得的粉末状产品,称为紫薯全粉.紫薯全粉在不添加任何其他辅料进行复水时,虽然能获得与新鲜紫薯捣成的泥状物相似的营养和外形,但是从感官评价上看,其色泽较暗,风味和口感比新鲜薯泥差,而且容易结块,不易成泥.从紫薯本身看,虽然它的营养成分较为齐全,但是在比例上还需要进一步改善,故需要对甘薯全粉添加辅料,以调制成色泽和口感更佳,营养更全面,更易于冲调的产品.
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
材料：紫薯粉,四川红土地有限公司；奶粉,伊利有限公司；核桃粉,亳州宝丰生物科技有限公司；白糖,菏泽市玉华堂食品有限公司；麦芽糊精,山东西王糖业有限公司邹平糊精分公司.
试剂：硫酸铜（CuSO4?5H2O）,硫酸钾（K2SO4）,硫酸（H2SO4 密度为1.84 g/L）,硼酸（H3BO3）,红指示剂（C15H15N3O2）,溴甲酚绿指示剂（C21H14Br4O5S）,亚蓝指示剂（C16H18ClN3S?3H2O）, 氢氧化钠（NaOH）,乙醇（C2H5OH）.
1.2 仪器与设备
二两装高速中药粉碎机,ST-02A,永康市帅通工具有限公司；电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司；磁力加热搅拌器,79-1,江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；电子万用电炉,天津市泰斯特仪器有限公司；电热鼓风干燥箱,上海- 恒科技有限公司；电热恒温箱,江苏金坛市瑞华仪器有限公司黏度计：NDJ-5S 型,上海平轩科学仪器有限公司；不同细度的平面筛,称量瓶等玻璃仪器.
1.3 理化性质测定
1.3.1 基本成分测定标准
水分含量的测定标准,GB 5009.3-2016；蛋白质含量的测定标准,GB 5009.5-2016；灰分含量的测定标准,GB 5009.4-2016.
1.3.2 黏度的测定
用分析天平称取2 g 样品,加入20 mL 80 ℃的热水,配成质量分数为10% 的紫薯代餐粉粉糊溶液,充分搅拌10 min,然后静置10 min.选用适当转子,采用NDJ-5S 型型黏度计测定米糊的黏度,30 s 后读取并记录数据.
1.3.3 结块率的测定
称取紫薯代餐粉40 g 于烧杯中,加入80 ℃的热水200 mL,充分搅拌10 min,然后观察结块、分层现象；取20 目筛网,对紫薯代餐粉溶液进行过滤,用清水冲洗结块物,放入干燥箱中烘至恒重,带筛网称重,减去筛网重量即为结块物的重量[5].结块率的计算公式如下：
1.3.4 溶解度测定
用电子天平准确称取10 g 的紫薯粉和水加入烧杯中,分别放到温度为80 ℃和100 ℃的恒温水浴中,不断搅拌,一段时间后,将100 ℃的溶液冷却到80 ℃,静置,等固相完全沉淀后,间隔一断时间取上层溶液进行分析,当两者浓度基本相差不大并不发生变化时,即为紫薯粉在温度为80 ℃时的溶解度.
1.4 试验方案
1.4.1 润湿下沉性
准确称取10 g 紫薯全粉,散布在250 mL 25 ℃水面上,分别在静置和搅拌的条件下,测定全粉全部润湿下沉的时间[6].
1.4.2 速溶性
准确称取34 g 紫薯全粉,用250 mL 40 ℃水冲调,搅动后观察冲调情况[7].
1.4.3 紫薯粉粒度对紫薯代餐粉冲调性的影响
将紫薯熟化、干燥后,分别粉碎过20、40、60、80、100 目筛,备用.测定不同粒度的紫薯全粉对结块率的影响.
1.4.4 紫薯代餐粉配方单因素冲调试验
1.4.4.1 紫薯全粉添加量对紫薯代餐粉冲调性能的影响
设定白糖粉添加量为2 g、奶粉2 g、麦芽糊精5 g、核桃粉2 g,设置紫薯全粉添加量分别为5、10、15、20、25 g,将各原辅料充分混合,补加开水定容至100 mL,均匀冲调后,以紫薯代餐粉冲调性能和感官评分为指标.
1.4.4.2 核桃粉添加量对紫薯代餐粉冲调性能的影响
设定紫薯粉添加量为10 g、白糖粉2 g、奶粉2 g、麦芽糊精5 g,设置核桃粉添加量分别为1、2、3、4、5 g,将各原辅料充分混合,补加开水定容至100 mL,均匀冲调后,以紫薯代餐粉冲调性能和感官评分为指标.
1.4.4.3 麦芽糊精添加量对紫薯代餐粉冲调性能的影响
设定紫薯粉添加量为10 g、白糖粉2 g、奶粉2 g、核桃粉2 g,设置麦芽糊精添加量分别为3、4、5、6、7 g,将各原辅料充分混合,补加开水定容至100 mL,均匀冲调后,以紫薯代餐粉冲调性能和感官评分为指标.
1.4.4.4 白糖粉添加量对紫薯代餐粉冲调性能的影响
设定紫薯粉添加量为10 g、核桃粉2 g、奶粉2 g、核桃粉2 g,设置白糖粉添加量分别为1、2、3、4、5 g,将各原辅料充分混合,补加开水定容至100 mL,均匀冲调后,以紫薯代餐粉冲调性能和感官评分为指标.
1.4.5 紫薯代餐粉配方正交优化试验
对紫薯代餐粉配方的研究,在单因素试验的基础上,确定了紫薯全粉、核桃粉、麦芽糊精为主要影响因素,对其进行3 因素3 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.因素水平见表1.
1.4.6 感官评定
对紫薯代餐粉进行感官评定,其感官评分为冲调性、滋味和口感、色泽与风味得分的总和,评分参考标准见表2.
2 结果与分析
2.1 润湿下沉性试验
准确称取10 g 紫薯全粉,散布在250 mL 25 ℃的水面上,分别在静置和搅拌的条件下,测定紫薯全粉全部润湿下沉的时间分别为267 s 和30 s,这说明紫薯粉的润湿下沉较慢,其溶解性不是很好.
2.2 速溶性
准确称取34 g 紫薯全粉,用250 mL 40 ℃水冲调,搅动后观察的冲调情况是：冲调后有团块,杯底无沉淀,这说明紫薯全粉能够溶解,但仍有团块,表明其速溶性不是很好,有待于改进.
2.3 紫薯粉粒度对冲调性的影响
紫薯粉粒度对冲调性的影响,如图1 所示.
不同的目数的紫薯全粉,其结块率呈显著差异（P ＜ 0.05）,其中,其结块率随着粒度的增大而增大,这主要是因为,随着粒度增大,颗粒间的间隙变小,不利于水分的渗透,从而导致细粉有明显结块；淀粉分子密度大,糊化后有利于相互间氢键的结合.因此,在粉碎力度大的紫薯粉中倒入开水后,水在与细粉的接触面上很快形成一个糊化层,阻碍水分向下渗透,在机械搅拌下,糊化层包裹干粉,形成不易分散的块状物.因此,在实际生产中,可以考虑粗粉与细粉各占一定比例,并加入一定分散介质以降低其结块率.
2.4 紫薯代餐粉配方单因素试验
2.4.1 紫薯全粉的添加量对紫薯代餐粉冲调性的影响
为了让紫薯代餐粉具有抗衰老、抗癌、防动脉硬化的功效,在紫薯代餐粉中添加紫薯全粉.紫薯全粉的添加量越多,紫薯代餐粉的结块率越高.这是由于随着紫薯全粉添加量的增多,粒间的间隙就越小,与水的接触面就减小,不利于水分的渗透,因而出现较高的结块率.添加适量的紫薯可增加紫薯代餐粉的黏稠度,同时加入适当的花青素可以赋予紫薯诱人的紫红色,而紫薯独特的香气也可以改善紫薯的风味.然而,当紫薯添加过量时,代餐粉颜色较深较暗,而且紫薯香味过浓掩盖了其他成分的香气.当紫薯全粉的添加量为5、10、15、20、25 g 时,感官评定得分依次为80、86、84、81、79.因此,结合感官评分和结块率数据,选择核桃粉添加量为10、15、20 g 进行正交试验.
2.4.2 核桃粉的添加量对紫薯代餐粉冲调性的影响
核桃粉中的磷脂对脑神经有良好保健作用,核桃油含有不饱和脂肪酸,有防治动脉硬化的功效.核桃仁中含有锌、锰、铬等人体不可缺少的微量元素.为了让紫薯代餐粉的营养更加全面,在其中添加核桃粉.随着核桃粉添加量的增多,结块率下降,在加入2 g 核桃粉后,结块率下降的趋势缓慢.核桃粉具有独特的香气,添加适量的核桃粉会赋予紫薯代餐粉核桃特有的滋味,但添加过量会影响紫薯自身的香味和口感.当核桃添加量为1、2、3、4、5 g 时,感官评定得分依次为79、82、85、83、81.因此,结合感官评分和结块率数据,选择核桃粉添加量为2、3、4 g 进行正交试验.
2.4.3 麦芽糊精的添加量对紫薯代餐粉冲调性的影响
为了提高紫薯代餐粉的速溶性,在其中加入麦芽糊精.随着麦芽糊精添加量的增加,紫薯代餐粉的结块率呈明显下降的趋势.麦芽糊精溶解性好,在冲调过程中可以在颗粒间形成液体通道,使水分更快地渗透到颗粒内部,和紫薯代餐粉形成络合物,防止代餐粉分子之间相互作用形成糊化物.在麦芽糊精的添加量为4、5、6、7、8 g 时,依次的感官评价得分分别为82、80、85、77、75.因此,结合感官评分和结块率数据,选择麦芽糊精添加量为6、7、8 g 进行正交试验.
2.4.4 白糖粉的添加量对紫薯代餐粉冲调性的影响
在紫薯代餐粉中添加了白糖粉后,冲调性得到了明显改善.白糖粉的添加量为2 ～ 4 g,紫薯代餐粉的结块率降低较明显.这是由于添加蔗糖可以减小颗粒之间的附着面积,使原本黏附的颗粒分开,有利于减小淀粉颗粒分散的阻力,对代餐糊的冲调性起到重要作用[8].在添加量为4 g 时,下降趋势逐渐减弱,这可能是因为白糖粉的量达到了饱和,对冲调性的影响已经不明显了.
2.5 紫薯代餐粉配方正交优化试验
在单因素试验的基础上,为确定适宜工艺条件下制得的紫薯代餐粉的最佳配方,选取核桃粉、麦芽糊精、紫薯全粉3 个因素,采用正交试验其对紫薯代餐粉冲调性和感官评分的影响,正交试验设计及结果见表3.
由表3 可知,影响紫薯代餐粉感官评价的主次因素依次为核桃粉＞麦芽糊精＞白糖粉,计算分析得出的最佳因素组合配方为A2B1C2,而直观分析得出的最优水平组合同样为A2B1C2.为了让结果更可靠,需进行验证实验,即重复组合A2B1C2 3 次.验证结果见表4.
由表4 可知,3 次重复实验的感官评分均是所有对照组中最高的.因此,选择A2B1C2 作为最佳紫薯代餐粉配方,即紫薯全粉10 g、白糖粉3 g、奶粉2 g、核桃粉3 g、麦芽糊精6 g.制得的紫薯代餐粉成品感官优良、冲调性好.
2.6 理化性质测定结果
理化性质测定结果,见表5.
通过紫薯全粉与紫薯代餐粉的理化性质测定结果可知,紫薯代餐粉的水分含量比紫薯全粉的水分含量要低1.5%,从而降低了粉的结块率,延长了食品的保质期；紫薯代餐粉的蛋白质含量增加了1.8195%,提高了粉的营养价值；灰分增加了1.22%,即紫薯代餐粉中的无机盐和氧化物的含量均有所提高；溶解度降低了15.6%；结块率降低了6.7%,黏度降低了89 mPas,即冲调性得到了明显改善.
3 结论
紫薯代餐粉作为紫薯再造食品的加工或者直接冲调食用,其冲调性都是影响其加工工艺的主要性状[9].由润湿下沉性试验可以知道紫薯全粉全部润湿下沉的时间分别为267 s 和30 s,这说明紫薯粉的润湿下沉较慢,其溶解性不是很好,需要改善.从紫薯粉力度对冲调性的影响的试验中可以知道紫薯全粉粒径为100目时冲调效果最好.根据正交试验可以得出,核桃粉、紫薯全粉、麦芽糊精均对紫薯代餐粉的冲调性有改善.且在核桃粉的添加量为3 g,紫薯全粉的添加量为10 g,麦芽糊精的添加量为6 g 时,紫薯代餐粉的冲调性最好且风味最佳.
通过单因素及正交试验优化该紫薯代餐粉的最佳配方为紫薯全粉10 g、白糖粉3 g、奶粉2 g、核桃粉3 g、麦芽糊精6 g.根据对基本理化性质的测定,紫薯全粉的水分含量为4.7%,蛋白质含量为4.159 3%,灰分含量为4.21%,溶解度为37.3%,结块率为32.4%,黏度为463 mPas；紫薯代餐粉蛋白质含量为5.978 8%,灰分含量为5.43%,溶解度为21.7%,结块率为25.7%,黏度为374 mPas.
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