董 璇，劉 軍，束琦琳，孫伊凡，陶志杰，滿 云

(蚌埠學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

隨著生活水平的提升以及居民保健意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)飲料行業(yè)發(fā)展迅速, 產(chǎn)品呈現(xiàn)多元化[1]。飲料由原始的“解渴好喝”延伸為具有一定功能特性的產(chǎn)品, 如當(dāng)前較流行的谷物飲料。谷物類食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，將谷物制備成可直接飲用的產(chǎn)品, 不僅能夠充分保留谷物中的營(yíng)養(yǎng)成分, 而且口感好, 飲用更方便。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外對(duì)谷物飲料的研究大多以紫米、紅棗、玉米等為主要原料，如郝靜等[2]研發(fā)的青稞紫米復(fù)合谷物飲料，李瑤瑤等[3]研制的板栗紅棗飲料，何鳳林[4]研制的玉米南瓜復(fù)合谷物飲料。關(guān)于以谷物類為原料的高纖維植物蛋白低糖飲料的研究則鮮有報(bào)道。藜麥?zhǔn)且环N全谷全營(yíng)養(yǎng)完全蛋白功能性食物[5-6]，具有降血糖、抗氧化、增強(qiáng)機(jī)體飽腹感、緩解炎癥、潤(rùn)腸通便等作用[7]。紅豆，又名紅小豆[8]，因含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物以及多種生物活性成分使得其具有較高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值[9]。將藜麥和紅豆應(yīng)用于谷物飲料的制作中，既可以提升飲料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，也符合消費(fèi)者的健康飲食觀念。甜味劑，它能賦予食品與糖類相似的甜味，但熱量相比較于傳統(tǒng)糖類(如蔗糖)相對(duì)較低，迎合了現(xiàn)代消費(fèi)者的飲食需求。目前，食品和飲料中應(yīng)用比較廣泛的甜味劑有：甜菊糖苷[10-11]、三氯蔗糖[12-13]、赤蘚糖醇[14-15]等，它們的加入既可以達(dá)到低熱量的效果，又能維持增甜的作用。研究表明將兩種或者兩種以上的甜味劑進(jìn)行復(fù)合，不僅可以彌補(bǔ)或掩蓋單一甜味劑的不良口味，還可以提高甜味劑的風(fēng)味[16-17]。 本試驗(yàn)以藜麥、紅豆和脫脂奶粉為主要原料，以復(fù)合甜味劑為基質(zhì)，研制一款營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、熱量低的全谷物高蛋白低糖飲品，以此來(lái)增強(qiáng)谷物蛋白飲料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，滿足消費(fèi)者的日常需求。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)試劑

甜菊糖苷(葡萄糖基甜菊糖苷，99.5%純，蔗糖甜度的100倍)，蚌埠市華東生物科技有限公司；三氯蔗糖(蔗糖甜度的600倍)，安徽金禾實(shí)業(yè)股份有限公司；赤蘚糖醇(蔗糖甜度的0.7倍)，山東福田藥業(yè)有限公司；檸檬酸(無(wú)水酸，99.5%)，中糧生物科技股份有限公司；香精，蕪湖凱瑞香精廠；藜麥、紅豆、脫脂奶粉均購(gòu)買(mǎi)于蚌埠大潤(rùn)發(fā)超市；純凈水，蚌埠市海晶科工貿(mào)有限公司。

1.1.2試驗(yàn)儀器

AB323電子天平，上海?？惦娮觾x器廠；HN-60BS電熱恒溫培養(yǎng)箱，邦西儀器科技(上海)有限公司；高速破壁調(diào)理機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；膠體磨，沈陽(yáng)市香洋機(jī)械廠；噴霧干燥機(jī)，上海雅程儀器設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1復(fù)合甜味劑配方優(yōu)化試驗(yàn)

1.2.1.1甜味劑配制

分別配制甜度為100%蔗糖的甜菊糖苷溶液和三氯蔗糖溶液，然后按照甜菊糖苷∶三氯蔗糖為9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5的比例，分別取100 mL放于250 mL燒杯中備用。配制1%檸檬酸溶液和濃度為0.1%的香精用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2.1.2甜味劑的感官評(píng)價(jià)

選取10名(5男5女)感官分辨能力較強(qiáng)、語(yǔ)言表達(dá)水平較高、無(wú)吸煙及飲酒習(xí)慣的成員組成感官評(píng)價(jià)小組，試驗(yàn)前對(duì)小組人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)?？膳渲撇煌瑵舛鹊奶鹞秳┤芤?，讓評(píng)價(jià)小組成員對(duì)品嘗后的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確描述，如甜味劑的甜度、甜味感覺(jué)速度、甜味持久度以及后味接受度等，并對(duì)甜味的愉悅性進(jìn)行排序。試驗(yàn)溶液配制均用蒸餾水，且在品嘗時(shí)對(duì)1.2.1.1節(jié)配制的溶液進(jìn)行10倍稀釋。感官評(píng)價(jià)小組在品嘗兩個(gè)相鄰的樣品之間需用蒸餾水漱口，直至口中不再殘留任何味道，品嘗結(jié)束后依據(jù)表1甜味劑感官評(píng)分表進(jìn)行評(píng)分。

表1 甜味劑感官評(píng)分表

1.2.1.3復(fù)合甜味劑的單因素及正交試驗(yàn)

以感官得分為考察指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)分別考查不同梯度甜菊糖苷∶三氯蔗糖、赤蘚糖醇、1%檸檬酸、0.1%香精對(duì)復(fù)合甜味劑的影響，基于單因素試驗(yàn)的結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，由正交分析得出最優(yōu)組合。

1.2.2藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品配方優(yōu)化試驗(yàn)

1.2.2.1藜麥粉的制備

藜麥粉的制備工藝：藜麥→清洗→破壁打漿→噴霧干燥→藜麥粉。

噴霧干燥工藝在何興芬等[18]的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，即：料液干物質(zhì)含量為15%，使用高速破壁調(diào)理機(jī)在20000 r/min條件下破壁7 min使其成勻漿，100目濾布過(guò)濾后再以進(jìn)風(fēng)溫度190 ℃，進(jìn)料速度300 mL/h的條件下用噴霧干燥機(jī)干燥成藜麥粉。

1.2.2.2紅豆粉的制備

紅豆粉的制備工藝:紅豆→清洗→浸泡→熱燙→磨漿→煮漿→過(guò)篩(100目)→膠體磨→噴霧干燥→紅豆粉。

噴霧干燥工藝在唐靜等[19]的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，即出風(fēng)溫度80 ℃，進(jìn)風(fēng)溫度180 ℃，進(jìn)料速度300 mL/h的條件下用噴霧干燥機(jī)干燥成紅豆粉。

1.2.2.3藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的配制

藜麥粉的添加量分別按6%、8%、10%、12%、14%的比例配制；紅豆粉的添加量分別按4%、6%、8%、10%、12%的比例配制；脫脂奶粉的添加量分別按2%、4%、6%、8%、10%的比例配制。

1.2.2.4藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品感官評(píng)分

感官評(píng)定小組的人員組成、基本素養(yǎng)、評(píng)定要求同1.2.1.2節(jié)，依據(jù)表2藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品感官評(píng)分表進(jìn)行品嘗并打分。

表2 藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品感官評(píng)分表

1.2.2.5響應(yīng)面優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，以藜麥粉添加比例(A)、紅豆粉添加比例(B)、脫脂奶粉添加比例(C)為自變量，感官得分(Y)為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，編碼因素及水平見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)編碼因素及水平

1.2.2.6結(jié)果驗(yàn)證

對(duì)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化得到的藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品配方做三個(gè)平行樣，并通過(guò)感官評(píng)分進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2.2.7數(shù)據(jù)分析處理與圖形繪制

數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件，圖形繪制使用Origin軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合甜味劑配方優(yōu)化

2.1.1復(fù)合甜味劑的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1.1甜菊糖苷與三氯蔗糖添加比例對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

從圖1可以看出，在赤蘚糖醇、1%檸檬酸、0.1%香精等其他原料添加量不變的情況下，當(dāng)甜菊糖苷∶三氯蔗糖從9∶1變化到5∶5時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分呈先上升后下降的趨勢(shì)，在甜菊糖苷∶三氯蔗糖的添加比例為7∶3時(shí)感官評(píng)分最高。這是因?yàn)樘鹁仗擒仗砑颖壤^(guò)高時(shí)，其后苦味感覺(jué)強(qiáng)烈，口感較差，而當(dāng)三氯蔗糖添加量比例過(guò)高時(shí)，其甜味強(qiáng)烈，讓人產(chǎn)生不愉快的感覺(jué)。因此，甜菊糖苷∶三氯蔗糖=7∶3時(shí)，感官評(píng)分最高。

圖1 甜菊糖苷與三氯蔗糖添加比例對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

2.1.1.2赤蘚糖醇添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

從圖2可以看出，在甜菊糖苷∶三氯蔗糖=7∶3、1%檸檬酸、0.1%香精等其他原料添加量不變的情況下，當(dāng)赤蘚糖醇的添加量從0.75 g變?yōu)?.75 g時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分呈先上升后下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著赤蘚糖醇添加量的增加，其特有的溫和的涼爽感開(kāi)始出現(xiàn)，直至赤蘚糖醇添加量為1.5 g時(shí)，其感官評(píng)分最高，當(dāng)赤蘚糖醇添加量進(jìn)一步增加時(shí)，由于協(xié)同作用，復(fù)合甜味劑甜度整體上升，且涼爽的口感加重，導(dǎo)致感官評(píng)分降低。因此，在赤蘚糖醇添加量為1.5 g時(shí)，感官評(píng)分最高。

圖2 赤蘚糖醇添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

2.1.1.31%檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

加入檸檬酸的目的是為了調(diào)配復(fù)合甜味劑，改善甜菊糖苷的苦味。從圖3可以看出，在甜菊糖苷∶三氯蔗糖=7∶3、赤蘚糖醇添加量為1.5 g、0.1%香精等其他原料添加量不變的情況下，1%檸檬酸的添加量從15 μL變化到75 μL時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)1%檸檬酸添加量為30 μL時(shí)，其感官得分最高。之后隨著其添加量的增加，樣品酸度增強(qiáng)，掩蓋了甜味。

圖3 1%檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

2.1.1.40.1%香精添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

香精可以影響食品的口感和風(fēng)味，掩蓋食物的不良?xì)庀?。從圖4可以看出，在甜菊糖苷∶三氯蔗糖=7∶3、赤蘚糖醇添加量為1.5 g、1%檸檬酸添加量為30 μL時(shí)，0.1%香精的添加量從0.50 mL變化到1.50 mL時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分呈先上升后下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)0.1%香精添加量在0.5 mL到0.75 mL之間時(shí)，無(wú)法起到改善復(fù)合甜味劑的口感和風(fēng)味的作用，而當(dāng)其添加量超過(guò)1 mL時(shí)，在感覺(jué)上又會(huì)給評(píng)定小組帶來(lái)不愉快的體驗(yàn)。因此，當(dāng)0.1%香精添加量為1 mL時(shí)，其感官評(píng)分最高。

圖4 0.1%香精添加量對(duì)復(fù)合甜味劑感官得分的影響

2.1.2復(fù)合甜味劑的正交試驗(yàn)結(jié)果

選取甜菊糖苷∶三氯蔗糖 (A)、赤蘚糖醇添加量(B)、檸檬酸添加量(C)、香精添加量(D)作為因素設(shè)計(jì)四因素三水平正交試驗(yàn)，探究復(fù)合甜味劑的最佳配方。L9(34)正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表4，L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 L9(34)正交試驗(yàn)因素水平

表5 L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

由表5的極差R值可知，RA>RB>RD>RC，即表明甜菊糖苷∶三氯蔗糖對(duì)復(fù)合甜味劑影響最大，其次是赤蘚糖醇添加量，再次是0.1%香精添加量，1%檸檬酸添加量影響最小，由正交試驗(yàn)表分析得出最優(yōu)組合是A2B3C1D2，即甜菊糖苷∶三氯蔗糖=7∶3，赤蘚糖醇添加量1.5 g，0.1%香精添加量45 μL，1%檸檬酸添加量1 mL。

2.2 藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品配方優(yōu)化

2.2.1藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1.1藜麥粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

由圖5可知，隨著藜麥粉添加比例的增加，飲品的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在藜麥粉添加比例為10%時(shí)感官評(píng)分最高。

圖5 藜麥粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

當(dāng)藜麥粉添加范圍在6%-10%時(shí)，藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)隨之升高；當(dāng)藜麥粉添加比例超過(guò)12%時(shí)，感官得分逐漸降低。這是由于隨著藜麥粉添加比例的增加，飲品的組織狀態(tài)、色澤和口感得分降低，進(jìn)而影響了消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的可接受性，因此藜麥粉最佳添加比例為10%。

2.2.1.2紅豆粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

由圖6可知，隨著紅豆粉添加比例的增加，飲品的感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在紅豆粉添加比例為8%時(shí)感官得分最高。當(dāng)紅豆粉添加范圍在6%-10%時(shí)，藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)隨之升高，當(dāng)紅豆粉添加比例超過(guò)10%時(shí)，感官得分逐漸降低。這是由于隨著紅豆粉添加比例的增加，飲品的組織狀態(tài)和口感得分降低，因此紅豆粉最佳添加比例為8%。

圖6 紅豆粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

2.2.1.3脫脂奶粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

由圖7可知，隨著脫脂奶粉添加比例的增加，飲品的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在脫脂奶粉添加比例為4%時(shí)感官評(píng)分最高。脫脂奶粉添加范圍在2%-4%時(shí)，藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的感官評(píng)分隨之升高，當(dāng)脫脂奶粉添加比例超過(guò)4%時(shí)，感官得分逐漸降低。這是由于隨著脫脂奶粉添加比例的增加，飲品的奶味逐漸增強(qiáng)進(jìn)而影響口感，因此脫脂奶粉最佳添加比例為4%。

圖7 脫脂奶粉添加比例對(duì)飲品感官得分的影響

2.2.2藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

2.2.2.1響應(yīng)面回歸模型的建立與分析

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果，以感官評(píng)分作為考察指標(biāo)，以藜麥粉(A，%)、紅豆粉 (B，%)、脫脂奶粉(C，%)為自變量，通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化得到藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

基于Design-Expert軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合及方差分析，綜合得分(P)對(duì)藜麥粉(A)、紅豆粉(B)和脫脂奶粉(C)的回歸模型見(jiàn)式(1)。

P=+92.60-0.13A+0.50B-0.88C+1.25AB+0.5AC-0.25BC-4.30A2-2.55B2-5.30C2

(1)

表7 方差分析表

2.2.2.2兩因素交互作用分析

經(jīng)Design-Expert軟件得出的響應(yīng)面曲線圖見(jiàn)圖8-圖10，考察圖中形狀與顏色變化，分析藜麥粉、紅豆粉、脫脂奶粉對(duì)于響應(yīng)值的影響。

由圖8可知，藜麥粉A和紅豆粉B兩因子交互作用不顯著。當(dāng)藜麥粉添加量在8%-10%范圍內(nèi)，紅豆粉添加量在6%-8%范圍內(nèi)時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分逐漸增大，直到藜麥粉添加量為10%，紅豆粉添加量為8%時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分達(dá)到最高。繼續(xù)加大藜麥粉和紅豆粉的添加量，則會(huì)使得綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分降低。

圖8 藜麥粉和紅豆粉交互作用對(duì)藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

由圖9可知，藜麥粉A和脫脂奶粉C兩因子交互作用不顯著。當(dāng)藜麥粉添加量在8%-10%范圍內(nèi)，脫脂奶粉添加量在2%-4%范圍內(nèi)時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分逐漸增大，直到藜麥粉添加量為10%，脫脂奶粉濃度為4%時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分達(dá)到最高。繼續(xù)加大藜麥粉和脫脂奶粉的添加量，則會(huì)使得綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分降低。

圖9 藜麥粉和脫脂奶粉交互作用對(duì)藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

由圖10可知，紅豆粉B和脫脂奶粉C兩因子交互作用不顯著。當(dāng)紅豆粉添加量在6%-8%范圍內(nèi)，脫脂奶粉濃度在2%-4%范圍內(nèi)時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分逐漸增大，直到紅豆粉添加量為8%，脫脂奶粉濃度為4%時(shí)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分達(dá)到最高。繼續(xù)加大紅豆粉和脫脂奶粉的添加量，則會(huì)使得綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得分降低。

圖10 紅豆粉和脫脂奶粉交互作用對(duì)藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線

2.2.2.3最佳配方的確定和驗(yàn)證

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化得到藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的最佳配方為：藜麥粉9.99%、紅豆粉8.21%、脫脂奶粉3.83%，綜合得分理論值為92.6628，為檢驗(yàn)響應(yīng)曲面法優(yōu)化結(jié)果的可靠性，對(duì)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化得到的藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品最佳配方做三個(gè)平行樣，組織感官評(píng)定小組對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到其實(shí)際值為90.926。這說(shuō)明該模型對(duì)藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品配方進(jìn)行優(yōu)化是可行的，得到的工藝參數(shù)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

以藜麥、紅豆為主要原輔料，經(jīng)過(guò)清洗、破壁打漿、噴霧干燥等一系列工藝研制全谷物低糖高蛋白飲品。通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)得到100 mL復(fù)合甜味劑的最佳添加配方為：甜菊糖苷∶三氯蔗糖(甜度均為100%蔗糖)=70 mL∶30 mL，赤蘚糖醇1.5 g，1%檸檬酸45 μL，0.1%香精1 mL。以10倍稀釋后的復(fù)合甜味劑為基質(zhì)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品配方進(jìn)行優(yōu)化，確定藜麥紅豆全谷物低糖高蛋白飲品的最佳配方為：藜麥粉添加比例為9.99%、紅豆粉添加比例為8.21%、脫脂奶粉添加比例為3.83%，此時(shí)響應(yīng)面綜合得分理論值最高，在該配方下制得的產(chǎn)品是一種新型全谷物高蛋白低糖飲品，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。