基于線性規劃法的高膳食雜糧饅頭粉的研究

（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

膳食纖維主要由非淀粉多糖組成，可以減少小腸對葡萄糖的吸收，減緩淀粉水解，對降低血膽固醇、預防糖尿病、高血脂、冠心病、高血壓均有良好的作用[1-5]。根據中國營養學會頒布的中國居民膳食營養素參考攝入量要求，膳食纖維每人每天的適宜攝入量為30.2 g，然而，根據全國膳食調查結果發現，全國居民總膳食纖維平均攝入量約為13 g/d[6]。顯然，目前我國居民膳食纖維的攝入量僅為推薦攝入量的一半左右。

饅頭是中國日常主食之一，尤其在北方，幾乎三餐均有。饅頭主要原料為小麥粉，小麥粉中膳食纖維含量一般在 0.9 g/100 g～4.1 g/100 g，含量較低[7]。而在膳食纖維來源中，植物原料來源最為廣泛，尤其是一些豆類、雜糧中膳食纖維含量較高。因此，對于饅頭復配雜糧粉的研究成為人們關注的熱點。

線性規劃法（LP）屬于運籌學中的一種最實用的求解方法，它設計出的配方不僅能滿足各種營養素的要求，同時，該配方中的各種原料的復配在相同的營養條件下，是最經濟實惠的[8]。田三德等[9]采用線性規劃的方法對嬰兒斷奶期輔助食品進行配方設計研究，確定了以谷物、乳粉為主要原料的最佳配比，并滿足了必需氨基酸合理的配比。何建君等[10]以5種果蔬汁為原料的基礎上，采用Excel軟件線性規劃求解，滿足營養均衡和成本最低的原則，確定出兩個最優配方。沈彤等[11]以能量、蛋白質、脂肪、碳水化合物、膳食纖維、鈣、鐵和鋅含量作為限制性條件，利用線性規劃法分析各營養素與含量的關系。因此，本文以豆渣粉、青稞粉、全麥粉、蕎麥粉4種雜糧粉為復配原料，利用線性規劃法對高膳食雜糧饅頭粉進行研究，以滿足居民每日所需膳食纖維攝入量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

利達面粉、全麥粉：市售；豆渣粉和青稞粉：天津科技大學食品工程與生物技術學院農產品物流保鮮與加工研究方向-保鮮包裝實驗室提供；蕎麥粉：山西雁門清高食業有限責任公司；酵母：安琪酵母股份有限公司；食品級聚乙烯薄膜包裝袋：天津愷瑞康科技有限公司。

1.1.2 儀器

SM-168SMurenking和面機：深圳牧人電器五金制品有限公司；KZ60型電熱蒸汽蒸飯柜：廣東省佛山市樂創科技有限公司；STPV-10型發酵箱：中山市圣托電器有限公司；TA.XT.Plus食品物性測試儀：英國Stable Micro System公司；HTC-1溫濕度計：長春泰恒儀器表有限公司；JM-A10002電子天平：特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 配方設計

采用規劃求解的方法設計高膳食雜糧饅頭粉的配方。

1.2.2 高膳食雜糧饅頭的制作工藝流程

依照國標GB/T 21118-2007《小麥粉饅頭》中提出的饅頭制作方法[12]，并稍做改動，采用一次發酵的方法完成[13]，具體操作工藝如下：

1.2.3 雜糧粉營養指標的測定

各原料粉中的膳食纖維參照GB/T 22224-2008《食品中膳食纖維的測定酶重量法和酶重量法-液相色譜法》進行測定[14]；脂肪含量的測定依據GB/T5009.6-2003《食品中脂肪的測定》測定[15]；碳水化合物的測定依據GB 5009.7-2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》測定[16]；蛋白質含量的測定依據GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定[17]；參照王翰華的方法對各復配粉中蘆丁含量進行測定[18]。

1.2.4 感官評價

本研究中由青稞粉制成雜糧饅頭，參照小麥粉饅頭GB/T 21118-2007規定的評價方法進行感官評定[12]，評價標準略做改進。

將饅頭分切成塊，由10名具有一定品評經驗的品嘗人員組成評定小組，進行感官評定，取10人評分的平均值作為最終的感官評分，具體評分標準見表1。

表1 感官評價表Table 1 The sensory evaluation standards of steamed bread

續表1 感官評價表Continue table 1 The sensory evaluation standards of steamedbread

1.2.5 數據統計及分析

對所得數據采用Excel軟件和SPSS軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 配方設計

5種原料粉的價格如表2所示，表中蕎麥粉價格為天津金港濱食品科技開發有限公司收購價格，全麥粉、青稞粉和豆渣粉為市售價格。

表2 原料粉價格表Table 2 The price of raw material

設定每個配方中混合粉的總重量為100 g，應用Excel規劃求解法進行設計，具體如表3所示。

表3 原料配方計算表的設計Table 3 The design of formula calculation table

將膳食纖維含量不低于10%約束條件設為最大值，設置每種粉的最大、最小用量的約束條件，得到規劃求解參數的約束條件，具體如下表4所示。

表4 規劃求解參數的約束條件Table 4 The constraints of the programming solution parameters

2.2 規劃求解優化設計結果

設計線性規劃原料配方1為：小麥粉60%，豆渣粉10%，青稞粉30%，運算結果如表5。

表5 雜糧饅頭粉配方運算結果（目標和可變單元格表）Table 5 The calculation results of grains steamed bread powder formula（The table of the target and changeable cells）

由表5可知，在滿足所有條件的基礎上，雜糧混合粉基礎配方中膳食纖維最高可達11.52%。配方1混合粉的價格為5.1元/kg。

根據配方設計要求膳食纖維含量不低于10%即可，因此，按照上述方法，將膳食纖維目標值分別設定為11、10.5、10 g/100 g時，經規劃求解，可得到另外4個最優配方 2、3、4、5，具體如表 6 所示。

由表6可知，4個配方中膳食纖維含量均不低于10%。其中，配方5價格最為經濟。

表6 規劃求解配方結果Table 6 The formula results of the programming solution

2.3 不同配方復合粉的產品性能比較

2.3.1 復合粉營養成分對比分析

將5種基礎配方與小麥粉的營養成分進行對比分析，結果見表7。

表7 各配方營養成分表Table 7 The list of nutrition ingredients of every formula

通過表7可知，復配后的混合粉各種營養成分除碳水化合物外，都有所提高，蛋白質含量提高了近3%，脂肪含量提高了80%左右，而膳食纖維含量高達10%以上。這主要是由于雜糧粉中碳水化合物含量低，復配到小麥粉中后，降低了小麥粉中的碳水化合物含量。而雜糧粉中膳食纖維含量較高，尤其是豆渣粉和青稞粉的添加，大大提高了混合粉中的膳食纖維含量。由于蕎麥粉的加入，混合粉中還增加了蘆丁成分。據研究發現，蕎麥粉中蘆丁具有降低毛細血管脆性，降血脂、降血糖、抗氧化等作用[19-21]。因此，復配后的饅頭粉營養價值更高。

從表7可以看出，5個復配配方中膳食纖維和蛋白質含量逐漸降低，配方1中膳食纖維和蛋白質含量最高，但不含蘆丁等功能性成分。配方4中脂肪、碳水化合物和蘆丁含量最高，膳食纖維含量為10%，在符合設計的要求的基礎上，營養成分更全面，保健價值更高。

2.3.2 雜糧饅頭感官品質對比

將表5和表6中的各種配方按照2.2方法制作雜糧饅頭，并按照2.3方法對雜糧饅頭進行感官品質評價，感官評分結果如表8所示。

表8 基礎配方的感官評分Table 8 The sensory score of basic formula

通過表8可知，雜糧饅頭比容和彈韌性評分明顯較低，這主要是由于混合粉中面筋含量減少，導致面團持氣性差，在面團醒發過程中，不能形成良好的面筋網絡結構，導致饅頭的比容較小，彈性較差。從表中可以看出，按照配方4制作的雜糧饅頭感官評分最高，其次為配方5，而配方1制作的雜糧饅頭評分最低，比容最小。

從營養角度及雜糧饅頭蒸煮試驗研究結果，結合表6中各個配方的價格，配方4營養比例最為合理，雜糧饅頭的感官評分最高。因此，最佳基礎配方為：小麥粉60.6%，豆渣粉10%，青稞粉11.2%，全麥粉9.5%，蕎麥粉8.7%。

3 結論

利用線性規劃，以膳食纖維含量不低于10%為主要約束條件，求解高膳食復配雜糧粉最優配方，最終求得5個配方。按照各復配粉配方蒸制饅頭，并對其進行感官評價和營養成分測定。結果表明，配方4營養價值較高，雜糧饅頭的感官評分也最高，因此，確定配方4為高膳食復配雜糧粉的最優配方，具體為：小麥粉60.6%，豆渣粉10%，青稞粉11.2%，全麥粉9.5%，蕎麥粉8.7%。

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