果蔬膳食纖維代餐粉的研制

寧芯 ，農(nóng)麗紅，莫紫梅，黃小慧，杜偉，汪磊 *

1. 廣西農(nóng)產(chǎn)資源化學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（玉林 537000）；2. 廣西高校桂東南特色農(nóng)產(chǎn)資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（玉林 537000）；3. 玉林師范學(xué)院化學(xué)與食品科學(xué)學(xué)院（玉林 537000）；4. 廣西-東盟食品藥品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心（南寧 530001）；5. 廣西宏邦食品有限公司（玉林 537400）

膳食纖維是一類不可在正常人體小腸中消化吸收，而可在大腸中部分或完全發(fā)酵的可食用植物性成分，主要為碳水化合物及其類似物[1]。膳食纖維能有效降低肥胖[2]、結(jié)腸癌[3]、糖尿病[4]、便秘[5]等各類慢性代謝性疾病，同時(shí)還能促進(jìn)腸道益生菌的生長(zhǎng)，提高胃腸道免疫能力[6]。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、生活水平的大幅提高，人們的飲食結(jié)構(gòu)以及食品的加工精度發(fā)生了顯著改變，這些改變導(dǎo)致當(dāng)前我國(guó)居民膳食纖維攝入量的嚴(yán)重不足[7]，這是引發(fā)當(dāng)前我國(guó)慢性代謝性疾病高發(fā)的主要原因之一[8]。大量研究證實(shí)：適當(dāng)增加膳食纖維攝入量有益人體健康。當(dāng)前的主要措施包括適當(dāng)降低加工精度和強(qiáng)化膳食纖維等方式[9]。但上述措施往往一定程度影響食品的消費(fèi)者可接受性[10]。

在果蔬加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的果蔬皮、果蔬籽或果蔬渣等加工副產(chǎn)品，這類副產(chǎn)品的高值化利用是果蔬加工產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題[11]。果蔬加工副產(chǎn)品往往富含膳食纖維和各類活性成分[12]，與谷物膳食纖維相比，果蔬膳食纖維中可溶性膳食纖維比例高，持水性和持油性好，具有良好的結(jié)腸發(fā)酵性，且熱量低。此外，果蔬中富含多種酚類物質(zhì)，果蔬膳食纖維往往與多酚類物質(zhì)結(jié)合形成功能性膳食纖維，其質(zhì)量?jī)?yōu)于谷物膳食纖維[13]，具有良好的應(yīng)用前景。

代餐粉是一類由一種或多種原輔料粉，按照一定的方法、比例混合調(diào)配而成的一類沖調(diào)粉劑產(chǎn)品，用于代替消費(fèi)者的部分飲食[14]，食用方便，深受消費(fèi)者青睞。以柚子皮粉、玉米須粉、百香果中果皮粉等富含膳食纖維的果蔬加工副產(chǎn)品為原料，開(kāi)發(fā)一種低熱量、高膳食纖維代餐粉，旨在提高居民膳食纖維攝入量，也為果蔬加工副產(chǎn)品的多元化利用提供一種有益的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南瓜、香蕉、山藥、百香果、沙田柚、玉米須，由廣西宏邦食品有限公司提供；白砂糖、檸檬酸、食鹽、小蘇打，食品級(jí)原料，購(gòu)于玉林市市售。α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、福林酚等，為生物試劑。鹽酸、氫氧化鈉、乙醇、丙酮、甲醇、碳酸鈉、阿魏酸等，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AR224CN型分析天平，奧豪斯儀器（常州）有限公司；DHG-9146A型鼓風(fēng)干燥機(jī)，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FW110型萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司；H185R型高速離心機(jī)，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；MS3型圓周振蕩器，艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；STARTER 2100型pH計(jì)，奧豪斯儀器（常州）有限公司；NS810型分光測(cè)色計(jì)，深圳市三恩時(shí)科技有限公司；UV-1600型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 膳食纖維代餐粉的制備

1) 南瓜粉、香蕉粉和山藥粉：原料清洗后去皮，切成3～5 mm薄片，置于0.1%抗壞血酸溶液中護(hù)色10 min，然后沸水中漂燙2 min，撈出后瀝干水分，在60℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h，干燥后的樣品粉碎并過(guò)孔徑0.150 mm篩。

2) 玉米須粉：新鮮玉米須剔除雜質(zhì)，清洗后置于鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的樣品粉碎并過(guò)孔徑0.075 mm篩。

3) 百香果中果皮粉：新鮮百香果果皮煮制20 min后置于冷水中，分離百香果中果皮，將百香果中果皮置于鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的樣品粉碎并過(guò)孔徑0.075 mm篩。

4) 柚子皮粉：柚子皮清洗后切分成適當(dāng)大小，沸水中漂燙3 min，然后置于5%的食鹽和0.05%小蘇打復(fù)合溶液中浸泡8 h脫苦，再用清水漂洗2次，置于鼓風(fēng)干燥箱中60 ℃干燥12 h，干燥后的樣品粉碎并過(guò)孔徑0.075 mm篩。

5) 膳食纖維代餐粉的制備：稱取12 g南瓜粉、12 g香蕉粉、2 g山藥粉、2 g白砂糖和0.15 g檸檬酸，按比例稱取玉米須粉、百香果中果皮粉和柚子皮粉，混合均勻后備用。

1.3.2 膳食纖維粉功能成分的測(cè)定

1.3.2.1 膳食纖維的測(cè)定

參照GB 5009.88—2014，測(cè)定樣品中的可溶性膳食纖維含量和不溶性膳食纖維含量。

1.3.2.2 酚類含量的測(cè)定

采用Alu’datt等[15]的方法，提取原料粉中的游離酚和結(jié)合酚，使用沒(méi)食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，采用福林酚法測(cè)定酚類物質(zhì)的含量。

1.3.3 膳食纖維粉理化性質(zhì)的測(cè)定

1.3.3.1 流動(dòng)性

參考汪磊[8]的方法測(cè)定原料粉的松裝密度（ρb）、振實(shí)密度（ρt）、休止角和滑角，并根據(jù)松裝密度和振實(shí)密度計(jì)算豪斯納比（Hausner ratio，HR）和卡爾指數(shù)（Carr index，CI）。

1.3.3.2 膨脹力和吸油性

參考Zouari等[16]的方法，測(cè)定原料粉末的吸油性、膨脹力。

1.3.4 感官試驗(yàn)

稱取一定量果蔬膳食纖維代餐粉，沖入7倍質(zhì)量的沸水，攪拌均勻后進(jìn)行感官評(píng)分。挑選16名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生作為感官評(píng)價(jià)人員（男女各半，年齡19-23歲），對(duì)膳食纖維代餐粉的色澤、氣味、滋味、口感和沖調(diào)性進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。采用9點(diǎn)評(píng)分法進(jìn)行評(píng)分，其中：1分=差；3分=一般；5分=較好；7分=很好；9分=優(yōu)秀。評(píng)分人員評(píng)分前，先用溫水漱口，再按評(píng)分方法和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品各個(gè)指標(biāo)評(píng)分，一次評(píng)分完后，再用溫水漱口，進(jìn)行下一次評(píng)分，評(píng)完后在備注中寫下總體意見(jiàn)。

1.3.5 單因素試驗(yàn)

以南瓜粉、香蕉粉和山藥粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，試驗(yàn)分別以柚子皮粉添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、玉米須粉添加量（2%，3%，4%，5%和6%）和百香果中果皮粉添加量（2%，3%，4%，5%和6%）為影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究上述因素對(duì)膳食纖維代餐粉感官評(píng)分的影響。

1.3.6 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)（BBD）的試驗(yàn)原理，以果蔬纖維代餐粉感官評(píng)分為響應(yīng)值，選取對(duì)果蔬纖維代餐粉感官評(píng)分有顯著性影響的柚子皮粉添加量、玉米須粉添加量和百香果中果皮粉添加量3個(gè)因素為自變量，采用三因素三水平的響應(yīng)面分析法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化果蔬纖維代餐粉配方。響應(yīng)面因素水平編碼表見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素和水平

1.4 統(tǒng)計(jì)處理

所有數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel軟件、SPSS軟件和Design-Expert軟件進(jìn)行處理和分析。其中，顯著性分析采用Duncan檢驗(yàn)，p＞0.05判定為變化不顯著，p＜0.05判定為變化顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料粉理化性質(zhì)研究

表2表明：6種原料粉膳食纖維含量均高于6%，其中山藥粉膳食纖維含量最低，南瓜粉和香蕉粉膳食纖維含量在25%～30%之間，其中南瓜粉中含有較多的水溶性膳食纖維[17]；柚子皮粉、玉米須粉和百香果中果皮粉3種原料粉膳食纖維含量均高于70%，是膳食纖維的良好來(lái)源，且柚子皮[18]和百香果果皮[19]中含有大量的果膠類物質(zhì)，因此水溶性膳食纖維含量顯著高于其他原料粉。玉米須粉中含有大量羥基肉桂酸酯、木犀草素衍生物和黃酮苷等酚類物質(zhì)[20]，酚類物質(zhì)含量顯著高于其他5種原料粉，其次是香蕉粉和百香果中果皮粉。

休止角值和滑角值越小，說(shuō)明粉末的流動(dòng)性越大。表3表明：南瓜粉的流動(dòng)性大，其次是山藥粉和香蕉粉，柚子皮粉和百香果中果皮粉流動(dòng)性較差，玉米須粉流動(dòng)性最差。根據(jù)歐洲藥典的分類標(biāo)準(zhǔn)[21]，粉末的流動(dòng)性可以分為7個(gè)等級(jí)：非常好、好、還行、一般、差、很差和極差，對(duì)應(yīng)的豪斯納比分別為＜1.11，1.12～1.18，1.19～1.25，1.26～1.34，1.35～1.45，1.46～1.59和＞1.6。參考該標(biāo)準(zhǔn)，南瓜粉有一定的流動(dòng)性，山藥粉和香蕉粉流動(dòng)性一般，而柚子皮粉、玉米須粉和百香果中果皮粉均為內(nèi)聚性粉末，流動(dòng)性很差。試驗(yàn)結(jié)果表明6種粉末的流動(dòng)性有較大的差異，因此以6種粉末為原料生產(chǎn)的膳食纖維代餐粉適合定量小包裝生產(chǎn)，避免大包裝加工因混合不勻而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

粉末自身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)決定了粉末的膨脹力和吸油性。百香果中果皮粉、柚子粉和南瓜粉的膨脹力較大，這與膳食纖維含量有關(guān)。雖然玉米粉膳食纖維含量高達(dá)73%，但玉米須粉的膨脹力卻不及南瓜粉，表明玉米須粉顆粒結(jié)構(gòu)相對(duì)致密。柚子皮粉、玉米須粉和百香果中果皮粉的膳食纖維含量較高，吸油性顯著大于南瓜粉、山藥粉和香蕉粉。

表2 各種原料粉膳食纖維和酚類物質(zhì)含量

表3 各種原料粉的理化性質(zhì)

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 柚子皮粉

由圖1可知，柚子皮粉添加量對(duì)膳食纖維代餐粉的色澤和組織狀態(tài)無(wú)顯著影響。由于柚子皮粉有明顯的柚子清香味，適量添加柚子皮粉可提高膳食纖維代餐粉的風(fēng)味，但柚子皮中含有一定量的呈苦味柚皮苷[22]，當(dāng)柚子皮粉添加量超過(guò)3%時(shí)，膳食纖維代餐粉感官評(píng)分開(kāi)始顯著下降。

2.2.2 玉米須粉

由圖1可知，添加玉米須粉不影響膳食纖維代餐粉的滋味和氣味。玉米須粉色澤較暗，有明顯的顆粒感，添加量超過(guò)4%還會(huì)有少量水析出，導(dǎo)致膳食纖維代餐粉感官評(píng)分顯著下降。

2.2.3 百香果中果皮粉

由圖1可知，百香果中果皮粉對(duì)膳食纖維代餐粉的色澤、氣味、滋味影響不大。百香果中果皮粉含有較多的果膠類物質(zhì)[19]，3%百香果中果皮粉能較好地提高膳食纖維代餐粉的稠度，但添加量超過(guò)3%會(huì)使膳食纖維代餐粉沖調(diào)過(guò)程中分散不均勻，出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，導(dǎo)致感官評(píng)分顯著下降。

圖1 單因素對(duì)果蔬纖維代餐粉感官評(píng)分的影響

2.3 響應(yīng)面法優(yōu)化果蔬纖維代餐粉配方

2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以膳食纖維代餐粉感官評(píng)分為響應(yīng)值，選取柚子皮粉添加量、玉米須粉添加量、百香果中果皮粉添加量為影響因素，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表4。

2.3.2 回歸方程方差分析

利用Design-Expert對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，得到以膳食纖維代餐粉感官評(píng)分Y為目標(biāo)函數(shù)的預(yù)測(cè)模型：

2.3.3 模型及回歸方程系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)

對(duì)回歸模型方差進(jìn)行分析，具體結(jié)果見(jiàn)表5。該模型的p=0.004 8＜0.01，說(shuō)明試驗(yàn)選用的二次多項(xiàng)模型極顯著。失擬項(xiàng)p=0.375 3＞0.05，不顯著，模型相關(guān)系數(shù)R2=0.917 4，說(shuō)明擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小，可以用該模型來(lái)預(yù)測(cè)膳食纖維代餐粉感官評(píng)分。各因素顯著性程度依次為柚子皮粉＞玉米須粉=百香果中果皮粉。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表5 回歸方程方差分析

2.3.4 最佳配方的驗(yàn)證結(jié)果

對(duì)回歸模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得到膳食纖維代餐粉的最佳配方：柚子皮粉2.75%、玉米須粉3.91%、百香果中果皮粉2.92%。該條件下膳食纖維代餐粉預(yù)測(cè)感官評(píng)分為31.7。考慮到實(shí)際操作情況，將上述配方調(diào)整為柚子皮粉2.8%、玉米須粉3.9%、百香果中果皮粉2.9%。此條件下膳食纖維代餐粉的感官評(píng)分為32.1，與預(yù)測(cè)值擬合性良好，說(shuō)明結(jié)果具有可靠性。該配方制備的果蔬膳食纖維粉含4.81%水溶性膳食纖維、33.79%不溶性膳食纖維和4.96 g/mL酚類物質(zhì)。

3 結(jié)論

1) 南瓜粉具有一定的流動(dòng)性，山藥粉和香蕉粉流動(dòng)性一般，而柚子皮粉、玉米須粉和百香果中果皮粉為內(nèi)聚性粉末，流動(dòng)性很差。由于6種粉末的流動(dòng)性有較大的差異，以6種粉末為原料生產(chǎn)的膳食纖維代餐粉適合定量小包裝生產(chǎn)。

2) 果蔬膳食纖維代餐粉的最佳配方為柚子皮粉2.8%、玉米須粉3.9%、百香果中果皮粉2.9%。該條件下制備的果蔬膳食纖維代餐粉含有38.6%的膳食纖維，可作為膳食纖維的補(bǔ)充劑。