速溶雜糧固體飲料研制

孫軍濤，張智超，秦元芳，李學進

河南省食品安全生物標識快檢技術重點實驗室，許昌學院食品與生物工程學院（許昌 461000）

雜糧通常指除水稻、小麥、玉米、大豆和薯類5大作物以外的糧豆作物[1]。中國雜糧資源豐富多樣，種植歷史悠久，是世界雜糧主要生產國。小米是谷物中蛋白質含量較高的作物之一，明顯高于稻米、小麥和玉米，小米蛋白質屬于低致敏性蛋白，含有人體所需8種必需氨基酸，具有很好的改善胃腸道功能[2-3]。黑米、黑小麥、黑燕麥、黑花生、黑豆和黑芝麻等黑色雜糧營養豐富全面，蛋白質、不飽和脂肪酸、膳食纖維、維生素和礦物質等含量高，并且含有類黃酮、花青素、皂苷、β-葡聚糖等營養成分，具有抗氧化、抗癌、降血壓、降血脂、提高免疫力等功能[4-5]。市場上黑色雜糧及其制品種類繁多，主要集中在雜糧面粉、雜糧面條、雜糧飲料、雜糧焙烤食品和雜糧發酵食品等方面[6]，其中在雜糧飲料產品開發過程中，由于雜糧結構和成分不同，雜糧飲料普遍存在溶解性低和穩定性差的缺點，因此開發速溶雜糧飲料產品能更好滿足消費者需求，具有很好的市場發展前景。

因此，以小米和常見黑色雜糧為原料，乳化劑、抗結劑和甜味劑等為輔料，通過單因素和正交試驗優化雜糧固體飲料的配方，通過采用超微粉碎技術，改善雜糧固體飲料的溶解性和穩定性，為速溶雜糧固體飲料的開發提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小米、黑米、黑豆、黑小麥、黑燕麥、黑芝麻、黑花生、白糖（許昌市市售）；植脂末、二氧化硅（河南堅久實業有限公司）。

微波爐（EM7KCGW3-NK，廣州美的廚房電器制造有限公司）；脂肪測定儀（GGC-SY，常州普天儀器制造有限公司）；凱氏定氮儀（KDN-1，上海儀電科學儀器股份有限公司）；電子天平（YP30002，上海佑科儀器儀表有限公司）；超微粉碎機（NLD-6DI，濟南納力德超微粉碎技術有限公司）；鼓風干燥箱（DHG-907382-Ⅲ，上海新苗醫療器械制造有限公司）。

1.2 雜糧固體飲料工藝流程

雜糧→清洗→干燥（70 ℃干燥2 h）→雜糧熟化（高溫炒制）→超微粉碎（-4～5 ℃溫度下粉碎20 min）→調配→殺菌→包裝→成品

1.3 測定方法

1.3.1 雜糧固體飲料感官評定

稱取10 g固體飲料，用200 mL沸水沖調溶解并攪拌均勻，冷卻至40 ℃，選取10名人員分別從色澤、香味、組織形態、沖調性和口感4方面進行感官評定[7-8]。感官評定標準見表1。

表1 速溶雜糧固體飲料感官評價表

1.3.2 溶解性的測定

稱取雜糧固體飲料樣品5 g，加入100 mL沸水沖調溶解并攪拌30 min，以3 000 r/min離心30 min，去除上清液后，將沉淀物105 ℃下烘干到恒質量，溶解性計算如式（1）[9]。

式中：m1為取的雜糧固體飲料質量，g；m2為離心后沉淀物質量，g。

1.4 速溶雜糧固體飲料配方設計

1.4.1 速溶雜糧固體飲料單因素試驗

高溫炒制熟化后的黑米、黑小麥、黑燕麥、黑花生、黑豆和黑芝麻按照5∶2∶2∶2∶1∶1比例混合，用超微粉碎機在-4～5 ℃溫度下粉碎20 min，制備成黑色雜糧復合粉。預熟化小米超微粉碎后與黑色雜糧復合粉按照不同配比調配制成雜糧粉。分別選擇雜糧配比（小米與黑色雜糧復合粉按照3∶1，2∶1，1∶1，1∶2和1∶3進行調配）、植脂末添加量（0.0，1.67%，3.33%，5.00%和6.67%）、二氧化硅添加量（0.33%，0.63%，0.93%，1.20%和1.50%）和白糖添加量（0，4.17%，8.33%，16.67%和25.00%）4個因素，通過雜糧飲料的感官評定和溶解性測定，研究各因素對固體雜糧飲料品質的影響。

1.4.2 速溶雜糧固體飲料正交試驗

在單因素試驗基礎上，采用L9(34)正交表進行試驗[10]，以雜糧固體飲料的溶解性為指標，其正交試驗因素水平表見表2。

表2 速溶雜糧固體飲料正交試驗因素水平表

1.5 雜糧固體飲料理化特性分析

1.5.1 營養成分測定

水分測定參照GB/T 5009.3—2016直接干燥法；脂肪測定參照GB/T 5009.6—2016索氏抽提法；蛋白質測定參照GB/T 5009.5—2016凱式定氮法。

1.5.2 潤濕性的測定

在直徑10 cm培養皿中，加入50 mL水，稱取0.1 g雜糧固體飲料粉，平鋪于水面上，測定雜糧粉完全被水濕潤時間[11]。

1.5.3 休止角的測定

將一漏斗固定在距離水平面一定距離處（H），取適量雜糧固體飲料粉，使其通過玻璃漏斗自由落在平面上，直到形成圓錐體的最高點接觸漏斗最下端為止，休止角計算如式（2）[12]。

式中：H為漏斗底部到水平面距離，cm；D為雜糧固體飲料粉堆成的圓錐體直徑，cm；θ為雜糧固體飲料粉的休止角，°。

2 結果與分析

2.1 速溶雜糧固體飲料單因素試驗

2.1.1 雜糧配比對速溶雜糧固體飲料品質的影響

小米與復配雜糧配比對速溶雜糧固體飲料品質的影響結果見表3。隨著小米與復配雜糧配比增加，雜糧固體飲料溶解性呈現增加趨勢，感官評分先升高后降低。小米與復配雜糧比例1∶3時，雜糧固體飲料的溶解性最高，但色澤較深，香味較淡；小米與復配雜糧配比1∶2時，雜糧固體飲料顏色鮮亮，口感細膩，黏稠度適宜，感官評價分值最高。

表3 小米與復配雜糧配比對速溶雜糧固體飲料品質的影響

2.1.2 植脂末添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

植脂末有很好的分散性、乳化穩定性和沖調性，廣泛應用于奶茶、奶粉、咖啡和麥片等食品中[13]。植脂末添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響結果見表4。隨著植脂末添加量增加，雜糧固體飲料溶解性整體呈現降低趨勢，而感官評定分值先減小后增加；植脂末添加量3.33%時，雜糧固體飲料的感官評分最高為90分，制備的雜糧固體飲料具有雜糧原有的香味和淡淡奶香，溶解性為29.27%；植脂末添加量高于3.33%時，由于植脂末添加量過多，導致雜糧固體飲料的奶香味太濃郁，掩蓋雜糧特有香氣。

表4 植脂末添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

2.1.3 二氧化硅添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

二氧化硅作為抗結劑應用于食品中，可以防止粉狀食品聚集結塊，保持其松散和自由流動[14]。二氧化硅添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響結果見表5。隨著二氧化硅添加量增加，雜糧固體飲料的感官評分和溶解性均呈現先升高后降低趨勢，二氧化硅添加量0.93%時，雜糧固體飲料的感官評分達到最高為90分，溶解性最高為28.79%，制備的雜糧固體飲料口感細膩，沖調性好。

表5 二氧化硅添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

2.1.4 糖添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

糖添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響結果見表6。隨著糖添加量增加，由于糖的水溶性好，使雜糧固體飲料的溶解性逐漸升高，而感官評分先升高后降低。糖添加量為16.67%時，雜糧固體飲料的感官評分最高，溶解性為28.94%，雜糧飲料甜度適中，糖添加量進一步增加時，導致雜糧固體飲料的口感過于甜膩，影響雜糧飲料的感官品質。

表6 糖添加量對速溶雜糧固體飲料品質的影響

2.2 速溶雜糧固體飲料正交試驗

在單因素試驗基礎上，以小米與復配雜糧的配比、植脂末添加量、二氧化硅添加量、糖添加量為因素進行L9(34)正交試驗，以溶解性為指標，采用極差分析結果見表7所示。

由表7可知，各因素對雜糧固體飲料溶解性影響程度依次為D＞B＞A＞C，即糖添加量＞植脂末添加量＞小米與復配雜糧配比＞二氧化硅添加量，最佳配方組合為A2B3C2D2，即小米與復配雜糧粉配比為1∶2，植脂末添加量為5.00%，二氧化硅添加量為0.93%，糖添加量為16.67%。制備的速溶雜糧固體飲料速溶性好，口感細膩，甜度適中，色澤呈暗紫色。

2.3 速溶雜糧固體飲料理化特性分析

速溶雜糧固體飲料和市售雜糧固體飲料的營養成分和理化性質分析見表8所示。由表8可知，速溶雜糧固體飲料營養豐富，蛋白質和脂肪含量明顯高于市售商品1和市售商品2，其中雜糧固體飲料蛋白質含量分別是市售商品1和市售商品2的1.88倍和2.41倍，脂肪含量分別是市售商品1和市售商品2的3.5倍和1.37倍；雜糧經超微粉碎后制備的固體飲料溶解性得到改善[15]，其溶解性明顯高于市售商品1和市售商品2；潤濕性反映固體飲料親水性的強弱，濕潤時間越短表示其溶解越快，雜糧固體飲料的潤濕性為284 s，與市售商品1和市售商品2相比分別縮短2倍和1.26倍；超微粉碎后，粒徑減小，顆粒比表面積增大，顆粒間空隙加大，更加蓬松，流動性好，休止角較低，低于市售商品1和市售商品2。

表7 速溶雜糧固體飲料正交試驗

表8 雜糧固體飲料理化特性對比分析

3 結論

速溶雜糧固體飲料的配方為小米、黑米、黑小麥、黑燕麥、黑花生、黑豆和黑芝麻按照7∶5∶2∶2∶2∶1∶1比例組成復配雜糧粉，植脂末添加量5.00%，二氧化硅添加量0.93%，糖添加量16.67%；速溶雜糧固體飲料的蛋白質和脂肪含量較高，分別為20.75%和7.0%；溶解性28.9%，潤濕性284 s，休止角42°，產品速溶性好，口感細膩，甜度適中。