菠菜粉對芋頭粉糊化和菠菜芋泥流變特性與感官特性的影響

陳紅蒲，王 瀟，鄭紅莉，張 燕,

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；

2.國家果蔬加工工程技術研究中心，北京 100083）

世界衛生組織指出，應及時合理地向6月齡或以上嬰幼兒提供除母乳外的高營養輔助食品[1]，由于母乳無法滿足6月齡以上嬰幼兒的營養需求[2]，因此輔食添加及時與否將會直接影響嬰幼兒的健康狀況和生長發育[3-6]。蔬菜富含葉綠素、多酚和膳食纖維等生物活性物質，具有平衡膳食、調節腸道菌群和抑制肥胖發生等功效[7-11]。在中國市場，谷物淀粉類輔食在嬰幼兒輔食產品消費中占比高達80%，而果蔬類輔食僅占12%[12]，嬰幼兒輔食中蔬菜類成分嚴重不足。

菠菜（Spinacia oleraceaL.）富含葉綠素、膳食纖維、植物固醇和黃酮等生物活性物質，維生素C、維生素E、維生素B、類胡蘿卜素等多種維生素，以及鐵、鈣、鋅、鎂等礦物質[13-16]。我們前期通過動物實驗證明小鼠幼年時增加菠菜提取物的攝入可有效降低高脂膳食誘導的體重增加、血糖升高和胰島素耐受性升高[8]。芋頭（Colocasia esculenta（L.） Schott）營養豐富，富含淀粉、蛋白質以及鈣、鐵、磷等多種微量元素[17]，含15種以上氨基酸[18]。芋頭淀粉顆粒粒徑較小且纖維素含量低，口感細膩，從營養組成及特性上講較適合加工嬰幼兒輔食[19-20]。但國內外鮮有以芋頭為原料的產品及相關問題開發報道。

本研究以菠菜粉和芋頭粉為原料制備菠菜芋泥，通過黏度、流變分析和感官評價，探究了菠菜粉對芋頭粉糊化和菠菜芋泥流變特性與感官特性的影響，以期指導以芋頭為原料的嬰幼兒輔食產品的開發與生產。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菠菜粉 康美來品質食品科技有限公司；芋頭粉 浙江盛通生物科技有限公司；菠菜果汁泥 亨氏食品有限公司；菠菜甜薯泥 英國Nourisher Food& Drinks Ltd；菠菜梨泥 雀巢食品有限公司；復合果蔬汁 牽手果蔬飲品股份有限公司；果醬 丘比食品有限公司。

BSA124S分析天平 德國Sartorius；SHZ-C水浴恒溫振蕩器 上海博迅實業有限公司；RVA-4快速黏度分析儀 澳大利亞Newport Scientific Pty；AR1500ex流變儀 美國TA Instruments。

1.2 實驗方法

1.2.1 菠菜芋泥制備 為探究菠菜粉和芋頭粉添加量對菠菜芋泥流變特性與感官特性的影響，開發適合嬰幼兒的菠菜芋泥，按表1的配比，將芋頭粉、菠菜粉與100 mL去離子水混合，并在密封罐內充分混勻。將所制樣品置于水浴振蕩器中，在100 ℃，糊化15 min （150 r/min），冷卻至室溫后即為菠菜芋泥。

表1 菠菜粉與芋頭粉配比設計Table 1 Ratio design of spinach powder and taro powder

1.2.2 菠菜粉對芋頭粉糊化特性的影響 參考Wang等[21]的方法并作修改，使用快速黏度分析儀測定菠菜粉對芋頭粉糊化特性的影響。菠菜粉添加量為芋頭粉質量的0、1%、2%和3%。將二者充分混合，取2.8 g混合粉添加至鋁罐中，加入去離子水使總重量達到28.0 g。樣品在50 ℃保持1 min，然后在3.7 min內將溫度升至95 ℃并保持2.5 min，最后在3.8 min內冷卻至50 ℃并保持2 min。攪拌初始速率為960 r/min，持續10 s，其余階段攪拌速率均為160 r/min。

1.2.3 菠菜粉對菠菜芋泥流變特性的影響 參考Wang等[21]的方法并作修改。將1.2.1中制備的菠菜芋泥放置在室溫中平衡1 h，將樣品加載至流變儀的測定臺上，選用40 mm的平板，設定間隙為1000 μm，流變儀溫度25 ℃。采用振蕩模式，振蕩頻率范圍為0.1～10 Hz。測定菠菜芋泥的儲能模量隨振蕩頻率的變化。將1.2.1中制備的菠菜芋泥放置在室溫中平衡1 h，將樣品加載至流變儀的測定臺上，選用40 mm的平板，設定間隙為1000 μm，流變儀溫度25 ℃。采用剪切模式，剪切速率范圍為0.1～10 s-1。測定菠菜芋泥的表觀黏度隨剪切速率的變化。

取菠菜芋泥和市售果蔬泥頻率為1 Hz時的儲能模量和剪切速率為1 1/s時的表觀黏度進行對比。

1.2.4 感官評價 按照1.2.1的中表1的配比制備菠菜芋泥，感官評價的方法參考文獻[22-23]的方法并做修改。在具有食品專業背景的學生群體中招募12名候選評價員。記錄候選評價員的基礎信息，并進行口腔健康排查、禁忌排查、感官描述能力測試和感官辨別能力測試。共計8名候選者通過測試成為正式感官評價員，對通過最終篩選的評價員進行進一步培訓，培訓內容如表2所示，要求評價員能夠深刻理解并熟練掌握食品感官的評價標準及評價方式，能夠根據評分標準對菠菜芋泥進行評分。

將隨機三位數編碼的12個樣品呈遞給每一位評價員。要求評價員分三個階段：入口前、入口后、吞咽后，根據表2的評價方法和評分標準，對菠菜芋泥進行感官評價，按照樣品感官屬性強弱及不同樣品間差異的大小，對樣品各項感官屬性進行1～100分評分。

表2 菠菜芋泥感官評價標準[22]Table 2 Sensory evaluation standard of spinach and taro puree[22]

1.3 數據處理

所有實驗重復三次，數據統計分析采用Statistix 8軟件的General Linear Models程序進行統計分析，實驗數據以平均值±標準差的形式表示，采用All-Pairwise Comparisons進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。采用Oringin 9軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 菠菜粉添加量對芋頭粉糊化特性的影響

如表3所示，隨著菠菜粉添加量的提高，芋頭粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均呈現出下降的趨勢。糊化后的淀粉體系由連續相和非連續相組成，連續相為水和顆粒溶出物質，非連續相主要為膨脹的淀粉顆粒[23]。菠菜粉中不溶于水的粗纖維可能在糊化過程中進入熱淀粉糊體系中的非連續相，導致更多直鏈淀粉分子被截留在非連續相中，抑制淀粉分子的溶脹。溶脹能力下降會導致糊化過程中的黏度降低[24]。同時，菠菜纖維可能導致淀粉分子之間的摩擦力減少，進而降低了糊化過程中的黏度[25]。類似的結果也在槲皮素與淀粉的相互作用中被發現[21]。

表3 菠菜粉添加量對芋頭粉糊化特性的影響Table 3 Effect of spinach powder addition on the gelatinization properties of taro powders

崩解值反應體系中淀粉在高溫下的耐剪切能力，即淀粉糊的穩定性，崩解值越小，淀粉糊的耐剪切能力越強，穩定性越強[21,26]。隨著菠菜粉添加量的提高，芋頭粉糊的崩解值呈現出降低的趨勢。這表明，菠菜粉的加入，抑制了芋頭淀粉顆粒在糊化膨脹過程中崩解成碎片的趨勢[21]。因此，菠菜粉的添加改善了高溫加工過程中芋頭粉糊的穩定性，這說明菠菜粉對提高淀粉糊類食品的加工穩定性有促進作用。回生值降低表明菠菜粉的添加抑制了體系冷卻階段中淀粉的回生過程。加入菠菜粉對芋頭粉糊化的峰值時間沒有明顯影響。

2.2 菠菜粉添加量對菠菜芋泥流變特性的影響

食品在外力的作用下產生形變，表現出彈性性質，儲能模量表示食品因為產生彈性形變而儲存能量的量度[27-28]。由圖1可見，在0～10 Hz的范圍內，隨著振蕩頻率的增加，菠菜芋泥的儲能模量（G'）呈現出逐漸提高的趨勢。芋頭粉含量相同時，G'隨菠菜粉添加量的增加而逐漸提高，表明菠菜粉含量的增加賦予了菠菜芋泥更強的彈性。由圖2可見，隨著剪切速率的提高，菠菜芋泥的表觀黏度均呈現下降的趨勢，即表現出剪切稀化現象，證明所有的樣品都具有典型的非牛頓流體性質[29]。菠菜芋泥的表觀黏度隨菠菜粉添加量的增多而逐漸提高，這表明菠菜粉含量的增加賦予了菠菜芋泥更強的黏性。

圖1 菠菜粉添加量對菠菜芋泥儲能模量的影響Fig.1 Effect of spinach powder addition on storage modulus of spinach and taro puree

圖2 菠菜粉添加量對菠菜芋泥表觀黏度的影響Fig.2 Effect of spinach powder addition on apparent viscosity of spinach and taro puree

淀粉顆粒在糊化的過程中吸水溶脹，形成三維凝膠網絡[30]。在這個過程中，菠菜纖維等不溶性成分可能進入到三維凝膠網絡結構內，干擾了淀粉回生過程中的分子重排，抑制了淀粉回生過程中的脫水縮合作用，減少了無定形區域剛性結構的形成，從而提高了菠菜芋泥的彈性與黏性。

市售果蔬泥、菠菜芋泥的儲能模量和表觀黏度如表4所示。由表4可以看出，三款市售嬰幼兒菠菜果蔬泥的儲能模量和表觀黏度存在較大差異。10 g/100 mL芋頭粉含量的菠菜芋泥的表觀黏度和儲能模量均處于市售菠菜果蔬泥區間內，表明其流變特性符合嬰幼兒果蔬泥的要求。

表4 菠菜芋泥與市售果蔬泥的儲能模量和表觀黏度比較Table 4 Comparison of storage modulus and apparent viscosity between spinach taro puree and commercial fruit and vegetable puree

2.3 菠菜芋泥感官評價

要求評價員分三個階段：入口前、入口后、吞咽后，根據培訓的評價標準及評價方式進行感官評價，其結果如圖3～圖5所示，由圖3和圖4可見，隨著芋頭粉和菠菜粉添加量的提高，評價員感受到菠菜芋泥的目視流動性和口腔內流動性均呈現出下降的趨勢。隨著芋頭粉和菠菜粉添加量的提高，評價員感受到勺攪動阻力和口腔內的攪動阻力呈現出增加的趨勢。相比目視和勺攪拌評價，評價員在口腔內能更好的對5和10 g/100 mL芋頭粉的菠菜芋泥進行區分。以上結果說明，芋頭粉和菠菜粉的添加量的提高使菠菜芋泥的流動性降低，攪動阻力增加。

圖3 菠菜芋泥入口前感官評價Fig.3 Sensory evaluation of spinach and taro puree before ingestion

圖4 菠菜芋泥口腔內感官評價Fig.4 Oral sensory evaluation of spinach and taro puree

從圖5可以看出，隨著菠菜粉和芋頭粉添加量的提高，評價員可以感受到菠菜芋泥的滯留感和稠厚感呈現出增加的趨勢。菠菜芋泥感官評價結果與歸一化后流變測定結果的相關性分析如表5所示，菠菜芋泥的儲能模量與勺攪拌阻力呈現出最強的正相關性（R2=0.9881），與口腔內流動性呈現出最強的負相關性（R2=-0.9866）；一致的，菠菜芋泥的表觀黏度與勺攪拌阻力呈現出最強的正相關性（R2=0.9902），與口腔內流動性呈現出最強的負相關性（R2=-0.9888）。

表5 菠菜芋泥感官評價與流變測定的相關性分析Table 5 Correlation analysis between sensory evaluation and rheological measurement of Spinach and Taro Puree

圖5 菠菜芋泥吞咽后感官評價Fig.5 Sensory evaluation of spinach and taro puree after swallowing

3 結論

菠菜粉的添加改善了高溫加工過程中菠菜芋泥的穩定性。菠菜粉對菠菜芋泥的流變特性有顯著影響，菠菜粉的添加提高了菠菜芋泥的儲能模量和表觀黏度。感官評價的結果表明，菠菜粉降低了菠菜芋泥的流動性，提高了其攪動阻力、滯留感和稠厚感。菠菜芋泥的表觀黏度與攪拌阻力呈現出最強的正相關性，與口腔內流動性呈現出最強的負相關性。芋頭粉添加量為10 g/100 mL的菠菜芋泥的流變特性符合嬰幼兒果蔬泥的要求。在開發菠菜芋泥產品時，可通過增加菠菜含量來達到預期的感官指標。控制芋頭含量并提高菠菜含量，有助于嬰幼兒攝入適量的膳食纖維。