藜麥沖調粉加工工藝優化及其營養評價

張倩芳，李 敏，孟晶巖，栗紅瑜

（山西農業大學山西功能食品研究院，山西太原 030031）

藜麥，藜科藜屬植物，原產于南美洲安第斯山脈的高海拔地區，具有一定的耐旱、耐寒、耐鹽性。隨著對藜麥開發利用的不斷深入，近年來我國藜麥種植規模迅速擴大，2022 年已達32 萬畝[1]。作為一種營養價值極高的類全谷物，藜麥營養素種類齊全，不僅富含優質蛋白，其氨基酸和脂肪酸構成合理，鈣、鐵、錳、鋅、維生素等微量營養素含量也十分豐富[2-5]，被FAO 推薦為最適宜人類的完美全營養食品[4-7]。另外藜麥中還含有多酚、皂甙、黃酮等多種抗氧化物質，長期食用能夠預防人體多種慢性疾病的發生[8-10]。

隨著經濟的發展，人民生活水平日益提高，肥胖和超重人群也日益增加，如何選擇質量高的食物，獲得足夠的營養素而不攝入過多的能量越來越多的受到關注。營養質量指數（Index of Nutrition Quality，INQ），是評價食物營養價值的重要指標[11-12]，通過以食物中營養素能滿足人體營養需要的程度（營養素密度）對同一種食品能滿足人體能量需要的程度（熱量密度）之比值來評定食物的營養價值，可以為消費者選擇食物提供有效依據[13-14]。脂肪是人體必需的宏量營養素，而脂肪酸組成是評價食物脂質的重要指標，不同的脂肪酸有不同的生理功能[15-16]，合理的脂肪酸構成比例對預防心血管疾病、調節免疫有重要意義[17]。

近年來，快節奏的生活使得越來越多的人們選擇沖調粉作為早餐或代餐食用[18]，藜麥作為一種類全谷物，是制備沖調粉的優良原料[19]。但是市面上的沖調粉普遍存在種類單一、口感不佳、沖調性能差的問題。目前對于藜麥沖調粉的研究多集中于原料的復配和配方的優化，從而達到營養均衡的目的，但是對營養評價的研究還不多，脂肪酸評價等研究也未見報道。本研究以藜麥為主要原料，復配一定比例的燕麥麩皮，利用擠壓膨化技術生產藜麥沖調粉，以感官評價為指標優化工藝條件，改善沖調粉口感，并對藜麥沖調粉進行營養評價和脂肪酸評價，以期為藜麥的深加工提供思路和理論依據，為消費者提供更多選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藜麥籽粒、燕麥麩皮粉 山西北麥食品科技研發有限公司。

DZ65-Ⅱ雙螺桿擠壓膨化機、F-1 臥式混料機濟南賽信膨化機械公司；HK-8603KW 雜糧粉碎機河南旭眾機械設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藜麥預處理 藜麥清洗晾干后，粉碎過40 目篩，燕麥麩皮粉碎過40 目篩，以7:3 的比例放入混料機中混合均勻，備用。

1.2.2 藜麥沖調粉制備工藝單因素實驗 取混好的原料15 kg，預設原料水分含量為18%，擠壓溫度130 ℃，螺桿轉速280 r/min，喂料速度20 kg/h 作為提取工藝中的常規量，在雙螺桿擠壓機中進行加工熟化。用單因素變量替換擠壓工藝中相應的常規量，設置物料水分含量分別為14%、16%、18%、20%、22%，擠壓溫度分別為120、125、130、135、140 ℃，喂料速度分別為16、18、20、22、24 kg/h，螺桿轉速分別為240、260、280、300、320 r/min，考察以上因素對藜麥沖調粉感官評價的影響。

1.2.3 擠壓工藝優化 在單因素實驗的基礎上，選取較優的工藝條件，以感官評分為指標進行正交試驗，研究藜麥沖調粉的最佳生產工藝。試驗因素與水平見表1。

表1 正交試驗因素水平Table 1 Orthogonal test factor level

1.2.4 感官評分及數據分析方法 篩選20 名感官評價人員（男女比例1:1），經過培訓后對藜麥沖調粉進行感官評價，數據分析以滿分100 分記，采用感官評分標準對樣品進行獨立打分，取平均值為樣品的最終得分，感官評分標準參考樂梨慶等[20]的研究并加以修改，如表2 所示。

表2 藜麥沖調粉感官評分標準Table 2 Sensory evaluation rules of quinoa compound powder

1.2.5 藜麥沖調粉營養評價

1.2.5.1 營養成分檢測 依據GB 5009-2016 中相關方法和GB 5009.88-2014，測定原料和沖調粉中粗蛋白、淀粉、碳水化合物、粗脂肪、灰分、水分、總膳食纖維含量；參考丁長河等[21]的方法，測定沖調粉中鐵（Fe）、鎂（Mg）、鉀（K）、鈣（Ca）、鋅（Zn）、硒（Se）、錳（Mn）的含量；依據GB 5009.8-2016 測定沖調粉中維生素B1、維生素B2、煙酸、維生素E 的含量；依據GB 5009.168-2016 第一法測定藜麥沖調粉37 種脂肪酸的含量。

1.2.5.2 營養評價 根據藜麥沖調粉的宏量營養素及特征功能成分含量、能量值，采用INQ 值對其進行營養評價。

式中，營養素密度為100 g 食物中某營養素含量/每日推薦攝入量；熱量密度為100 g 食物的熱量/人體每日所需熱量（以2200 kcal 計）。

人體每日所需營養素攝入量（Recommended Nutrients Intakes，RNI）參考《中國居民膳食營養素推薦攝入量》[22]中18～49 周歲的推薦值，其中男女推薦攝入量不同時以均值計算，見表3。

表3 中國居民膳食營養素推薦攝入量Table 3 Recommended intake of dietary nutrients for Chinese residents

1.2.5.3 藜麥沖調粉脂肪酸評價方法 根據不同種類脂肪酸的含量計算藜麥沖調粉總脂肪酸（TFA）、飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）、多不飽和脂肪酸（PUFA）含量，并按公式（2）、公式（3）計算致動脈粥樣硬化指數（AI）和致血栓指數（TI），對藜麥沖調粉的脂肪酸進行營養評價。

1.3 數據處理

使用Excel 2007、Origin 9.0 進行數據分析和作圖，營養成分測定重復3 次，取平均值，結果用平均值±標準差的形式表示。

2 結果與分析

2.1 藜麥沖調粉工藝優化

2.1.1 單因素實驗結果與分析 從圖1 可以看出，隨著原料水分含量的增加，藜麥沖調粉的感官評分先升高后下降，在水分含量為18%時達到最高。在擠壓膨化過程中，當擠壓溫度恒定時，原料水分含量直接影響產品的膨化度，水分過少會造成膨化度不足影響沖調性能[23]，水分過多又會使擠壓機機筒及磨口處溫度下降，降低產品熟化度，影響沖調粉的品質。

圖1 原料水分含量對藜麥沖調粉感官評分的影響Fig.1 Effect of moisture content of raw materials on sensory score of Quinoa compound powder

在藜麥沖調粉生產工藝中，擠壓溫度是影響產品性狀的關鍵因素。由圖2 可知，當擠壓溫度低于130 ℃時，隨著溫度的增加，產品熟化度逐漸增加，藜麥香氣被激發出來，感官評分也逐漸增加。當擠壓溫度高于130 ℃時，產品過度糊化，膨化度降低，開始散發焦糊味，影響沖調粉的口感，而當擠壓溫度控制在130 ℃時，沖調粉的質地均勻，易于沖泡，口感細膩且有藜麥的清香味，感官評分也最高。

圖2 擠壓溫度對藜麥沖調粉感官評分的影響Fig.2 Effect of extrusion temperature on sensory score of Quinoa compound powder

由圖3 可知，隨著喂料速度的增加，產品感官評分呈先上升后下降再逐漸平穩的趨勢。當其他工藝條件不變時，喂料速度增加，原料在擠壓機內填充度增大，腔體內的壓力和剪切力也隨之增大，使得沖調粉的膨化度和糊化度都增大[24]，感官評分逐漸升高，當喂料速度大于20 kg/h 時，原料在腔體內逐漸接近飽和，摩擦力增大，腔體內溫度升高且物料受熱不均，淀粉易碳化造成產品顏色發黑，影響產品感官。

圖3 喂料速度對藜麥沖調粉感官評分的影響Fig.3 Effect of feeding speed on sensory score of Quinoa compound powder

螺桿轉速主要影響擠壓過程中原料的吸熱程度和在擠壓機腔體中的停留時間[25]。隨著螺桿轉速的增加，原料會受到更大的剪切力和壓力，吸收更多的熱量從而增加膨化度，激發出產品的香氣；但螺桿轉速過高會造成停留時間過短，產品糊化度不足，香味不足，有夾生感，使感官評分降低。由圖4 可知，當螺桿轉速為280 r/min 時，產品的感官評分最高。

圖4 螺桿轉速對藜麥沖調粉感官品質的影響Fig.4 Effect of screw speed on sensory score of Quinoa compound powder

2.1.2 藜麥沖調粉加工工藝優化 K 值越大感官評分越高，由表4 可知，影響藜麥沖調粉感官評分因素的主次順序為：物料水分含量＞擠出溫度＞螺桿轉速＞喂料速度，最優組合為A2B2C2D3，即藜麥沖調粉的最佳加工工藝為：物料水分含量為18%、擠出溫度為130 ℃、螺桿轉速為280 r/min、喂料速度為20 kg/h，以此條件驗證得出感官評分為92.50 分。

表4 藜麥沖調粉工藝優化正交試驗結果Table 4 Orthogonal test for process optimization of Quinoa compound powder

2.2 藜麥沖調粉營養評價

2.2.1 藜麥沖調粉基礎成分分析 由表5～表6 可知，通過藜麥粉與燕麥麩皮的復配，藜麥沖調粉相比藜麥粉，脂肪和淀粉含量降低，蛋白質與膳食纖維含量有所提高，參照GB 28050-2011 中能量和營養成分含量的要求和條件，蛋白質25.07%大于10% 中國食品標簽營養素參考值（Nutrient Reference Values，NRV），膳食纖維含量15.05 g/ 100 g 大于6 g/ 100 g，符合高蛋白高膳食纖維食品的要求，且宏量營養素的供能比均在推薦范圍內，既能夠滿足人體日常生活所需，又不會因為過多的攝入單一營養素而引發疾病。

表5 藜麥沖調粉及原料基礎成分分析（%）Table 5 Analysis of the basic components of quinoa compound flour and its raw materials (%)

表6 藜麥沖調粉宏量營養素供能比Table 6 Energy supply ratio of macronutrients in quinoa compound powder

2.2.2 藜麥沖調粉營養質量指數分析 營養素含量的多少并不能充分反映食物的營養價值，結合食物營養素含量與該食物所能提供的熱量，才能對一種食物的營養進行綜合評價[26]。INQ 值的大小可以直觀反映食物提供能量和提供營養素的能力。當INQ＜1時，表明熱量得到滿足時，食物無法為人體提供足夠的營養素；INQ＞1 時，表明食物提供營養素的能力大于提供熱量的能力，這一類食物特別適合肥胖和想控制體重的人群食用；為了保持熱量與營養素均衡，避免營養素缺乏，INQ 值的最佳范圍一般在0.95～1.50之間[27]。

礦物質是人體生命活動的必須元素，具有強大的生物學作用，它們自身都無法合成，如果膳食調配不當、偏食或患某些疾病時，容易造成缺乏[28]。由表7可知，藜麥營養粉中除了鈣含量略有不足，鐵、鎂、鋅、鉀等多種礦物質元素的INQ 值都大于1，可以給人體提供足夠的微量元素。除了礦物質外，藜麥沖調粉還含有豐富的維生素B1、B2、B3和維生素E。B 族維生素不僅是能量代謝中不可或缺的成分，對于維持皮膚和黏膜健康也有重要意義[29]。藜麥沖調粉中未檢測到VC，這可能是加工過程中受熱導致VC分解。

表7 藜麥沖調粉營養質量指數分析表Table 7 Analysis table of nutritional quality index of quinoa compound powder

2.2.3 藜麥沖調粉脂肪酸分析 脂肪酸的組成比例，與心腦血管疾病的發生有密切關系，不飽和脂肪酸含量越高，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸含量比值越大，對降低人體血漿內膽固醇含量、預防心血管疾病越有利[30]。由表8 可知，藜麥沖調粉SFA、MUFA、PUFA的比例分別為14.55%、34.83%和50.37%，PUFA/SFA 比值為3.46，而當PUFA/SFA 比值大于2 時就有明顯的降血脂功效，且比值越大效果越明顯。

表8 藜麥沖調粉脂肪酸種類及組成（g/100 g）Table 8 Types and composition of fatty acids in quinoa compound powder (g/100 g)

不同的脂肪酸具有不同的生理功能，MUFA 中的油酸（C18:1）可以軟化血管、降低食品中油脂的結晶化，PUFA 中的亞油酸能夠降低血清中膽固醇和低密度脂蛋白的含量，亞麻酸能夠加快膽固醇排泄并抑制內源性膽固醇的合成[31]，有效調節血脂，藜麥沖調粉中含有豐富的油酸、亞油酸和亞麻酸，多不飽和脂肪酸n-6/n-3 比例為5.98:1，符合聯合國糧農組織（FAO）和中國營養學會會提出膳食中PUFAn-6/n-3 的最佳比值（分別為（5～10）:1 和（4～6）:1）。

根據脂肪酸的含量計算藜麥沖調粉的AI 值為0.1489，TI 值為0.243，低于健康飲食推薦指數，藜麥沖調粉脂類營養均衡，脂肪酸不飽和度高，致動脈粥樣硬化和血栓等疾病可能性較小，且脂肪供能比較低，不含膽固醇，適合肥胖和控制體重人群食用。

3 結論

以感官評分為指標，對藜麥沖調粉生產工藝進行優化，得到擠壓膨化的最佳工藝為：物料水分含量18%、擠出溫度130 ℃、螺桿轉速280 r/min、喂料速度20 kg/h。以此工藝生產的藜麥沖調粉色澤均勻，易于沖泡，口感細膩順滑，有淡淡的藜麥清香，最終感官評價得分92.50 分。

以營養質量指數對藜麥沖調粉進行營養評價，藜麥沖調粉宏量營養素供能比合理，富含礦物質和維生素，除鈣元素外，6 種礦物質和4 種維生素的INQ 值均大于1，脂肪酸構成合理，不飽和脂肪酸含量高，AI 和TI 值分別為0.1489 和0.243，均小于健康飲食推薦指數，是一種營養與口感兼具的高蛋白高膳食纖維食品，適合心血管疾病患者和控制體重人群食用。本研究可以為藜麥代餐食品的研發提供思路和研究依據，同時也為廣大消費者提供了更多選擇。但是沖調粉的生產原料限于雜糧品種，較單一，今后可以選擇更多種類的原料（如堅果、豆類等）進行加工，以豐富產品的口感及種類。