改性工藝和干燥方法對代餐粉營養(yǎng)與功能組分的影響

林嘉聰， 邱麗青， 林志漢， 張 慜*

（1. 江蘇新禾潤世家食品有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000；2. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122）

隨著人們生活節(jié)奏的加快以及生活水平的提高，肥胖和“三高”等文明病也日漸加劇。 目前，方便快捷、營養(yǎng)健康的代餐類食物，正受到了越來越多的消費者認可[1]。 熱量低、飽腹感強是營養(yǎng)代餐的主要特點，代餐類產(chǎn)品可通過降低能量攝入以實現(xiàn)控制體重的目的。 代餐粉是一類由多種或一種原料粉經(jīng)某種特定的加工處理方式，并且按照一定比例調配混合制成的沖調類即食制品[2-4]，具有低熱量、低飽和脂肪酸、高膳食纖維、易飽腹等特點，且應滿足營養(yǎng)均衡、適合長期食用等要求。 因此，攝入代餐粉能夠通過控制食物的攝入量來避免過度的能量攝入，從而實現(xiàn)減輕體脂的目的。 現(xiàn)代醫(yī)學證明，合理進食代餐食品對調節(jié)體質量、糖代謝和腸道菌群均有積極作用。 目前，許多食品企業(yè)開始生產(chǎn)代餐粉，產(chǎn)品形式日漸豐富，如具有降血糖功能的莜麥苦蕎高纖維雜糧代餐粉發(fā)展前景廣闊[5-6]。

代餐粉多為植物類產(chǎn)品，含有豐富的纖維素和果膠類物質， 會影響口感和生物活性物質的釋放。酶解是一種無污染、反應條件溫和、能耗低的處理技術，可以破壞植物的細胞壁成分，充分釋放出植物中的生物活性物質，提高其營養(yǎng)價值[7]。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）是一種革蘭氏陽性細菌，其適宜生存的pH 為4.5～9.5。 植物乳桿菌 （Lactobacillus plantarum） 是一種兼性異菌種，能夠以不同的碳源（葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖、L-山梨糖、木糖等）產(chǎn)酸[8-9]。 美國食品藥品管理局和歐洲食品安全機構認證植物乳桿菌是一種存在于人類胃腸道中的安全的益生菌，對人體有多方面的保健作用，如防治腸易激綜合征、平衡腸道微生態(tài)、抗糖尿病、減輕感冒癥狀、降低膽固醇等[10]。

近年來，人們對功能食品的研究越來越重視[11]。果蔬中含有豐富的膳食纖維、碳水化合物、礦物質、維生素和酚類等多種生物活性物質，是一種很好的乳酸發(fā)酵基質。 另外，利用益生素對植物基質進行發(fā)酵，可以提高發(fā)酵基質的感官、營養(yǎng)、貯藏和功能性等方面的品質。 此外，通過對代餐粉進行發(fā)酵，可以有效抑制食品中一些致病菌的生長和繁殖，并促進有益菌的生長，因此代餐產(chǎn)品是一種有待開發(fā)的具有身體健康促進功能的食品[12]。

經(jīng)過預處理的代餐粉水分含量低，為保持其生物活性物質，需要采用合適的脫水方法對其進行干制處理，以期獲得高品質的脫水代餐粉產(chǎn)品。 紅外和微波干燥屬于介質加熱，能縮短脫水時間及降低干燥能耗，并且有利于干制品的品質提高。 作者以不同改性方法對代餐粉進行改性，選擇最佳的改性方式進行脫水，以獲得高品質脫水代餐粉產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

燕麥粉、薏米粉、紅豆粉、芝麻粉、紅棗粉、山藥粉：江蘇新禾潤有限公司；超微玫瑰粉：山東華玫科技有限公司；桂花粉、茉莉花粉：義江緣食品有限公司；木糖醇、酵素粉、脫脂奶粉、食用香精：無錫大統(tǒng)華超市；化學試劑：均為分析純，上海源葉生物科技有限公司。

1.2 代餐粉制作

按照以下配方進行復配，制作3 種代餐粉。

1）玫瑰花香酵素代餐粉 燕麥粉4.5 g，薏米粉1 g，紅豆粉1 g，芝麻粉0.5 g，紅棗粉0.5 g，山藥粉1 g，玫瑰花粉1.5 g，木糖醇2.5 g，酵素粉0.2 g，脫脂奶粉2 g，食用香精0.1 g。

2）桂花花香酵素代餐粉 燕麥粉4.5 g，薏米粉1 g，紅豆粉1 g，芝麻粉0.5 g，紅棗粉0.5 g，山藥粉1 g，桂花粉2 g，木糖醇2 g，酵素粉0.2 g，脫脂奶粉2 g，食用香精0.1 g。

3）茉莉花花香酵素代餐粉 燕麥粉4.5 g，薏米粉1 g，紅豆粉1 g，芝麻粉0.5 g，紅棗粉0.5 g，山藥粉1 g，茉莉花粉1.5 g，木糖醇2 g，酵素粉0.2 g，脫脂奶粉2 g，食用香精0.1 g。

將上述3 種代餐粉用鋁箔袋包裝并且密封包裝保存于室溫。

1.3 代餐粉的智能溫控混合配料過程

代餐粉的智能溫控混合配料裝置見圖1。 拌料機的工作過程為：首先通過制冷系統(tǒng)的溫度控制與顯示設備設置風味代餐粉配料與混合過程所需要的溫度（0～25 ℃）；待攪拌倉溫度達到設定值時，通過進料斗將物料輸送到配料桶內。 配料桶中安裝有控制與顯示系統(tǒng)，可用于粉末樣品的精準進樣。 代餐粉配料通過篩網(wǎng)可對粉末的粒度進行篩選，篩選出的粉末在稱重料斗上稱質量，當質量達到設定值時，進料斗上的自動進料閥門將自動關閉，此時，在配料和攪拌倉之間的氣動閥門將打開，將所稱的物料輸送到攪拌倉中，由攪拌絞龍進行混合攪拌。 攪拌倉內有溫度傳感器， 當物料溫度高于設定溫度時，制冷機將開始工作，帶走多余熱量，維持代餐粉的風味與品質。 當攪拌時間達到時，攪拌過程停止，電磁閥門將開啟， 代餐粉將通過出料口離開配料桶。 將物料倒入進料斗按照上述描述過程進行代餐粉的拌料混合過程。

圖1 智能溫控混合配料系統(tǒng)Fig. 1 Intelligent temperature control mixed batching system

1.4 代餐粉的改性

1）酶解 加入質量分數(shù)為1%的酶制劑（果膠酶與纖維素酶的質量比為2∶3），用攪拌機使代餐粉與酶制劑充分混合均勻， 加入2 倍體積純凈水，調節(jié)混合物的pH 為8.0，酶解5 h 后將pH 回調至7.0。

2）發(fā)酵 加入體積分數(shù)為1%的乳酸菌菌種，37 ℃發(fā)酵24 h。

3） 酶解+發(fā)酵 將酶解后的樣品進行發(fā)酵，制備樣品。

1.5 代餐粉的干燥

對混合處理后代餐粉樣品進行冷凍干燥（-40℃、8 h）、紅外冷凍干燥（-40 ℃、7 h）、微波冷凍干燥（-40 ℃、6 h）及熱風干燥。

1.6 總酚質量分數(shù)測定

代餐粉的總酚質量分數(shù)測定依據(jù)Li 等的方法[13]并稍做修改。 首先，將代餐粉充分研磨，并150 目過篩。 隨后稱1.00 g 粉末樣品，與20 mL 體積分數(shù)為50%乙醇水溶液混合均勻，經(jīng)超聲提取（45 kHz，300 W） 30 min 后，將提取液于3500 r/min 條件下離心10 min，得到澄清透明的溶液。將離心液與20 mL 體積分數(shù)50%的乙醇溶液混合，對沉淀物進行二次提取，收集濾液，最后用體積分數(shù)50%乙醇將所得液體定容至50 mL。提取液于4 ℃冷藏保存，24 h 內檢測總酚質量分數(shù)和抗氧化指標。

采用福林-酚法測定了不同代餐粉中總酚類物質的質量分數(shù)。 首先，將1 mL 不同的樣本萃取物和5 mL 體積分數(shù)10%的福林酚試劑混合均勻。 避光靜置10 min 后，將反應液與4 mL 質量分數(shù)7.5%的碳酸鈉溶液混合均勻。 所得的混合樣液在25 ℃下于暗處靜置60 min， 測量該混合液的吸光度（765 nm）。 以沒食子酸作為參比物質，繪制標準曲線，總酚質量分數(shù)為每100 g 代餐粉干物質中的沒食子酸質量（μg/g），每個樣品測3 次。

1.7 總花青素質量分數(shù)測定

用中藥粉碎機分別將不同的代餐粉粉碎，過150 目篩，取代餐粉2 g，加入體積分數(shù)1.5%的酸化乙醇溶液 （鹽酸酸化）， 對混合物進行超聲提取（45 kHz，300 W）20 min，提取過程重復3 次。 隨后，將提取液于5000 r/min 離心10 min，并且經(jīng)旋轉濃縮得到代餐粉花青素粗提液[14]。

以pH 指示法測定代餐粉中花色苷的總量[14]。在10 mL 的離心管中加入4 mL 花色苷萃取液，分別與6 mL 鹽酸緩沖液（pH 1.0）和乙酸緩沖液（pH 4.5）混合均勻，分別測定樣品在535 nm 和700 nm處的吸光度，以蒸餾水為對照，見式（1）。

式中：FW為花色苷的質量分數(shù)，μg/g；A 為吸光度，A=（A535，pH1.0-A700，pH1.0）-（A535，pH4.5-A700，pH4.5）；ε 為矢車菊素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)，29600； L 為光程，1 cm； Mr為矢車菊3-葡萄糖苷的相對分子質量，449.2；D 為稀釋倍數(shù)；V 為最終體積，mL；Wt為樣本的質量，g。

1.8 抗氧化活性測定

1.8.1 DPPH 自由基清除率的測定 不同代餐粉樣品DPPH 自由基清除率的測試方法根據(jù)Guan 等方法并做適當修改[15]。 首先配制濃度為0.5 mmol/L 的DPPH 工作液。 測定時，將4 mL DPPH 乙醇溶液與0.5 mL 的樣品提取液混合后的樣液作為實驗組，4 mL DPPH 乙醇溶液與0.5 mL 無水乙醇的混合溶液為對照，在室溫下于黑暗中反應30 min，以517 nm 為吸收波長測定其吸光度，進行3 次實驗，DPPH 自由基的清除效率見式（2）。

式中：SDPPPH為DPPH 自由基清除能力，%；A0為空白對照組的吸光度；Ax為樣品吸光度。

1.8.2 ABTS 自由基清除率的測定 參照Xu 等的方法測量樣本ABTS 的清除率[16]。 將384 mg ABTS粉在100 mL 蒸餾水中溶解制得ABTS 工作液，用66 mg 過硫酸鉀試劑在100 mL 磷酸緩沖液中溶解，制得過硫酸鉀溶液。 將2 種試劑混合，放置24 h，制備ABTS 自由基。 在測試之前， 試劑先用蒸餾水稀釋， 使其在734 nm 波長下的吸光度達到0.700±0.020。 在實驗中，用6.0 mL ABTS 工作液充分混合0.5 mL 提取液（試驗組）或蒸餾水（對照），30 ℃下靜置15 min，在734 nm 處進行吸光度的測量，每組實驗重復3 次。 ABTS 自由基的清除率按見式（3）。

式中：SABTS為ABTS 自由基清除率，%；A0為空白對照組吸光度；Ax為樣本吸光度。

1.9 感官評定

消費者對產(chǎn)品的接受度會受花香酵素代餐粉的色澤、氣味、組織狀態(tài)、沖調性和口感等感官品質的影響，因此對代餐粉產(chǎn)品進行專業(yè)的感官評價具有十分重要的意義[17]。 10 名經(jīng)過針對性培訓的食品專業(yè)人員組成食品感官評定小組，感官得分主要是從產(chǎn)品的色澤、組織狀態(tài)、氣味和口感和沖調性等5個方面來衡量，評價標準見表1[18]。

表1 花香酵素代餐粉感官評分標準Table 1 Sensory scoring standard of flower flavor enzyme meal substitute powder

1.1 0 統(tǒng)計分析

單因素方差分析（ANOVA）和Duncan’s 多重比較使用SPSS 25.0 軟件進行， 圖表繪制使用Origin 2022 進行，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同改性方法對不同代餐粉總酚質量分數(shù)的影響

不同改性方式對代餐粉總酚質量分數(shù)的影響見圖2。相比于對照組，酶解與發(fā)酵處理可提高代餐粉中總酚質量分數(shù)。 相比于單獨的酶解和發(fā)酵處理，酶解聯(lián)合發(fā)酵改性方式更加有利于代餐粉中總酚質量分數(shù)的上升。 這可能是酶解破壞了細胞結構有利于生物活性物質的釋放，增加了益生菌對這些有益物質的利用，提高了代餐粉總酚質量分數(shù)[18]。

圖2 不同改性方式對代餐粉總酚質量分數(shù)的影響Fig. 2 Effects of different modification methods on total phenol content of meal substitute powder

2.2 不同改性方法對不同代餐粉花青素質量分數(shù)的影響

不同改性方式對代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響見圖3。相比于對照組，酶解與發(fā)酵處理可提高代餐粉中花青素的質量分數(shù)。 相比于單獨的酶解和發(fā)酵處理，酶解聯(lián)合發(fā)酵改性方式更加有利于代餐粉中花青素質量分數(shù)的上升。 這可能是酶解破壞了細胞結構有利于生物活性物質的釋放，增加了益生菌對這些有益物質的利用，提高了代餐粉中花青素質量分數(shù)[19]。

圖3 不同改性方式對代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響Fig. 3 Effects of different modification methods on the content of total anthocyanins in meal substitute powder

2.3 不同改性方法對不同代餐粉DPPH 自由基清除能力的影響

從圖4 可以看出，與對照組相比，酶解與發(fā)酵處理可增強代餐粉DPPH 自由基清除能力。 相比于單獨的酶解和發(fā)酵處理，酶解聯(lián)合發(fā)酵改性方式更加有利于代餐粉DPPH 自由基清除率的增強。 這可能是酶解破壞了細胞結構，有利于生物活性物質的釋放，增加了益生菌對這些有益物質的利用，提高了代餐粉的花青素和總酚質量分數(shù)， 提高了其DPPH 自由基清除率[20]。

圖4 不同改性方式對代餐粉DPPH 自由基清除率的影響Fig. 4 Effects of different modification methods on DPPH radical scavenging rate of meal substitute powder

2.4 不同改性方法對不同代餐粉ABTS 自由基清除能力的影響

從圖5 可以看出，相比于對照組，酶解與發(fā)酵處理可提高代餐粉ABTS 自由基清除能力。 相比于單獨的酶解和發(fā)酵處理，酶解聯(lián)合發(fā)酵改性方式更加有利于代餐粉ABTS 自由基清除率的增強。 這可能是酶解破壞了細胞結構有利于生物活性物質的釋放，增加了益生菌對這些有益物質的利用，提高了代餐粉的花青素和總酚質量分數(shù)， 提高了其ABTS 自由基清除率[21]。

圖5 不同改性方式對代餐粉ABTS 自由基清除率的影響Fig. 5 Effects of different modification methods on ABTS radical scavenging rate of meal substitute powder

2.5 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉總酚質量分數(shù)的影響

代餐粉的總酚質量分數(shù)受到干燥方式的影響見圖6。 冷凍干燥最有利于代餐粉總酚質量分數(shù)的保留，紅外冷凍干燥及微波冷凍干燥次之，熱風干燥最不利于總酚物質的保留。 這可能是由于在熱風干燥過程中干燥溫度較高且干燥時間較長[22]。

圖6 不同干燥方式對代餐粉總酚質量分數(shù)的影響Fig. 6 Effects of different drying methods on total phenol content of meal substitute powder

2.6 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響

不同干燥方法對代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響見圖7。 冷凍干燥最有利于代餐粉總花青素質量分數(shù)的保留， 紅外冷凍干燥及微波冷凍干燥次之，熱風干燥最不利于總花青素的保留。 這可能是在熱風干燥過程中，干燥溫度較高，且干燥時間較長導致的[23]。

圖7 不同干燥方式對代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響Fig. 7 Effects of different drying methods on total anthocyaninsl content of meal substitute powder

2.7 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉DPPH 自由基清除率的影響

從圖8 可以看出，冷凍干燥最有利于提高代餐粉DPPH 自由基的清除率，紅外冷凍干燥及微波冷凍干燥次之，熱風干燥最不利于DPPH 自由基的清除率的提高，這可能是在熱風干燥過程中，干燥溫度較高且干燥時間較長導致的[24]。

圖8 不同干燥方式對代餐粉DPPH 自由基清除率的影響Fig. 8 Effects of different drying methods on DPPH radical scavenging rate of meal substitute powder

2.8 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉ABTS 自由基清除率的影響

不同干燥方法對代餐粉總花青素質量分數(shù)的影響見圖9。可以看出，冷凍干燥最有利于提高代餐粉ABTS 自由基的清除率， 紅外冷凍干燥及微波冷凍干燥次之， 熱風干燥最不利于ABTS 自由基的清除率的提高。 這可能是由于在熱風干燥過程中干燥溫度較高且干燥時間較長[25]。

圖9 不同干燥方式對代餐粉ABTS 自由基清除率的影響Fig. 9 Effects of different drying methods on ABTSH radical scavenging rate of meal substitute powder

2.9 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉感官評分率的影響

不同干燥方法制得代餐粉的感官得分見表2。可以看出，冷凍干燥最有利于提高代餐粉的感官得分，紅外冷凍干燥及微波冷凍干燥次之，熱風干燥最不利于代餐粉感官得分的提高。 這可能是在熱風干燥過程中， 干燥溫度較高且干燥時間較長導致的[26]。

表2 干燥方法對代餐粉感官得分的影響Table 2 Effect of drying method on sensory score of meal substitute powder

2.1 0 不同干燥方法對酶解發(fā)酵聯(lián)合改性代餐粉干燥時間的影響

不同干燥方法對代餐粉感官得分的影響見圖10。 從圖10 可以看出，熱風干燥時間最長，其次是冷凍干燥、紅外冷凍干燥、微波冷凍干燥，因此可以選擇紅外冷凍干燥作為干燥方法。

圖10 不同干燥方式對代餐粉干燥時間的影響Fig. 10 Effects of different drying methods on drying time of meal substitute powder

3 結語

以不同的改性方法對代餐粉進行改性，并且將改性后的代餐粉進行干燥，研究不同改性方法及干燥方法對代餐粉營養(yǎng)及功能組分的影響，找出代餐粉最佳的改性及干燥方法。 研究顯示，酶解和發(fā)酵改性組合技術可顯著提高代餐粉中生物活性物質及抗氧化活性。 紅外冷凍干燥比微波冷凍干燥更有利于生物活性物質的保留，且其干燥能耗較低。 因此，酶解聯(lián)合發(fā)酵改性技術及紅外冷凍干燥有利于代餐粉生物活性物質的保留。