營養粉發展現狀及全營養粉的研制成果和展望

1.選題來源及背景

在“健康中國”行動的背景下，健康理念深入人心，近年來，國務院以及國家衛健委、國家中醫藥管理局，積極推進國民健康事業并大力支持食療養生行業的發展。黨的十八大提出了堅持為人民健康服務的理念，積極完善全民健康醫療保障政策，提升國民的營養健康水平，是治國安民的重要任務。可以看出，國家對國民健康的重視以及對營養食品的引導和支持。面對當前新形勢新需求，食品和營養素產業還面臨食物供應系統品質效益急需改善、市民膳食結構還不合理、科技保障水平亟需提高的問題。

2.國內外研究現狀綜述

2.1國內研究現狀

全營養粉與全谷物營養粉概念有所區別，所謂的全谷物是指經過破碎、切割或壓制的谷物，其主體構造由淀粉質的胚乳、胚芽以及它們的表皮構成，而這些元素的含量在不同部位上的比例分布與它們的完整果實相同。我國對于營養粉的研究大部分仍為基于某一種或某幾種谷物所研發的營養調制粉，對于營養粉的研究主要集中于以下幾個方面。

2.1.1應用不同種類食物原材料研制營養粉

目前，領域內所存在的其他營養粉成分各有不同，且原料與基底出發點也各不相同。如楊淑雅在氨基酸平衡糧食營養粉的研究中，采用無麩質稻谷、小米、藜麥、綠豆為主要原料，并經過對四類原材料的沖調性比和氨基酸評價研究表明，小米和大麥中的結塊比較小，且限制了氨基酸比例為賴氨酸；丁秋霞在低熱能代餐營養素代餐粉的研發中，采用了蠶豆、蕎麥、魔芋精粉等為主要原材料，并根據對我國城鄉居民飲食指南中產能營養素的能比和感官評價主客觀結合，進行了配方設計；榮玉珊以馬鈴薯全粉作為主要原料研發的老年營養粉，探討了其最佳配方以及工藝流程。此類產品皆不盡相同，所含成分大多在1-6種之間，為單原料或復合原料營養粉，營養供給面集中，單方面營養最大供給量大。

2.1.2應用不同種類工藝研制營養粉

在研制單成分或多成分復合營養粉時，領域內研發技術多種多樣，在各大學術平臺上，主要介紹及使用以下幾種工藝技術。

擠壓膨化技術：擠壓膨化處理可以使物料分子分解，提高谷物粉沖調性和適口性，促進谷物中淀粉糊化、蛋白質變性和一些抗營養因子失去活性。擠壓膨化是一種復合技術，將各種加工工藝，如混合、滅菌、膨化等綜合在一起。通過擠壓膨化，物料會發生蛋白質變性、淀粉糊化、可溶性膳食纖維溶出、抗營養因子減少、體積膨化等一系列變化，消化利用率和保藏性提升，深受市場消費者青睞。施建斌在單因素的試驗基礎上根據多因素較優水平開展了四因素三水平正交試驗，用膨化度這一指標來確定最佳的工藝配方，發現最優工藝下制備的膨化棒截面具有更小孔洞和更多褶皺，裂斷強度最低，且葛根黃酮在膨化加工過程中損失不到15%，且保留絕大多數黃酮。張文剛以藜麥和紫薯為原料，制作復合擠壓膨化食品，通過單因素試驗和正交試驗優化得到最佳工藝，并對產品的營養組成和抗氧化活性進行評價。

超微粉碎技術：即將0.5-5毫米的物料顆粒利用機器或者流體動力加工到微米甚至納米級的過程，普通的粉碎技術只能使物料粒徑達到四十五微米，但運用現代超微粉碎加工技術可將物料粉碎至十微米甚至一微米的超細粉體。該技術在應用中速度快、溫度可控且產品粒徑小，可提高回收率。王緩分別以水提法和堿提法獲得麥麩多糖，并以系列實驗證明超微粉碎預處理可以提高麥麩多糖的得率及阿拉伯木聚糖的含量，降低麥麩多糖的粒徑。劉莉以食用菌類為原料，分析了超微粉碎技術對其營養成分和功能特性的影響。實驗證明，此技術能夠提高食用菌營養成分的溶出率，顯著提高人體對其營養的吸收效率。同時，食用菌膳食纖維經過超微細化后，其物理性質發生改變，功能活性作用明顯增強。

超高壓技術：在不改變食物材料本質結構的情況下，在數千個大氣壓的環境中，可以把食物放置，在保證食品原料質量的前提下，實現混合、處理、消毒。采取此項技術處理，能夠讓淀粉和蛋白質從最初的狀態轉化為平滑且質感精致的狀態，在保證食品保鮮時間的同時，還能為其增添附加的價值，其色澤香味都不遜于原有的口味，正因如此，廣受大眾喜愛。

酶解處理：生物酶解技術是以食品科學與營養系食品科學為基礎試驗研發的，是目前國內現代生物活性物質提取的一項先進生物技術。張雅娜通過正交試驗，確定南瓜鷹嘴豆營養粉最佳酶解工藝條件，將酶解前后的南瓜鷹嘴豆營養粉進行結塊率的測定，酶解處理后的南瓜鷹嘴豆營養粉結塊率降低，更易于溶解。

2.2國外研究現狀

營養粉在海外有另一種名字叫“膳食補充劑”。隨著人們生活水平的普遍提高和對自身營養健康狀況的日益重視，人們對營養食品的需求與日俱增，使得其市場規模逐年增長。NutritionBusinessJournal數據表明，截至2021年，已增長到約1566億美元，年均復合增長率為百分之五點一。在西方發達國家的影響下，全球營養學觀念正逐漸從只強調飽腹感，片面追求無副作用等向如何通過食物攝取營養，從而維持人體內環境平衡并提高人體免疫力。同時，全球營養保健食品的消費區域主要分布于美、歐以及東南亞的發達國家和地區。其中，歐盟營養產業發展起步較早，消費市場體系相對完善，產品需求及給應鏈相對穩定。與此相應的是，拉美、歐洲等區域成為營養保健食品的重要市場，近年來增長較快。

國內外市場和人們認知的不同也催生出領域內不同的研究成果和發展狀況，如基于市場需求而產生的膳食補充劑研究。SayemAhmed以孟加拉國市場為基礎，做出家庭強化食品微營養素粉的方案，在海外膳食補充劑領域討論良多，這與下文提到的全營養粉協同作用有部分共通點。

3.全營養粉研制成果

3.1材料與方法

3.1.1材料及產地

黑米，陜西省洋縣；紫米，云南省墨江縣；玉米，吉林省乾安縣；燕麥，內蒙古固陽縣；蕎麥，陜西省靖邊縣；葛根，湖北省十堰市；魔芋，陜西省安康市；百合，甘肅省蘭州市；蓮藕，江蘇省寶應縣；紅薯葉，福建省南平市；桑葉，四川省綿陽市；長豆角，江蘇省淮安市；菠菜，山東省青島市；蕓豆，貴州省畢節市；鷹嘴豆，新疆烏什縣；花豆，湖南省馬橋鄉；腰豆，云南省丘北縣；小銀魚，安徽省合肥市；枸杞，甘肅省酒泉市；紫菜，福建省莆田市；核桃仁，天津市薊縣；葵花籽，黑龍江省甘南縣；猴頭菇，黑龍江省海林縣；金針菇，河北省石家莊市；亞麻籽，甘肅省慶陽市；銀耳，福建省古田縣；雞腿菇，山東省淄博市等等。全營養粉共富含40多種谷物、20多種堅果、3種天然抗氧化劑，少量的海產品增加動物蛋白、菌類及少量的靈芝等共90多種食材加工而成的營養均衡的全營養食品。

3.1.2方法

全營養粉的制作工藝主要由八個步驟組成（見圖1），配料-粗碎至過20目篩-雙螺桿擠出機膨化擠出-高能粉碎機粉碎-過篩-混合-殺菌-包裝。其中除去配料環節外，其他環節均已實現自動化處理。最佳雙螺桿共擠壓工藝參數：擠出溫度為136℃，雙螺桿的轉速為182r/min，物料水分含量16.4%。主要運用大型設備，其中雙螺桿擠出機膨化步驟可以使得產品在高能粉碎機粉碎過程中得到更好的細膩口感。不含任何添加劑和防腐劑，在殺菌環節中主要通過紫外線消毒，采用凍干技術添加刺梨、沙棘果凍干粉，因其富含超氧化物歧化酶來實現對產品的防腐功能，并通過感官分析、沖調實驗、粘度實驗、食材選洗、粉碎研磨加工等實驗（見圖2）。

3.2協同效應

全營養粉協同效應可類比于合金中的高熵效應。“高熵“的含義是高混亂度，無秩序。它在各個領域都有運用，如高熵理論（High-EntropyAlloys）簡稱HEAs，是指由五種或五種以上的主要元素構成，且每種主要元素的原子分數大于百分之五，其相較于傳統合金，具有更高的抗斷裂能力、抗拉伸強度、抗腐蝕性及抗氧化特性。其原理是高熵效應使合金結構發生了巨大變化，原子的晶格畸變使得材料內部能量增高，微觀應力增大，阻礙位錯運動，滑移變形受阻，從而在宏觀上表現為材料的強度、硬度等性能提高。我們也可類比日常生活中的“雞尾酒效應”體現出的材料特性，通常源于各種材料的協同作用。全營養粉的協同作用機理如圖3所示。

人們食用高熵營養粉，身體機能可得到質的飛越，如維生素D，可以幫助機體對鈣的吸收，防止人體骨骼退化等問題；大量維生素B族元素，改善口腔潰瘍等。天然刺梨、沙棘果及山楂這三種天然抗氧化劑，起抗氧化作用，同時提供大量的維生素C，補充人體必需的VC需求；8種食用菌黑木耳、香菇、平菇、草菇、猴頭菇、雞腿菇、金針菇、銀耳，提供香菇多糖及嘌呤，促進人體內部嘌呤代謝，此外還加入了靈芝，提供靈芝多糖，提高免疫力。

大麥富含維生素和豐富的礦物質，若堅持食用對改善酸性體質有很大幫助，增強機體免疫系統能力免受細菌侵害，促進人體新陳代謝；菊糖作為一種天然提取物，對糖尿病、肥胖癥等疾病有幫助；常食核桃不僅不會提高膽固醇含量，而且可以降低腸道吸收膽固醇的含量，從而保護心血管的健康；黑芝麻中的不飽和脂肪酸，能減少低密度的膽固醇。除此之外，黑芝麻中還含有大量的維生素E以及鐵元素，能清除體內自由基，減少色素的沉積；還可以保護肺部細胞，降低患呼吸系統疾病的幾率。而動物類海產品中含有大量的蛋白質、氨基酸，可以增強人體的免疫力；植物類的海產品中含有豐富的礦物質，如鈣離子、鈉離子、碘離子，可以維持體內電解質平衡等。不同原材料能讓營養粉發揮更加有利的協同作用，使營養粉中的各種營養物質緩慢擴散到身體的各個不同系統部位，從而迸發出意想不到的效果。

4.展望及發展方向

當前，全營養粉采用膨化技術，使谷物更容易研磨；采用高速研磨機研磨保證營養粉粒度在120目以上；凍干技術的應用，最大程度保證了大量的VC、SOD不丟失，確保天然防腐效果，同時保證沙棘汁、桑葉、山楂等三種純天然抗氧化劑回收率不低于96%。未來，在加工過程中也致力于如何更大程度上防止原有食材營養的流失，如何通過改變加工中提取營養素的方法，從而改善營養粉顆粒不均勻；如何更好地避免營養素相克以及營養素的副作用等不利因素。全營養粉將探索更多的功能搭配以及科學的檢測手段，通過改變材料配比，滿足不同人群攝取不同營養素的需求，以食療身，潤物細無聲。總之，全營養粉將始終以天然、營養、健康為目標，服務大眾，造福社會。