膨化核桃代餐粉的加工工艺研究.pdf

2023年第36 卷第8 期膨化核桃代餐粉的加工工艺研究朱婉榕”，陆德财，王紫琳”，赵存朝，陶亮1-3，田洋1 2.3（1.云南农业大学食品科学与技术学院，云南昆明6 50 0 0 0；2.食药同源资源开发与利用教育部工程研究中心，云南昆明6 50 0 0 0；3.云南省药食同源功能食品工程研究中心，云南昆明6 50 0 0 0）摘要：以核桃粘为主要原料，采用双螺杆挤压膨化制备膨化核桃代餐粉。以感官评分为指标，在单因素试验的基础上通过响应面法优化代餐粉的工艺配方。结果表明：最佳配方为以膨化核桃代餐混合粉总质量为基准，膨化核桃粕粉添加量47.6%、速溶椰子粉添加量1 9.0%、利体素添加量1 4.0%、赤藓糖醇添加量4.0%、菊粉添加量1 0.0%、木糖醇添加量5.0%、香兰素添加量0.4%，用此配方生产出的代餐粉色泽浅白，具有浓的核桃香气，甜味适中，理化指标符合国家相关标准。关键词：代餐粉；核桃粕；响应面法；感官评分extruded walnut meal substitute powderZHU Wan-rong,LU De-cai,WANG Zi-lin,ZHAO Cun-zhao,TAO Liangngl,2.3,TIAN Yang(1.College of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650000,Yunnan,China;2.Engineering Research Center for Development and Utilization of Food andDrug Homology Resources,Ministry of Education,Kunming 650000,Yunnan,China;3.Yunnan Province Medicine and Food Homologous Functional FoodEngineering Research Center,Kunming 650000,Yunnan,China)Abstract:Using walnut meal as the main raw material,extruded walnut meal substitute powder was pre-pared by extruding with double screw.Using sensory score as an indicator,the process formula of extru-ded walnut meal substitute powder was optimized by response surface method on the basis of single factortest.The results showed that the optimal formula was based on the total mass of extruded walnut meal sub-stitute mixed powder,the add amount of extruded walnut meal was 47.6%,the add amount of instantcoconut powder was 19.0%,the add amount of livoxin was 14.0%,the add amount of erythritol was4.0%,the add amount of inulin was 10.0%,the add amount of xylitol was 5.0%and the add amountof vanillin was 0.4%.The meal substitute powder produced by this process formula had a light whitecolor,rich walnut aroma,moderate sweetness,and its physicochemical indexes met the relevant nationalstandards.Key words:meal substitute powder;walnut meal;response surface method;sensory score中图分类号：TS201.1核桃是1 种营养丰富的食品,具有改善和预防收稿日期：2 0 2 2-0 5-30基金项目：云南省科技厅科技计划基础研究面上项目（2 0 2 1 0 1 AT070215）；云南省万人计划产业技术领军人才项目（A 30 32 0 2 1 1 7 4）；云南省重大科技专项计划项目（2 0 2 1 0 2 AE090027-2）；云南省重大科技专项项目（2 0 2 0 0 2 AA100005）作者简介：朱婉榕（1 999一），女，硕士，研究方向为食品加工与安全。通信作者：陶亮（1 98 7 一），男，博士，讲师，研究方向为食品科学。粮食与油脂Study on processing technology of文献标志码：A119,1,2,3文章编号：1 0 0 8-9 57 8(2 0 2 3)0 8-0 1 1 9-0 52型糖尿病及心脑血管疾病、提高身体素质等多种120作用 。核桃粕作为核桃油加工的副产物,其氨基酸含量丰富，必需氨基酸含量占氨基酸总量的30%41%21,且其脂肪、维生素及膳食纤维等含量也较高3。挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、膨化及成型为一体的加工形式4-5。原材料在机器内部螺旋运输过程中温度不断上升，压力变大，物料中的水会因闪蒸而产生巨大的膨胀力6-7 ，进而改变原材料的微观结构、化学特性、形状和质地，易于被人体消化吸收。经过挤压膨化处理后的核桃粕吸水性增强、香味扑鼻。长期以来,脱脂核桃主要作为动物饲料或者直接丢弃，产品附加值较低，而采用挤压膨化技术对脱脂核桃粕进行深加工,可提高其综合利用率。近几年来一些营养全面、替代高热量和高脂肪的代餐产品应运而生。本试验选取膨化核桃粕粉、速溶椰子粉、利体素、赤藓糖醇为主要原料,辅以菊粉、香兰素,研制集风味营养与保健于一体的新型坚果代餐食品，以期丰富代餐粉市场的产品品类。1材料与方法1.1材料与试剂核桃粕，大理云上普瑞农业有限责任公司；速溶椰子粉，海南南国食品实业有限公司；利体素，郑州颐科尚元生物科技有限公司；菊粉，比利时Beneo-Orafti公司；赤藓糖醇，山东三元生物科技股份有限公司；木糖醇，山东福田药业有限公司；香兰素，深圳市美醇特香精香料有限公司；硫酸铜（CuSO45H,0）、硫酸钾、氢氧化钠、乙醚，分析纯。1.2仪器与设备PX124ZH电子天平,奥豪斯仪器（常州）有限公司；1 50 0 Y高速型万能粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司；0.2 50 mm孔径筛网，河北萨博丝网制品有限公司;DS32试验型双螺杆挤出机，济南鼎润机械设备有限公司；SKD-200自动定氮仪，上海沛欧分析仪器有限公司；1 0 1 电热鼓风干燥箱，河北佳泽试验仪器有限公司;LC-WB-4恒温水浴锅，上海力辰仪器科技有限公司。1.3试验方法1.3.1膨化核桃代餐粉的制备将核桃粕放人高速型万能粉碎机中粉碎，过0.250mm孔径筛网，得核桃粉。取适量核桃粕粉加水至核桃粉水分含量为20%，设置双螺杆挤压膨化机参数：挤出温度160、进料速度1 0 8 r/min、螺杆转速1 1 5r/min,进粮食与油脂行挤压膨化,得膨化核桃粕粉以膨化核桃代餐混合粉总质量为基准，称量配料（速溶椰子粉、利体素、赤藓糖醇、木糖醇、菊粉、香兰素)并进行预混合。将预混合的配料与一定量的膨化核桃粕粉进行混合调配，制得膨化核桃代餐粉。1.3.2单因素试验以膨化核桃代餐混合粉总质量为基准，在菊粉添加量1 0.0%、木糖醇添加量5.0%、香兰素添加量0.4%、膨化核桃粕粉添加量47.6%、速溶椰子粉添加量1 9.0%、利体素添加量1 5.0%、赤藓糖醇添加量4.0%的基础上，进行单因素试验，分别研究膨化核桃粕粉添加量、速溶椰子粉添加量、利体素添加量、赤藓糖醇添加量对膨化核桃代餐粉感官评分的影响。1.3.3响应面试验在单因素试验的基础上,分别以膨化核桃粕粉添加量（A）、速溶椰子粉添加量（B）、利体素添加量(C)、赤藓糖醇添加量(D)为因素,以感官评分为响应值,进行四因素三水平响应面试验。因素水平见表1。表1 响应面试验因素水平表因素水平A膨化核桃粕粉B速溶椰子粉添加量添加量-145.6047.6149.61.3.44感官评定表2 感官评分标准评分指标评分标准冲调性能溶解迅速，均匀稍有结块，搅拌后溶解结块较多组织状态糊状，黏度适宜糊状，黏度过稠，有团状块物，颗粒分布均匀，稳定不分层1 1 1 5糊状，黏度过稀，分布不均匀，不稳定，易分层110色泽色泽均匀，呈浅白色色泽正常，呈黄褐色色泽较差，呈褐色气味香气浓郁宜人，核桃香气纯正香气较宜人，略有核桃香气有异味，无核桃香气口感滋味人口柔顺而细腻，无沙粒感，香甜味可口人口较粗糙，稍有沙粒感，略有甜味或略有苦味人口粗糙，有沙粒感，有苦味2023年第36 卷第8 期/%C利体素D赤藓糖醇添加量添加量17.010.019.015.021.020.03.04.05.0分值162011 1511016201620111511016 201115110162011 151102023年第36 卷第8 期取膨化核桃代餐粉样品1 0 0 g加入9 5水200mL冲调，选取1 0 位食品专业人员（男女比例1：1），从产品的冲调性能、组织状态、色泽、气味、口感滋味5个方面对产品进行感官评价，结果取整数。感官评分标准见表2。1.3.5理化检测水分含量根据GB5009.32016食品安全国家标准食品中水分的测定中直接干燥法进行测定；蛋白质含量根据GB5009.52016食品安全国家标准食品中蛋白质的测定中凯氏定氮法进行测定；脂肪含量根据GB5009.62016食品安全国家标准食品中脂肪的测定中索氏抽提法进行测定。1.4数据处理利用Excel及SPSS19.0进行数据处理,结果以平均值标准差表示；响应面试验设计采用Design-Expert.V8.0.6进行数据分析与作图。2结果与分析2.1单因素试验结果2.1.1膨化核桃粕粉添加量对感官评分的影响由图1 可知：随着膨化核桃粕粉添加量的增加，代餐粉感官评分呈先上升后下降的趋势，当膨化核桃粕粉添加量为47.6%时，感官评分最高，为8 50.9。此时代餐粉加水冲调溶解迅速且均匀，冲调后黏稠度较好、色泽浅白色且均匀、口感适宜、核桃香味浓厚。适量添加膨化核桃粕粉可增加产品黏稠度、适口性和饱腹感；但添加过多，则代餐粉过于浓稠，冲调性能变差，出现部分不溶解、结块的现象，代餐粉口感变差。因此，响应面试验水平选取膨化核桃粉添加量为45.6%、47.6%、49.6%。90858070F6543.6图1 膨化核桃粕粉添加量对感官评分的影响2.1.2速溶椰子粉添加量对感官评分的影响由图2 可知：随着速溶椰子粉添加量的增加，代餐粉感官评分呈先上升后下降的趋势，当速溶椰子粮食与油脂粉添加量为1 9.0%时，感官评分最高，为8 7 1.1。这是由于添加适量椰子粉可以使代餐粉增香、提色、丰富口味、增加营养价值；但添加过多，则椰香气味过浓,掩盖了核桃的香味，给人不愉快的感觉。因此，响应面试验水平选取速溶椰子粉添加量为17.0%、1 9.0%、2 1.0%。9085F80F75F70F65F6015.0图2 速溶椰子粉添加量对感官评分的影响2.1.3利体素添加量对感官评分的影响由图3可知：随着利体素添加量的增加，代餐粉感官评分呈先上升后下降的趋势，当利体素添加量为1 5.0%时，感官评分最高，为8 6 1.4。这是由于添加适量利体素可以使代餐粉溶解迅速且均匀，冲调后的产品组织状态呈糊状，黏度适宜，口感较好；但添加过多，则代餐粉整体黏度过大，有团状块物,产品口感变淡且无味。因此，响应面试验水平选取利体素添加量为1 0.0%、1 5.0%、2 0.0%。9590F85F80F75F70F65F6010.045.647.6膨化核桃粕粉添加量/%12117.019.0速溶椰子粉添加量/%15.020.0利体添加量/%49.651.621.025.0图3禾利体素添加量对感官评分的影响2.1.4赤藓糖醇添加量对感官评分的影响由图4可知：随着赤藓糖醇添加量的增加，代餐粉感官评分呈先上升后下降的趋势，当赤藓糖醇添加量为4.0%时，感官评分最高，为8 7 1.1。此时产品的甜味口感最佳，人口柔顺而细腻。当赤藓糖醇添加23.030.0122量低于4.0%时，产品甜度不足，整体口感风味偏淡；当赤藓糖醇添加量超过4.0%后，产品甜度过高，导致代餐粉整体风味变差。因此,响应面试验水平选取赤藓糖醇添加量为3.0%、4.0%、5.0%。95r90F85F80F75F70图4赤藓糖醇添加量对感官评分的影响2.2响应面试验结果2.2.1响应面试验结果及方差分析响应面试验结果见表3,方差分析结果见表4。表3响应面试验设计与结果试验号A102030405-16-171819010111012013014015016-117-118019020021022023124125-126127-1280290粮食与油脂方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型607.79A40.33B16.33C108.00D40.33AB1.00AC6.25AD20.25BC9.00BD4.00工CD2.03.0赤藓糖醇添加量/%BC-10000001-100001000-10-100-1-10-111-11000-1101-1100100100010-100100-102023年第36 卷第8 期表4方差分析1443.4140.43 0.000 1140.3337.560.000 1116.3315.211108.00100.58 0.000 1140.3337.56 0.000 111.0016.25120.2518.8619.0014.003.7312.25112.2511.414.05.0D感官评分-185.0 1.1093.0 1.3092.0 1.2-189.0 1.1087.0 1.4187.0 1.3084.0 1.5-181.0 1.2188.0 1.6081.0 1.3092.0 1.1078.0 1.6-180.0 1.1083.0 1.1088.0 1.3-188.0 1.4081.0 1.5-180.0 1.1079.0 1.2185.0 1.1190.0 1.1093.0 1.5079.0 1.1189.0 1.1084.0 1.4080.0 1.1089.0 1.3092.0 1.2186.0 1.2*0.001 6*0.930.350 95.820.030 10.000 78.380.011 80.074 10.004 56.0A2B2C2D2残差15.03失拟性13.83纯误差1.20总差622.83注：*表示显著（P0.05）；*表示极显著（P0.01）。利用Design-Expert.V8.0.6软件对膨化核桃代餐粉响应面试验结果进行分析，得到感官评分（Y)与各自变量间的二次回归拟合方程：Y=92.41.83A-1.17B+3C+1.83D+0.5AB-1.25AC+2.25AD-1.5BC+1BD-1.75CD-4.16A-6.16B2-4.16C2-1.91D2。由表4可知：模型P值 0.0 5,说明模型在回归区域内拟合良好,能够反映因素与响应值之间的变化关系。其中,一次项A、B、C、D,交互项AD、CD,二次项A、B、C、D 差异极显著(P0.01);交互项AC、BC差异显著(P 膨化核桃粕粉添加量=赤藓糖醇添加量 速溶椰子粉添加量。2.2.2最佳条件及验证通过单因素分析与响应面模型优化膨化核桃代餐粉的加工工艺，得到最佳配方为膨化核桃粕粉添加量47.6%、速溶椰子粉添加量1 8.7 1%、利体素添加量1 4.0 3%、赤藓糖醇添加量3.8 1%，在此条件下制得的代餐粉理论感官评分为93.43。(下转第1 6 2 页)*112.161112.16104.45 0.000 1246.001246.00229.090.000 1112.161112.16104.450.000 123.62123.6222.00141.07101.3840.3028*0.000 3*4.610.077 01623结论固相萃取时,样品溶液的pH控制在5.5,过柱时样品流速控制在5mL/min,采用3mol/L硝酸溶液5mL洗脱，能够有效实现高盐食品中重金属铅、镉、铜、镍与基质的有效分离，同时这4种重金属元素得到了很好的富集，解决了高盐食品测定重金属元素时的基体干扰问题，可同时准确定量高盐食品中铅、镉、铜、镍的含量。参考文献】【1叶萌祺，杜宗军，陈冠军食品中重金属去除技术研究进展 J现代食品科技，2 0 17，33（10)：30 8-318,307.【2 孙帅，耿柠波，郭崔崔，等我国东部沿海地区蔬菜中重金属累积分布特征及居民膳食暴露评估 J环境科学,2 0 2 1,42(11)：5519-552 5.【3郑培，赵晓野，王素华，等应用ICP-MS同时测定裸花紫珠干浸膏中6 种重金属元素的含量 J中国热带(上接第12 2 页)为便于后期加工，对拟合的最佳配方进行微调,设定膨化核桃粕粉添加量47.6%、速溶椰子粉添加量19.0%、利体素添加量14.0%、赤藓糖醇添加量4.0%，在此条件下进行3次验证实验，得实际感官评分为930.8 2,与理论值接近,说明该模型有效。2.3产品质量理化指标膨化核桃代餐粉中蛋白质含量为13.33%1.53%，脂肪含量为2.30%0.2 2%。与张园园等 8 开发的橘皮养麦膳食纤维代餐粉相比,具有高蛋白质、低脂肪的特点；同时，膨化核桃代餐粉中水分含量为4.2 0%0.2 6%，满足GB/T29602一2013固体饮料中水分含量低于7.0%的要求。3结论以核桃粕为主要原料,采用双螺杆挤压膨化制备膨化核桃代餐粉。以感官评分为指标，在单因素试验的基础上通过响应面法优化代餐粉的工艺配方。结果表明：最佳配方为以膨化核桃代餐混合粉总质量为基准，膨化核桃粕粉添加量47.6%、速溶椰子粉添加量19.0%、利体素添加量14.0%、赤藓糖醇添加量4.0%、菊粉添加量10.0%、木糖醇添加量5.0%、香兰素添加量0.4%。采用该工艺配方生产出的代餐粉色泽浅白，具有浓郁的核桃香气,甜味适中，理化指标符合国家相关标准。此产品可用于解决核桃粕利用率低、产品综合开发不足粮食与油脂医学,2 0 17,17(10)：9 7 9-9 8 1,9 8 7.【4任韧，龚立科，王姝婷，等杭州产大米中重金属污染状况调查及暴露风险评估 J中国卫生检验杂志，2020,30(12):1516-1519,1528.【5】王中阳.朝阳地区耕地土壤重金属污染风险评价与来源解析研究 D沈阳：沈阳农业大学，2 0 18.6李广云，曹永富，赵书民，等土壤重金属危害及修复措施 J山东林业科技，2 0 11，41(6)：96-10 1.【7 张力.高盐食品中多种重金属的检测方法研究 D武汉：华中农业大学，2 0 19.8王艳敏，周鸿，熊丽，等.江西省食品中镍含量调查与健康风险评估 J现代预防医学，2 0 2 0，47（15)：2724-2728.9韦友欢，黄秋婵，苏秀芳镍对人体健康的危害效应及其机理研究 J环境科学与管理，2 0 0 8(9)：45-48.【10】胡曙光，苏祖俭，黄伟雄，等食品中重金属元素痕量分析消解技术的进展与应用 J：食品安全质量检测学报，2 0 14，5(5)：12 7 0-12 7 8.10+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+00+0的问题，也可为实现核桃的高值化利用提供理论参考。【参考文献 1】C R O I T O R U A,FI C A I D,C R A C I U N L,e t a l.Ev a lu a t i o nand exploitation of bioactive compounds of walnut,juglansregia J.Current Pharmaceutical Design,2019,25(2):119-131.【2 王新平，孙慧英，茹慧玲，等核桃的营养药用价值及加工利用 J现代园艺，2 0 17(4)：2 0.【3杨永涛，潘思源，靳欣欣，等不同品种核桃的氨基酸营养价值评价 J食品科学，2 0 17，38（13）：2 0 7-212.【4】张金闯，刘丽，刘红芝，等食品挤压技术装备及工艺机理研究进展 J农业工程学报，2 0 17，33(14）：275-283.【5刘畅，孟倩楠，刘晓飞，等挤压膨化技术及其应用研究进展 J饲料研究，2 0 2 1，44(4)：137-140.6 LEONARD W,ZHANG PZ,YING D Y,et al.Applica-tion of extrusion technology in plant food processing by-products:An overview J.Comprehensive Reviews inFood Science and Food Safety,2020,19(1):218-246.【7 丁立，顾星海，陈瑶挤压膨化技术及其在谷物早餐食品中的应用 J粮食与食品工业，2 0 18，2 5(2）：60-61.8张园园，张思颖，王子伟橘皮荞麦膳食纤维代餐粉的研制及其流变学特性 J粮食与油脂，2 0 2 2，35(4):145 149.2023年第36 卷第8 期