高能食品配方设计与优化

殷利娟，阮美娟，钟维庚，彭喜洋，崔寅，刘杭奇

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）

高能食品配方设计与优化

殷利娟，阮美娟*，钟维庚，彭喜洋，崔寅，刘杭奇

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）

以黄豆，燕麦，奶粉为主要原料，以“食品代谢能量换算系数推导系统”为设计基础，以营养科学配比为设计原则，结合模糊评分法对产品进行综合感官品质评定，最终研发一种具有良好适口性，同时能快速补充能量与营养的应急食品。在配方优化过程中综合感，功能，营养三方面的影响对配方进行调整，结果表明最佳配方为：全脂乳粉46.92%，黄豆16.59%，燕麦16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%。

高能食品；配方设计；优化

在某些特定情况下，人体对食品的能量和其他一些营养素的含量有特定的要求。便携方便食品是一类既可提供维持生存的最低能量又含有其他身体必需的营养素，且通常具有质量轻、便于携带等优点的产品。

为了充分满足食品市场要求及我国武警部队紧急条件下对食品的需求，本文按照军标对便携高能食品模块的基本要求，结合“食品代谢能量换算系数推导系统”，采用计算机辅助优化设计的方法对产品的基础配方进行设计，结合模糊评分感官评价方法的应用对配方进行优化；并采用国家标准对配方成分进行测定，各项指标均符合要求。

1 材料与设备

1.1 材料

黄豆、燕麦：天津一源商贸有限公司；全脂奶粉：双城雀巢奶粉有限公司；优质白砂糖：山东高密华圆糖业有限公司；大豆油：嘉里粮油有限公司。

1.2 试剂

石油醚、盐酸、硫酸钾、硫酸铜、氢氧化钠、乙醇：分析纯；蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶：Sigma公司；硅藻土。

1.3 仪器设备

红外消化炉：上海仪器厂；凯氏定氮蒸馏装置：天津玻璃仪器厂；T-1000型电子天平：美国双杰兄弟有限公司；马弗炉（SRJX-4-9）：天津继红五金机电厂；干燥箱（DF-205）：天津市实验仪器厂；多孔坩埚：河北津大坩埚厂。

2 配方设计与优化

2.1 配方设计要求

2.1.1 营养性

需要结合特殊环境下人体特殊生理状态以及特殊能量需求，来制定适合的膳食营养需求标准[1]。结合实际需求情况，便携高能应急食品模块的基本要求见表1[2-3]。

表 1 便携高能食品基本要求Table 1 The requirements of products

2.1.2 便携性

习主席强调指出，要加紧健全同新体制相适应的工作运行机制，使领导指挥体系同力量体系同频共振，促进作战能力快速提升。当前，省军区系统正处在新体制运行磨合期和探索发展期，加快健全完善工作运行机制，确保新体制规范高效运转，是完善国防动员体系的基础工程，也是实现强军目标的有效保证，必须作为重大现实课题认真研究解决。

该产品适用于各种紧急营救，外出旅游，野外考察等不适合于烹调的情况下食用，所以要求质量轻，食用方便，容易携带[4]。

2.1.3 接受性

为满足对于食品感官的要求，本文研发的新型便携高能应急食品将有望具有香甜适宜，口感细腻，复水性好的特点，并可以和少量饮用水搅拌混合成粥食用。

2.1.4 功能性

本文所研究的便携高能应急食品将添加富含膳食纤维的原料,尽可能在紧急条件下使得人体各项机能保持正常，并有一定的饱腹感，延缓饥饿感的产生。

2.2 配方设计方法

2.2.1 食品代谢能量换算系数推导系统

人体内的主要产能营养素有碳水化合物、蛋白质、脂肪。食物在人体的消化道内不能完全被消化吸收，习惯是按三者的消化率分别为98%、95%、92%来计算，同时考虑到碳水化合物中无法被消化吸收的膳食纤维所产生的能量，于是可以得“食品代谢能量换算系数推导系统[5]”（Metabolisable Energy Conversion Factors Derivation System），简称“可代谢能量”（ME）：ME（kcal）=4×蛋白质（g）＋4×可利用碳水化合物（g）＋9×脂肪（g）＋3×有机酸（g）＋7×乙醇（g）＋2×膳食纤维（g）。

2.2.2 营养配餐原则

2.3 配方优化

由能量换算和营养配餐的方法获得了产品配方，现按该配方制成产品,对其产品进行实际测定。最终需经过实际测定和感官评定来评价产品配方的适口性和营养性，根据评价结果进一步优化配方。

2.3.1 适口性评价

采用模糊评分法,选择20名有经验型评价人员按表2感官评分标准对产品进行综合感官品质的评定[6]。

表 2 感官评分标准Table 2 Sense evaluate

各品评项目权重系数：滋味占0.3，风味和口感各占0.2，状态和色泽各占0.15，即：综合分=滋味×0.3+风味×0.2+口感×0.2+色泽×0.15+状态×0.15。

2.3.2 营养能量评价

根据GB/T5009-2008《食品卫生检验方法理化标准》方法对配方1中碳水化合物，蛋白质，脂肪进行测定，对照表1中各项指标调整配方中各组分的比例。

3 结果

3.1 食品代谢能量换算系数推导系统

以食品代谢能量换算系数推导系统为依据进行基础配方设计时，为方便计算，暂只考虑3大主要产能营养素的能量，即A蛋白质（g），B碳水化合物（g），C脂肪（g），由表1便携高能应急食品基本要求中对能量模块的要求可得不等式组。使用C＋＋语言针对以上不等式组编写配方设计程序对不等式方程组求解，可得A蛋白质（g），B碳水化合物（g），C脂肪（g）的取值范围：

3.2 营养配比

本文将根据三大营养素在食物中的分布，借鉴营养成分计算法的思维，从常见的食品中根据食品营养成分表，考虑经济性、适口性、易得性原则，选择小麦粉为主要碳水化合物供给源，全脂奶粉和黄豆提供主要蛋白质，大豆色拉油为主要的油脂，同时保证能量满足表1的要求，确定配方1如表3所示。

表 3 配方1组分表Table 3 Formula 1 Component Formulation

3.3 配方优化

3.3.1 配方1适口性与营养性评价

配方1的适口性与营养性评价结果，见表4与表5。

表 4 配方1产品感官评分结果Table 4 Formula 1 sensory score results

由表4感官评分结果看出配方1风味不浓郁，滋味较淡，且冲调食用过程中有少量分层现象，从而影响该配方综合评分，需做进一步调整。

表 5 配方1产品能量分析评价结果Table 5 Formula 1 product energy analysis of evaluation results

由表5数据可知配方1的总能量偏低，未到达设定要求。

3.3.2 配方优化

根据配方1的评价结果进行配方调整，添加适量蔗糖，以增加甜度；按适当比例加入燕麦，增加整体黏稠度，解决产品少量分层现象[7]；用全脂乳粉替代小麦粉，燕麦调整添加比例，使得食品中蛋白质∶脂肪∶碳水化合物更符合最佳配比1∶1∶2，同时提高总能量，经过多次调整后得到配方2为：全脂乳粉46.92%，黄豆16.59%，燕麦16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%，其适口性与营养性评价结果见表 6与表7。

表 6 配方2产品感官评分结果Table 6 Sensory score formula 2 results

由表 6数据可知，通过调整后的配方2其风味、滋味、状态、色泽各项评分值均显著提高，状态达到满分水平。

表7 配方2产品能量分析评价结果Table7 Formula 2 product energy analysis of evaluation results

由表7数据可知调整后的配方2能量密度达到492 kcal/100 g，换算后可得总能量为1230 kcal/250 g，已达到表1中对能量的要求。

4 结论

本配方设计过程中以“食品代谢能量换算系数推导系统”为基础，遵循科学营养配比原则，结合感官评定结果，对配方进行多次调整，最终确定产品最佳配方为：确定配方2：全脂乳粉46.92%，黄豆16.59%，燕麦16.59%，白砂糖14.21%，大豆色拉油5.69%。

[1]郭长江,杨继军.饥饿与生存[J].解放军预防医学杂志,2003,21(2):155-156

[2]刘丙立,白俊清,程爱国.饥饿状态下的能量供应及生理变化[J].中国煤炭工业医学杂志,2005,8(6):547-548

[3]燕红.孕妇配方食品的研制及功能效果的研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2002:21-22

[4]刘萍,刘晶晶.浅谈我军军用食品的发展趋势[J].中国食物与营养,2007,9(2):26-28

[5]郭军,杨月欣.一种新的食物能量计算方法[J].中国食物与营养,2004,4(6):49-52

[6]陈欢欢,于涧勇,裴家余,等.武警某部特种分队饮食及营养素供给和能量消耗调查[J].武警医学,2005,16(1):16-19

[7]况伟.燕麦可溶性膳食纤维的生理功能及应用[J].广东化工,2005,3(1):26-27

The Research and Development of Instant High-energy Food Formula

YIN Li－juan，RUAN Mei－juan*，ZHONG Wei－geng，PENG Xi－yang，CUI Yin，LIU Hang－qi
（College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science＆ Technology，Tianjin 300457，China）

This instant high－energy food was made by soybean，oats and milk powder as the raw materials.With"Metabolisable Energy Conversion Factors Derivation System"as the design basis，Ratio of nutritional and science as design principles，evaluation of sensory quality by Fuzzy mathematics general judgement system.The product was a good palatability，and can quickly add energy and nutrition foods.Optimization process in the comprehensive sensed of formula，function，nutrition，the impact of three adjustments to the formulation.The results indicated that the best formulation of the instant high－energy food was that full－cream milk powder 46.92%，soybeans 16.59%，oats 16.59%，sugar 14.21%，soybean oil 5.69%.

high－energy food；formula research；optimize

殷利娟（1986—），女（汉），在读研究生，研究方向：食品功能因子与保健机理。

*通信作者：阮美娟（1953—），女，教授，硕士生导师，研究方向：农副产品深加工、食品功能因子与保健机理；食品品质控制与保存期研究。

2011-04-07