发芽高粱重组营养片的制备

李 艳 易翠平 李梦婷 杨 阳（长沙理工大学化学与生物工程学院健康谷物制品研究所，湖南 长沙 410114）

近年来，学者们研究了发芽［1－3］、发 酵［2］、浸 泡［1］、挤压［4］等不同方法以改善高粱的品质，扩大其应用范围。已有的研究［5－7］表明：发芽可以使高粱氨基酸总含量和维生素B1含量升高，单宁含量降低、涩味减淡，可以在新型高粱食品、食品配料及功能保健食品方面进一步应用，非洲也一直有将其作为婴儿断奶食品的传统［7］。因此，发芽是提高高粱营养品质和食用品质的有效途径。

籽粒苋（又名千穗谷）是苋科苋属（Amaranthus hypochondriacus L.）一年生粮、饲、菜兼用型，高蛋白、高膳食纤维的小品种谷物，其蛋白质含量高于一般谷物，质量超过大豆，与牛奶接近。籽粒苋的氨基酸组成比例合理，且富含赖氨酸［8］。近年来的研究［9］发现，挤压工艺可以降低籽粒苋的总酚、植酸和抗氧化性，增加其中的可溶性膳食纤维含量，亦有提高其品质的作用。大米是中国最重要的粮食作物，2014年中国大米的年产量已经达到了2.06亿t［10］，占中国粮食总产量的40%，居世界首位。然而长期以来，中国大米加工仅处于一种满足人们口粮需求的初级加工状态，产品结构单一，综合利用水平低。综上，高粱、籽粒苋和大米单独作为食品应用均有自身的优缺点，但三者在蛋白质含量和氨基酸组分的构成上可以形成营养互补；高粱和籽粒苋中都含有单宁，而大米口感细腻，可以弥补口感上的不足。

因此，本研究拟采用这3种谷物制备重组营养片，旨在开发一种富含蛋白质和膳食纤维的新型杂粮制品，为推动杂粮产业的健康发展提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红高粱、白高粱、籽粒苋、籼米：市售，以上3种粮食分别磨粉，过80目筛，备用；

电子天平：CP114型，奥豪斯仪器（上海）有限公司；

电热恒温培养箱：78－1型，上海百典仪器设备有限公司；

智能型双螺杆挤压机：FMHE36型，湖南富马科食品工程技术有限公司；

膳食纤维测定仪：CFS6－GDE型，意大利VELP公司；

冷冻切片机：CM1950型，德国Leica公司；

显微镜：Leica DM4000BLED型，德国Leica公司。

1.2 试验方法

1.2.1 制备工艺流程

发芽高粱、籽粒苋、籼米除杂、清洗→磨粉（80目）→按比例混匀→调质至水分含量约为18%→螺杆挤压成型（螺杆转速为160～200r/min，模头温度为70～100℃，模头压力为3～8MPa，机筒内温度分布为65～75，140～180，30～50℃）→流化风干（45～55℃烘干至营养片含水量达到20%～22%）→辊筒压片（压片机的辊间距为0.2mm）→烘干（60～80℃烘干至营养片含水量为3%～6%）→称量→包装→产品

1.2.2 发芽高粱的制备 高粱籽粒经除杂、自来水清洗、浸种6～8h、NaClO消毒后，在湿度为80%的恒温培养箱内，30℃静置培养14h左右，至芽长0.5～1.0mm左右取出，低温干燥，粉碎备用［5，6］。

1.2.3 重组营养片配方设计

（1）以蛋白质和膳食纤维含量等食品营养成分作为指标。

（2）建立数学模型，使营养片的蛋白质和膳食纤维组成符合目标需求。

（3）采用计算机软件 Mathematica 8.0处理数学模型（1）～（4），优化后得到重组营养片配方。

式中：

M1、M2、M3——分别指试验原料的蛋白质含量，%；

P1、P2、P3——分别指试验原料的膳食纤维含量，%；

A1、A2、A3——试验样品的感官评定值；

a1、a2、a3——试验样品的保脆性。

（4）按1.2.1制备重组营养片并测定相关指标。

1.2.4 感官评定 由5位有经验的感官检验人员，根据营养片的色泽、风味、口感等指标对试验产品进行评定（表1）。

1.2.5 膳食纤维含量的测定 按 GB 5009.88—2008《食品中膳食纤维的测定》进行。

1.2.6 粗蛋白质的测定 按GB 5009.5—2010《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》进行。

1.2.7 营养片的显微结构 杂粮重组营养片用沸水浸泡15min，料水比为1∶2（m∶V），取出在－16℃冷冻切片机中低温恒冷，切片成2μm厚，Lugol’s碘染色0.5min，显微镜观察，图片用LAS V 4.1软件处理。

表1 高粱重组营养片感官评价表（总分100）Table 1 Sensory evolution of reconstitute sorghum flake

2 结果与分析

2.1 重组营养片原料的蛋白质和膳食纤维组成

重组营养片原料的蛋白质与膳食纤维含量见表2。由表2可知，发芽红高粱和发芽白高粱作为全谷物食品，膳食纤维含量维持在较高水平；蛋白质含量则以籽粒苋为最高；籼米的蛋白质和膳食纤维含量均较低。3种原料从蛋白质和膳食纤维含量看来可以互补。

表2 高粱重组营养片原料的蛋白质与膳食纤维含量表Table 2 The protein and dietary fiber of raw material in reconstitute sorghum flake %

2.2 发芽高粱重组营养片配方设计

发芽高粱重组营养片作为一种高蛋白质和高膳食纤维食品，一般要求产品的蛋白质含量≥8%，膳食纤维含量≥5%。因此，本试验采用 Mathematica 8.0软件，建立数学模型并计算出6种配方，测定其蛋白质和膳食纤维含量，结果见表3。

表3 高粱重组营养片的配方及营养组成Table 3 The formula and nutrition component of reconstitute sorghum flake %

由表3可知，实测6种杂粮重组营养片配方A～F的蛋白质含量≥8%，膳食纤维含量≥5%，均符合建议的营养需求。

2.3 杂粮重组营养片的感官评定

将A～F 6种配方的杂粮重组营养片根据表1进行感官评定，结果表明配方F、A的口感最好，其余依次为E、D、B、C（图1）。说明以发芽白高粱为原料的D、E、F营养片配方得分普遍高于以发芽红高粱为原料的A、B、C，因为白高粱中的单宁含量极显著低于红高粱，发芽后两种高粱的单宁以及由单宁产生的涩味亦有差距，说明单宁含量是影响重组营养片感官品质的主要因素。此外，感官评价的得分亦随着膳食纤维含量的升高而降低，说明膳食纤维的含量对重组营养片的感官评价影响较大。

图1 高粱重组营养片的感官评价结果Figure 1 The result of sensory evolution on reconstitute sorghum flake

2.4 杂粮重组营养片的显微结构

选取A、F 2种感官评价分值最高的高粱重组营养片用沸水浸泡15min后冷冻切片，显微镜下观察，结果见图2。由图2可知：在营养片中蛋白质和纤维素一起聚集成团，分散在淀粉糊中，这可能是构成营养片保脆性的主要原因。

图2 高粱重组营养片的显微结构图Figure 2 The microscopic structure of reconstitute sorghum flake

2.5 营养片的感官与理化指标

制备好的高粱重组营养片外观呈疏松片状，褐色，特有的膨化食品香味（表4）。营养片的理化指标如水分、蛋白质、膳食纤维、总砷、铅等各项指标均符合相应标准的营养和卫生要求（表5）。

表4 高粱重组营养片的感官指标Table 4 Sensory index of reconstitute sorghum flake

表5 高粱重组营养片的理化指标Table 5 Physical and chemical index of reconstitute sorghum flake

3 结论

本研究首先将高粱发芽，改善其食用品质和营养品质后，再与籽粒苋和籼米按配比以螺杆挤压的方式制备新型杂粮重组营养片食品。经 Mathematica 8.0软件建立数学模型，以蛋白质和膳食纤维为指标，优化计算并进行感官评定后发现配方一：发芽红高粱17.3%、籽粒苋18.1%、籼米64.6%，经挤压加工后重组营养片的蛋白质和膳食纤维含量可达8.8%，7.3%；配方二：发芽白高粱22.2%、籽粒苋22.2%、籼米55.6%，挤压加工后重组营养片的蛋白质和膳食纤维含量可达9.5%，6.6%；产品口感较好，是一种较为理想的冲调型高膳食纤维谷物制品。但这种产品是否因膳食纤维含量高而具有显著的降脂减肥、改善便秘等功能，尚需进一步研究。

1 Hossam S E T，Samiha M A E，Azza A O.Effect of soaking，cooking，germination and fermentation processing on proximate analysis and mineral content of three white sorghum varieties（Sorghum bicolorL.Moench）［J］.Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj－Napoca，2012，40（2）：92～98.

2 Asiedu M，Li E，Nilsen R，et al.Effect of processing（sprouting and/or fermentation）on sorghum and maize：ⅡI.vitamins and amino acid composition.Biological utilization of maize protein［J］.Food Chemistry，1993，48（2）：201～204.

3 Elmaki H B，Babiker E E，Tinay A H E.Changes in chemical composition，grain malting，starch and tannin contents and protein digestibility during germination of sorghum cultivars［J］.Food Chemistry，1999，64（3）：331～336.

4 马涛，周佳，张良晨.膨化高粱粉在面包中的应用［J］.食品与机械，2011，27（5）：165～167，185.

5 易翠平，李艳，姚辰，等.发芽白高粱的工艺优化及营养分析［J］.中国粮油学报，2015，30（6）：27～31，42.

6 易翠平，李艳，姚辰，等.发芽红高粱的品质变化及其在蛋糕中的应用［J］.食品科学，2015，36（8）：60～64.

7 Elkhalifa A E O，Bernhardt R.Influence of grain germination on functional properties of sorghum flour［J］.Food Chemistry，2010，121（2）：387～392.

8 Pedersen B，Hallgren L，Hansen I，et al.The nutritive value of amaranth grain（Amaranthus caudatus）［J］.Plant Foods for Human Nutrition，1987，36（4）：325～334.

9 Queiroz Y S，Manòlio Soares R A，Capriles V D，et al.Effect of processing on the antioxidant activity of amaranth grain［J］.Archivos Latinoamericanos de Nutrición，2009，59（4）：419.

10 中华人民共和国国家统计局.稻谷产量［DB/OL］.［2015—06—16］.http：//data.stats.gov.cn/search.htm？s＝ 稻 谷产量.