一种紫薯复合早餐粉的研究

余 敏，章萍萍，孙汉巨，何述栋，朱勇生，何 钱，陈树光，高瑞山

（1.合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥 230009；2.必斐艾食品有限公司，安徽舒城 231300）

一种紫薯复合早餐粉的研究

余 敏1，章萍萍1，*孙汉巨1，何述栋1，朱勇生1，何 钱1，陈树光2，高瑞山2

（1.合肥工业大学食品科学与工程学院，安徽合肥 230009；2.必斐艾食品有限公司，安徽舒城 231300）

以紫薯为主要原料，黑豆、银杏、黑芝麻、红枣及木糖醇为辅料，研发一种适合中年妇女食用且具有美容养颜、抗衰老、预防心脑血管疾病功效的复合早餐粉。首先，将紫薯和银杏预处理后，通过双螺杆挤压膨化，优化紫薯和银杏的最佳膨化温度；然后，以感官品质为评价指标，通过单因素试验确定银杏、黑豆、紫薯、黑芝麻、红枣及木糖醇的添加量；在此基础上，通过L9（34）正交试验确定该复合早餐粉的最佳配方，即紫薯4.0 g，黑豆3.5 g，银杏2.5 g，黑芝麻1.5 g，红枣1.0 g，木糖醇1.5 g。

紫薯；银杏；中年妇女；早餐粉；膨化

0 引言

紫薯为一年或多年生草本植物，属旋花科甘薯，原产于日本，20世纪80年代引入我国，因其肉质呈紫色至深紫色，所以又名黑薯、紫心甘薯[1]。紫薯营养丰富，富含蛋白质、淀粉、氨基酸、维生素和多种矿物质元素，其赖氨酸、铜、锌、钾的含量高出一般白薯3～8倍，硒、碘、钙、锌的含量高出小麦、玉米的十几倍。值得一提的是，紫薯中还含有大量花青素。花青素是目前科学界发现的防治疾病和维护人类健康最直接、有效及安全的自由基清除剂，其清除自由基的能力是VC的20倍、VE的50倍。另外，紫薯花青素还具有防癌、抗衰老、抗突变、改善肝功能、降血压、防动脉硬化等保健功能[2-4]。紫薯色、香、味、形具佳，是当前无公害、绿色、有机食品中首推的保健食品。

黑豆为豆科植物的种子，因其种皮呈黑色而得名。黑豆味甘、性平，含有丰富的蛋白质、氨基酸、脂肪、维生素、微量元素和粗纤维，而且含人体所需的多种氨基酸、生理活性物质和微量元素等。与普通黄豆相比，黑豆中含有丰富的黑豆皂苷、黑豆色素等，因此黑豆具有显著的抗氧化作用，可以延缓人体衰老，常食用黑豆能健身滋补、扶正防病、延年益寿[5-6]。银杏树为银杏科落叶乔木，是新生代第四纪冰川之后地球上幸存下来的孑遗植物，素有“活化石”之称。该树的果实俗称白果，含有丰富的淀粉、蛋白质、维生素和氨基酸等多种人体所需营养成分[7]。此外，还含有黄酮和萜内酯等活性成分，具有延缓衰老、嫩肤抗皱、增强记忆力、改善大脑功能等功效[8]。作为一种药食同源物品，银杏在我国有悠久的利用历史。元朝《日用本草》中就有银杏果药用的记载；明朝李时珍在《本草纲目》中记载：银杏气薄、味厚，性涩而收，益肺气，定咳嗽，缩小便，能杀虫消毒[9-10]。黑芝麻为胡麻科脂麻的黑色种子，含有丰富的脂肪、蛋白质、糖类、VA、VE、卵磷脂、钙、铁等营养成分，可用于治疗肝肾精血不足所致的眩晕、须发早白、脱发、四肢乏力、步履艰难、五脏虚损、皮燥发枯、肠燥便秘等病症，其在乌发养颜方面的功效更是有口皆碑。红枣又名大枣，富含蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等营养成分，还富含环磷酸腺苷等生理活性物质[11]。研究表明，红枣具有降血压、降胆固醇、保肝护肝、防治心血管病、预防胆结石等功能。

以紫薯为主要原料，黑豆、银杏、黑芝麻、红枣及木糖醇为辅料，开发一种适合中年妇女食用且具有美容养颜、抗衰老、预防心脑血管疾病功效的复合早餐粉，并对其加工工艺进行研究，为其未来产业化生产提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

紫薯，产自湖北；银杏，产自江苏泰州；黑豆，产自黑龙江；黑芝麻，产自安徽；小麦粉，产自安徽；红枣，产自新疆；木糖醇，食品级。

1.2 仪器与设备

HX-200型高速中药磨碎机，浙江省永康市溪岸五金药具厂产品；XMTD-8222型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司产品；BL-220H型电子天平，上海友声衡器有限公司产品；XDW-6J型振动式细胞级超微粉碎机，济南达微机械有限公司产品；SLG-30型双螺杆实验机，济南赛百诺科技有限公司产品。

1.3 工艺流程

①银杏→去壳、脱皮→干燥→粗粉碎→挤压膨化→干燥→超微粉碎；①黑豆、黑芝麻→炒制→粗粉碎→超微粉碎；③紫薯→去皮、干燥→粗粉碎→挤压膨化→干燥→超微粉碎；

④红枣→干燥→粗粉碎→超微粉碎；

①+②+③+④+木糖醇→调配→混合→检验→包装→成品。

1.4 工艺要点

1.4.1 紫薯预处理

选取新鲜的紫薯手工去皮切成0.7 cm×0.5 cm× 0.2 cm的薄片，置于60℃干燥至水分含量为10%，用中药粉碎机粉碎，至物料的平均颗粒为40目。

1.4.2 银杏预处理

采用李大勇等人的方法，将银杏去壳脱皮。将脱皮后的银杏置于80℃下烘干至水分含量为16%，再置于中药粉碎机中粉碎，至物料的平均颗粒为40目。

1.4.3 黑芝麻和黑豆预处理

将100 g黑芝麻放入不锈钢锅中，在电磁炉上调为600 W炒制5 min，直至有浓郁的黑芝麻香气；将100 g黑豆放入不锈钢锅，在电磁炉上调为900 W炒制8 min，灭酶；分别用中药粉碎机粉碎，至物料的平均颗粒为40目，然后分别置于超微粉碎机中粉碎20 min，至颗粒大小达10 μm以下。

1.4.4 红枣预处理

将红枣于60℃条件下干燥至水分含量≤5%，用中药粉碎机粉碎至物料平均颗粒为40目，然后置于超微粉碎机中粉碎20 min，至颗粒大小达10 μm以下。

1.4.5 挤压膨化

紫薯复合早餐粉的膨化效果由原料和辅料的膨化度和其膨化的口感、色泽、气味共同决定，膨化度可用径向膨化度来表示：

其中：θ1——平均直径，cm；

θ2——模口直径，0.85 cm。

将粗粉碎后的银杏和紫薯分别置于挤压膨化机中进行双螺杆挤压膨化。根据实际情况和查阅资料，探索紫薯的膨化条件，试验中控制水分含量10%，螺杆转速16 Hz[12]。进料口到出料口的4个温度区分别为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ及Ⅳ区。试验过程中，挤压膨化机Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ及Ⅳ区的温度设置如表1所示；探索银杏膨化条件，试验控制水分含量16%，螺杆转速16 Hz，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ及Ⅳ区温度设置如表2所示。

紫薯膨化加工温度设计见表1，银杏膨化加工温度设计见表2。

表1 紫薯膨化加工温度设计/℃

表2 银杏膨化加工温度设计/℃

1.4.6 紫薯和银杏超微粉的制备

将膨化后的紫薯和银杏分别在60℃条件下干燥至水分含量≤5%后，用中药粉碎机粉碎至物料的平均颗粒为40目，然后分别置于超微粉碎机中粉碎20 min，至颗粒大小为10 μm以下。

1.4.7 调配

将经过膨化和超微粉碎的紫薯粉与其他辅料按比例配比，混合均匀。

1.5 试验方法

1.5.1 产品感官评价

由10位以上专业人员组成感官评定小组，评定在感官试验室内进行，根据产品的香味、色泽及口感，进行感官评价。

紫薯复合早餐粉感官评分标准见表3。

表3 紫薯复合早餐粉感官评分标准

1.5.2 原料配比感官评定单因素试验

将紫薯、黑豆、银杏、黑芝麻、红枣及木糖醇混合，通过单因素试验得出各原辅料最适添加量[13]。

（1）紫薯添加量对感官品质的影响。固定黑豆、银杏、黑芝麻、红枣和木糖醇的添加量均为2.0 g，紫薯添加量分别为2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 g，将各原辅料充分混合，补加开水定容至100 mL，均匀冲调后，通过感官评价优化紫薯添加量。

（2）黑豆添加量对感官品质的影响。固定紫薯、银杏、黑芝麻、红枣和木糖醇的添加量分别为4.0，2.0，2.0，2.0，2.0 g，黑豆添加量分别为0，1.0，2.0，3.0，4.0 g，将各种原辅料充分混合，补加开水定容至100 mL，调配均匀后，通过感官评价优化黑豆添加量。

（3）银杏添加量对感官品质的影响。固定紫薯、黑豆、黑芝麻、红枣和木糖醇的添加量分别为4.0，3.0，2.0，2.0，2.0 g，银杏添加量分别为0，1.0，2.0，3.0，4.0 g，将各种原辅料充分混合后，补加开水定容至100 mL，均匀冲调后，通过感官评价优化银杏添加量。

（4）黑芝麻添加量对感官品质的影响。固定紫薯、黑豆、银杏、红枣和木糖醇的添加量分别为4.0，3.0，2.0，2.0，2.0 g，黑芝麻添加量分别为0，1.0，2.0，3.0，4.0 g，均匀混合后，补加开水定容至100 mL，均匀冲调后，通过感官评价优化黑芝麻添加量。

（5）红枣添加量和木糖醇添加量对感官品质的影响。同样的方法，固定紫薯、黑豆、银杏的添加量分别为4.0，3.0，2.0 g，红枣和木糖醇添加量分别为0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g，均匀混合后，补加开水定容至100 mL，均匀冲调后，通过感官评价优化红枣添加量及木糖醇添加量。

1.5.3 配方优化的正交试验设计

在单因素试验结果的基础上，选择紫薯添加量、黑豆添加量、银杏添加量和黑芝麻添加量为4个因素，进行L9（34）正交试验，对试验数据进行数据分析，比较分析结果找出最佳原辅料配比。

正交试验因素与水平设计见表4。

表4 正交试验因素与水平设计/g

2 结果与分析

2.1 加热温度对紫薯膨化效果的影响

加热温度对紫薯膨化效果的影响见表5。

表5 加热温度对紫薯膨化效果的影响

紫薯中含有丰富的淀粉、蛋白质等物质，在挤压膨化过程中发生了淀粉糊化、蛋白质变性等一系列变化，该变化增加了产品的可消化性，同时也改善了其口感及风味[14]。随着膨化温度的升高，紫薯膨化度呈现先升高后下降的趋势，口感、色泽及香味也先有所改善，然后变差。在第3种膨化条件下膨化度达到最大值1.80，此时紫薯的口感、色泽、香味也最佳；之后，紫薯的膨化度有所下降，口感、色泽和香味也变差。分析其原理如下：①膨化温度较低时，随着膨化温度上升，淀粉晶体熔融，物料黏度下降，同时支链淀粉分子氢键的断裂速度加快，支链体解离成为线状分子，也使得压模内外物料间的温差增大，出模瞬间水分气化程度加剧，致使径向膨化度不断提高。②在第3种膨化条件下膨化度达到最大值1.80之后，随膨化温度的进一步升高，分子的降解程度增加，物料黏度降低，对气体的束缚能力减弱，使气泡塌陷或收缩，致使膨化度降低。在第1种和第2种膨化条件下，产品没有被完全熟化，故口感、色泽和香味一般；在第3种膨化条件下，产品被充分熟化，产生了一系列风味物质，使得紫薯呈现出较好的口感、色泽和香味；在第4种和第5种膨化条件下，膨化温度过高产品有一定的煳味和苦味，紫薯的口感、色泽和香味较差。综合考虑，最终选择第3种膨化条件，即Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ区温度分别为50，90，110，130℃。

2.2 加热温度对银杏膨化效果的影响

加热温度对银杏膨化效果的影响见表6。

表6 加热温度对银杏膨化效果的影响

银杏中含有对人体有毒副作用的氢氰酸毒素，由于氢氰酸的沸点较低（25.7℃），在挤压膨化过程中，高温可以使其升华，增加了产品的安全性。同时，银杏中富含淀粉、蛋白质等成分，在挤压膨化过程中发生的淀粉糊化、蛋白质变性等一系列变化，可以改善产品口感及风味，增加其可消化性。同理，由表6可知，起初随着膨化温度的升高，银杏的膨化度呈现升高的趋势，银杏的口感、色泽和香味也有所改善。在第3种膨化条件下膨化度达到最大值1.49，此时银杏的口感、色泽及香味最好。这是由于随着膨化温度上升，淀粉晶体熔融，物料黏度下降，同时支链淀粉分子氢键的断裂速度加快，支链体解离成为线状分子，也使得压模内外物料间的温差增大，出模瞬间水分气化程度加剧，致使膨化度不断提高。第3种膨化条件下膨化达到最大值1.49，此时淀粉也被充分糊化，因此产品也具有较好的口感、色泽和香味，之后，随着膨化温度的升高，银杏的膨化度反而降低，其口感、色泽及香味也变差。分析其原因是随膨化温度的进一步升高，分子的降解程度增加，物料黏度降低，对气体的束缚能力减弱，使气泡塌陷或收缩，致使膨化度降低。过高的膨化温度使得银杏有一定的煳味和苦味，其口感、色泽和香味较差。综合考虑，最终选择第3种膨化加热条件，即Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ区温度分别为50，110，130，150℃。

2.3 紫薯添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

紫薯添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图1。

图1 紫薯添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了赋予紫薯复合早餐粉具有抗衰老、抗癌、防动脉硬化的功效，在复合早餐粉中添加紫薯。由图1可知，随着紫薯添加量的增加，感官评分呈现先增加后减小的趋势。在紫薯添加量为4 g时，感官评分呈现最大值（88分），此时产品的感官品质最好；之后，感官评分呈快速下降趋势。紫薯富含丰富的淀粉和花青素，添加适量的紫薯可增加紫薯的黏稠度，同时适当的花青素可以赋予紫薯诱人的紫红色，而紫薯独特的香气也可以改善紫薯的风味；然而，当紫薯添加过量时，紫薯的颜色较深较暗，而且紫薯香味过浓从而掩盖了其他成分的香气。因此，紫薯最适添加量为4 g。

2.4 黑豆添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

黑豆添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图2。

图2 黑豆添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了提高紫薯复合早餐粉蛋白质含量，并赋予该复合早餐粉健身滋补、延年益寿的功效，在紫薯复合早餐粉中添加黑豆。起初，随着黑豆添加量的增加，感官品质呈增长趋势；当黑豆添加量为3 g，产品感官评分最高（89分）；之后，随着黑豆添加量的进一步上升，感官品质下降。黑豆具有独特的香气，添加适量的黑豆会赋予复合早餐粉黑豆特有的香气和滋味，且可使紫薯具有较好的均一性；然而，由于黑豆具有一定的豆腥味，添加量过大豆腥味会使得产品的整体感官品质下降。因此，黑豆最适添加量为3 g。

2.5 银杏添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

银杏添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图3。

图3 银杏添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了赋予紫薯复合早餐粉具有延缓衰老、嫩肤抗皱的功效，在紫薯复合早餐粉中添加银杏。随着银杏添加量的增加，感官评分呈现先增加后减小的趋势。在银杏添加量为2 g时，感官评分呈现最大值（88分）；之后，感官评分快速下降。银杏对紫薯复合早餐粉感官品质的影响可分析如下：银杏中含有丰富的淀粉，且富含特殊的香味，在一定范围内，随着银杏添加量的增加，可以改善紫薯复合早餐粉的香味及口感，提高紫薯复合早餐粉的稠度；但是银杏具有苦涩味，添加量过大会使得紫薯复合早餐粉的苦涩味过重而影响其整体品质。因此，银杏最适添加量为2 g。

2.6 黑芝麻添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

黑芝麻添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图4。

图4 黑芝麻添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了赋予紫薯复合早餐粉具有补肾益气、健脑益智、延年益寿的功效，在紫薯复合早餐粉中添加黑芝麻。同理，随着黑芝麻添加量的增加，紫薯复合早餐粉感官评分呈现先增加后减小的趋势。在黑芝麻添加量为2 g时，紫薯复合早餐粉感官评分呈现最大值（92分）；之后，感官评分逐渐下降。黑芝麻对紫薯复合早餐粉感官品质的影响可分析如下：黑芝麻具有浓郁的香气，且脂肪含量较高，适当的添加量赋予复合早餐粉具有黑芝麻特有的浓郁香气，且改善产品的色泽，赋予产品具有细腻润滑的口感；然而，当黑芝麻添加量过大（＞2%）时，紫薯复合早餐粉容易结块，且颜色较暗，导致感官品质显著下降。因此，黑芝麻最适添加量为3 g。

2.7 红枣添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

红枣添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图5。

图5 红枣添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了赋予紫薯复合早餐粉具有养脾补血、美容养颜的功效，在其中添加红枣。当红枣添加量小于1.0 g时，随着红枣添加量的增加，感官评分呈上升趋势；在红枣添加量为1.0 g时，感官评分呈现最大值（93分）。其原因是红枣独特的水果香味能够改善产品的品质，而且红枣中丰富的糖分也能赋予紫薯复合早餐粉甜味。当红枣添加量大于1.0 g时，感官评分有所下降。这是由于红枣具有一定的苦味，添加过量造成紫薯复合早餐粉品质下降。因此，红枣最适添加量为1.0 g。

2.8 木糖醇添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

木糖醇添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响见图6。

图6 木糖醇添加量对紫薯复合早餐粉感官品质的影响

为了降低糖的摄入量，预防肥胖病发生，紫薯复合早餐粉用木糖醇代替白砂糖。由图6可知，随着木糖醇添加量的增加，感官评分呈现先增加后减小的趋势。在木糖醇添加量为1.5 g时，感官评分呈现最大值（92分）；之后，感官评分逐渐下降。木糖醇主要影响产品的甜度，添加适量的木糖醇可以掩盖紫薯复合早餐粉的苦味等不良口感，赋予紫薯复合早餐粉一定的甜味。然而，木糖醇的甜度和白砂糖相当，添加量过多时会导致紫薯复合早餐粉甜度过高，影响其整体品质。因此，木糖醇最适添加量为1.5 g。

2.9 正交试验

正交试验结果见表7。

由单因素试验可以看出，紫薯、黑豆、银杏、黑芝麻、红枣及木糖醇对紫薯复合早餐粉的感官品质均有影响。在此基础上，选择对感官品质影响最大的4个因素（紫薯、黑豆、银杏和黑芝麻）各取3个水平，其他因素选择单因素试验中的最适添加量，采用L9（34）正交表进行正交试验，确定原辅料最佳比例。

表7 正交试验结果

由表7可知，影响紫薯复合早餐粉感官评价的主次因素依次为紫薯＞黑芝麻＞黑豆＞银杏，计算分析得出最佳的因素组合配方为A2B3C3D1，而直观分析得出的最优水平组合为A2B2C3D3。由于2种分析结果不一样，需进行验证试验。

验证试验结果见表8。

表8 验证试验结果

由表8可知，A2B3C3D1的感官评分为91.4分，而 A2B2C3D3的感官评分为 86.6分。因此，选择A2B3C3D1作为最佳紫薯复合早餐粉配方，即紫薯添加量4.0 g，黑豆添加量3.5 g，银杏添加量2.5 g，黑芝麻添加量1.5 g，红枣添加量1.0 g，木糖醇添加量1.5 g。

3 结论

试验初步探索了紫薯最佳膨化温度，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ区的加热温度分别50，90，110，130℃；银杏的最佳膨化温度，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ区的温度分别为50，110，130，150℃。通过单因素及正交试验优化该复合早餐粉的最佳配方为紫薯4.0 g，黑豆3.5 g，银杏2.5 g，黑芝麻1.5 g，红枣1.0 g，木糖醇1.5 g。

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Study on Technology of Compound Purple Sweet Potato Breakfast Powder

YU Min1，ZHANG Pingping1，*SUN Hanju1，HE Shudong1，ZHU Yongsheng1，HE Qian1，CHEN Shuguang2，GAO Ruishan2
（1.School of Food Science and Engineering，Hefei University of Technology，Hefei，Anhui 230009，China；2.Bi Fei Ai Food Co.，Ltd.，Shucheng，Anhui 231300，China）

Take purple sweet potato used as main materials and black bean，ginkgo，black sesame，red jujube and xylitol as auxiliary materials，to develop a compound breakfast powder，which is suitable for middle-aged women and has effects on beauty，antioxidation and prevention of cardiovascular disease.First，after pretreatments，purple sweet potato and ginkgo are processed with a twin screw extruder and the extrusion temperature is optimized.Then，the additions of purple sweet potato，black soybean meal，ginkgo，black sesame seeds，red jujube and xylitol are determined by single-factor experiments in terms ofsensoryscore.On this basis，the recipe ofthe breakfastpowder is optimized in an orthogonal experiment of L9（34）and the results are purple sweet potato4.0 g，black bean 3.5 g，ginkgo2.5 g，black sesame 1.5 g，red jujube 1.0 g and xylitol 1.5 g.

sweet potato；ginkgo；middle-aged women；breakfast powder；extrusion

TS235.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.01.002

1671-9646（2017）01a-0005-06

2016-11-17

2015年度合肥工业大学“秋实计划”项目（JZ2015QSJH0217）；安徽省科技重大专项计划项目（15CZZ03115）；安徽省教育厅科学研究重大项目（KJ2016SD36）。

余 敏（1991— ），女，在读硕士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。

*通讯作者：孙汉巨（1966— ），男，博士，教授，研究方向为农产品综合利用。