膳食纤维固体饮料的研制

吴伟伟，金 祥，周 勇，周 朋，杨 雯

(西安源森生物科技有限公司，陕西 西安 710077)



膳食纤维固体饮料的研制

吴伟伟，金 祥，周 勇，周 朋，杨 雯

(西安源森生物科技有限公司，陕西 西安 710077)

以膳食纤维复方产品为基础，研制膳食纤维营养果饮。分析魔芋精粉、罗汉果提取物、芒果果汁粉和甜橙果汁粉的添加量对产品感官质量的影响。在单因素试验的基础上，以感官评分为指标，开展四因素三水平的响应面优化试验，确定最佳的配比条件为(质量比)：本草提取物20%、燕麦粉23%、胡萝卜粉18%、魔芋精粉11%、罗汉果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%、苹果果胶粉1.09%。

膳食纤维；魔芋精粉；果汁粉；响应面法分析与优化

膳食纤维是指在植物中存在或可以分离提取的，聚合度大于或等于3的碳水化合物。膳食纤维按溶解性分为可溶性膳食纤维(包括植物胶、低聚糖)和不溶性膳食纤维(包括半纤维素、纤维素、木质素)。膳食纤维不被人体消化吸收，但大量研究表明，其与人体健康密切相关，被誉为 “第七大营养素”[1]。其在保持消化系统健康、改善润肠通便、预防冠心病、中风、高血压、糖尿病等慢性疾病的作用越来越受到重视[2-3]。

世界卫生组织建议：成人每人每天总膳食纤维的摄入量为27～40 g，其中可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维合理的比例为1∶3[4-5]。目前市场上润肠通便的膳食纤维产品多为谷类、豆类、根茎类纤维产品，因其口感较差、质地粗糙、带有土腥味等不利因素，限制了膳食纤维的食用性。本研究以膳食纤维营养复方为基础，通过科学的调配，从色、香、味等方面提升产品的感官质量，实现膳食纤维营养果味固体饮料的研制。

1 材料与方法

1.1 材料

膳食纤维营养复方产品(主要由本草植物提取物及魔芋、燕麦、胡萝卜、果汁粉等成分组成)，由西安源森生物科技有限公司生产。

果汁粉及提取物：芒果果汁粉、甜橙果汁粉、苹果果胶粉、罗汉果提取物，市售。

1.2 仪器与设备

ME104E电子天平，GYB50-30S高压均质机，QE-400型多功能粉碎机，SHB-A90循环水式多用真空泵，101-ZA电热鼓风干燥箱，DZF-6050真空干燥箱，VH-50混合机。

1.3 方法

1.3.1 产品制备工艺流程

产品制备工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

1.3.2 膳食纤维固体饮料制备工艺

1.3.2.1 本草原料加工

(1)粉碎：按质量比称取本草植物性原料，经除杂净选、粉碎过60目筛，备用。

(2)煎煮：将已粉碎的本草植物，加入8倍质量水，煎煮2 h，滤袋过滤；将过滤后滤渣再次加入8倍质量水煎煮1 h，滤袋过滤。

(3)浓缩：合并2次滤液，进行真空减压浓缩，条件为-0.08 MPa，50～60℃，至相对密度为1.12～1.16 g/ml，得浓缩浸膏。

1.3.2.2 膳食纤维原料加工

(1)魔芋精粉：将洗净去皮的魔芋于1 μmol/L亚硫酸钠浸泡2 s后，切5 mm厚的薄片，按芋液质量比1∶1加入0.2 mol/L氢氧化钠进行研磨粉碎后，滤袋过滤，并将滤渣再加5倍水研磨洗涤，反复洗涤脱水3次后，于80℃干燥，至含水量小于12%，得魔芋精粉；

(2)胡萝卜粉：将鲜胡萝卜经清水清洗后，用100 mg/L次氯酸钠溶液浸泡30 s，清水去除余氯，切5 mm厚的薄片，经80℃热风干燥，粉碎过100目筛，得胡萝卜粉；

(3)燕麦粉：为市售熟燕麦粉，经粉碎过100目筛。

1.3.2.3 混合

于浸膏中加入果汁粉调色调味，及魔芋精粉、胡萝卜粉、燕麦粉等膳食纤维原料，于混合机15 min至混合均匀。

1.3.2.4 干燥

将混匀的半成品置于50～60℃干燥20～30 min，得干膏，水分小于或等于3%。

1.3.2.5 过筛

将干膏粉碎，然后过100目筛，得干粉。

1.3.2.6 分装

用自动分装机分装干粉，每小袋装5 g，分装后立即封口。

1.3.2.7 包装

将小袋包装于大盒中，并分装于瓦楞纸箱中，封箱。检验合格后，即得成品。

1.3.3 检测方法

1.3.3.1 理化指标

(1)膳食纤维的测定：按照GB 5009.88-2014规定的方法测定总膳食纤维(TDF)、不溶性膳食纤维(IDF)和可溶性膳食纤维(SDF)。

(2)水分的测定：按照GB 5009.3—2010规定的方法测定。

1.3.3.2 微生物

(1)菌落总数的测定：按照GB 4789.2—2010规定的方法测定。

(2)大肠菌群的测定：按照GB 4789.3—2010规定的方法测定。

1.3.3.3 感官评分方法

感官评定方法：选10名以上食品加工专业的人员组成评价小组，从色泽、组织、气味、口感4个方面综合评估产品，感官评分标准见表1，总计100分。

表1 膳食纤维果饮感官评分标准

1.3.4 单因素试验

以膳食纤维营养复方产品为基础，按产品感官评分为指标，通过预试验，建立膳食纤维固体饮料的基础配方，采用单因素试验的方法，每次试验只更改基础复方中单一原料添加量，其他原料添加量不变，分别评估不同原料对产品感官质量的影响。

1.3.5 响应面试验

在单因素试验的基础上，利用Box-Bohnken优化方法，以魔芋精粉、芒果果汁粉、甜橙果汁粉、罗汉果提取物的添加量为自变量，各取3个水平，按照产品感官评分方法，利用Design-Expert 8.0.6软件，进行响应面试验[6]，确定最佳的添加量，试验设计见表2。

表2 响应面试验因素水平及编码

2 结果与分析

2.1 膳食纤维果饮单因素试验结果与分析

通过单因素试验，确立膳食纤维固体饮料的基础配方：本草提取物20%，燕麦粉27%,胡萝卜粉18%，魔芋精粉10%，罗汉果提取物0.2%，芒果果汁粉15%，甜橙果汁粉9%，苹果果胶粉1.09%，各主要组分影响如下：

(1)魔芋精粉和苹果果胶：溶于水后均会增加溶液的黏稠度，其中魔芋精粉中的葡甘聚糖吸水膨胀后达自重的80～100倍，具有减肥、调节胆固醇代谢的功能[7]，同时起到调节固体饮料溶液稳定性的作用。但添加量过高时，会导致溶液黏稠度过大，影响感官和饮用。

(2)罗汉果提取物：罗汉果甜甙是葫芦素烷三萜烯糖甙类化合物，是罗汉果的主要活性成分，其甜度约为蔗糖的400倍[8]，主要用于增加膳食纤维固体饮料的甜味，添加量低于0.1%时不能掩盖本草提取物的不良风味，但添加量超过0.3%时，后味有苦味。

(3)甜橙果汁粉：主要改善产品气味，适宜的添加量为9%，添加量再增加时，甜橙气味突出，与混合果香的气味相比，降低产品感官。

(4)芒果果汁粉：用于调制复方产品的口感和色泽，适宜的添加量为15%。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面的分析和优化

选择魔芋精粉、芒果果汁粉、甜橙果汁粉和罗汉果提取物的添加量，进行4因素3水平的响应面试验，设计方案及试验结果见表3。

根据Design-Expert 8.0.6软件对试验结果回归拟合，得到回归方程为：

Y=1.48BD-0.15CD-3.57A2-3.74B2-

2.82C2-3.77D2。

通过软件数据分析，得到影响产品感官评分的因素主次顺序为C>B>A>D，即芒果果汁粉添加量(C)>罗汉果提取物添加量(B)>魔芋精粉添加量(A)>甜橙果汁粉添加量(D)。

2.2.2 试验模型的方差分析

从表4的结果可知，模型的P<0.000 1，说明试验模型是极显著的，回归模型的决定系数R2=0.951 7，说明试验模型是可靠的。

表3 响应面试验设计和结果

表4 响应面回归方程方差分析

注：*差异显著(P<0.05)，**差异极显著(P<0.01)。 响应面分析图见图2，图2为魔芋精粉(A)、罗汉果提取物(B)、芒果果汁粉(C)和甜橙果汁粉(D)添加量各因素的交互作用对产品感官评分的影响。结合表4中P值与响应面图可以看出，魔芋与甜橙果汁粉(AD)、罗汉果提取物与芒果果汁粉(BC)、罗汉果提取物与甜橙果汁粉(BD)添加量的交互作用差异显著，且4个因素的二次项都具有显著差异，而魔芋精粉与罗汉果提取物(AB)、魔芋与芒果果汁粉(AC)、芒果与甜橙果汁粉(CD)的交互作用差异不显著。

图2 各因素之间的交互作用

2.2.3 条件优化

根据Design-Expert 8.0.6软件优化分析，最优的配比为魔芋精粉10.84%、罗汉果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.66%，预测感官评分为91.03。结合实际的可操作性，确定优化组合为：魔芋精粉11%、罗汉果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%。经验证重复试验，产品感官评分为91.10±0.62(n=6)。

2.3 产品质量指标

2.3.1 理化指标

总膳食纤维质量分数不低于35%，不溶性膳食纤维质量分数不低于27%，可溶性膳食纤维质量分数不低于8%，水分不超过5%。

2.3.2 微生物指标

菌落总数小于10 000 CFU/g，大肠菌群小于25 MPN/100 g，致病菌未检出。

2.3.3 感官指标

固体饮料产品加水后为浅黄色溶液，溶解均一，无杂质，有果香气味，口感酸甜。

3 结论

本试验以膳食纤维营养复方产品为基础，采用单因素试验分析果汁粉等添加物对产品感官的影响，并通过响应面优化试验，确定最佳的配比(质量比)为：本草提取物20%、燕麦粉23%、胡萝卜粉18%、魔芋精粉11%、罗汉果提取物0.21%、芒果果汁粉19%、甜橙果汁粉7.7%、苹果果胶粉1.09%。

本试验重复性良好。制备的膳食纤维固体饮料产品口感适宜、果香浓郁，为膳食纤维功能性饮料的开发提供了参考。

[1] 刘 楠,孙 永,李月欣,等.膳食纤维的理化性质、生理功能及其应用[J].食品安全质量检测学报,2015,6(10):3 959-3 963.

[2] 扈晓杰,韩 冬,李 铎. 膳食纤维的定义、分析方法和摄入现状[J].中国食品学报,2011,11(3):133-137.

[3] 曹 翔,王 莹.膳食纤维的临床应用进展[J].世界临床药物,2013,34(8):509-511.

[4] 薛 菲,陈 燕.膳食纤维与人类健康的研究进展[J].中国食品添加剂,2014,11(2):208-213.

[5] 蒋 丽,肖仔君,杨汝德.卵磷脂、魔芋精粉和膳食纤维的复合型膳食控制“三高”和改善便秘的研究[J].食品工业科技,2011,32(2):404-407.

[6] 陈小举,吴学凤,姜绍通.响应面法优化半纤维素酶提取梨渣中可溶性膳食纤维工艺[J].食品科学,2015,36(6):18-23.

[7] 刘雨桃,王子平.魔芋葡甘聚糖的应用及研究进展[J].华西药学杂志,2008,23(2):188-189.

[8] 赵 燕,刘国艳,史贤明.罗汉果浓缩汁及罗汉果甜甙对小鼠血脂代谢的影响[J].中国食品学报,2008,8(1):9-12.

(责任编辑：赵琳琳)

Development of the solid beverage of dietary fiber

WU Wei-wei,JIN Xiang,ZHOU Yong,ZHOU Peng,YANG Wen

(Xi'an Yuensun Biological Technology Co.,Ltd.，Xi'an 710077,China)

A compound fruit beverage was based on dietary fiber. The effects of konjac powder,extracts of momordicagrosvenori,mango fruit powder,sweet orange fruit powderadditive amount on sensory quality of products were studied. Based on single factor tests,four factors three levels experiment by response surface optimization was carried out,the results showed that optimum conditions(proportion by weight):herb extrat 20%,oat powder 23%,carrot powder 18%,konjac powder 11%,extracts ofMomordicagrosvenori0.21%,mango fruit powder 19%,sweet orange juice powder 7.7%,and apple pectin powder 1.09%.

dietary fiber;konjacpowder;juice powder;response surface method of analysis and optimization

2017-01-05；

2017-05-03

吴伟伟(1984-)，男，硕士，工程师，主要从事功能性食品的开发研究工作。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.06.008

TS278

A

1003-6202(2017)06-0032-04