新型花生沙配方优化研究
2021-08-29张丽霞金璐孙强李广海李正邦孔祥昌杨凤阁
张丽霞 金璐 孙强 李广海 李正邦 孔祥昌 杨凤阁
摘 要：通过模糊数学感官评价法，结合单因素试验和正交试验对新型高营养花生沙的配方进行优化，并对优化配方后花生沙的营养品质（蛋白质、脂肪含量、淀粉的消化性）进行评价。结果表明：花生沙最佳配方为以花生质量为基准（100%）、低温花生粕粉添加量10%、木糖醇添加量15%、面粉添加量18%、菊粉添加量8%，以該配方制备的花生沙口感细腻绵软、色泽均匀、风味较佳，有良好的感官品质，且蛋白含量显著增加（P<0.05）、脂肪含量显著降低（P<0.05）、淀粉消化速率相对较慢，符合当代人的健康饮食需求。
关键词：花生沙;配方优化;模糊数学感官评价;营养评价
我国花生以油用为主，每年约有50%的花生用于榨油，仅30%左右用于食品加工，且产品形式较为单一，同质化严重，我国花生加工业潜力巨大，亟需开发新的加工利用途径[1-2]。花生粕是花生经压榨取油后的主要副产物，营养物质丰富，抗营养因子低，蛋白含量在47%～56%之间，是一种优质的食用蛋白，深加工空间较大[3-4]。我国每年约有数百万吨的花生粕产生[5]，但由于利用方式有限，目前主要用于动物饲料及非食品工业[6-7]。菊粉是一种主要来源于菊科植物的水溶性膳食纤维，具有热量低、降血脂、增强机体免疫力、预防肥胖、降低机体餐后血糖水平、调节肠道微生物菌群等功能[8-12]，被广泛应用于食品工业。传统沙蓉类产品多采用红小豆、绿豆、莲子等淀粉含量高的原料制作而成，鲜见以油料作物花生为原料制备的沙蓉类产品。本研究采用花生开发新型花生沙产品，并添加低温花生粕、木糖醇和菊粉提高其营养价值和附加值，结合模糊数学感官评价法，通过单因素和正交试验优化花生沙的配方，并对优化配方后花生沙的营养品质（蛋白质、脂肪含量及淀粉的消化性）进行评价，旨在开拓传统沙蓉类产品的原料来源、丰富花生产品的形式及增加花生和低温花生粕的利用途径。
1 材料与方法
1.1 主要材料与试剂
花生米（豫花37号），河南秋乐种业科技股份有限公司;低温花生粕，正阳新地食品工业有限公司;小麦粉，益海嘉里有限责任公司;木糖醇，河南万邦实业有限公司;菊粉（聚合度小于10、纯度95.3%、低聚糖含量51.2%），中食月太健康科技有限公司;其他试剂均为分析纯。
1.2 主要仪器与设备
全自动凯氏定氮仪（K1100），济南奥卓生物科技有限公司;消化炉（KDN-08），杭州托普仪器有限公司;电子天平（AL204），梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司;氨基酸自动分析仪（L-8900），日本Hitachi公司;P型陶瓷纤维马弗炉，北京盈安美诚科学有限公司;紫外可见分光光度计（UV-5000），上海翱艺仪器有限公司;恒温水浴槽（SY-1230），美国精琪有限公司。
1.3 工艺流程
（1）花生预处理。精选无霉变、无异味的优质花生米为原料，进行脱红衣处理，制得脱皮花生仁，备用。（2）蒸煮处理。将脱皮花生仁蒸煮40 min至花生绵软（脱皮花生仁∶水=1∶3，质量比）。（3）复配成泥。称取低温冷榨脱油后的花生粕，加相同质量的热水，和成花生粕糊，加入步骤（2）得到的蒸煮花生，混合均匀，自然晾凉至50℃以下，用搅拌机破碎成细度约为100目的花生泥备用。（4）炒制成沙。将上述所得的复配花生泥放入炒锅中，称取相应比例的木糖醇、面粉和菊粉加入其中，混匀，小火炒制使成品花生沙的水分含量控制在15%～25%。
1.4 单因素试验设计
（1）花生粕添加量的确定：以花生用量为100%，在木糖醇添加量为18%、面粉添加量为20%、菊粉添加量为6%的条件下，分别以6%、9%、12%和15%、18% 5组花生粕添加量制备花生沙，花生沙的制备方法同1.3，并对花生沙进行模糊数学感官评价，通过感官评分确定适合的花生粕添加量。（2）木糖醇添加量的确定：以花生用量为100%，在花生粕添加量为10%、面粉添加量为20%、菊粉添加量为6%的条件下，分别以6%、9%、12%、15%、18%等5组木糖醇添加量制备花生沙，花生沙的制备方法同1.3，并对花生沙进行模糊数学感官评价，通过感官评分确定适合的木糖醇添加量。（3）面粉添加量的确定：以花生用量为100%，在花生粕添加量为10%、木糖醇添加量为18%、菊粉添加量为6%的条件下，分别以6%、12%、18%、24%、30% 5组面粉添加量制备花生沙，花生沙的制备方法同1.3，并对花生沙进行模糊数学感官评价，通过感官评分确定适合的面粉添加量。（4）菊粉添加量的确定：以花生用量为100%，在花生粕添加量为10%、木糖醇添加量为18%、面粉添加量为20%的条件下，分别以3%、5%、7%、9%、11%等5组菊粉添加量制备花生沙，花生沙的制备方法同1.3，并对花生沙进行模糊数学感官评价，通过感官评分确定适合的菊粉添加量。
1.5 正交优化试验设计
根据单因素试验结果，以花生粕添加量、木糖醇添加量、面粉添加量和菊粉添加量为因素，以产品的模糊数学感官评价得分为评定指标，进行L9（34）正交试验（表1），对高营养花生沙的配方进行优化。
1.6 模糊数学感官评价
由12名经过感官评定分析培训且有一定评价经验人员组成（6名女性、6名男性）感官评价小组，在感官评定室中独立进行评价。根据现有其他沙蓉类产品特点及花生沙自身特点，确定花生沙感官品质评价指标主要包括滋味、香气、色泽、组织形态和渗油状态几个方面[13-14]。评价指标分为4个等级：优秀、良好、中等、较差，各等级对应的评分分别为90、80、70、60分（表2）。
1.6.1 确定评价指标权重 表2中5个指标对花生沙感官品质都有一定的影响，但各指标影响程度不同，根据影响大小，采用数学方式确定各指标的权重[15]。对各指标之间进行两两比较，指标自身不进行比较，若重要程度较大则记为1，否则为0。以12个感官评定者的评定结果累积分数之和除以总分即为每个指标的权重，所有指标的权重之和等于1（表3）。
1.6.2 建立模糊综合评价模型 参考苏佳佳等[16]的方法来建立模糊综合评价模型。评价指标用集合A表示，则A=（a1，a2，a3，a4，a5）=（滋味、香气、色泽、组织形态、渗油状态）。B为等级的集合，B=（b1，b2，b3，b4）=（优秀、良好、中等、较差）。权重的集合为U，U=（u1，u2，u3，u4，u5）=（0.38，0.18，0.13，0.18，0.13）。根据A集合、B集合建立如下模糊关系矩阵。其中，R表示每个样品的等级评分集合、r为每一指标对应的等级评分、rij表示第ai个评价隶属于该项目中的bj等级。每个样品的评判结果向量Y转化为矩阵U和R的乘积，则Y=U×R=（y1，y2，y3，y4，y5）。样品的综合感官评分H等于评判结果向量Y乘以各等级对应的评分，最终得出各样品综合评分结果。
1.7 花生沙主要营养成分含量测定
1.7.1 蛋白质、脂肪和总淀粉含量的测定 按照GB 5009.5—2016凯氏定氮法测定蛋白质含量;按照GB 5009.6—2016索氏抽提法测定粗脂肪含量;按照GB 5009.9—2016方法测定总淀粉（TS）含量。
1.7.2 消化淀粉含量的测定 参照Englyst等[17]的方法测定花生沙中快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）、抗性淀粉（RS）含量，计算公式如式（1）～（3）：
RDS（%）=（G20-G0）×0.9TS×100%（1）
SDS（%）=（G120-G20）×0.9TS×100%（2）
RS（%）=TS-（RDS+SDS）×0.9TS×100%（3）
式（1）～（3）中，G0、G20、G120分别为样品酶解前、酶解后20 min和酶解后120 min时葡萄糖的含量（mg）;TS为测试样品质量（mg）。
1.8 对照组花生沙的制备
对照组花生沙的制备方法同1.3，以花生用量为100%，按照不添加花生粕和菊粉，木糖醇和面粉用量与正交试验优化后配方中木糖醇和面粉的用量相同，制作对照组花生沙样品，并对其主要营养成分含量进行测定。
1.9 数据处理
所有指标结果以干基计，重复测定3次，数据采用（平均数±标准差）表示。应用Origin 9.0软件进行数据图形化处理，采用SPSS 20.0中Duncan算法检验分析数据间的显著性差异（P<0.05）。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果分析
2.1.1 花生粕添加量对花生沙感官品质的影响 由图1可知，花生沙感官评分随着花生粕添加量的增大先缓慢增加后快速降低，当花生粕添加量为12%时，花生沙感官评分最高。这可能是由于花生粕本身具有轻微的异味，当花生粕添加量过高时，花生粕本身的异味突出，影响了产品的风味和口感。因此，适量添加花生粕可以进一步改善花生沙的口感和风味，但是花生粕添加量不宜超过花生用量的12%。
2.1.2 木糖醇添加量对花生沙感官品质的影响 木糖醇是适合糖尿病人食用的一种理想的蔗糖替代品[18-19]。由图2可知，随着木糖醇添加量的增加，花生沙的感官评分先升高后降低，木糖醇添加量15%的花生沙样品感官评分最高，说明木糖醇添加量为15%时，花生沙的甜度较佳，感官评分最好。
2.1.3 面粉添加量对花生沙感官品質的影响 在花生沙中添加面粉可在一定程度上起到吸收花生沙中的油脂、防止产品渗油的作用，同时也可使花生沙的口感更为细腻绵软。由图3可知，当面粉添加量为18%时，花生沙的感官评分最高，之后继续增加面粉的添加量，花生沙的感官评分明显降低。这可能是由于面粉添加量过高时，花生沙粘度较大，影响炒制的均匀性，导致产品口感不佳[20-21]。适量添加面粉对于改善花生沙的口感和状态是十分必要的，但是面粉的添加量不宜超过花生用量的18%。
2.1.4 菊粉添加量对花生沙感官品质的影响 菊粉在食品领域通常作为碳水化合物和脂肪的替代物被广泛应用于食品中[22-25]。由图4可知，菊粉添加量的变化对花生沙感官品质评分的影响总体较小，当菊粉添加量为7%时，花生沙的感官评分相对较高。因此，综合考虑到物料成本等因素，认为菊粉较适合的添加量为7%。
2.2 正交试验结果分析
由表4可知，各因素对花生沙感官评分的影响作用为：花生粕添加量>木糖醇添加量>面粉添加量>菊粉添加量。花生沙最佳配方为A1B2C2D3，即花生粕添加量10%、木糖醇添加量15%、面粉添加量18%、菊粉添加量8%。在正交试验基础上，按照最佳组合A1B2C2D3进一步验证以上花生沙配方的稳定性和可重复性。试验重复5次，得到花生沙的平均感官品质评分为87.14分，相对标准偏差（RSD）为1.01，优于正交试验的其他各组合。该配方下制得的花生沙花生香味浓郁、甜度合适、色泽均匀、口感细腻绵软。因此，采用该配方制备的花生沙感官品质较优，且具有良好的稳定性和可操作性。
2.3 花生沙主要营养成分含量分析
2.3.1 花生沙蛋白质及脂肪含量分析 本试验所用花生粕为低温压榨脱油花生粕，压榨温度不高于60 ℃，蛋白质含量可达55%，油脂含量不高于8%。在花生沙中添加冷榨花生粕可在一定程度上增加其蛋白质含量，并降低其含油量。由表5可知，优化组花生沙的蛋白质含量显著高于对照组花生沙（P<0.05），脂肪含量显著低于对照组花生沙（P<0.05），说明添加了低温冷榨花生粕的花生沙具有更优的营养品质。
2.3.2 花生沙淀粉含量分析 可溶性膳食纤维因其高黏度特性在一定程度上可以抑制淀粉的水解消化[26]。由表6可知，添加了菊粉的优化组花生沙的RDS含量下降了4.01%，SDS和RS的含量分别增加了0.39%和1.75%。加入菊粉后RDS下降，可能是因为高温破坏了淀粉原有晶体结构，也可能是加入菊粉后形成了高粘度的胶体，阻碍了消化酶与淀粉颗粒的接触，形成慢消化特性，淀粉的水解速率降低，促使SDS和RS含量增加[27]。因此，添加了菊粉的优化组花生沙中淀粉水解消化速率更慢，且RS具有控制体重、预防糖尿病、降低胆固醇等功效[28]，因此进食优化组花生沙更有利于人体健康。
3 结论
结合模糊数学感官评价法，通过单因素和正交试验优化得到新型高营养花生沙的最佳配方为：以花生质量为基准（100%）、花生粕添加量10%、木糖醇添加量15%、面粉添加量18%、菊粉添加量8%。以该配方制备的花生沙口感细腻绵软、色泽均匀、风味较佳，有良好的感官品质，且蛋白含量增加、脂肪含量降低、淀粉消化速率相对较慢，符合当代人的健康饮食需求。◇
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Formula Optimization Study on High-novel Peanut Paste
ZHANG Li-xia1，JIN Lu1，SUN Qiang1，LI Guang-hai2，LI Zheng-bang2，KONG Xiang-chang2，YANG Feng-ge2
（1Institute of Agricultural Products Processing，Henan Academy of Agriculture Sciences，Zhengzhou 450002，China;2Zhengyang Xindi Food Industry Co.Ltd.，Zhengyang 463600，China）
Abstract：The formula of new high-nutrition peanut paste was optimized comprehensively through the single factor and orthogonal experiments，combined with the fuzzy mathematical sensory evaluation method.The nutritional quality of peanut paste including protein content，fat content and digestibility of starch after optimized formula were also evaluated.The results showed that when the ratio of peanut was 100%，peanut meal was 10%，xylitol was 15%，wheat flour was 18%，inulin was 8%，the prepared peanut paste had excellent sensory quality with fine and smooth taste，uniform color and better flavor.In addition，its protein content increased significantly （P<0.05），fat content decreased significantly （P<0.05），and the rate of starch digestion was relatively slow，which was more in line with the healthy dietary needs of contemporary people.
Keywords：peanut paste;formula optimization;fuzzy mathematical sensory evaluation;nutrition evaluation
