螺旋藻复配代餐粉的研制

米顺利，竹 烨，张 艺，黄晓菊，蒋心怡，易湘茜,*

（1.广西中医药大学，广西 南宁 530200；2.广西茶氏家族山茶籽有限公司，广西 南宁 530001）

螺旋藻是一类低等原核生物[1]，含有丰富的人体所需营养物质，如蛋白质、微量元素等[2-3]，在抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、抗疲劳等方面均具有一定的功效[4]，已广泛应用于食品、药品、营养膳食补充等多个领域[5-9]。但是，受腥味重[10-12]、产品形式固化、品质良莠不齐等影响，近年来我国螺旋藻产业发展缓慢。代餐粉是一类由一种或多种原料粉经加工处理，按照一定比例混合而成的即食冲调类制品[13]，具有当代人追求的低热量、低饱和脂肪酸、高膳食纤维、易饱腹等特点[14]，同时能够方便高效地为人体提供各种必要的营养物质[15]，可代替一至两餐正餐[16]，因此受到减肥人群的追捧，产业发展前景广阔。近年来，国内对代餐粉的研究非常火热，开发的产品也多种多样，有抹茶代餐粉[17]、大麦嫩叶紫薯复合代餐粉[18]、葛根复合代餐粉[19]、苦荞果蔬代餐粉[20]、黑木耳桑葚魔芋代餐粉[21]等，但目前尚无以螺旋藻为主要原料开发代餐粉的相关研究和报道[22]。

本文以螺旋藻粉、脱脂奶粉、燕麦粉、赤小豆粉、魔芋粉、奇亚籽、木糖醇为原料，开展螺旋藻复配代餐粉工艺研究和配方优化，开发符合中青年女性消费者日常代餐需求的健康代餐产品，为螺旋藻产业新产品的开发提供思路。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

钝顶螺旋藻粉，北海生巴达生物科技有限公司提供；脱脂奶粉，上海雀巢产品服务有限公司；燕麦片，山东丞诺食品有限公司；赤小豆粉、魔芋粉、奇亚籽，汇聚（东莞）食品有限公司；木糖醇，浙江华康药业股份有限公司。

1.1.2 仪器与设备

YP502N 电子天平，上海菁海仪器有限公司；DHG-9626A 电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏试验设备有限公司；FW100高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；80 目筛，浙江上虞市道墟开发筛具厂；X5-251C 微波炉，广东美的厨房电器制造有限公司；SW-CJ-2F 超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；MLS-3781L-PC高压蒸汽灭菌锅，SANYO Techno Solutions Tottori Co.,Ltd.。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

原料预处理：将赤小豆粉置于微波炉中，中小火微波熟化1～2 min，取出冷却后过80目筛；将燕麦片置于烘箱，65 ℃烘干，取出冷却后粉碎并过80目筛。

混合：按照配方比例将螺旋藻粉、魔芋粉、奇亚籽和过80目筛后的赤小豆粉、燕麦粉混合均匀。

调配：在混合后的物料中按比例添加脱脂奶粉和木糖醇粉，边添加边搅拌，直至搅拌均匀。

包装：准确称取调配均匀的螺旋藻复配代餐粉，按每袋30 g进行独立包装。

1.2.3 单因素试验设计

1.2.3.1 螺旋藻粉添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加燕麦粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、魔芋粉1.6 g、奇亚籽4.4 g、木糖醇3.0 g、脱脂奶粉4.0 g，考察螺旋藻粉添加量分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选螺旋藻粉最适添加量。

1.2.3.2 燕麦粉添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、魔芋粉1.6 g、奇亚籽4.4 g、木糖醇3.0 g、脱脂奶粉4.0 g，考察燕麦粉的添加量分别为4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选燕麦粉最适添加量。

1.2.3.3 赤小豆粉添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、燕麦粉6.0 g、魔芋粉1.6 g、奇亚籽4.4 g、木糖醇3.0 g、脱脂奶粉4.0 g，考察赤小豆粉的添加量分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选赤小豆粉最适添加量。

1.2.3.4 魔芋粉添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、燕麦粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、奇亚籽4.4 g、木糖醇3.0 g、脱脂奶粉4.0 g，考察魔芋粉的添加量分别为0.8、1.2、1.6、2.0、2.4 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选魔芋粉最适添加量。

1.2.3.5 奇亚籽添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、燕麦粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、魔芋粉1.6 g、木糖醇3.0 g、脱脂奶粉4.0 g，考察奇亚籽添加量分别为3.6、4.0、4.4、4.8、5.2 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选奇亚籽最适添加量。

1.2.3.6 木糖醇添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、燕麦粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、魔芋粉1.6 g、奇亚籽4.4 g、脱脂奶粉4.0 g，考察木糖醇的添加量分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选木糖醇最适添加量。

1.2.3.7 脱脂奶粉添加量的筛选

根据预试验结果，固定添加螺旋藻粉6.0 g、燕麦粉6.0 g、赤小豆粉3.0 g、魔芋粉1.6 g、奇亚籽4.4 g，木糖醇3.0 g，考察脱脂奶粉的添加量分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g时对复配代餐粉感官评分的影响，筛选脱脂奶粉最适添加量。

1.2.4 代餐粉配方优化正交试验设计

在单因素试验的基础上，以螺旋藻粉添加量、燕麦粉添加量、赤小豆粉添加量、魔芋粉添加量、奇亚籽添加量、木糖醇添加量、脱脂奶粉添加量为主要影响因素，以螺旋藻复配代餐粉感官评分为考察指标，设计L18(37)正交试验，对螺旋藻复配代餐粉配方进行优化，确定螺旋藻代餐粉最佳配方。正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels table of orthogonal test 单位：g

1.2.5 感官评价

邀请15 位不同年龄段（18～45 岁）的女性组成感官评定小组，定量称取代餐粉，用代餐粉5 倍质量的开水对代餐粉进行冲泡，感官评价人员按照表2进行评分，取平均值作为最终得分。

表2 螺旋藻复配代餐粉感官评价标准Table 2 Sensory scoring criteria of spirulina compound meal replacement powder

1.2.6 测定项目与方法

1.2.6.1 代餐粉饱腹感测试

按最优配方配制螺旋藻复配代餐粉，分别称取20、25、30、35、40 g，并分别用5 倍质量的开水进行冲泡后分发给感官评定小组成员空腹食用，记录食用后的饱腹时间。

1.2.6.2 润湿性测定

参照田文静等[23]的方法，在透明杯中加入200 mL 50 ℃温水，准确称取1.0 g螺旋藻代餐粉，将其均匀散布在水面上，记录粉体从加入水中至完全沉降所需时间（s）。

1.2.6.3 速溶性测定

将1 份30 g 的螺旋藻复配代餐粉加入至200 mL 100 ℃沸水中，搅拌并观察其溶解性。

1.2.6.4 微生物指标测定

分别参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验 菌落总数测定》[24]、GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》[25]、GB 4789.15—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》[26]对螺旋藻复配代餐粉的菌落总数、大肠菌群、霉菌进行测定。

1.2.7 数据处理

所有试验均进行3 次重复，数据以x±s表示。使用SPSS软件对数据进行方差分析，P＜0.05表示结果存在显著性差异。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 螺旋藻粉添加量的确定

由图1可知，螺旋藻复配代餐粉感官评分随着螺旋藻粉添加量的增加呈先升高后下降的趋势，当添加4.0 g螺旋藻粉时，复配代餐粉感官评分最佳；螺旋藻粉添加过少时，产品风味不明显，体现不出螺旋藻的特色；螺旋藻粉添加过多时，腥味加重，产品失去了应有的香气。因此，确定配方中螺旋藻粉最适添加量为4.0 g。

图1 螺旋藻粉添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.1 Effects of spirulina powder additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.2 燕麦粉添加量的确定

由图2可知，螺旋藻复配代餐粉感官评分随着燕麦粉添加量的不断增加呈先升高后下降的趋势，当添加8.0 g 燕麦粉时，螺旋藻复配代餐粉感官评分最佳；燕麦粉添加量小于8.0 g 时，代餐粉冲泡后略稀，口感不佳；燕麦粉添加量大于8.0 g 时，容易结块，代餐粉组织形态和冲调性能较差。故确定燕麦粉最适添加量为8.0 g。

图2 燕麦粉添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.2 Effects of oat flour additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.3 赤小豆粉添加量的确定

赤小豆粉不但含有丰富的营养物质，而且还具有利水消肿、利尿除湿等作用，近年在食品加工中得到广泛应用[27]。由图3可知，螺旋藻复配代餐粉感官评分随着赤小豆粉添加量的增加，呈现先升高后降低的趋势，当添加3.0 g赤小豆粉时，复配代餐粉感官评分最佳。这主要是因为赤小豆粉经过微波烘烤后具有独特的香味，添加量过少时，其特征香味不明显，而添加量过多则使代餐粉在食用时粗糙感明显。因此，确定螺旋藻复配代餐粉中赤小豆粉最适添加量为3.0 g。

图3 赤小豆粉添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.3 Effects of red bean powder additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.4 魔芋粉添加量的确定

经研究，将魔芋粉添加在代餐食品中，不仅可增强饱腹感，而且能使产品口感更加顺滑[28]。由图4 可知，螺旋藻复配代餐粉感官评分随着魔芋粉添加量的增加，呈先升高后降低的趋势；魔芋粉添加量不足，螺旋藻复配代餐粉口感不够顺滑；魔芋粉添加量过多，容易引起产品口感黏稠、滑腻。因此，确定螺旋藻复配代餐粉中魔芋粉的最适添加量为1.2 g。

图4 魔芋粉添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.4 Effects of konjac powder additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.5 奇亚籽添加量的确定

2014年，奇亚籽被正式批准成为新资源食品，其不仅含有较多的营养成分，而且具有高持水性的特点，在食品生产中具有增稠和稳定的作用[29]。由图5可见，螺旋藻复配代餐粉的感官评分随着奇亚籽添加量的增加呈先升高后降低的趋势，当奇亚籽添加量为4.4 g 时，复配代餐粉感官评分最佳；其添加过少，复配代餐粉冲泡后咀嚼感不够；添加量过多，螺旋藻复配代餐粉冲泡后过于黏稠，不能很好的在短时间咀嚼吞咽。故确定奇亚籽最适添加量为4.4 g。

图5 奇亚籽添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.5 Effects of chia seed additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.6 木糖醇添加量的确定

木糖醇是一种天然、健康的甜味剂，广泛应用于食品加工业。由图6可以看出，螺旋藻复配代餐粉感官评分随着木糖醇添加量的增加呈先升后降的趋势，添加4.0 g木糖醇时，螺旋藻复配代餐粉感官评分最高，其原因主要是木糖醇作为一种甜味剂，添加过少甜度不够，过多则使代餐粉整体偏甜腻。故确定木糖醇最适添加量为4.0 g。

图6 木糖醇添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.6 Effects of xylitol additions on sensory scores of meal replacement powder

2.1.7 脱脂奶粉添加量的确定

脱脂奶粉的添加不仅能够更好地提高螺旋藻代餐粉的营养价值，而且可以掩蔽螺旋藻自身的腥味。由图7 可知，伴随脱脂奶粉添加量的增加，螺旋藻复配代餐粉的感官评分呈现先升高后降低的趋势，当添加4.0 g 脱脂奶粉时，螺旋藻复配代餐粉的感官评分最佳；添加量大于4.0 g时，螺旋藻复配代餐粉的奶香味过腻；添加量小于4.0 g时，螺旋藻复配代餐粉腥味较浓；添加量为4.0 g时，冲泡后的代餐粉奶香味适中、口感适宜，故确定4.0 g为最适脱脂奶粉添加量。

图7 脱脂奶粉添加量对代餐粉感官评分的影响Fig.7 Effects of skim milk powder additions on sensory scores of meal replacement powder

2.2 正交试验结果与分析

由表3可知，各个因素对螺旋藻复配代餐粉感官评分影响排序为：G＞A＞F＞B＞E＞C＞D，即：脱脂奶粉添加量＞螺旋藻粉添加量＞木糖醇添加量＞燕麦粉添加量＞奇亚籽添加量＞赤小豆粉添加量＞魔芋粉添加量；螺旋藻复配代餐粉的最优配方组合为A3B2C3D3E2F1G2，即：螺旋藻粉添加量5.0 g，燕麦粉添加量8.0 g，赤小豆粉添加量4.0 g，魔芋粉添加量1.6 g，奇亚籽添加量4.4 g，木糖醇添加量3.0 g，脱脂奶粉添加量4.0 g。由表4可知，螺旋藻粉添加量和脱脂奶粉添加量对螺旋藻复配代餐粉感官评分具有显著影响（P＜0.05）。

表3 正交试验结果Table 3 Results of orthogonal test

表4 正交试验结果方差分析表Table 4 Table of variance analysis of orthogonal test results

对优化后的螺旋藻复配代餐粉配方进行3次重复验证试验，得到感官评分平均值为84.26分，高于所有正交试验组合的感官评分，说明通过正交试验优化出的配方最优。按照最优配方制备的螺旋藻复配代餐粉具有轻微螺旋藻独特的风味及良好的溶解性和速溶性。

2.3 代餐粉饱腹感测试结果

饱腹感测试结果表明，每餐食用30 g螺旋藻复配代餐粉时，测试人员饱腹时间与日常用餐间隔相同；食用过少，容易提前饥饿；食用过多，饱腹时间过长，影响下一餐进食时间。因此，本代餐粉的建议食用量为每餐30 g。

2.4 代餐粉理化性质及微生物指标测定结果

螺旋藻复配代餐粉从加入水中至完全沉降所需时间为6.87 s，表明其润湿性良好；速溶性测定时代餐粉可快速搅匀，原料不结团，说明其速溶性较好；经检测，螺旋藻复配代餐粉菌落总数为15 CFU/g，大肠杆菌、霉菌均未检出，符合GB/T 29602—2013《固体饮料》[30]要求。

3 结论

本研究结果表明，7个因素对复配代餐粉感官评分影响排序为脱脂奶粉添加量＞螺旋藻粉添加量＞木糖醇添加量＞燕麦粉添加量＞奇亚籽添加量＞赤小豆粉添加量＞魔芋粉添加量；最佳配方为：螺旋藻粉5.0 g，燕麦粉8.0 g，赤小豆粉4.0 g，魔芋粉1.6 g，奇亚籽4.4 g，木糖醇3.0 g，脱脂奶粉4.0 g；按照该配方制备的螺旋藻复配代餐粉具有轻微螺旋藻独特的风味，溶解性、速溶性良好，微生物指标符合相关标准要求；通过饱腹感试验，确定复配代餐粉每餐推荐食用量为30 g。本研究将螺旋藻和日常饮食进行了有机结合，为螺旋藻产业的创新发展提供了新的思路。