火麻籽粕代餐饼干配方及抗氧化活性研究

王燕　郭彤　李月　赵雨　王丽婷　李闯

摘要：火麻籽粕是火麻籽提取油脂加工后的副产物，其蛋白质含量为50%左右，油脂含量为5%左右，与火麻籽相比具有高蛋白、低油脂的特性。同时，压榨提取油脂的过程使火麻籽粕具有独特香气，可作为代餐饼干的添加成分。选取不同油厂生产的压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2制备代餐饼干，通过单因素实验和正交实验，参考感官评分，确定在100 g低筋面粉中加入6 g压榨火麻籽粕1、20 g黄油、13 g木糖醇、0.2 g碳酸氢钠或8 g压榨火麻籽粕2、25 g黄油、13 g木糖醇、0.2 g碳酸氢钠时，饼干口感、形态最佳。添加了压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2的饼干体外消化率均高于80%，与添加了相同比例的大豆粕饼干的体外消化率无显著差异，同时体外消化产物具有1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力。

关键词：火麻籽粕；代餐饼干；抗氧化活性；体外消化率

中图分类号：TS213.22文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0113-06

Study on Formula and Antioxidant Activity of Meal Replacement Biscuits with Hemp Seed Meal

WANG Yan， GUO Tong， LI Yue， ZHAO Yu， WANG Li-ting， LI Chuang*

Abstract： Hemp seed meal is the by-product of the oil extracted from hemp seed， with the protein content of about 50% and the oil content of about 5%. Compared with hemp seed， it has the characteristics of high protein and low fat. At the same time， the process of extracting oil by pressing makes hemp seed meal have a unique aroma， which can be used as an additive of meal replacement biscuits. The pressed hemp seed meal 1 and pressed hemp seed meal 2 produced by different oil factories are selected to prepare meal replacement biscuits. Through single factor experiment and orthogonal experiment， according to the sensory score， it is determined that when adding 6 g pressed hemp seed meal 1， 20 g butter， 13 g xylitol， 0.2 g sodium bicarbonate or 8 g pressed hemp seed meal 2， 25 g butter， 13 g xylitol and 0.2 g sodium bicarbonate into 100 g low-gluten flour， the taste and morphology of the biscuits are the best. The in vitro digestibility of biscuits with pressed hemp seed meal 1 and pressed hemp seed meal 2 is both higher than 80%， which is not significantly different from that of biscuits with the same proportion of soybean meal. At the same time， the in vitro digestion products have the ability to scavenge 1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl （DPPH） free radicals.

Key words： hemp seed meal; meal replacement biscuits; antioxidant activity; in vitro digestibility

火麻是一類四氢大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）含量小于0.3%的大麻品种，其籽粒中含有大量优质蛋白，由于火麻籽蛋白中不含色氨酸抑制因子以及大豆蛋白中的寡聚糖和致敏因子[1]，因此不会影响蛋白质的吸收，属于“优质完全蛋白”[2]。

火麻的种植及产品加工在我国起步较晚，因此，现阶段我国对火麻的研究主要集中在优势品种选育[3]、火麻籽油的制备方法优化及成分检测分析[4]、火麻蛋白的精深加工等方面[5]。针对火麻籽油制备过程中产生的副产物火麻籽粕的相关研究逐渐增多[6-8]。研究发现火麻蛋白水解后的产物能够提高免疫力[9]，具有抗氧化及抗疲劳作用[10]，是一种新型的功能性植物蛋白来源。以其作为新型食品蛋白来源添加在酸奶、豆腐、面包、饼干等食品中的研究相继报道[11-12]。本研究将火麻籽油加工副产物——压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2与脱壳火麻籽、未脱壳火麻籽进行比较，分析4种原料中所含油脂、蛋白质、总糖的差异，并利用4种原料制备饼干，通过感官评价确定压榨火麻籽粕1相比于两种火麻籽粉具有油脂含量低、无异常气味等特点，较压榨火麻籽粕2具有更突出的芳香气味。同时，体外模拟两种火麻籽粕蛋白消化情况，发现两种蛋白与大豆蛋白的消化率接近，且消化后的产物具有一定的抗氧化活性，可作为营养代餐饼干的添加成分。本研究以期通过对火麻加工副产物——火麻籽粕的精细加工，实现提高蛋白利用率、延长火麻生产链、增加火麻产品附加值的预期目标。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

低筋面粉、黄油、木糖醇、食盐、脱壳火麻籽粉、未脱壳火麻籽粉：市售；压榨火麻籽粕1：广西油厂提供；压榨火麻籽粕2：黑龙江油厂提供；胃蛋白酶、胰蛋白酶：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

九阳多功能料理机 济南九阳集团股份有限公司；苏泊尔智能烤箱 杭州苏泊尔集团股份有限公司；电子分析天平 上海良平仪器仪表有限公司；立式生化培养箱 天津泰斯特仪器有限公司；紫外可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司；数显pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法与工艺流程

1.3.1 饼干制备工艺

将火麻原料烘干粉碎后称取10 g，分别加入低筋面粉100 g、木糖醇5 g、食用盐1.5 g、黄油20 g、碳酸氢钠0.3 g，加入适量纯净水制成光滑面团，静置醒发15 min；将面团平均分成10份，按压成直径4 cm的圆饼胚；上火温度175～185 ℃，下火温度125～140 ℃，烘烤时间20～23 min，直至饼干表面呈色。

1.3.2 火麻原料营养成分测定

脂肪含量的测定：采用索氏抽提法，参考国标GB 5009.6－2016；蛋白质含量的测定：采用凯氏定氮法，参考国标 GB 5009.5－2016；总糖含量的测定：采用苯酚-硫酸法，参考国标 GB/T 15672－2009。

1.3.3 感官评价设计

按照酥性饼干的感官要求，参考GB 7100—2015《食品安全国家标准 饼干》中的规定，饼干烘焙结束后，由固定的10位评价人员对饼干进行感官评价[13]。根据形态（20分）、色泽（20分）、味道（30分）、口感（30分）4个方面进行评分，评分标准见表1。

1.3.4 单因素实验

在保持其他成分及添加量不变的前提下，分别调试4种火麻原料单一添加量，设计2， 6，8，10 g共5个梯度，以感官评分为指标，确定火麻原料的最佳添加量。

在保持其他成分及添加量不变的前提下，确定最佳火麻原料添加量，调试木糖醇添加量，设计3，6，9，12，15 g共5个梯度，以感官评分为指标，确定木糖醇的最佳添加量。

在保持其他成分及添加量不变的前提下，确定最佳火麻原料、木糖醇添加量，调试黄油添加量，设计10，15，20，25，30 g共5个梯度，以感官评分为指标，确定黄油的最佳添加量。

在保持其他成分及添加量不变的前提下，确定最佳火麻原料、木糖醇、黄油添加量，调试碳酸氢钠添加量，设计0.15，0.2，0.25，0.3，0.35 g共5个梯度，以感官评分为指标，确定碳酸氢钠的最佳添加量。

1.3.5 正交实验设计

通过单因素实验得到各因素的最佳添加量，根据最佳添加量选取 3 个相近水平，利用四因素三水平正交实验优化饼干配方，通过分析获得优化饼干中各成分最佳配比。

1.3.6 體外蛋白消化率测定

参考Wen等[14]和Marambe等[15]的方法测定不同原料饼干的体外模拟蛋白消化率。

称取7.5 g分别加入了不同原料（压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2、浸提大豆粕和玉米黄粉）的烘焙饼干，粉碎后加入20 mL纯净水中，用1 mol/L HCl调节样品pH至2.0。加入5 mg胃蛋白酶，于37 ℃、50 r/min摇床中培养1 h；在样品中继续加入1 mol/L NaOH调节pH至7.5，加入5 mg胰蛋白酶，于37 ℃、50 r/min摇床中培养2 h；消化结束后，将样品沸水浴10 min，使酶反应停止，冷却至室温，再分别加入等体积10%三氯乙酸溶液，于25 ℃、120 r/min恒温振荡30 min，12 000 r/min离心10 min。收集上清液于消化管中，采用凯氏定氮法测定上清液的含氮量，每个样品设置3个平行。

体外消化率（%）=上清液中蛋白质质量样品总蛋白质质量×100%[16]。

1.3.7 体外抗氧化活性测定

DPPH自由基清除能力测试：参考聂正朋等[17]的方法并略作改动，以DPPH自由基清除率表示清除能力。在反应管中加入2 mL现配的DPPH（0.1 mmol/L，溶剂是70%乙醇）溶液，按照不同浓度梯度分别加入2 mL样品液，将二者混合均匀，在室温条件下避光反应30 min后，于517 nm处测定并读取其吸光度值，吸光度值的高低代表DPPH自由基清除效果的强弱。

DPPH自由基清除率（%）=1-（A1-A2）A0×100%。

式中：A0为2 mL DPPH溶液与2 mL 70%乙醇反应的吸光度值；A1为2 mL DPPH溶液与2 mL 样品液反应的吸光度值；A2为2 mL 70%乙醇与2 mL 样品溶液反应的吸光度值。

2 结果与分析

2.1 不同火麻原料营养成分分析

选取4种含有火麻蛋白的原料，分别为脱壳火麻籽粉、未脱壳火麻籽粉、压榨火麻籽粕1和压榨火麻籽粕2（见图1），对4种不同火麻原料中的主要营养成分进行比较分析，脱壳火麻籽粉和未脱壳火麻籽粉是由未经油脂提取的火麻籽粉碎制得。按照1.3.1中方法进行蛋白质、油脂、总糖的检测，结果见表2。脱壳火麻籽粉与未脱壳火麻籽粉相比，蛋白质、油脂和总糖含量显著提升，这是由于火麻籽壳中纤维素含量较高[18]，而蛋白质、油脂和苯酚-硫酸法检测的总糖含量较低，因此脱壳处理增加了火麻籽粉中三类营养成分的比例。压榨火麻籽粕1和压榨火麻籽粕2是将火麻籽高温处理后，通过物理压力将油脂直接从油料中分离出来后产生的。结果显示，压榨火麻籽粕1与压榨火麻籽粕2相比，油脂含量较高，而蛋白质和总糖含量较低，由于工艺及设备的差异，压榨火麻籽粕1的油脂提取率可能较低，使得更多的火麻油依然存留于籽粕中，油脂含量占比增加使得蛋白质和总糖含量相应下降。同时，不同产地的火麻籽中营养成分含量不同，也可能导致其火麻籽粕中各营养成分存在差异。

2.2 单因素实验优化饼干成分

2.2.1 火麻原料添加量的确定

低筋面粉100 g、木糖醇5 g、食用盐1.5 g、黄油20 g，分别单一添加4种火麻原料（压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2、脱壳火麻籽粉、未脱壳火麻籽粉），在添加量分别为 2， 6，8，10 g的条件下制作饼干，确定不同火麻原料及其添加量对饼干品质的影响，结果见图 2。

由图2可知，不同火麻原料添加量会直接影响饼干的品质。脱壳火麻籽粉和未脱壳火麻籽粉添加后会降低饼干的品质，并且随着火麻原料添加量的增加，饼干的品质逐渐变差。这是由于脱壳火麻籽粉和未脱壳火麻籽粉均具有类似青草或草药的挥发性气味，脱壳火麻籽粉的气味更加浓烈，通过加热等方法无法去除。少量脱壳火麻籽粉或未脱壳火麻籽粉添加到饼干中对品质的影响较小，但随着火麻原料添加量的增加，饼干的不良气味更加明显，同时火麻原料的添加会降低面团的聚合力，使其松散，不易成形。因此，脱壳火麻籽粉或未脱壳火麻籽粉均不适于添加在饼干中。

压榨火麻籽粕1和压榨火麻籽粕2均无不良气味，同时压榨火麻籽粕具有类似芝麻的独特香气。将其添加在饼干中能够提高饼干的品质，使其更加酥脆，当压榨火麻籽粕1添加量为6 g时感官评分最高。继续增加压榨火麻籽粕1的添加量，面团的聚合力下降，影响饼干的形态，同时由于压榨火麻籽粕呈墨绿色，压榨火麻籽粕1添加量的增加会影响饼干的色泽，因此，压榨火麻籽粕1在饼干中的最佳添加量为6～7 g。与压榨火麻籽粕1相比，压榨火麻籽粕2特殊香气较淡，但将其添加在饼干中也能够使饼干更加酥脆，随着压榨火麻籽粕2添加量的增加，其对面团聚合力的影响也比压榨火麻籽粕1小，在压榨火麻籽粕2添加量为8 g时形态较好。因此，压榨火麻籽粕2在饼干中的最佳添加量为8～9 g。由于脱壳火麻籽粉或未脱壳火麻籽粉均不适于添加在饼干中，在后续实验中以压榨火麻籽粕1和压榨火麻籽粕2两种原料作为研究对象。

2.2.2 黄油、木糖醇、碳酸氢钠添加量的确定

在低筋面粉100 g、木糖醇5 g、食用盐1.5 g、压榨火麻籽粕1添加量6 g（压榨火麻籽粕2添加量8 g）、黄油添加量10，15，20，25，30 g的条件下制作饼干，确定不同黄油添加量对饼干品质的影响，结果见图 3中a。随着黄油添加量的逐渐增加，饼干的品质得到提升，黄油的添加使得饼干的色泽金黄油亮，口感更加浓郁。压榨火麻籽粕1饼干在黄油添加量20 g时感官评分最高，压榨火麻籽粕2饼干在黄油添加量25 g时感官评分最高。

在低筋面粉100 g、食用盐1.5 g、压榨火麻籽粕1添加量6 g、黄油20 g（压榨火麻籽粕2添加量8 g，黄油25 g）、木糖醇添加量3，6，9，12，15 g的条件下制作饼干，确定不同木糖醇添加量对饼干品质的影响，结果见图 3中b。随着木糖醇添加量的逐渐增加，饼干的品质得到提升，木糖醇的添加能够增加饼干的甜度及光泽感，在添加量为12 g 时感官评分最高。随着木糖醇的继续添加，口感有所降低，对于甜度的接受度个体差异较大。因此，从降低整体热量摄入角度考虑，将木糖醇添加量设定为12 g。

在低筋面粉100 g、食用盐1.5 g、压榨火麻籽粕1添加量6 g、黄油20 g（压榨火麻籽粕2添加量8 g，黄油25 g）、木糖醇12 g、碳酸氢钠添加量0.15，0.2，0.25，0.3，0.35 g的条件下制作饼干，确定不同碳酸氢钠添加量对饼干品质的影响，结果见图 3中c。碳酸氢钠添加量为0.15 g时饼干的口感较硬，添加量为0.20 g时饼干口感酥脆、外形规则，感官评分最高。随着碳酸氢钠添加量的增加，饼干出现硬度差、孔洞多、不成形等问题。由于压榨火麻籽粕的添加可提高饼干的酥脆口感，因此，添加少量碳酸氢钠即可获得最优感官评分。

2.3 正交实验确定饼干各成份配比

根据单因素实验结果，采用四因素三水平设计正交实验，选取数据见表3和表4。正交实验设计结果见表5和表6，正交实验结果方差分析见表7和表8。

由表5和表6可知，每种影响因素对饼干的影响程度有所差异，添加压榨火麻籽粕1时，影响程度大小为 A>B>C>D；添加压榨火麻籽粕2时，影响程度大小为A>B=C>D。火麻籽粕添加量对饼干感官评分的影响程度最大；黄油和木糖醇的添加量对饼干感官评分的影响次之；碳酸氢钠的添加量对饼干感官评分的影响程度最小。通过感官评分的K值大小得出饼干的最佳配方为 A2B2C3D2，具体配比为压榨火麻籽粕1添加量6 g、黄油 20 g、木糖醇 13 g、碳酸氢钠 0.2 g（按此配比制备饼干后感官评分为92分）；压榨火麻籽粕2添加量8 g、黄油 25 g、木糖醇 13 g、碳酸氢钠 0.2 g（按此配比制备饼干后感官评分为87分），由方差分析可知两组正交实验中A因素均对结果极显著，结果见表7和表8。此实验主要研究了压榨火麻籽粕1和压榨火麻籽粕2的添加量、黄油添加量、木糖醇添加量、碳酸氢钠添加量对饼干品质的影响，采用单因素实验和正交实验研究饼干的品质，运用感官评定的方法使结果更加可靠、真实。

2.4 饼干中蛋白体外消化率的确定

在低筋面粉100 g、食用鹽1.5 g、压榨火麻籽粕1或压榨火麻籽粕2添加量6 g、黄油20 g、木糖醇 13 g、碳酸氢钠 0.2 g时，选取浸提大豆粕和玉米黄粉作为对照实验，按以上配方制备饼干，以1.3.6中方法进行体外消化率测定，结果见图4。压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2和浸提大豆粕消化率均在80%以上，其中压榨火麻籽粕1的消化率最高。

2.5 饼干DPPH自由基清除率的确定

取消化样品液配制成压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2、浸提大豆粕和玉米黄粉4种原料初始添加量分别为0.75，1.5，3，6 mg/mL 4个浓度梯度，按照1.3.7中方法进行DPPH自由基清除率检测，结果见图5。压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2的DPPH自由基清除率随蛋白原料添加浓度的增加而升高。

3 讨论

大豆蛋白是一种易于消化吸收的植物蛋白，而由于玉米蛋白中醇溶性蛋白较多，在体内消化吸收利用率较低，但玉米蛋白经消化后抗氧化活性增强。本实验为更好地比较火麻原料的体外消化率及消化后产物的抗氧化活性，将大豆粕及玉米黄粉作为对照组，进行平行实验。结果显示，虽然压榨火麻籽粕1、压榨火麻籽粕2最终消化液上清液中氮含量低于浸提大豆粕，但由于浸提大豆粕中总氮含量较高，使得三者的消化率接近。玉米黄粉消化率为40%左右，显著低于压榨火麻籽粕和浸提大豆粕。在蛋白原料添加量相同的条件下，压榨火麻籽粕的DPPH自由基清除率高于浸提大豆粕，低于玉米黄粉，玉米黄粉经体外消化后具有抗氧化能力[19]，虽然火麻籽粕体外消化产物的抗氧化能力低于玉米黄粉消化后产物，但仍然具有抗氧化能力。

4 结论

在代餐饼干的配方调制过程中，以口感佳、热量低、功能性强3个方面进行实验，通过单因素实验和正交实验进行研究，通过感官评价最终确定两种火麻籽粕代餐饼干的配方为低筋面粉100 g、食用盐1.5 g、压榨火麻籽粕1添加量6 g、黄油20 g（压榨火麻籽粕2添加量8 g，黄油25 g）、木糖醇13 g、碳酸氢钠 0.2 g。制成的火麻籽粕代餐饼干体外蛋白消化率达到80%，同时具有一定的抗氧化功能。火麻籽粕作为油脂提取后的副产物，在本研究中被添加在代餐饼干中表现出了较火麻籽粉（未榨油）更优的口感、风味。同时，火麻籽粕独特的抗氧化功能使其具有成为新型保健类食品的潜力。

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收稿日期：2023-08-16

基金项目：黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目（135309368）；黑龙江省玉米深加工理论与技术重点实验室（SPKF202008）；黑龙江省优势特色学科攻关（YSTSXK202301）；大学生创新创业项目（S202210232142）

作者简介：王燕（1982—），女，教授，博士，研究方向：功能食品研发及作用机制。

*通信作者：李闯（1990—），女，讲师，博士，研究方向：微生物发酵调控。