响应面法优化炭泉小米复合杂粮代餐粉工艺

摘要：以炭泉小米改性粉、炭泉黑豆粉、燕麦粉、藜麦粉等为主要原料，研制炭泉小米复合杂粮代餐粉。采用单因素和响应面法优化其工艺参数。结果表明：最佳工艺参数为，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麦粉加入量12%、藜麦粉加入量8%、木糖醇加入量2%，在此条件下，感官评分达96.02分。

关键词：炭泉小米 杂粮 复合代餐粉炭泉小米富含碳水化合物、蛋白质、膳食纤维等营养物质，其蛋白质过敏性极低，消化率及生物价高于小麦和大米，含有较多人体可利用的有机硒[1]。炭泉黑豆的蛋白质含量极为丰富，还富含活性物质，如花色苷和异黄酮。燕麦中的可溶性膳食纤维，有助于降低饭后血糖的上升速度。藜麦不含胆固醇和麸质，同时其糖含量、脂肪含量以及热量均保持在相对较低的水平，非常符合健康饮食的需求。木糖醇是一种功能性甜味剂，进入人体消化与吸收的过程中，不会直接产生能量，有助于降低热量的摄入，有效控制血糖水平。目前，代餐粉以其低糖、低脂、低热量及强烈的饱腹感等特点，受到广泛关注。本次以炭泉小米为原料，确定最佳复配配方，与我国主食的加工形式相适应，营养全面，还为富含炭泉小米复合杂粮代餐粉功效的健康食品提供参考。

一、材料与方法

1. 材料与试剂。炭泉小米：吉林省吉松岭食品有限公司；炭泉黑豆：吉林省吉松岭食品有限公司；燕麦：黑龙江黑土香燕麦产业股份有限公司；藜麦：青岛金板桥农业科技有限公司；木糖醇：大连福益康商贸有限公司。

2. 仪器与设备。JC-60A型双螺杆挤出机：济南德固机械设备有限公司；DZF-6050型真空干燥箱：上海捷呈实验仪器有限公司；UM-8L型低温超微粉碎机：济南天宇专业设备有限公司；SYH-50型三维混合机：常州圣万达干燥设备有限公司。

3. 炭泉小米复合杂粮代餐粉制备工艺。将炭泉小米粗粉碎后，过100目筛，调节炭泉小米生粉含水量为24%，用双螺杆进行挤出改性，螺杆转速为120 r/min，温控1区至4区分别为60 ℃、82 ℃、102 ℃和114 ℃。经挤压膨化后的物料重新进行粉碎，过100目筛，得到炭泉小米改性粉。

选用优质炭泉黑豆、燕麦、藜麦；用清水除去这些原料表皮上附着的杂质；真空干燥箱的温度设定为50 ℃、干燥时间为3h，将干燥原料分别平铺在磁盘中。黑豆在功率800W，厚度0.5 cm[2]下熟化4 min；燕麦在功率500 W，厚度1.0 cm[3]下熟化3 min；藜麦在功率500 W下熟化2 min[4]。最后分别用低温超微粉碎机粉碎至低于300目，密封放置阴凉处备用。

按一定比例准确称量各种杂粮粉；将其与木糖醇按不同工艺要求下的比例放入自动混合机进行混合；按照本次研究的最佳复配工艺参数，包装成不同克数，在紫外灯下灭菌约30 min，得到成品。

4. 炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺单因素试验。以炭泉小米改性粉为基料，与16%炭泉黑豆粉、12%燕麦粉、8%藜麦粉和2%木糖醇组成炭泉小米复合杂粮代餐粉的基础配方。进行单因素试验，将炭泉小米复合杂粮代餐粉干燥后用于研究炭泉小米改性粉、藜麦粉加入量、木糖醇加入量和燕麦粉加入量对杂粮重组米感官评分的影响。

5. 炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺响应面试验方法。通过单因素试验结果，设计四因素三水平的响应面，优化炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺参数。试验因素及水平见表1。

6. 炭泉小米复合杂粮代餐粉感官评价。由10名专家对不同复配的炭泉小米复合杂粮代餐粉就其色泽、风味、滋味和口感以及冲调性进行感官评价。感官评定标准见下表2。

二、结果与分析

（一）炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺单因素试验结果

由图1至图4知，炭泉小米复合杂粮代餐粉感官评分随着四种原料加入量的增加而增加，当炭泉黑豆粉加入量16%、燕麦粉加入量12%、藜麦粉加入量8%和木糖醇加入量2%时，其相应的感官评分达到最高。其中炭泉黑豆粉加入量大于16%，其感官评分逐渐下降。可能是黑豆经过熟制后，豆类香气较突出[5]。故选择炭泉黑豆粉加入量为14%、16%、18%为响应面试验研究水平。在燕麦粉加入量大于12%，其感官评分逐渐下降。燕麦粉加入量过高，易结块，从而使感官评分降低。故选择燕麦粉加入量为10%、12%、14%为响应面试验研究水平。当藜麦粉加入量大于8%，其感官评分逐渐下降。可能是藜麦的苦味会明显增强，导致整体滋味不佳，使得感官评分降低[6]。故选择藜麦粉加入量为6%、8%、10%为响应面试验研究水平。当木糖醇加入量大于2%时，使整体过分甜腻，滋味差，使感官评分降低[7]。故选择木糖醇加入量为1.5%、2.0%、2.5%为响应面试验研究水平。

（二）炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺响应面试验结果

1. 响应面试验模型的建立及显著性检验。通过单因素试验，设计一个包含四因素三水平的响应面试验，并利用响应面软件对试验结果进行分析，试验结果如表3所示。

采用Design-Exper软件对表3进行多元回归拟合、方差分析及显著性检验，得到以炭泉小米复合杂粮代餐粉感官评分为目标函数，关于各条件编码值的二次回归方程为：

Y=95.61-0.95A+0.60B+0.86C+0.71D+1.08AB-2.97AC+1.65AD+0.69BC+2.21BD-0.94CD-3.36A2-1.60B2-2.60C2-2.48D2。

对该模型进行显著性检验可以得出，炭泉小米复合杂粮代餐粉生产工艺回归模型的p<0.0001，远小于0.01，故该模型表现出极高的显著性；失拟项P>0.05，试验干扰性小。四个因素对炭泉小米复合杂粮代餐粉感官评分影响从高到低依次为：炭泉黑豆粉加入量（A）、藜麦粉加入量（C）、木糖醇加入量（D）、燕麦粉加入量（B）。模型决定系数R2=0.9728，故模型拟合性好，试验误差保持较低水平，变异系数CV为0.73%，说明模型可反映试验的可信度和准确性。在回归模型中CD对响应值影响显著（P<0.05），BC对响应值影响不显著，其他的对响应值极显著（P<0.01）。

3. 炭泉小米复合杂粮代餐粉复配工艺参数的优化。为进一步确定最佳参数，对拟合的回归方程分别求一阶偏导数，经过计算，可以得出，最佳复配工艺参数为，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麦粉加入量12%、藜麦粉加入量8%、木糖醇加入量2%。以此配方进行3次重复验证性试验，得到实际感官评分为96.02分。

三、结论

以炭泉小米改性粉为基准，加入一定比例的炭泉黑豆粉、燕麦粉、藜麦粉、木糖醇，研制炭泉小米复合杂粮代餐粉，通过单因素和响应面法优化其复配工艺参数，最佳工艺参数为，炭泉黑豆粉加入量16%、燕麦粉加入量12%、藜麦粉加入量8%、木糖醇加入量2%。研制的炭泉小米复合杂粮代餐粉风味协调、口感柔和无异味溶解快、流动性好、黏稠度适中。

参考文献：

[1]罗文，李奕萱，曾珍， 等.三黑杂粮营养馒头最佳配方研究[J].粮食加工，2024，49（2）：54-58.

[2]李凤林，隋德宏，彭钰博， 等.玉米基料复合杂豆营养粉配方优化[J].梧州学院学报， 2022， 32（6）：1-10.

[3]王国宇，韩坤，龚佳， 等.不同熟化工艺对燕麦膳食纤维的影响[J].粮食与饲料工业，2015，44（8）：32-35.

[4]杨潇.全籽粒莜麦微波预熟化工艺优化[J].粮食与油脂，2020，33（5）：47-50.

[5]张园园，张思颖，王子伟.橘皮荞麦膳食纤维代餐粉的研制及其流变学特性[J].粮食与油脂，2022，35（4）：145-149.

[6]张妍，高蕾，正红， 等.响应面试验优化喷雾干燥制备核桃分心木速溶粉及其冲调性分析[J].食品科学，2016（18）：47-51.

[7]丘苑新，李存港，林优优， 等.一种养胃早餐代餐粉的工艺优化及质量评价[J].食品工业，2021，42（10）：94-98.