营养粉发展现状及全营养粉的研制成果和展望

1.选题来源及背景

在“健康中国”行动的背景下，健康理念深入人心，近年来，国务院以及国家卫健委、国家中医药管理局，积极推进国民健康事业并大力支持食疗养生行业的发展。党的十八大提出了坚持为人民健康服务的理念，积极完善全民健康医疗保障政策，提升国民的营养健康水平，是治国安民的重要任务。可以看出，国家对国民健康的重视以及对营养食品的引导和支持。面对当前新形势新需求，食品和营养素产业还面临食物供应系统品质效益急需改善、市民膳食结构还不合理、科技保障水平亟需提高的问题。

2.国内外研究现状综述

2.1国内研究现状

全营养粉与全谷物营养粉概念有所区别，所谓的全谷物是指经过破碎、切割或压制的谷物，其主体构造由淀粉质的胚乳、胚芽以及它们的表皮构成，而这些元素的含量在不同部位上的比例分布与它们的完整果实相同。我国对于营养粉的研究大部分仍为基于某一种或某几种谷物所研发的营养调制粉，对于营养粉的研究主要集中于以下几个方面。

2.1.1应用不同种类食物原材料研制营养粉

目前，领域内所存在的其他营养粉成分各有不同，且原料与基底出发点也各不相同。如杨淑雅在氨基酸平衡粮食营养粉的研究中，采用无麸质稻谷、小米、藜麦、绿豆为主要原料，并经过对四类原材料的冲调性比和氨基酸评价研究表明，小米和大麦中的结块比较小，且限制了氨基酸比例为赖氨酸；丁秋霞在低热能代餐营养素代餐粉的研发中，采用了蚕豆、荞麦、魔芋精粉等为主要原材料，并根据对我国城乡居民饮食指南中产能营养素的能比和感官评价主客观结合，进行了配方设计；荣玉珊以马铃薯全粉作为主要原料研发的老年营养粉，探讨了其最佳配方以及工艺流程。此类产品皆不尽相同，所含成分大多在1-6种之间，为单原料或复合原料营养粉，营养供给面集中，单方面营养最大供给量大。

2.1.2应用不同种类工艺研制营养粉

在研制单成分或多成分复合营养粉时，领域内研发技术多种多样，在各大学术平台上，主要介绍及使用以下几种工艺技术。

挤压膨化技术：挤压膨化处理可以使物料分子分解，提高谷物粉冲调性和适口性，促进谷物中淀粉糊化、蛋白质变性和一些抗营养因子失去活性。挤压膨化是一种复合技术，将各种加工工艺，如混合、灭菌、膨化等综合在一起。通过挤压膨化，物料会发生蛋白质变性、淀粉糊化、可溶性膳食纤维溶出、抗营养因子减少、体积膨化等一系列变化，消化利用率和保藏性提升，深受市场消费者青睐。施建斌在单因素的试验基础上根据多因素较优水平开展了四因素三水平正交试验，用膨化度这一指标来确定最佳的工艺配方，发现最优工艺下制备的膨化棒截面具有更小孔洞和更多褶皱，裂断强度最低，且葛根黄酮在膨化加工过程中损失不到15%，且保留绝大多数黄酮。张文刚以藜麦和紫薯为原料，制作复合挤压膨化食品，通过单因素试验和正交试验优化得到最佳工艺，并对产品的营养组成和抗氧化活性进行评价。

超微粉碎技术：即将0.5-5毫米的物料颗粒利用机器或者流体动力加工到微米甚至纳米级的过程，普通的粉碎技术只能使物料粒径达到四十五微米，但运用现代超微粉碎加工技术可将物料粉碎至十微米甚至一微米的超细粉体。该技术在应用中速度快、温度可控且产品粒径小，可提高回收率。王缓分别以水提法和碱提法获得麦麸多糖，并以系列实验证明超微粉碎预处理可以提高麦麸多糖的得率及阿拉伯木聚糖的含量，降低麦麸多糖的粒径。刘莉以食用菌类为原料，分析了超微粉碎技术对其营养成分和功能特性的影响。实验证明，此技术能够提高食用菌营养成分的溶出率，显著提高人体对其营养的吸收效率。同时，食用菌膳食纤维经过超微细化后，其物理性质发生改变，功能活性作用明显增强。

超高压技术：在不改变食物材料本质结构的情况下，在数千个大气压的环境中，可以把食物放置，在保证食品原料质量的前提下，实现混合、处理、消毒。采取此项技术处理，能够让淀粉和蛋白质从最初的状态转化为平滑且质感精致的状态，在保证食品保鲜时间的同时，还能为其增添附加的价值，其色泽香味都不逊于原有的口味，正因如此，广受大众喜爱。

酶解处理：生物酶解技术是以食品科学与营养系食品科学为基础试验研发的，是目前国内现代生物活性物质提取的一项先进生物技术。张雅娜通过正交试验，确定南瓜鹰嘴豆营养粉最佳酶解工艺条件，将酶解前后的南瓜鹰嘴豆营养粉进行结块率的测定，酶解处理后的南瓜鹰嘴豆营养粉结块率降低，更易于溶解。

2.2国外研究现状

营养粉在海外有另一种名字叫“膳食补充剂”。随着人们生活水平的普遍提高和对自身营养健康状况的日益重视，人们对营养食品的需求与日俱增，使得其市场规模逐年增长。NutritionBusinessJournal数据表明，截至2021年，已增长到约1566亿美元，年均复合增长率为百分之五点一。在西方发达国家的影响下，全球营养学观念正逐渐从只强调饱腹感，片面追求无副作用等向如何通过食物摄取营养，从而维持人体内环境平衡并提高人体免疫力。同时，全球营养保健食品的消费区域主要分布于美、欧以及东南亚的发达国家和地区。其中，欧盟营养产业发展起步较早，消费市场体系相对完善，产品需求及给应链相对稳定。与此相应的是，拉美、欧洲等区域成为营养保健食品的重要市场，近年来增长较快。

国内外市场和人们认知的不同也催生出领域内不同的研究成果和发展状况，如基于市场需求而产生的膳食补充剂研究。SayemAhmed以孟加拉国市场为基础，做出家庭强化食品微营养素粉的方案，在海外膳食补充剂领域讨论良多，这与下文提到的全营养粉协同作用有部分共通点。

3.全营养粉研制成果

3.1材料与方法

3.1.1材料及产地

黑米，陕西省洋县；紫米，云南省墨江县；玉米，吉林省乾安县；燕麦，内蒙古固阳县；荞麦，陕西省靖边县；葛根，湖北省十堰市；魔芋，陕西省安康市；百合，甘肃省兰州市；莲藕，江苏省宝应县；红薯叶，福建省南平市；桑叶，四川省绵阳市；长豆角，江苏省淮安市；菠菜，山东省青岛市；芸豆，贵州省毕节市；鹰嘴豆，新疆乌什县；花豆，湖南省马桥乡；腰豆，云南省丘北县；小银鱼，安徽省合肥市；枸杞，甘肃省酒泉市；紫菜，福建省莆田市；核桃仁，天津市蓟县；葵花籽，黑龙江省甘南县；猴头菇，黑龙江省海林县；金针菇，河北省石家庄市；亚麻籽，甘肃省庆阳市；银耳，福建省古田县；鸡腿菇，山东省淄博市等等。全营养粉共富含40多种谷物、20多种坚果、3种天然抗氧化剂，少量的海产品增加动物蛋白、菌类及少量的灵芝等共90多种食材加工而成的营养均衡的全营养食品。

3.1.2方法

全营养粉的制作工艺主要由八个步骤组成（见图1），配料-粗碎至过20目筛-双螺杆挤出机膨化挤出-高能粉碎机粉碎-过筛-混合-杀菌-包装。其中除去配料环节外，其他环节均已实现自动化处理。最佳双螺杆共挤压工艺参数：挤出温度为136℃，双螺杆的转速为182r/min，物料水分含量16.4%。主要运用大型设备，其中双螺杆挤出机膨化步骤可以使得产品在高能粉碎机粉碎过程中得到更好的细腻口感。不含任何添加剂和防腐剂，在杀菌环节中主要通过紫外线消毒，采用冻干技术添加刺梨、沙棘果冻干粉，因其富含超氧化物歧化酶来实现对产品的防腐功能，并通过感官分析、冲调实验、粘度实验、食材选洗、粉碎研磨加工等实验（见图2）。

3.2协同效应

全营养粉协同效应可类比于合金中的高熵效应。“高熵“的含义是高混乱度，无秩序。它在各个领域都有运用，如高熵理论（High-EntropyAlloys）简称HEAs，是指由五种或五种以上的主要元素构成，且每种主要元素的原子分数大于百分之五，其相较于传统合金，具有更高的抗断裂能力、抗拉伸强度、抗腐蚀性及抗氧化特性。其原理是高熵效应使合金结构发生了巨大变化，原子的晶格畸变使得材料内部能量增高，微观应力增大，阻碍位错运动，滑移变形受阻，从而在宏观上表现为材料的强度、硬度等性能提高。我们也可类比日常生活中的“鸡尾酒效应”体现出的材料特性，通常源于各种材料的协同作用。全营养粉的协同作用机理如图3所示。

人们食用高熵营养粉，身体机能可得到质的飞越，如维生素D，可以帮助机体对钙的吸收，防止人体骨骼退化等问题；大量维生素B族元素，改善口腔溃疡等。天然刺梨、沙棘果及山楂这三种天然抗氧化剂，起抗氧化作用，同时提供大量的维生素C，补充人体必需的VC需求；8种食用菌黑木耳、香菇、平菇、草菇、猴头菇、鸡腿菇、金针菇、银耳，提供香菇多糖及嘌呤，促进人体内部嘌呤代谢，此外还加入了灵芝，提供灵芝多糖，提高免疫力。

大麦富含维生素和丰富的矿物质，若坚持食用对改善酸性体质有很大帮助，增强机体免疫系统能力免受细菌侵害，促进人体新陈代谢；菊糖作为一种天然提取物，对糖尿病、肥胖症等疾病有帮助；常食核桃不仅不会提高胆固醇含量，而且可以降低肠道吸收胆固醇的含量，从而保护心血管的健康；黑芝麻中的不饱和脂肪酸，能减少低密度的胆固醇。除此之外，黑芝麻中还含有大量的维生素E以及铁元素，能清除体内自由基，减少色素的沉积；还可以保护肺部细胞，降低患呼吸系统疾病的几率。而动物类海产品中含有大量的蛋白质、氨基酸，可以增强人体的免疫力；植物类的海产品中含有丰富的矿物质，如钙离子、钠离子、碘离子，可以维持体内电解质平衡等。不同原材料能让营养粉发挥更加有利的协同作用，使营养粉中的各种营养物质缓慢扩散到身体的各个不同系统部位，从而迸发出意想不到的效果。

4.展望及发展方向

当前，全营养粉采用膨化技术，使谷物更容易研磨；采用高速研磨机研磨保证营养粉粒度在120目以上；冻干技术的应用，最大程度保证了大量的VC、SOD不丢失，确保天然防腐效果，同时保证沙棘汁、桑叶、山楂等三种纯天然抗氧化剂回收率不低于96%。未来，在加工过程中也致力于如何更大程度上防止原有食材营养的流失，如何通过改变加工中提取营养素的方法，从而改善营养粉颗粒不均匀；如何更好地避免营养素相克以及营养素的副作用等不利因素。全营养粉将探索更多的功能搭配以及科学的检测手段，通过改变材料配比，满足不同人群摄取不同营养素的需求，以食疗身，润物细无声。总之，全营养粉将始终以天然、营养、健康为目标，服务大众，造福社会。