李 艷 易翠平 李夢婷 楊 陽（長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院健康谷物制品研究所，湖南 長沙 410114）

近年來，學(xué)者們研究了發(fā)芽［1－3］、發(fā) 酵［2］、浸 泡［1］、擠壓［4］等不同方法以改善高粱的品質(zhì)，擴大其應(yīng)用范圍。已有的研究［5－7］表明：發(fā)芽可以使高粱氨基酸總含量和維生素B1含量升高，單寧含量降低、澀味減淡，可以在新型高粱食品、食品配料及功能保健食品方面進一步應(yīng)用，非洲也一直有將其作為嬰兒斷奶食品的傳統(tǒng)［7］。因此，發(fā)芽是提高高粱營養(yǎng)品質(zhì)和食用品質(zhì)的有效途徑。

籽粒莧（又名千穗谷）是莧科莧屬（Amaranthus hypochondriacus L.）一年生糧、飼、菜兼用型，高蛋白、高膳食纖維的小品種谷物，其蛋白質(zhì)含量高于一般谷物，質(zhì)量超過大豆，與牛奶接近。籽粒莧的氨基酸組成比例合理，且富含賴氨酸［8］。近年來的研究［9］發(fā)現(xiàn)，擠壓工藝可以降低籽粒莧的總酚、植酸和抗氧化性，增加其中的可溶性膳食纖維含量，亦有提高其品質(zhì)的作用。大米是中國最重要的糧食作物，2014年中國大米的年產(chǎn)量已經(jīng)達到了2.06億t［10］，占中國糧食總產(chǎn)量的40%，居世界首位。然而長期以來，中國大米加工僅處于一種滿足人們口糧需求的初級加工狀態(tài)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，綜合利用水平低。綜上，高粱、籽粒莧和大米單獨作為食品應(yīng)用均有自身的優(yōu)缺點，但三者在蛋白質(zhì)含量和氨基酸組分的構(gòu)成上可以形成營養(yǎng)互補；高粱和籽粒莧中都含有單寧，而大米口感細膩，可以彌補口感上的不足。

因此，本研究擬采用這3種谷物制備重組營養(yǎng)片，旨在開發(fā)一種富含蛋白質(zhì)和膳食纖維的新型雜糧制品，為推動雜糧產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅高粱、白高粱、籽粒莧、秈米：市售，以上3種糧食分別磨粉，過80目篩，備用；

電子天平：CP114型，奧豪斯儀器（上海）有限公司；

電熱恒溫培養(yǎng)箱：78－1型，上海百典儀器設(shè)備有限公司；

智能型雙螺桿擠壓機：FMHE36型，湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司；

膳食纖維測定儀：CFS6－GDE型，意大利VELP公司；

冷凍切片機：CM1950型，德國Leica公司；

顯微鏡：Leica DM4000BLED型，德國Leica公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 制備工藝流程

發(fā)芽高粱、籽粒莧、秈米除雜、清洗→磨粉（80目）→按比例混勻→調(diào)質(zhì)至水分含量約為18%→螺桿擠壓成型（螺桿轉(zhuǎn)速為160～200r/min，模頭溫度為70～100℃，模頭壓力為3～8MPa，機筒內(nèi)溫度分布為65～75，140～180，30～50℃）→流化風(fēng)干（45～55℃烘干至營養(yǎng)片含水量達到20%～22%）→輥筒壓片（壓片機的輥間距為0.2mm）→烘干（60～80℃烘干至營養(yǎng)片含水量為3%～6%）→稱量→包裝→產(chǎn)品

1.2.2 發(fā)芽高粱的制備 高粱籽粒經(jīng)除雜、自來水清洗、浸種6～8h、NaClO消毒后，在濕度為80%的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，30℃靜置培養(yǎng)14h左右，至芽長0.5～1.0mm左右取出，低溫干燥，粉碎備用［5，6］。

1.2.3 重組營養(yǎng)片配方設(shè)計

（1）以蛋白質(zhì)和膳食纖維含量等食品營養(yǎng)成分作為指標(biāo)。

（2）建立數(shù)學(xué)模型，使?fàn)I養(yǎng)片的蛋白質(zhì)和膳食纖維組成符合目標(biāo)需求。

（3）采用計算機軟件 Mathematica 8.0處理數(shù)學(xué)模型（1）～（4），優(yōu)化后得到重組營養(yǎng)片配方。

式中：

M1、M2、M3——分別指試驗原料的蛋白質(zhì)含量，%；

P1、P2、P3——分別指試驗原料的膳食纖維含量，%；

A1、A2、A3——試驗樣品的感官評定值；

a1、a2、a3——試驗樣品的保脆性。

（4）按1.2.1制備重組營養(yǎng)片并測定相關(guān)指標(biāo)。

1.2.4 感官評定 由5位有經(jīng)驗的感官檢驗人員，根據(jù)營養(yǎng)片的色澤、風(fēng)味、口感等指標(biāo)對試驗產(chǎn)品進行評定（表1）。

1.2.5 膳食纖維含量的測定 按 GB 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》進行。

1.2.6 粗蛋白質(zhì)的測定 按GB 5009.5—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》進行。

1.2.7 營養(yǎng)片的顯微結(jié)構(gòu) 雜糧重組營養(yǎng)片用沸水浸泡15min，料水比為1∶2（m∶V），取出在－16℃冷凍切片機中低溫恒冷，切片成2μm厚，Lugol’s碘染色0.5min，顯微鏡觀察，圖片用LAS V 4.1軟件處理。

表1 高粱重組營養(yǎng)片感官評價表（總分100）Table 1 Sensory evolution of reconstitute sorghum flake

2 結(jié)果與分析

2.1 重組營養(yǎng)片原料的蛋白質(zhì)和膳食纖維組成

重組營養(yǎng)片原料的蛋白質(zhì)與膳食纖維含量見表2。由表2可知，發(fā)芽紅高粱和發(fā)芽白高粱作為全谷物食品，膳食纖維含量維持在較高水平；蛋白質(zhì)含量則以籽粒莧為最高；秈米的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量均較低。3種原料從蛋白質(zhì)和膳食纖維含量看來可以互補。

表2 高粱重組營養(yǎng)片原料的蛋白質(zhì)與膳食纖維含量表Table 2 The protein and dietary fiber of raw material in reconstitute sorghum flake %

2.2 發(fā)芽高粱重組營養(yǎng)片配方設(shè)計

發(fā)芽高粱重組營養(yǎng)片作為一種高蛋白質(zhì)和高膳食纖維食品，一般要求產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量≥8%，膳食纖維含量≥5%。因此，本試驗采用 Mathematica 8.0軟件，建立數(shù)學(xué)模型并計算出6種配方，測定其蛋白質(zhì)和膳食纖維含量，結(jié)果見表3。

表3 高粱重組營養(yǎng)片的配方及營養(yǎng)組成Table 3 The formula and nutrition component of reconstitute sorghum flake %

由表3可知，實測6種雜糧重組營養(yǎng)片配方A～F的蛋白質(zhì)含量≥8%，膳食纖維含量≥5%，均符合建議的營養(yǎng)需求。

2.3 雜糧重組營養(yǎng)片的感官評定

將A～F 6種配方的雜糧重組營養(yǎng)片根據(jù)表1進行感官評定，結(jié)果表明配方F、A的口感最好，其余依次為E、D、B、C（圖1）。說明以發(fā)芽白高粱為原料的D、E、F營養(yǎng)片配方得分普遍高于以發(fā)芽紅高粱為原料的A、B、C，因為白高粱中的單寧含量極顯著低于紅高粱，發(fā)芽后兩種高粱的單寧以及由單寧產(chǎn)生的澀味亦有差距，說明單寧含量是影響重組營養(yǎng)片感官品質(zhì)的主要因素。此外，感官評價的得分亦隨著膳食纖維含量的升高而降低，說明膳食纖維的含量對重組營養(yǎng)片的感官評價影響較大。

圖1 高粱重組營養(yǎng)片的感官評價結(jié)果Figure 1 The result of sensory evolution on reconstitute sorghum flake

2.4 雜糧重組營養(yǎng)片的顯微結(jié)構(gòu)

選取A、F 2種感官評價分值最高的高粱重組營養(yǎng)片用沸水浸泡15min后冷凍切片，顯微鏡下觀察，結(jié)果見圖2。由圖2可知：在營養(yǎng)片中蛋白質(zhì)和纖維素一起聚集成團，分散在淀粉糊中，這可能是構(gòu)成營養(yǎng)片保脆性的主要原因。

圖2 高粱重組營養(yǎng)片的顯微結(jié)構(gòu)圖Figure 2 The microscopic structure of reconstitute sorghum flake

2.5 營養(yǎng)片的感官與理化指標(biāo)

制備好的高粱重組營養(yǎng)片外觀呈疏松片狀，褐色，特有的膨化食品香味（表4）。營養(yǎng)片的理化指標(biāo)如水分、蛋白質(zhì)、膳食纖維、總砷、鉛等各項指標(biāo)均符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的營養(yǎng)和衛(wèi)生要求（表5）。

表4 高粱重組營養(yǎng)片的感官指標(biāo)Table 4 Sensory index of reconstitute sorghum flake

表5 高粱重組營養(yǎng)片的理化指標(biāo)Table 5 Physical and chemical index of reconstitute sorghum flake

3 結(jié)論

本研究首先將高粱發(fā)芽，改善其食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)后，再與籽粒莧和秈米按配比以螺桿擠壓的方式制備新型雜糧重組營養(yǎng)片食品。經(jīng) Mathematica 8.0軟件建立數(shù)學(xué)模型，以蛋白質(zhì)和膳食纖維為指標(biāo)，優(yōu)化計算并進行感官評定后發(fā)現(xiàn)配方一：發(fā)芽紅高粱17.3%、籽粒莧18.1%、秈米64.6%，經(jīng)擠壓加工后重組營養(yǎng)片的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量可達8.8%，7.3%；配方二：發(fā)芽白高粱22.2%、籽粒莧22.2%、秈米55.6%，擠壓加工后重組營養(yǎng)片的蛋白質(zhì)和膳食纖維含量可達9.5%，6.6%；產(chǎn)品口感較好，是一種較為理想的沖調(diào)型高膳食纖維谷物制品。但這種產(chǎn)品是否因膳食纖維含量高而具有顯著的降脂減肥、改善便秘等功能，尚需進一步研究。

1 Hossam S E T，Samiha M A E，Azza A O.Effect of soaking，cooking，germination and fermentation processing on proximate analysis and mineral content of three white sorghum varieties（Sorghum bicolorL.Moench）［J］.Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj－Napoca，2012，40（2）：92～98.

2 Asiedu M，Li E，Nilsen R，et al.Effect of processing（sprouting and/or fermentation）on sorghum and maize：ⅡI.vitamins and amino acid composition.Biological utilization of maize protein［J］.Food Chemistry，1993，48（2）：201～204.

3 Elmaki H B，Babiker E E，Tinay A H E.Changes in chemical composition，grain malting，starch and tannin contents and protein digestibility during germination of sorghum cultivars［J］.Food Chemistry，1999，64（3）：331～336.

4 馬濤，周佳，張良晨.膨化高粱粉在面包中的應(yīng)用［J］.食品與機械，2011，27（5）：165～167，185.

5 易翠平，李艷，姚辰，等.發(fā)芽白高粱的工藝優(yōu)化及營養(yǎng)分析［J］.中國糧油學(xué)報，2015，30（6）：27～31，42.

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7 Elkhalifa A E O，Bernhardt R.Influence of grain germination on functional properties of sorghum flour［J］.Food Chemistry，2010，121（2）：387～392.

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9 Queiroz Y S，Manòl(fā)io Soares R A，Capriles V D，et al.Effect of processing on the antioxidant activity of amaranth grain［J］.Archivos Latinoamericanos de Nutrición，2009，59（4）：419.

10 中華人民共和國國家統(tǒng)計局.稻谷產(chǎn)量［DB/OL］.［2015—06—16］.http：//data.stats.gov.cn/search.htm？s＝ 稻 谷產(chǎn)量.