摘要

本文論述了營養不良兒童即食保健食品中用於製備的穀物(玉米)、豆類(孟加拉國克)、蔬菜(馬鈴薯粉)、油籽(花生、大豆)、甜味劑(糖和葡萄糖粉)、奶粉、大豆油、乳化劑(卵磷脂和二甘油酯)以及維生素和礦物質預混料的理化、熱和功能特性。物理性質(體積和真密度、孔隙度和流動性)、化學性質(水分、脂肪、蛋白質和總能量)、熱性質(導熱係數、熱擴散率和體積比熱)和功能性質(蛋白質消化率)采用標準方案確定。原料的容重、顆粒和孔隙率分別為0.54 ~ 1.37 g/cc、1.03 ~ 2.37 g/cc和0.40 ~ 0.60%。水活度(aw)、流動性、導熱係數、熱擴散係數和比熱分別為0.02 ~ 0.76、4 ~ 18 S、0.071 ~ 0.214 W/mk、0.0032 ~ 0.890 mm²/s和1.24 x 10-3至0.52 MJ/m^3.分別k。烘焙大豆粉的蛋白質消化率最高(82%);烤花生醬和烤孟加拉克麵粉的數據分別為79%和79%。

關鍵字

孔隙度;熱性能;蛋白質消化率和流動性

簡介

營養不良是一個重要的公共衛生問題，是全球疾病總負擔的主要原因。它是造成印度一半兒童死亡的主要原因。如果這一問題得到解決，大多數死亡是可以避免的。在印度，5歲以下兒童嚴重急性營養不良(SAM)仍然是一個主要的尷尬和最佳人力資本發展的障礙。在醫院治療SAM兒童並不總是可取或實際的，在農村環境中家庭治療可能更好[2]。向營養不良兒童提供能量豐富的即食健康食品可能是管理SAM的範式轉變。證據大多局限於嚴重營養不良，在這種情況下，以家庭和社區為基礎的富含營養的食物治療已被發現比住院治療SAM[3]更具成本效益。照顧者可以自製食物，如麵粉粥或TF-RTE保健食品，治療SAM病人。

TF-RTE保健食品是根據世界衛生組織(世衛組織)規定的一種富含能量的標準成分製成的。TFRTE可以使用穀物麵粉、油籽麵粉、糖、植物油、微量營養素和奶粉成分嵌入一種富含脂質的糊狀物中，從而製成一種能抵抗微生物汙染的富含能量的食品糊狀物。與大多數其他商業輔食相比，TF-RTE食品的優點是水分含量低，通常不會因細菌汙染而變質，而且保質期長。它不需要冷藏儲存。食用前不需要任何準備。成分組成、物理、化學、功能和熱學性質對TF-RTE食品的生產高度敏感。

工藝機械、設備和設施設計的合理方法將涉及理論基礎，為花生基和非花生基的TF-RTE食品的生產奠定數學和機械基礎。物理特性不僅構成機器和設備設計所需的基本工程數據，而且還有助於選擇獲得這些數據的適當方法。這些基本信息的價值不僅對工程師很重要，而且對食品科學家、加工商和其他想要利用這些特性並找到[4]新用途的科學家也很重要。

堆積密度是穀物、油籽、麵粉和粉狀物料的一項重要物理性質。它們在儲存、運輸和銷售方麵發揮著重要作用。粉體的流動性受粉體形貌、粒徑分布、真密度、比表麵積和化學成分等因素的影響。Jaya和Das[6]解釋說，流動性是指粉末在機器表麵流動的能力，它對輸送設備的設計至關重要。Jhosi等[7]也報道了扁豆澱粉的理化特性為新產品開發提供了良好的科學依據。蛋白質和碳水化合物[8]理化性質的變化對產品特性有顯著影響。

花生大豆粉、穀物粉、豆類粉和奶粉的加工對其功能特性有顯著影響。目前，由於其蛋白質含量高的功能性特性，這些麵粉已被用作營養不良保健食品的開發原料[9,10]。Du等人[9]認為蛋白質的功能與其理化性質密切相關，如分子量、氨基酸組成、加工溫度和食物係統的離子強度等。吸水性、吸油性和蛋白質溶解度等功能特性影響著產品的加工、質地和外觀。這些對相關食品的生產至關重要。

Oladunmoy等人[11]報道，TF- RTE糊體的導熱係數、比熱和擴散率有助於預測將熱量轉移到已知質量的混合成分糊體中。了解TF-RTE不同原料的物理熱學和功能特性對TF-RTE保健食品的配方和設備設計至關重要。

這些性能受到從原材料到成品的生產鏈加工階段的影響。因此，了解這些性能對TF-RTE食品膏工藝過程的質量保護是很有必要的。該研究考慮了所選材料的密度、孔隙率、流動性、熱性能和功能性能。

材料和方法

樣品采集和製備

花生、玉米、大豆、孟加拉克、馬鈴薯粉、葡萄糖粉、糖、脫脂奶粉和大豆油的成熟和清潔樣品從印度西孟加拉邦喀拉格布爾當地市場采購。維生素和礦物質預混料購自M/s Hexagon Nutrition Pvt. Ltd.。孟買和M/s Fine Organic Pvt. Ltd的Mono Di-Glycerides。孟買。樣本被儲存在幹淨的鋼製容器中，放在陰涼幹燥的地方，以便進一步測試。花生粉、玉米粉、大豆粉、孟加拉克粉、馬鈴薯粉采用標準方法烘烤、煮製。以葡萄糖粉、白砂糖、脫脂奶粉、大豆油、維生素、礦物預混料和單二甘油酯為工藝原料。

近似成分的測定

用Joshi et al.[12]描述的標準方法測定了焙烤原料和加工原料的含水率。脂肪含量由已知的樣品量(5g)來估計。在自動索氏提取設備(Soxtherm 416, Gerhardt GmbH & Co. KG，德國)中使用己烷(沸點範圍68-70°C)作為溶劑(麵粉與溶劑的比例為1:10 w/v)脫脂4小時。脫脂的樣品和提取的油在熱風烘箱中幹燥一夜(約10-12小時)，以去除殘留的己烷痕跡。稱量樣品，計算脂肪含量[13]。

總蛋白含量測定采用凱氏定氮法[14]和自動凱氏定氮儀(UDK 159;VELP Scientific, Inc.， Italy)使用0.1 g生的、烤的、加工的和煮過的樣品。用因子N × 6.25將總氮轉化為蛋白質含量。灰分和粗纖維含量采用標準實驗室規程測定。有效碳水化合物的含量由蛋白質、脂肪、水分、灰分和粗纖維含量的差異來確定。能量值計算使用阿特沃特一般因子係統:碳水化合物(4千卡克⁻¹)，脂肪(9千卡克⁻¹)和蛋白質(4千卡克⁻¹)[15]。所有試驗均在3個重複上進行。

物理性能的測定

密度:將100克生的、烤的/煮的和加工的樣品輕輕地裝進200毫升的量筒中。將圓筒底部在實驗室的桌子上慢慢敲擊幾次，直到填充到200毫升標記後填充的體積沒有進一步的變化。麵粉所占的體積被記錄為體積。堆積密度計算為質量與單位體積之比(g/cc)[16]。測量一式三份。

粒子密度:Chang[17]報道說，顆粒密度是麵粉顆粒的質量與實際體積之比。采用氦氣比重計[18]法測定顆粒密度。自動氣體比重計(型號編號)Ultrapyc1200e Quantachrome, Boynton Beach, FL)被用來測量麵粉樣品的顆粒密度。

孔隙率:孔隙度(ε_一個)表示孔隙空間或空氣的總體積分數相對於總樣品體積。孔隙度用Eqn計算。(1）

$ $ {\ varepsilon _a} = 1 -{{{\ρ_b}}在{{\ \ρ_p }}}.................. 1 $ $

在那裏,ρ_b體積密度(它包括材料中的所有孔隙)和ρ_p是粒子密度。

流動性:流動性是麵粉流動的能力，以單位時間(秒)來衡量。在轉鼓表麵規定的矩形狹縫開口(7 mm × 4 mm)內，記錄麵粉排出的總時間。通過齒輪裝置和電機，使轉鼓的轉速恒定在30轉/分。樣品在旋轉滾筒中的重量取其堆積密度(g/cc)[18]的25倍。

水活動:使用Fast-lab水活度計(Gbx, Romans surIsere Cedex, France)測量生的和烤的/煮的樣品，油籽粉和其他成分[19]的水活度。儀器在開始實驗前用氯化鈉和硫酸鉀進行校準。樣品被倒在一個圓形的平底盤子裏。樣品盤被放置在密封的室內。將水活度計垂直負載壓在碟上，按下分析按鈕。加載完成後，將腔內壓緊，通過垂直加載位置加載至密閉狀態。通過儀器的數字顯示記錄了整個樣品的水活度與大氣溫度的關係。

熱性能的測定

樣品的熱性能由熱性能分析儀(型號KD2, Decagon Devices Inc.， WA)測定。它由直徑1.3毫米，長度30毫米的兩個不鏽鋼針組成，間隔6毫米。具有用於測量的熱源元件和溫度傳感器的儀器。通過內置單片機控製加熱元件的調節功率，測量探頭溫度。在上述理論的基礎上，利用其固有軟件[20]對熱導率、擴散率和比熱進行了計算。將探頭插入樣本管，按下儀器的分析按鈕。30秒後，儀表的數字顯示窗口顯示讀數。進行三次重複測量，取每個樣本的平均值[18,21]。

蛋白質消化率的測定

樣品的蛋白質消化率采用Srivastav等人[22]和Hsu等人[23]建議的多酶體外蛋白質消化率法進行評估。它由胰蛋白酶、凝乳胰蛋白酶和肽酶多種酶組成。在消化酶活性測定之前，在實驗中使用新製的casemate鈉。

結果與討論

化學性質

近似構成:所有選定成分的近似組成在表1中研究和報告。近距離分析表明，樣品的水分、脂肪、蛋白質、碳水化合物和能量含量有顯著變化。由於水分含量的變化，TF-RTE保健食品的微生物學和營養品質也受到影響。低水分食物，如粥，餅幹和斷奶食品是重要的飲食，幼兒[24]。膳食蛋白質在兒童營養不良的治療中起著重要作用。Golden等人[25]報道，蛋白質的最佳含量和質量是重要的飲食，建議中等營養不良兒童每1000千卡食物24克蛋白質。就TF-RTE保健食品的質量而言，大豆分離蛋白、動物蛋白和花生被認為是蛋白質的主要來源。脂肪含量是TF- RTE保健食品的主要能量來源。用於營養不良和緊急情況的食物，建議脂肪含量為30-40%(世衛組織)。脂肪含量的合適來源包括植物油和花生醬(表1)。對於含水量低的食物，建議降低纖維含量。 The energy density was examined in 6-18 months of children by Brown et al. [26]. The energy content of health food is more important, compared to other normal food. The processing operation may have influenced the chemical composition, weight distribution of raw materials, losses of the endosperm and hull of the kernels.

表1:在製備TF-RTE食品中使用的原料和加工原料的近似組成。*數據為所選成分的平均值，即平均值±SD, SD=標準差

物理性質

密度和孔隙度:不同生的，烤的/煮的和加工的原料的體積和顆粒密度，和孔隙率的值報告在表2。原料的體積和真密度是設計和確定儲罐容積、容量和建議儲罐期的重要性質。成分的流動性受顆粒密度的影響。在TF-RTE保健食品的生產過程中，這種顆粒密度將有助於原料在輸送和重力流動過程中的流動性。在維生素和礦物質預混料和砂糖顆粒中發現了較高的體積和顆粒密度值(表2)。這可能是由於礦物含量和砂糖顆粒的單個顆粒質量較高。

流動性:研究人員測定了用於製備rt - tf食品的不同原料的流動性，並報告了該數據(表3)。流動性數據將有助於設計、物料處理設備及其在灌裝和排空過程中在儲罐中的流動特性。流動性所花的額外時間表明了麵粉的粘性。大豆粉、大豆分離蛋白和脫脂奶粉的流動性值較高。這些麵粉太粘稠了。為了便於粘性和粘性麵粉的流動，在儲罐外麵安裝了一個錘子。維生素和礦物質預混料和單二甘油酯麵粉是自由流動的粉末。這些粉末從開口排出時流動時間最短。其他成分在流動性上表現為中等流動。流動時間的增加可能是由於物料[27]中較高的顆粒密度、脂肪含量和粘性。

水活動:該材料的低水活度提供了穩定性，有助於產品的貨架壽命。水活度值也有助於確定微生物生長和腐敗因子。在焙燒和煮沸過程中，由於水在較高的加工溫度下蒸發，水活度明顯降低。它還受儲存溫度、濕度和時間的影響。這可能是由於被加工的成分[28]從大氣中吸收了水分。表4報告了用於製備TF-RTE保健食品的各種原料和加工原料的水活度。

表2:用於生產TF-RTE食品的原料和加工原料的容重、真密度和孔隙率。
雙相障礙^{* 1}=堆積密度(g/cc)， TD^{* 2}=真密度(g/cc)， φ^{* 3}=孔隙度(%)

熱性能

報告了用於製備TF-RTE保健食品的原料的熱導率、熱擴散率和比熱值等熱性質(表4)。觀察到孟加拉克麵粉的熱導率最高(0.098 W/mk)，而單甘油酯最低(0.070 W/mk)。這些特性將有助於設計TF-RTE食品生產的攪拌機、烘焙機和輸送設備。熱性能的變化是由於樣品的化學結構、含水量和品種的變化。

蛋白質消化率(PD)

的在體外研究了穀物、豆類和油籽的-蛋白質消化率，見表5。焙燒後玉米籽粒蛋白質消化率顯著提高。玉米蛋白質的消化率受到果皮和胚芽部分的影響。也許存在於胚芽中的脂質在穀粒內的蛋白質成分上形成一層包膜，從而限製了蛋白酶的可及性。碾磨過程中產生的附著在果皮碎片上的蛋白質可能在體外蛋白質蒸煮後不易被α澱粉酶消化，因為玉米顆粒中蛋白酶[29]的可及性降低。Marsmana等[30]報道了豆粕擠壓蒸煮後，PD值受溫度和含水量的影響。

表3:用於製備TF-RTE食品的原料和加工原料的流動性和水活度。

表4:用於製備TF-RTE食品的原料和加工原料的熱性能。

Cp * =比熱(MJ / m^3.k)， k*=熱導率(W/mk)， α*=熱擴散率(mm²/秒)

表5:TF-RTE食品中穀物、豆類和油籽的蛋白質消化率。

結論

這項工作旨在探索用於製備TF-RTE食品的選定原料和加工原料的物理、化學、功能、營養和熱性能。數據顯示，在蛋白質、脂肪和能量值方麵發生了顯著的營養變化。堆積密度(0.73 g/cc)和真密度(1.54 g/cc)在糖和玉米中最高。流動性最低(4s)的是馬鈴薯粉、維生素和礦物質預混料。原料焙燒和煮沸後的水分蒸發導致熱導率、熱擴散率和比熱降低。玉米、大豆和花生的熱特性受到焙燒後水分含量損失的強烈影響。玉米、大豆和花生的熱導率分別為0.140 ~ 0.109 W/mk、0.120 ~ 0.093 W/mk和0.163 ~ 0.146 W/mk。在所有烘焙麵粉中，豆粉的蛋白質消化率較高(82%)。這些基於前(原料)和後操作(烘焙/煮)的數據對保健食品的工藝設計具有重要的參考價值。

鳴謝

感謝印度政府生物技術部為這項研究提供的財政支持。

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條信息

文章類型:研究文章

引用:Raigar RK, Mishra HN(2015)用於生產營養不良兒童的即食保健食品的選定材料的理化、營養和功能特性。堅果食品技術1(2):doi http://dx.doi.org/10.16966/2470-6086.109

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出版的曆史:

收到日期:2015年9月5日

接受日期:2015年11月30日

發表日期:2015年12月4