營(yíng)養(yǎng)粉發(fā)展現(xiàn)狀及全營(yíng)養(yǎng)粉的研制成果和展望

1.選題來(lái)源及背景在“健康中國(guó)”行動(dòng)的背景下，健康理念深入人心，近年來(lái)，國(guó)務(wù)院以及國(guó)家衛(wèi)健委、國(guó)家中醫(yī)藥管理局，積極推進(jìn)國(guó)民健康事業(yè)并大力支持食療養(yǎng)生行業(yè)的發(fā)展。黨的十八大提出了堅(jiān)持為人民健康服務(wù)的理念，積極完善全民健康醫(yī)療保障政策，提升國(guó)民的營(yíng)養(yǎng)健康水平，是治國(guó)安民的重要任務(wù)?？梢钥闯?，國(guó)家對(duì)國(guó)民健康的重視以及對(duì)營(yíng)養(yǎng)食品的引導(dǎo)和支持。面對(duì)當(dāng)前新形勢(shì)新需求，食品和營(yíng)養(yǎng)素產(chǎn)業(yè)還面臨食物供應(yīng)系統(tǒng)品質(zhì)效益急需改善、市民膳食結(jié)構(gòu)還不合理、科技保障水平亟需提高的問(wèn)題。2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀全營(yíng)養(yǎng)粉與全谷物營(yíng)養(yǎng)粉概念有所區(qū)別，所謂的全谷物是指經(jīng)過(guò)破碎、切割或壓制的谷物，其主體構(gòu)造由淀粉質(zhì)的胚乳、胚芽以及它們的表皮構(gòu)成，而這些元素的含量在不同部位上的比例分布與它們的完整果實(shí)相同。我國(guó)對(duì)于營(yíng)養(yǎng)粉的研究大部分仍為基于某一種或某幾種谷物所研發(fā)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)制粉，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)粉的研究主要集中于以下幾個(gè)方面。2.1.1應(yīng)用不同種類(lèi)食物原材料研制營(yíng)養(yǎng)粉目前，領(lǐng)域內(nèi)所存在的其他營(yíng)養(yǎng)粉成分各有不同，且原料與基底出發(fā)點(diǎn)也各不相同。如楊淑雅在氨基酸平衡糧食營(yíng)養(yǎng)粉的研究中，采用無(wú)麩質(zhì)稻谷、小米、藜麥、綠豆為主要原料，并經(jīng)過(guò)對(duì)四類(lèi)原材料的沖調(diào)性比和氨基酸評(píng)價(jià)研究表明，小米和大麥中的結(jié)塊比較小，且限制了氨基酸比例為賴(lài)氨酸；丁秋霞在低熱能代餐營(yíng)養(yǎng)素代餐粉的研發(fā)中，采用了蠶豆、蕎麥、魔芋精粉等為主要原材料，并根據(jù)對(duì)我國(guó)城鄉(xiāng)居民飲食指南中產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素的能比和感官評(píng)價(jià)主客觀結(jié)合，進(jìn)行了配方設(shè)計(jì)；榮玉珊以馬鈴薯全粉作為主要原料研發(fā)的老年?duì)I養(yǎng)粉，探討了其最佳配方以及工藝流程。此類(lèi)產(chǎn)品皆不盡相同，所含成分大多在1-6種之間，為單原料或復(fù)合原料營(yíng)養(yǎng)粉，營(yíng)養(yǎng)供給面集中，單方面營(yíng)養(yǎng)最大供給量大。2.1.2應(yīng)用不同種類(lèi)工藝研制營(yíng)養(yǎng)粉在研制單成分或多成分復(fù)合營(yíng)養(yǎng)粉時(shí)，領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)技術(shù)多種多樣，在各大學(xué)術(shù)平臺(tái)上，主要介紹及使用以下幾種工藝技術(shù)。擠壓膨化技術(shù)：擠壓膨化處理可以使物料分子分解，提高谷物粉沖調(diào)性和適口性，促進(jìn)谷物中淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性和一些抗?fàn)I養(yǎng)因子失去活性。擠壓膨化是一種復(fù)合技術(shù)，將各種加工工藝，如混合、滅菌、膨化等綜合在一起。通過(guò)擠壓膨化，物料會(huì)發(fā)生蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、可溶性膳食纖維溶出、抗?fàn)I養(yǎng)因子減少、體積膨化等一系列變化，消化利用率和保藏性提升，深受市場(chǎng)消費(fèi)者青睞。施建斌在單因素的試驗(yàn)基礎(chǔ)上根據(jù)多因素較優(yōu)水平開(kāi)展了四因素三水平正交試驗(yàn)，用膨化度這一指標(biāo)來(lái)確定最佳的工藝配方，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)工藝下制備的膨化棒截面具有更小孔洞和更多褶皺，裂斷強(qiáng)度最低，且葛根黃酮在膨化加工過(guò)程中損失不到15%，且保留絕大多數(shù)黃酮。張文剛以藜麥和紫薯為原料，制作復(fù)合擠壓膨化食品，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化得到最佳工藝，并對(duì)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)組成和抗氧化活性進(jìn)行評(píng)價(jià)。超微粉碎技術(shù)：即將0.5-5毫米的物料顆粒利用機(jī)器或者流體動(dòng)力加工到微米甚至納米級(jí)的過(guò)程，普通的粉碎技術(shù)只能使物料粒徑達(dá)到四十五微米，但運(yùn)用現(xiàn)代超微粉碎加工技術(shù)可將物料粉碎至十微米甚至一微米的超細(xì)粉體。該技術(shù)在應(yīng)用中速度快、溫度可控且產(chǎn)品粒徑小，可提高回收率。王緩分別以水提法和堿提法獲得麥麩多糖，并以系列實(shí)驗(yàn)證明超微粉碎預(yù)處理可以提高麥麩多糖的得率及阿拉伯木聚糖的含量，降低麥麩多糖的粒徑。劉莉以食用菌類(lèi)為原料，分析了超微粉碎技術(shù)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分和功能特性的影響。實(shí)驗(yàn)證明，此技術(shù)能夠提高食用菌營(yíng)養(yǎng)成分的溶出率，顯著提高人體對(duì)其營(yíng)養(yǎng)的吸收效率。同時(shí)，食用菌膳食纖維經(jīng)過(guò)超微細(xì)化后，其物理性質(zhì)發(fā)生改變，功能活性作用明顯增強(qiáng)。超高壓技術(shù)：在不改變食物材料本質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下，在數(shù)千個(gè)大氣壓的環(huán)境中，可以把食物放置，在保證食品原料質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)混合、處理、消毒。采取此項(xiàng)技術(shù)處理，能夠讓淀粉和蛋白質(zhì)從最初的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為平滑且質(zhì)感精致的狀態(tài)，在保證食品保鮮時(shí)間的同時(shí)，還能為其增添附加的價(jià)值，其色澤香味都不遜于原有的口味，正因如此，廣受大眾喜愛(ài)。酶解處理：生物酶解技術(shù)是以食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)系食品科學(xué)為基礎(chǔ)試驗(yàn)研發(fā)的，是目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)代生物活性物質(zhì)提取的一項(xiàng)先進(jìn)生物技術(shù)。張雅娜通過(guò)正交試驗(yàn)，確定南瓜鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)粉最佳酶解工藝條件，將酶解前后的南瓜鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)粉進(jìn)行結(jié)塊率的測(cè)定，酶解處理后的南瓜鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)粉結(jié)塊率降低，更易于溶解。2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀營(yíng)養(yǎng)粉在海外有另一種名字叫“膳食補(bǔ)充劑”。隨著人們生活水平的普遍提高和對(duì)自身營(yíng)養(yǎng)健康狀況的日益重視，人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)食品的需求與日俱增，使得其市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)。NutritionBusinessJournal數(shù)據(jù)表明，截至2021年，已增長(zhǎng)到約1566億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為百分之五點(diǎn)一。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的影響下，全球營(yíng)養(yǎng)學(xué)觀念正逐漸從只強(qiáng)調(diào)飽腹感，片面追求無(wú)副作用等向如何通過(guò)食物攝取營(yíng)養(yǎng)，從而維持人體內(nèi)環(huán)境平衡并提高人體免疫力。同時(shí)，全球營(yíng)養(yǎng)保健食品的消費(fèi)區(qū)域主要分布于美、歐以及東南亞的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。其中，歐盟營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較早，消費(fèi)市場(chǎng)體系相對(duì)完善，產(chǎn)品需求及給應(yīng)鏈相對(duì)穩(wěn)定。與此相應(yīng)的是，拉美、歐洲等區(qū)域成為營(yíng)養(yǎng)保健食品的重要市場(chǎng)，近年來(lái)增長(zhǎng)較快。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)和人們認(rèn)知的不同也催生出領(lǐng)域內(nèi)不同的研究成果和發(fā)展?fàn)顩r，如基于市場(chǎng)需求而產(chǎn)生的膳食補(bǔ)充劑研究。SayemAhmed以孟加拉國(guó)市場(chǎng)為基礎(chǔ)，做出家庭強(qiáng)化食品微營(yíng)養(yǎng)素粉的方案，在海外膳食補(bǔ)充劑領(lǐng)域討論良多，這與下文提到的全營(yíng)養(yǎng)粉協(xié)同作用有部分共通點(diǎn)。3.全營(yíng)養(yǎng)粉研制成果3.1材料與方法3.1.1材料及產(chǎn)地黑米，陜西省洋縣；紫米，云南省墨江縣；玉米，吉林省乾安縣；燕麥，內(nèi)蒙古固陽(yáng)縣；蕎麥，陜西省靖邊縣；葛根，湖北省十堰市；魔芋，陜西省安康市；百合，甘肅省蘭州市；蓮藕，江蘇省寶應(yīng)縣；紅薯葉，福建省南平市；桑葉，四川省綿陽(yáng)市；長(zhǎng)豆角，江蘇省淮安市；菠菜，山東省青島市；蕓豆，貴州省畢節(jié)市；鷹嘴豆，新疆烏什縣；花豆，湖南省馬橋鄉(xiāng)；腰豆，云南省丘北縣；小銀魚(yú)，安徽省合肥市；枸杞，甘肅省酒泉市；紫菜，福建省莆田市；核桃仁，天津市薊縣；葵花籽，黑龍江省甘南縣；猴頭菇，黑龍江省海林縣；金針菇，河北省石家莊市；亞麻籽，甘肅省慶陽(yáng)市；銀耳，福建省古田縣；雞腿菇，山東省淄博市等等。全營(yíng)養(yǎng)粉共富含40多種谷物、20多種堅(jiān)果、3種天然抗氧化劑，少量的海產(chǎn)品增加動(dòng)物蛋白、菌類(lèi)及少量的靈芝等共90多種食材加工而成的營(yíng)養(yǎng)均衡的全營(yíng)養(yǎng)食品。3.1.2方法全營(yíng)養(yǎng)粉的制作工藝主要由八個(gè)步驟組成（見(jiàn)圖1），配料-粗碎至過(guò)20目篩-雙螺桿擠出機(jī)膨化擠出-高能粉碎機(jī)粉碎-過(guò)篩-混合-殺菌-包裝。其中除去配料環(huán)節(jié)外，其他環(huán)節(jié)均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。最佳雙螺桿共擠壓工藝參數(shù)：擠出溫度為136℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為182r/min，物料水分含量16.4%。主要運(yùn)用大型設(shè)備，其中雙螺桿擠出機(jī)膨化步驟可以使得產(chǎn)品在高能粉碎機(jī)粉碎過(guò)程中得到更好的細(xì)膩口感。不含任何添加劑和防腐劑，在殺菌環(huán)節(jié)中主要通過(guò)紫外線(xiàn)消毒，采用凍干技術(shù)添加刺梨、沙棘果凍干粉，因其富含超氧化物歧化酶來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的防腐功能，并通過(guò)感官分析、沖調(diào)實(shí)驗(yàn)、粘度實(shí)驗(yàn)、食材選洗、粉碎研磨加工等實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖2）。3.2協(xié)同效應(yīng)全營(yíng)養(yǎng)粉協(xié)同效應(yīng)可類(lèi)比于合金中的高熵效應(yīng)?！案哽亍暗暮x是高混亂度，無(wú)秩序。它在各個(gè)領(lǐng)域都有運(yùn)用，如高熵理論（High-EntropyAlloys）簡(jiǎn)稱(chēng)HEAs，是指由五種或五種以上的主要元素構(gòu)成，且每種主要元素的原子分?jǐn)?shù)大于百分之五，其相較于傳統(tǒng)合金，具有更高的抗斷裂能力、抗拉伸強(qiáng)度、抗腐蝕性及抗氧化特性。其原理是高熵效應(yīng)使合金結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，原子的晶格畸變使得材料內(nèi)部能量增高，微觀應(yīng)力增大，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，滑移變形受阻，從而在宏觀上表現(xiàn)為材料的強(qiáng)度、硬度等性能提高。我們也可類(lèi)比日常生活中的“雞尾酒效應(yīng)”體現(xiàn)出的材料特性，通常源于各種材料的協(xié)同作用。全營(yíng)養(yǎng)粉的協(xié)同作用機(jī)理如圖3所示。人們食用高熵營(yíng)養(yǎng)粉，身體機(jī)能可得到質(zhì)的飛越，如維生素D，可以幫助機(jī)體對(duì)鈣的吸收，防止人體骨骼退化等問(wèn)題；大量維生素B族元素，改善口腔潰瘍等。天然刺梨、沙棘果及山楂這三種天然抗氧化劑，起抗氧化作用，同時(shí)提供大量的維生素C，補(bǔ)充人體必需的VC需求；8種食用菌黑木耳、香菇、平菇、草菇、猴頭菇、雞腿菇、金針菇、銀耳，提供香菇多糖及嘌呤，促進(jìn)人體內(nèi)部嘌呤代謝，此外還加入了靈芝，提供靈芝多糖，提高免疫力。大麥富含維生素和豐富的礦物質(zhì)，若堅(jiān)持食用對(duì)改善酸性體質(zhì)有很大幫助，增強(qiáng)機(jī)體免疫系統(tǒng)能力免受細(xì)菌侵害，促進(jìn)人體新陳代謝；菊糖作為一種天然提取物，對(duì)糖尿病、肥胖癥等疾病有幫助；常食核桃不僅不會(huì)提高膽固醇含量，而且可以降低腸道吸收膽固醇的含量，從而保護(hù)心血管的健康；黑芝麻中的不飽和脂肪酸，能減少低密度的膽固醇。除此之外，黑芝麻中還含有大量的維生素E以及鐵元素，能清除體內(nèi)自由基，減少色素的沉積；還可以保護(hù)肺部細(xì)胞，降低患呼吸系統(tǒng)疾病的幾率。而動(dòng)物類(lèi)海產(chǎn)品中含有大量的蛋白質(zhì)、氨基酸，可以增強(qiáng)人體的免疫力；植物類(lèi)的海產(chǎn)品中含有豐富的礦物質(zhì)，如鈣離子、鈉離子、碘離子，可以維持體內(nèi)電解質(zhì)平衡等。不同原材料能讓營(yíng)養(yǎng)粉發(fā)揮更加有利的協(xié)同作用，使?fàn)I養(yǎng)粉中的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)緩慢擴(kuò)散到身體的各個(gè)不同系統(tǒng)部位，從而迸發(fā)出意想不到的效果。4.展望及發(fā)展方向當(dāng)前，全營(yíng)養(yǎng)粉采用膨化技術(shù)，使谷物更容易研磨；采用高速研磨機(jī)研磨保證營(yíng)養(yǎng)粉粒度在120目以上；凍干技術(shù)的應(yīng)用，最大程度保證了大量的VC、SOD不丟失，確保天然防腐效果，同時(shí)保證沙棘汁、桑葉、山楂