第1期（总第519期)
2021年1月
农产品加工
Farm Products Processing
No .1Jan.
文章编号：1671-9646 (2021) 01a-0016-04
小米牛奶饮品的研制
张瑾，赵佳琪，* *付丽红
(山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中030801)
摘要：以小米和牛奶为主要原料制作小米牛奶，采用比法测定小米中的氨酸含量，筛选试验所用小米品种为中
谷2号，通过单因素试验和响应面分析法对小米牛奶饮品的配方进行优化。结果表明，小米牛奶饮品的配方优化条 件为：牛奶与小米酶解液配比5.25:1，黄原胶添加量0.20%，白砂糖添加量2.00%，单甘酯添加量0.14%。在此优 化条件下，小米牛奶泽均匀、组织均一、甜度适宜，且有小米和牛奶协调香气，并伴有淡淡木瓜味。关键词：小米；牛奶；氨酸；响应面试验中图分类号：TS252.5 文献标志码：  A do i ： 10.16693/j . c nki.1671-9646(X).2021.01.005
The Study of Milk Improves Sleep Millet Milk Drink
ZHANG Jin, ZHAO Jiaqi, *FU Lihong
(College of Food Science and Engineering ， Shanxi Agricultural University ， Jinzhong，Shanxi 030801， China)
Abstract ： Millet milk was made from millet and milk . The tryptophan content in millet was determined by colorimetric method . The millet variety used in the experiment was Zhonggu No . 2 . The optimum formula conditions through single factor test and re­sponse surface test were the ratio of milk to millet 5.25 • 1， xanthan gum 0.20%，sugar 2.00%，and monoglyceride 0.14%. Under the optimized conditions ， the millet milk has uniform color ， uniform texture and suitable sweetness ， and has the coor­dinated aroma of millet and milk ， accompanied by light papaya flavor
Key words ： millet; milk; tryptophan; response surface test
小米又称谷子、栗，隶属于禾本科狗 尾草属。小米营养价值很高，含有碳水化合物、蛋 白质、脂肪、维生素和矿物质等多种人体不可或缺 的营养物质，是良好的营养源；小米蛋白质中氨基 酸种类齐全，占总量的58.95 %，其中8种人体必需 氨基酸含量丰富，占整个氨基酸总量的41.9%，尤其 是氨酸、蛋氨酸较为突出，其含量均高于小麦；小米中的氨酸，可以促使大脑中的神经细胞分泌 出催人欲睡“血清素”，加快人体褪黑激素的分泌和 转化，对改善人体的情绪和提高睡眠质量有重要作 用。另外，小米中还含有丰富的维生素，主要包括 维A 、维B1、维C 、维D 和维E 等，其中维B1是保 证正常的神经功能和碳水化合物代谢所必需的[1]。牛 奶被称为“最接近完美的食品”，营养物质含量丰 富，蛋白质含量2.8%~3.4%，其中氨酸和亮氨酸 具有促进睡眠、缓解焦虑情绪的作用[2]。
试验利用小米中的功能成分及其特性，突出 氨酸的作用，并与牛奶混合，旨在研究一款营养丰 富、泽均匀、风味良好并具有一定助眠功效的小
收稿日期：2020-07-25基金项目：山西农业大学大学生创新创业训练项目（17-090)。作者简介：张瑾（999一），女，在读本科，研究方向为食品质量与安全（功能食品方向)*通讯作者：付丽红（1984—)，女，博士，副教授，研究方向为农产品加工。
米牛奶复合型谷物饮料，通过单因素试验和响应面 分析法对小米牛奶配方进行优化，为工业化生产提
供理论依据和参考。
1材料与方法
l .i
材料与试剂小米（中谷2号、中谷7号、长农40、小黄 谷）；牛奶，君乐宝乳业纯牛奶；白砂糖，市售；黄 原胶、单甘酯，均为食品级；浓盐酸；硝酸钠；氢 氧化钾；4-(二甲氨基）苯甲醛、L -氨酸、木 瓜蛋白酶，北京索莱宝科技有限公司提供。1.2仪器与设备
JA 5003N 型电子天平，上海精密科学仪器有限 公司产品；HHoS 21-6S 型电热恒温水浴锅，上海跃 进医疗器械有限公司产品；1000A 型多功能粉碎机， 永康市红太阳机电有限公司产品；UV -1200型紫外 可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司产品； NDJ -8S 型旋转黏度计，上海昌吉地质仪器有限公司 产品。
2021年第1期张瑾，等：小米牛奶饮品的研制
• 17 •
1.3试验方法1.3.1 工艺流程
① 小米4粉碎4酶解4煮制4牛奶4预热；
② 黄原胶、单甘酯、白砂糖；①+②4混合4成品。
1.3.2小米品种的筛选(1) 氨酸标准曲线的建立。参考NY/T  57— 1987《谷物籽粒氨酸测定方法》并稍作修改。吸 取 L -氨酸标准溶液 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35 mL 分别置于25 mL 具塞刻度玻璃试管中，加人 质量分数为10%氢氧化钾溶液0.5 mL ，摇勻；加入 质量分数为5%对二甲氨基苯甲醛0.1 mL ，摇匀；加 入质量分数为1%硝酸钠溶液0.1 mL ，摇勻；将试管 置于冰水中，再加入浓盐酸
2.5 mL 。取出试管，强 烈振摇后放人25 °C 水浴锅中显75 min ，取出后用 蒸馏水稀释至刻度10 mL ，摇匀，以试剂空白作为对 照，于波长590 nm 处测定吸光度。以氨酸含量 (|xg )为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线， 得到回归方程。(2) 不同品种小米氨酸含量的测定。参考吴 显荣等人[3]的试验并稍作修改。
样品的处理：取4个品种的小米样品各2份， 将每个小米品种其中的1份进行煮制处理（湿制）， 小米：水为1:9，沸水煮30 min 后，置于70 °C 干 燥箱中干燥2 h ，研磨粉碎；将每个小米品种中的另 一份放入粉碎机中进行粉碎处理（干制），粉碎次数 为3次，每次时间为40 s ，粉碎后的小米置于70 °C  干燥箱中干燥30 min ，保存备用。样品酶解：分别称取小米样品0.2 g 置于25 mL 具塞刻度玻璃试管中，加入8 m g /m L 的木瓜蛋白 酶溶液5 mL ，40 °C 下恒温水浴11 h ，取其上清液 备用。
氨酸含量测定：分别吸取酶解液0.3 m L 于 25 m L 的具塞刻度玻璃试管中，加人质量分数为 10%氢氧化钾溶液0.5 mL ，摇勻；加入质量分数为 5%对二甲氨基苯甲醛0.1 mL ，摇匀；加人质量分数 为1%硝酸钠溶液0.1 mL ，摇匀；将试管置于冰水中， 再加浓盐酸2.5 mL ，摇勻置于25 °C 水浴锅中显 75 min ，取出后用水稀释至刻度10 mL ，摇勻，以试 剂空白作为对照，于波长590 nm 处测定其吸光度。 1.3.3牛奶与小米酶解液配比的筛选
对优先的小米品种按照1.3.2 (2)中的方法进行 干制酶解，制备小米酶解液备用。将添加量分别为 1%白砂糖、0.2%黄原胶、0.08%单甘酯混勻，加入到 温度不低于60 °C 的热牛奶中，搅拌使其完全溶解， 然后将牛奶与小米酶解液按2:1，3:1，4:1， 5:1，6:1的配比进行混合得到成品[4]。测定成品 黏度并进行感官评分。
1.3.4黄原胶添加量的筛选
分别取添加量为 0.10%，0.15%，0.20%，0.25%， 0.30%的黄原胶，依次加入添加量为白砂糖1%和单 甘酯0.08%混勻，加入到温度不低于60 °C 的热牛奶
中，搅拌使其完全溶解，然后将牛奶与小米酶解液
按一定的配比进行混合得到成品[4]。测定成品黏度
并进行感官评分。1.3.5单甘醋添加量的筛选分别取添加量为 0.03%，0.05%，0.08%，0.11%， 0.14%的单甘酯，加入添加量为1%的白砂糖和一定 量的黄原胶混匀，加人到温度不低于60 °C 的热牛 奶中，搅拌使其完全溶解，然后将牛奶与小米酶解 液按一定配比进行混合得到成品[4]。测定成品黏度 并进行感官评分。1.3.6白砂糖添加量的筛选分别取添加量为 0.50%，1.00%，1.50%，2.00%， 2.50%的白砂糖，依次加入黄原胶和单甘酯混勻，加
人到温度不低于60 °C 的热牛奶中，搅拌使其完全溶 解，然后将牛奶与小米酶解液按固定配比进行混合
得到成品[4]。测定成品黏度并进行感官评分。
1.3.7响应面试验的优化根据单因素试验结果，选择牛奶与小米酶解液 的配比、黄原胶添加量、白砂糖添加量3个因素作 为响应因素，饮品感官评分为响应值，设计出三因 素三水平的响应面试验响应面试验因素与水平设计见表1。表1响应面试验因素与水平设计水平A 牛奶与小米酶解液 的配比/ m L:m L B 黄原胶添加量 / %
C 白砂糖添加量
/ %-1  4 10.15  1.50
0  5 10.20  2.001
6 1
0.25
2.50
1.3.8 小米牛奶饮品的感官评价标准
结合小米牛奶自身的特点，选取5人从泽、 气味和滋味、组织状态3个方面进行感官评定。
感官评分标准[5]见表2。
表2
感官评分标准
小米发布会2021项目
评
分
标
准
评分/分泽~泽均匀，乳白或略带黄，无分层现象 15~20(满分泽较均匀，乳白或略带黄 10~1420分）
泽不均匀，分层现象明显_____________________<10
组织状态组织均一，表面无沉淀析出或有少量沉淀 21~30(满分组织均一，表面明显有少量沉淀析出 11~2030分）组织粗糙，有颗粒感，表面有大量沉淀析出 <10甜度适宜，牛奶风味浓郁并伴有牛奶与小米的 31~50
气味和滋 协调香气和淡淡的木瓜味味（满分甜度较淡，牛奶风味浓郁并伴有淡淡的木瓜味，11~30
50分）
牛奶与小米协调香气较淡
甜度较大，牛奶风味浓郁，无牛奶和小米协调香气
<10
• 18 •农产品加工2021年第1期
60 L 0.50
1.00    1.50
2.00    2.50
白砂糖添加量/ %
图4白砂糖添加量对小米牛奶感官评分的影响由图4可知，随着白砂糖添加量的增加，小米
牛奶的感官评分出现峰值。当白砂糖添加量为2.0% 时，小米牛奶的感官评分值达到最大83分，此时饮 品的黏度为96 mPa *s 。因此，选用白砂糖添加量为 2%作为后续试验参数。2.6响应面优化试验结果
2.6.1响应面回归模型的建立与方差分析
根据Box-behnken 设计原则，响应面试验选择 牛奶与小米酶解液的配比U )、黄原胶添加量（B )、 白砂糖添加量（C )为响应因素，感官评分作为响应
由图1可知，随着牛奶与小米酶解液配比的逐 步增加，感官评分出现峰值，当牛奶与小米酶解液 的配比为5 :1时，小米牛奶的感官评分值达到最 大80分，此时饮品的黏度为259 mPa .s 。因此，选 用牛奶与小米酶解液的配比为5 :1作为后续试验 参数。
2.3黄原胶添加量的确定
黄原胶添加量对小米牛奶感官评分的影响见 图 2。
由图2可知，随着黄原胶添加量的增加，小米 牛奶饮品的感官评分出现峰值，当黄原胶添加量为 0.2%时，小米牛奶的感官评分值达到最大79分，此 时饮品的黏度为280 m P ai 。因此，选用黄原胶添加 量为 0.2%作为后续试验参数。2.4单甘酯添加量的确定
由图3可知，随着单甘酯添加量的增加，小米
牛奶的感官评分出现峰值，当单甘酯添加量为0.14% 时，小米牛奶的感官评分值达到最大80分，此时饮
品的黏度为535 m P ai 。因此，选用单甘酯添加量为 0.14%作为后续试验参数。2.5白砂糖添加量的确定
白砂糖添加量对小米牛奶感官评分的影响见图 4。
60 I ----------1----------1----------1----------1—0.02 0.05 0.08 0.11 0.14
单甘酯添加量/ %
图3单甘酯添加量对小米牛奶感官评分的影响60 I ----------1----------1----------1----------1—
0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
黄原胶添加量/ %
图2黄原胶添加量对小米牛奶感官评分的影响单甘酯添加量对小米牛奶感官评分的影响见图 3。
2结果与分析
2.1小米品种的确定
氨酸标准曲线回归方程为Y =0.004 7X -0.059 2, R 2=0.955 2。
不同品种的小米经湿制、干制处理后的氨酸 含量见表3。
表3不同品种的小米经湿制、干制处理后的氨酸含量
样品分光光度值(平均值）
氨酸含量/ %
1(酶空白）0.0082(干制小黄）0.018  1.60x 10“3(干制中谷2号）0.0648.94 x  10-44(干制中谷7号）0.036  4.47 x  10-45(干制长农40)0.0547.34 x  10-46(湿制小黄）0.0547.34 x  10-47(湿制中谷2号)0.0527.02 x  10-4(湿制中谷7号）0.036  4.47 x  10-49(湿制长农40)
0.038
4.79 x  10-4由表3可知，干制中谷2号小米的氨酸含量 相对于其余品种处理的小米氨酸含量高，因此试
验将选用干制中谷2号小米进行后续研究。2.2牛奶与小米酶解液配比的确定
牛奶与小米酶解液的配比对小米牛奶感官评分 的影响见图 1。
5 0 5 0
5
8 8 7 7 65 0 5 0 5
8 8 7 7 65
8
2021年第1期张瑾，等：小米牛奶饮品的研制
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图5
牛奶与小米酶解液的配比和黄原胶添加量
交互作用的三维响应曲面
图6
牛奶与小米酶解液的配比和白砂糖添加量
交互作用的三维响应曲面
添加量（C )对感官评分的影响，与方差分析一致。 响应面分析得出小米牛奶的最佳配方为：牛奶与小 米酶解液的配比（A )为5.25:1，黄原胶添加量 (B )为0.2%，白砂糖添加量（C )为2%，此时感官 评分最高。
(下转第23页)
值优化小米牛奶饮品的配方。
Box -behnken 试验设计与结果见表4。
表4 Box -behnken 试验设计与结果
试验号
感官评分/分
采用Design-Expert  8.6.1软件对响应面试验结果 进行回归拟合，得到小米牛奶感官评分与牛奶与小 米酶解液的配比（）、黄原胶添加量0))、白砂糖 添加量（C )的回归方程：
F =81.20+1.75A -1.88B -0.38C -1.50AB +0.50AC -2.25BC -3.73A 2-11.48B 2-4.97C 2。
由图5可以看出，回归模型户<0.000 1，说明该模 型的回归效果极显著％模型的决定系数R 2=0.952 1， 说明利用该模型预测的数值与实际情况拟合较好; 失拟项户=0.847 9>0.05，说明模型失拟不显著，回归 方程能够用于小米牛奶饮品感官品质的判定。
对图5中模型系数的显著性分析表明，一次项 中A 、B 均达到极显著水平（p <0.01)，且B 对感官 品质的影响大于A  ; B C 之间的交互作用对感官品质 的影响极显著，A B 之间的交互作用对感官品质的影 响显著；二次项中A 2，B 2，P 的p 值均小于0.01， 说明这几个因素对小米牛奶感官品质的影响不是简 单的线性关系，响应面响应值极显著。
回归模型方差分析见表 5。2.
6.2响应曲面图的分析
牛奶与小米酶解液的配比和黄原胶添加量交互 作用的三维响应曲面见图5，牛奶与小米酶解液的配 比和白砂糖添加量交互作用的三维响应曲面见图6, 黄原胶添加量和白砂糖添加量交互作用的三维响应 曲面见
图7[6]。
由图5〜图7可知，随着各响应因素水平的升 高，小米牛奶的感官评分先增加到一个峰值，之后 出现下降趋势，并且黄原胶添加量（B )对感官评分 的影响大于牛奶与小米酶解液的配比（）和白砂糖
表5
回归模型方差分析
方差来源平方和自由度~均方
F 值
J W ~显著性
模型
860.98995.6663.47<0.000 1A 24.50124.5016.260.005 0B 28.13128.1318.660.003 5C
1.131  1.130.750.412 6AB
9.0019.00  5.970.044 5AC    1.001  1.000.660.442 2BC 20.25120.2513.440.008 0A 258.42158.4238.760.000 4B 2554.421554.42367.86<0.000 1C 2
104.211
104.2169.15<0.000 1残差10.557
1.51失拟项  1.7530.580.27
0.8479
误差项8.804  2.20
总和
871.53
16
注：**表示差异极显著（<0.01)，*表示差异显著（<0.05)
<R /<R i l i n n 變
<R /<R i l i n n
變
2021年第1期
李苇航，等：苜蓿饺子的研制
(上接第19页）
图7
黄原胶添加量和白砂糖添加量
交互作用的三维响应曲面
3结论
利用比法测定小米氨酸含量，筛选试验所 用小米为干制处理的中谷2号，突出其氨酸优势， 通过单因素试验和中心组合设计试验，采用响应面 分析法得出小米牛奶的最佳配方为牛奶：小米酶解
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液配比为5.25:1，黄原胶添加量为0.20%，白砂糖添加量为2.00%，单甘酯添加量为0.14%。在此优化条件下，小米牛奶饮品的感官评分最高，小米牛奶泽均匀、组织均一、甜度适宜，且有小米和牛奶协调香气，并伴有淡淡木瓜味。参考文献：
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味最佳，可以更好地表现出苜蓿的清香，虽然数值 上几种苜蓿饺子差异不显著，但经调查显示，口感 有较明显差异，数值的大小具有代表性。苜蓿饺子 在加人白菜之后会破坏饺子焰的味道，因为白菜本 身的味道比较清淡，在加人之后不仅影响口感而且 味道会变得更加清淡，不宜大量添加。而韭菜的气 味过于浓厚，会导致不能尝到苜蓿的清香，不适宜 使用。加人平菇则会因为平菇含有大量水分，影响 饺子的口感，即使在制作之前进行焯水处理，仍然 无法解决这个问题。按最佳配方制成苜蓿饺子供品 尝，得到了公众的认可，口感优于或可以与传统口 味的饺子相媲美，说明苜蓿饺子在推广上不存在大 的障碍。但大部分人对苜蓿并不了解，可以通过宣 传使更多的人了解并且接受苜蓿饺子。试验结果显 示苜蓿饺子的最佳配方是苜蓿与猪肉配比为5:3。参考文献：
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