植物乳桿菌發(fā)酵大麥粉對掛面品質(zhì)及消化特性的影響

徐 田 張家艷 肖 香 董 英

（江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 江蘇鎮(zhèn)江212013）

在過去的幾十年中，代謝綜合征的患病率正迅速上升[1]。調(diào)查顯示，長期食用精制小麥掛面為主食的人群，其糖尿病、高血脂等慢性病的發(fā)病率逐年提高[2]，這使得人們對有保健功能的掛面產(chǎn)品的需求日益增加。

有研究表明，大麥可以提供大量的多酚類物質(zhì)和β-葡聚糖，從而降低代謝綜合征患者餐后胰島素和甘油三酯水平[2]。課題組現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，大麥經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后的凍干粉（LFB）與未發(fā)酵大麥粉相比，其可溶性蛋白含量顯著升高[3]，部分大麥蛋白分解為多肽；同時多酚溶出率增加，尤其是香草酸和阿魏酸，表現(xiàn)出較多的功能特性[4]。

對于掛面的品質(zhì)特性，包括蒸煮品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性和感官評價指標(biāo)。目前，消費(fèi)者對面條的要求更注重于掛面質(zhì)地，包括食品的觸摸感、目視的外觀感和口腔攝入的綜合感覺，其評價方法通常分為主觀評價法即感官評價，以及客觀評價法即儀器分析，比如質(zhì)地多面剖析法（TPA）可以表現(xiàn)出食品的感官知覺與力學(xué)和幾何特性的關(guān)系，在掛面的評價中已廣泛應(yīng)用[5]。

掛面的消化特性是建立在體外淀粉模擬消化基礎(chǔ)上，對其消化和吸收性進(jìn)行預(yù)測，得到血糖生成指數(shù)預(yù)測值（EGI）的方法[6]。在飲食控制上，選擇中、低血糖生成指數(shù)（GI）的食物對控制代謝綜合征患者的血糖和血脂水平具有重要的意義。由于食物的餐后血糖反映與其消化吸收的速度顯著相關(guān)，因此，評估食物的GI 尤為重要。

本研究使用LFB 與小麥粉混合制作復(fù)合掛面，以純小麥掛面作為對照，探究不同LFB 添加量對掛面蒸煮品質(zhì)、 質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)以及總淀粉和可消化淀粉含量的影響。通過淀粉的水解指數(shù)（HI）預(yù)測其GI，為代謝綜合征患者適用食品的研究和開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高筋小麥粉，濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)任公司；大麥，鹽城市雙增農(nóng)化科技有限公司；FD-8 真空冷凍干燥機(jī)，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DMT-5電動家用面條機(jī)，龍口市復(fù)興機(jī)械有限公司；TAXT2i 質(zhì)地分析儀，英國Stable Micro System 公司；PSX 智能型恒溫恒濕箱，寧波萊?？萍加邢薰?；DC-P3 型全自動色差計，北京市興光測色儀器公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 LFB 的制備 LFB 制備方法參照文獻(xiàn)[4]，選取新鮮脫殼大麥，磨粉，向大麥粉中加入7 倍質(zhì)量的蒸餾水，按1×107接種活化至對數(shù)后期（活菌數(shù)達(dá)到1×109CFU/mL）的植物乳桿菌dy-1（Lactobacillus plantarum dy-1），攪拌5min，30 ℃下發(fā)酵24 h，將發(fā)酵液進(jìn)行冷凍干燥后粉碎即得LFB。

1.2.2 小麥粉和LFB 主要成分分析 水分測定（AACC 2002，方法44-15A）；灰分測定（AACC 2002，方法08-01）；粗蛋白測定（AACC 2002，方法46-12）；β-葡聚糖測定（AACC 2002，方法32-23）；結(jié)果均以干基計[7]。

1.2.3 LFB-小麥粉復(fù)合掛面的制備 參照文獻(xiàn)[8-9]并有些許改動。制作掛面的工藝流程為：將高筋小麥粉和LFB 按0 ∶100，10 ∶90，20 ∶80，30 ∶70，40∶60，50∶50，60∶40 的比例充分混合，分別記為LFB 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%（小麥面），10%，20%，30%，40%，50%和60%；面粉過60 目篩；使用和面機(jī)攪拌30 s 后，開始加水慢速（轉(zhuǎn)速61 r/min）攪拌5 min，再用中速（轉(zhuǎn)速126 r/min）攪拌2 min；將和制好的面坯經(jīng)20 min 熟化（溫度30 ℃，濕度84% RH，下同）后進(jìn)行復(fù)合式壓延；二次熟化30 min 后再次壓延至厚1 mm 面片；使用4 mm 寬的刀片切條；采用恒溫恒濕干燥法（溫度28 ℃，濕度49% RH）使掛面含水量降至14%以下切斷、計量、封裝入袋。

1.2.4 掛面色澤的測定 參照文獻(xiàn)[9]，取L*-b*為測量指標(biāo)。試驗(yàn)重復(fù)6 次，取平均值。

1.2.5 掛面蒸煮品質(zhì)的評價方法 參照AACC 2002 方法66-50[7]測定掛面最佳蒸煮時間、吸水率和蒸煮損失率。

1.2.6 掛面質(zhì)構(gòu)特性的評價方法

1.2.6.1 熟面條的TPA 試驗(yàn) 掛面的質(zhì)構(gòu)特性參考文獻(xiàn)[11]的方法，取硬度、粘著性、回復(fù)性、彈性和咀嚼性為測量指標(biāo)。

1.2.6.2 剪切試驗(yàn)測定 取剪切力為測量指標(biāo)。

1.2.6.3 拉伸試驗(yàn)測定 取拉伸力為測量指標(biāo)。

1.2.7 掛面感官品質(zhì)的評價方法 本研究的品評小組由7～10 名成員組成，感官品評參照SB/T10137-1993。

1.2.8 掛面消化性能評價方法

1.2.8.1 淀粉含量的分析 總淀粉和可消化淀粉的測定方法參照 （AACC 2002，方法76-13）和（AACC2002，方法32-40）[7]。

1.2.8.2 體外模擬淀粉消化 掛面的體外淀粉消化方法參照文獻(xiàn)[10]，稱取0.5 g 熟面條樣品至大試管內(nèi)，加入2 mL 磷酸緩沖液（PBS，pH 6.9）；然后使用8 mol/L 鹽酸調(diào)pH 至1.5，加入2 mL 胃蛋白酶（115 U/mL）混勻，于40℃條件下水浴振蕩60 min。再使用10 g/100 g NaOH 調(diào)pH 至6.9，加入PBS 補(bǔ)足體積29 mL，加入1 mL α-淀粉酶（13 U/mL），于37 ℃條件下水浴振蕩3 h。3 h 期間，每30 min 取1 mL 消化液沸水浴5 min 滅酶。以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，采用DNS 法測定消化液中的還原糖含量，繪制淀粉水解曲線 （淀粉含量=葡萄糖含量×0.9）。

1.2.8.3 掛面淀粉消化模型的建立 參照文獻(xiàn)[12-14]描述淀粉水解的動力學(xué)性質(zhì)，使用方程擬合淀粉體外水解曲線{Dt=D∞〔1-exp（-Kt）〕}，其中Dt代表在時間t 的淀粉消化百分比；D∞代表在最終時間淀粉消化的百分比；K 代表動力學(xué)常數(shù)；t代表時間。利用水解曲線下面積 （AUC）來評估HI，并參照白面包，根據(jù)EGI=39.71+0.549×HI，求得EGI。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有的試驗(yàn)采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計的形式，使用SPSS16.0 對結(jié)果進(jìn)行方差分析，SigmaPlot V.12.5 進(jìn)行模型擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉和LFB 主要成分分析

由表1知，小麥粉的水分含量顯著高于LFB，這是由于冷凍干燥制得的樣品含水量較低；LFB的粗蛋白含量比小麥粉高且差異顯著；LFB 的β-葡聚糖含量較高，為6.49%，有研究表明，β-葡聚糖對改善淀粉消化特性有一定的作用[15]；而灰分含量高于小麥粉，為1.23%，這會影響面制品的色澤和表面光滑程度。

表1 小麥粉和LFB 的主要成分含量Table 1 Principal composition of wheat flour and LFB based on dry weight basis

2.2 LFB 添加量對掛面品質(zhì)的影響

2.2.1 添加LFB 對掛面色澤的影響 面粉的色澤會影響掛面的顏色[16]，由圖1可以看到，隨著LFB添加量的增加，復(fù)合掛面的L*-b*整體呈下降趨勢，色澤逐漸由白色變成淡黃色，與對照組差異顯著；分析主要原因?yàn)?，本研究所用的大麥粉為富含麩皮的大麥全粉，而麩皮含量是影響大麥粉白度的主要因素，因此，隨著LFB 添加比例的增加，混合粉顏色越暗，這與Dhingra 等[17]的研究結(jié)果一致。目前市場上全麥產(chǎn)品日趨增多，消費(fèi)者對產(chǎn)品的白度要求減弱，色澤適度變化的接受度日益增加。

2.2.2 添加LFB 對掛面蒸煮品質(zhì)的影響 由圖2可知，由于混合粉中面筋蛋白含量相對減少，水煮過程中易使淀粉顆粒溶出，同時LFB 中的β-葡聚糖能夠干擾面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，使得添加LFB 的掛面蒸煮損失率持續(xù)增大；當(dāng)LFB 添加量逐步增加到30%，掛面的吸水率逐漸下降，究其原因主要是LFB 中蛋白質(zhì)不能形成有效的面筋網(wǎng)絡(luò)，而且蒸煮損失率增加；但添加量超過30%時，由于淀粉的糊化吸水，同時β-葡聚糖含量較小麥粉增加15.87 倍以上，且具有較高的親水性，而蛋白質(zhì)含量較小麥粉增加9.25%，且吸水和持水能力較好，掛面的吸水率升高[8]。

圖1 LFB 添加量對掛面色澤的影響Fig.1 Effect of additive amount of LFB on color of noodles

圖2 LFB 添加量對掛面蒸煮品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of additive amount of LFB on cooking quality of noodles

2.2.3 添加LFB 對掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響 由表2知，掛面的硬度隨LFB 添加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，由于LFB 和小麥粉混合形成較弱的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，面團(tuán)的蓬松度降低，熟面條的硬度增加，但LFB 添加量達(dá)到40%時，復(fù)合掛面的面團(tuán)不能形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此硬度有一定程度的減??；掛面的回復(fù)性和咀嚼性與硬度呈現(xiàn)相同的變化趨勢；掛面的粘著性和彈性隨LFB 的添加而顯著減小，當(dāng)添加量超過30%時，粘著性下降幅度較陡，這是由于復(fù)合掛面的面團(tuán)無法形成被面筋包裹的光滑表面；小麥面團(tuán)由于其均勻連續(xù)的面筋結(jié)構(gòu)使其在受到擠壓之后具有良好的恢復(fù)形變能力，而復(fù)合掛面不容易恢復(fù)形變；由于LFB 的β-葡聚糖與小麥蛋白競爭有限的水，導(dǎo)致掛面的面筋網(wǎng)絡(luò)不均勻不連續(xù)，因此拉伸力和剪切力顯著下降，掛面容易折斷，且這種趨勢在LFB添加量超過30%時更為顯著[18]。

2.2.4 添加LFB 對掛面感官品質(zhì)的影響 從圖3可以看出，LFB 添加量為10%時，大麥特有的清香使得感官評分稍有升高；但超過30%時，掛面膨脹變形嚴(yán)重，咬勁彈性不足，光滑程度差，綜合感官評分急劇下降；因此LFB 在混合粉中所占比例越大，掛面的感官評分越低，其原因主要是LFB 的添加稀釋了面筋蛋白濃度，同時面筋網(wǎng)絡(luò)遭到一定程度的破壞[19]。

表2 不同LFB 添加量對掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of additive amount of LFB on the noodle texture

圖3 LFB 添加量對掛面感官評分的影響Fig.3 Effect of additive amount of LFB on sensory evaluation of noodles

2.3 LFB 添加量對掛面消化特性的影響

2.3.1 LFB 添加量對掛面總淀粉和可消化淀粉含量的影響 由表3可知，復(fù)合掛面的總淀粉含量在73.47%和74.21%之間，作為對照的白面包為76.43%；復(fù)合掛面的可消化淀粉含量在69.41%和71.32%之間，而LFB 添加量在40%～60%時，可消化淀粉的含量分別為70.12%，69.72%和69.41%，分別比白面包下降了2.72%，4.12%和4.43%，這有利于降低復(fù)合掛面的GI 值[20]。隨著LFB 添加量的增加，掛面蒸煮損失率升高，可溶性淀粉被溶解，同時，蛋白質(zhì)和β-葡聚糖能夠包裹淀粉，阻礙淀粉酶對淀粉的催化作用，從而降低可消化淀粉含量[21]。

表3 不同樣品的總淀粉和可消化淀粉含量分析Table 3 Analysis of noodle total and digestible starch

2.3.2 LFB 添加量對掛面淀粉水解率的影響 由圖4可知，樣品的淀粉水解曲線可以用一階動力學(xué)模型來描述，添加LFB 的復(fù)合掛面和參照食物白面包的水解率在0～30 min 迅速升高，樣品前處理時使用的胃蛋白酶將蛋白酶解，減弱了蛋白質(zhì)對淀粉的包裹作用，使淀粉酶容易進(jìn)入淀粉分子的內(nèi)部進(jìn)行水解，因此水解率迅速升高；30～90 min 內(nèi)淀粉酶和淀粉持續(xù)反應(yīng)，強(qiáng)度較最初稍緩和，水解率呈現(xiàn)小幅度上升的趨勢；90 min 之后淀粉水解較為緩慢，隨著水解時間的延長，淀粉分子發(fā)生凝沉，分子間結(jié)構(gòu)進(jìn)行重排，整體趨于穩(wěn)定，水解曲線亦趨于平滑；而LFB 在較低添加量（10%～30%）時，淀粉的水解率和對照相比有所降低，在180 min 的水解時間內(nèi)，水解率分別相應(yīng)降低19.07%～62.01%、22.87%～52.19%和27.02%～55.37%；但在較高添加量（40%～60%）時，淀粉的水解率顯著下降，分別比同時間里白面包水解率相應(yīng)降低35.77%～78.86%、40.19%～69.72%和42.16%～75.39%，水解曲線在0～90 min 并沒有上升到平臺期，而是在整個水解過程中都顯示較為緩慢和平滑，分析其原因是復(fù)合掛面的β-葡聚糖含量是小麥掛面的15.87～23.31 倍，β-葡聚糖能夠干擾淀粉酶對淀粉的水解，從而降低掛面的GI值[22]。

圖4 不同樣品在0～180min 的水解曲線（D180）以及擬合曲線Fig.4 The starch hydrolysis curves of samples at 180 min （D180）and prediction of the first-order kinetic model

2.3.3 LFB 添加量對掛面EGI 的影響 按照動力學(xué)方程對樣品的水解曲線進(jìn)行擬合，得到動力學(xué)參數(shù)見表4，該模型可以充分表示曲線中的數(shù)據(jù)，R2在0.97～0.99 之間。由表4可知，白面包的淀粉水解時得到最高的水解平衡濃度（D∞），為76.60%，表明其消化性能很好；水解動力學(xué)常數(shù)（K）以白面包和小麥面較高，為0.0319 和0.0180，表明二者達(dá)到平衡濃度的速度最快。而復(fù)合掛面消化性能有所降低，達(dá)到平衡濃度所需時間較長，其中，當(dāng)LFB 添加量達(dá)到40%時，其平衡濃度比白面包下降23.01%，K 與LFB 添加量呈極顯著負(fù)相關(guān)（0.881）。

復(fù)合掛面的HI 和EGI 隨LFB 添加量的增加而減小，且差異顯著。以白面包作為參照食物，小麥掛面的EGI 為81.24；LFB 添加量在40%～60%時，復(fù)合掛面的EGI 分別為68.61，64.26 和62.81，與白面包相比下降了27.48%，32.08%和33.61%，屬于中GI 食物。Zabidi[23]和Petitot[24]研究表明，掛面的特殊結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)決定了淀粉酶的活力和淀粉的水解率，而食物的消化率很大程度取決于可消化淀粉的含量，和本試驗(yàn)結(jié)果一致。因此，為在一定程度上改善代謝綜合征患者的飲食結(jié)構(gòu)，控制其糖脂代謝水平以及預(yù)防相關(guān)慢性病的產(chǎn)生，根據(jù)淀粉的消化特性，LFB 添加比例需要不少于40%。

3 結(jié)論

LFB-小麥粉復(fù)合掛面的可消化淀粉含量隨LFB 添加量的增多而減少，而且添加LFB 可顯著降低其淀粉水解率和EGI 值，即通過添加足夠量（40%以上）的LFB 可使純小麥掛面由高GI 食物轉(zhuǎn)變?yōu)橹蠫I 食物。添加量為10%～20% LFB 的復(fù)合掛面其蒸煮與感官品質(zhì)雖有下降，但總體影響不顯著；而LFB 添加量超過20%的復(fù)合掛面其品質(zhì)的下降與LFB 添加量呈正相關(guān)，隨著添加量的增加，其蒸煮損失率逐漸增大，感官評分隨之降低。因此，添加40%及以上的LFB 使得復(fù)合掛面EGI 降低的同時，蒸煮與感官品質(zhì)也隨之下降，故其制作工藝需進(jìn)一步研發(fā)。

表4 不同樣品淀粉體外消化的一階動力學(xué)模型參數(shù)Table 4 Digestibility parameters of the first-order kinetic model for the samples