藻類在面制品中的應(yīng)用研究進(jìn)展*

李 平，呂瑩果,2，李雪琴,2，陳 潔,2，李閃閃

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001;2.河南省面制主食工程技術(shù)研究中心，鄭州 450001）

藻類是一類比較原始、古老的低等生物，廣泛分布于大海、內(nèi)陸水域和其他環(huán)境中[1]。藻類內(nèi)含豐富的營(yíng)養(yǎng)和生物活性物質(zhì)，是重要的生物資源之一，可應(yīng)用于藥品、食品以及農(nóng)業(yè)等方面。藻類中的活性成分具有抗腫瘤、抗病毒和抗氧化等活性功能，被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)作為許多藥物替代品[2]。利用綠藻的光合作用和藍(lán)藻的固氮作用生產(chǎn)出的藻類活性細(xì)胞生物肥有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，可促進(jìn)農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)成分的全面提高[3]。同時(shí)藻類還可以清除有機(jī)污染物、重金屬，可以被用于清潔環(huán)境。藻類還可以生產(chǎn)燃料、應(yīng)用于化學(xué)行業(yè)、飼料行業(yè)等。根據(jù)Credence Research的數(shù)據(jù)，2018年全球藻類產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值339億美元，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到565億美元，從2019年到2027年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為6.0%[4]。藻類種類繁多，被人類食用的歷史也由來已久，近些年作為食品加工的原料廣受關(guān)注。

本文介紹了藻類的種類、營(yíng)養(yǎng)成分和功能，重點(diǎn)探討藻類在面制品中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，旨在為藻類在面制品中的研究開發(fā)和應(yīng)用提供參考。

1 藻類的分類

藻類種類繁多，主要分為8個(gè)藻門，分別是：藍(lán)藻門、裸藻門、綠藻門、輪藻門、金藻門、紅藻門、褐藻門及甲藻門[5]。藻類有不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，最常用的分類標(biāo)準(zhǔn)有生活環(huán)境、大小及形態(tài)、藻類所含色素類型等。根據(jù)藻類的生活環(huán)境，可將藻類分為海藻和淡水藻，大約有65%的藻類生活在咸水中，35%生活在淡水中。常見的海藻有海帶、紫菜和龍須菜，淡水藻有小球藻和螺旋藻。藻類的形態(tài)和大小差異很大，有的是3～10 μm的單細(xì)胞物種，有的可長(zhǎng)達(dá)60 m[6]。根據(jù)藻類的大小，藻類可分為微藻和大型藻類，微藻是指在顯微鏡下才能辨別形態(tài)的微小藻類，廣泛分布于各類水域中，種類多樣，生長(zhǎng)速度快，光合作用效率高，是一類可自養(yǎng)的單細(xì)胞生物[7]。微藻大致分為4個(gè)藻門，包括藍(lán)藻門、綠藻門、金藻門和紅藻門[8]，其中小球藻和螺旋藻以其高蛋白含量、高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及易于培養(yǎng)等優(yōu)勢(shì)在全球微藻市場(chǎng)上占據(jù)主要地位，被譽(yù)為地球上最好的可持續(xù)蛋白質(zhì)資源[9]。大型藻類是一類多細(xì)胞的海洋孢子植物，生活在潮間帶、淺海海底[10]。大型藻類有海帶、石花菜、紫菜、裙帶菜等等，常作為菜肴供人們食用。藻類也可以依據(jù)所含的特定色素進(jìn)行分類，分為褐藻、綠藻和紅藻。褐藻，由于褐藻素的存在使其呈現(xiàn)棕色和黃棕色；綠藻呈現(xiàn)綠色，含有葉綠素a和葉綠素b；紅藻，主要含有藻紅素[11]。

目前可以食用的藻類有100多種，常見海產(chǎn)品如海帶、紫菜、苔菜、江蘺、裙帶菜、鵝掌菜、海白菜、海球藻、鷓鴣菜及海苔等，通常被加工成菜肴等食品，圖1是一些食品中常見的藻類。

圖1 食品中常用的藻類

對(duì)于那些在我國沒有傳統(tǒng)食用習(xí)慣，但其富含蛋白質(zhì)、微量元素及其它重要營(yíng)養(yǎng)素的藻類，國家衛(wèi)健委對(duì)原料或提取物經(jīng)過安全評(píng)估后，以新食品原料的形式批準(zhǔn)并推廣應(yīng)用，目前我國審批通過的藻類相關(guān)原料包括：極大螺旋藻、鈍頂螺旋藻等2種普通食品原料和鹽藻及其提取物、DHA藻油、雨生紅球藻、蛋白核小球藻、裸藻、球狀念珠藻（葛仙米）、擬微球藻（Nannochloropsis gaditana）等7種新食品原料[12]。其具體使用規(guī)定見表1。

表1 我國已批準(zhǔn)的藻類相關(guān)新食品原料及使用要求

2 藻類的營(yíng)養(yǎng)成分與功能

2.1 藻類的營(yíng)養(yǎng)成分

藻類中的營(yíng)養(yǎng)成分因其種類和生長(zhǎng)環(huán)境的不同而有所差異，主要成分見表2。一般來說，藻類中含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物、人體必需的氨基酸脂質(zhì)、多不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)、膳食纖維、多糖以及維生素和色素等，被稱之為21世紀(jì)的健康食品[13]。

表2 藻類的主要營(yíng)養(yǎng)成分

大多數(shù)藻類中碳水化合物的含量較為豐富。范曉等[14]對(duì)21種應(yīng)用廣泛的海藻進(jìn)行了全面的營(yíng)養(yǎng)成分分析，發(fā)現(xiàn)藻類中的主體營(yíng)養(yǎng)成分為碳水化合物，占干重的20%～70%，是構(gòu)成藻體骨架的纖維素和半纖維素的重要組成部分。

藻類中的蛋白質(zhì)含量豐富，有些藻類中的蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)富含蛋白質(zhì)的食物，如雞蛋、大豆以及魚類等，且藻類中的蛋白質(zhì)含量有差異，藍(lán)藻中的蛋白質(zhì)含量較高，螺旋藻中的蛋白質(zhì)含量高達(dá)70%以上，褐藻中的蛋白質(zhì)含量最低，綠藻和紅藻中的蛋白質(zhì)含量處于兩者中間[15]。藻類中還含有機(jī)體所需的必需氨基酸，經(jīng)過研究表明，某些藻類的必需氨基酸含量高于FAO推薦模式中的含量，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[16]。藻類中的礦物質(zhì)含量極為豐富，還富集了幾十種常量元素和微量元素，如褐藻中的碘、硒、鐵等，藻類是富含礦物質(zhì)的資源，被稱為天然礦物質(zhì)食品[17]。藻類中幾乎含有所有的必需維生素，如維生素A，維生素C、維生素E、維生素B2、煙酸、葉酸等等，藻類的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富[18]。因此，藻類可以作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，補(bǔ)充人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

藻類中的脂肪酸含量較低，一般低于4%，不飽和脂肪酸的含量較高[19]。如紫菜中的不飽和脂肪酸含量占40%左右。

2.2 藻類的功能

（1）調(diào)節(jié)免疫功能。藻類中有多種能夠增強(qiáng)免疫力的活性物質(zhì)，比如多糖、蝦青素等。王文博等檢測(cè)了國內(nèi)市場(chǎng)上19種藻類產(chǎn)品，比較研究活性物質(zhì)含量與免疫功能之間的相關(guān)性，結(jié)果表明，活性物質(zhì)是藻類產(chǎn)品免疫功能的基礎(chǔ)[20]。藻類多糖能夠刺激和調(diào)節(jié)免疫作用，不僅能夠提高動(dòng)物體非特異性的細(xì)胞免疫功能，還能促進(jìn)特異性的體液免疫[21]。王柯英等研究發(fā)現(xiàn)50 mg/kg地木耳多糖就能提高免疫力低下的小鼠的NK細(xì)胞活性及巨噬細(xì)胞吞噬能力，具有明顯的增強(qiáng)免疫力功效[22]。Liu H從雨生紅球藻中提取多糖，顯著激發(fā)了小鼠脾細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)換速率，增強(qiáng)了小鼠的免疫力[23]。

（2）改善血脂和血糖代謝功能。研究表明，藻類可通過提高機(jī)體抗氧化能力、平衡血糖及胰島素水平等途徑改善血糖和血脂紊亂[12]。陳浩然研究發(fā)現(xiàn)，海帶多糖可緩解動(dòng)脈粥樣硬化引起的血管斑塊形成，并降低炎癥因子表達(dá)聚集改善血管動(dòng)脈粥樣硬化形成[24]。微藻富含的多不飽和脂肪酸具有，調(diào)節(jié)血壓、膽固醇合成、可防止糖尿病、肥胖癥等多種藥理作用，如小球藻中富含DHA和EPA，可以防治各種心血管疾病，同時(shí)，小球藻還具有降血脂作用[25-26]。

（3）抗氧化功能。藻類在逆境脅迫和長(zhǎng)期進(jìn)化中產(chǎn)生了很多抗氧化物質(zhì)，使其具備較好的抗氧化功能。Amoudi O A等在綠藻、褐藻和紅藻中提取的硫酸多糖均具有抗氧化功能[27]。Noda H等研究表明紫菜中含有谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)紫菜中含有大量的?；撬?，牛磺酸在抗氧化、抗衰老、促進(jìn)大腦發(fā)育等方面均有良好的功效[28]。

（4）通便潤(rùn)腸功能。藻類中含有豐富的膳食纖維，膳食中補(bǔ)充藻類膳食纖維有利于腸道益生菌群的生長(zhǎng)和維持，顯著增加糞便體積，降低患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[29]。藻類的功能性成分與保健作用如圖2。

圖2 藻類的功能性成分及保健作用

3 藻類在面制品中的應(yīng)用

藻類種類繁多，與陸生植物相比，藻類含有種類豐富的氨基酸、多不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)以及多種生物活性物質(zhì)，它們?cè)诤茉缰氨划?dāng)作蔬菜食用，近年來也成為食品行業(yè)開發(fā)和研究的熱點(diǎn)[11]。國內(nèi)外相關(guān)研究主要集中在從藻類中提取卡拉膠、海藻酸鹽、瓊脂等膠體，然后應(yīng)用于食品配料，以及將藻類添加到食品中，從而提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)[30]。

3.1 藻類在面制品中的應(yīng)用方式

藻類可以直接磨成粉或制成糊狀，作為食品原料添加到面制品中，可以起到營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的作用。同時(shí)藻類具有較強(qiáng)的吸水、凝膠、增稠、成膜能力，可以改善面制品的加工品質(zhì)。

藻類不僅可以作為一種食品成分添加到面制品中，還可以提取其營(yíng)養(yǎng)和生物活性成分，然后添加到面制品中。例如海藻酸鹽，具有良好的吸水、持水、成膜等功能，還具有良好的組織改良、促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)形成的作用，可以增強(qiáng)面制品的彈性。楊艷[31]在燕麥面條中添加0.3%的海藻酸鈉，發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉使面條的表面結(jié)構(gòu)更加細(xì)密光滑，增加了面條的彈性和咬勁。

3.2 藻類在面制品中的應(yīng)用研究

3.2.1提高面制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

傳統(tǒng)的面制品作為主食，原料單一、碳水化合物的含量高，營(yíng)養(yǎng)成分不均衡，而藻類中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，添加到面制品中可以提高面制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。藻類中的蛋白質(zhì)含量豐富，其蛋白質(zhì)消化率高于肉類，因此，藻類可作為一種很好的“植物基蛋白補(bǔ)充劑”用于面制品的蛋白強(qiáng)化[32]。Mostolizadeh S等在意大利面的制作中添加螺旋藻粉，增加了意大利面的必需氨基酸和不飽和脂肪酸的含量，提高了意大利面的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[33]。Kumoro A C等在面條中添加了螺旋藻、小球藻和麒麟菜，對(duì)比三種藻類對(duì)面條營(yíng)養(yǎng)含量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，三種藻類的加入提高了面條的蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維的含量，提高了面條的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量[34]。藻類還可以添加到餅干和面包中，制作出營(yíng)養(yǎng)豐富的面制烘焙食品。湯永強(qiáng)在面粉中添加0.9%的小球藻粉制作餅干，在豐富餅干的口味的同時(shí)提高了餅干營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[35]。Ahin O I在餅干中加入螺旋藻，測(cè)定發(fā)現(xiàn)餅干蛋白質(zhì)含量增加，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高[36]。Lafarga T等將微藻添加到面包和餅干中，經(jīng)過模擬胃腸道消化后發(fā)現(xiàn)，微藻的加入提高了產(chǎn)品的酚類物質(zhì)含量和體外抗氧化能力，使產(chǎn)品更加健康；通過感官評(píng)價(jià)表明，含微藻的面包和餅干與對(duì)照面包和餅干具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具有更好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[37]。具體研究情況見表3。

表3 藻類用于提高面制品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究

3.2.2改善面制品的加工與質(zhì)構(gòu)特性

藻類添加到面制品中不僅可以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還可以改善面制品加工特性，表4總結(jié)了藻類用于提高面制品加工特性與質(zhì)構(gòu)品質(zhì)研究情況。

表4 藻類用于提高面制品加工與質(zhì)構(gòu)特性的研究

藻類具有較強(qiáng)的持水性，添加藻類能使面制品的持水性增大，在一定程度上改變面制品的加工和質(zhì)構(gòu)特性。Shahsavani L等將螺旋藻添加到面條中，發(fā)現(xiàn)隨螺旋藻的添加，面條的吸水性增加，從而面條的拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)，硬度降低，粘彈性得到改善[43]。藻類的親水性強(qiáng)于面筋蛋白的親水性，會(huì)優(yōu)先吸附環(huán)境中的水分，當(dāng)添加藻類時(shí)，吸水溶脹的時(shí)間更長(zhǎng)，因此會(huì)影響到面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，對(duì)面制品的品質(zhì)造成一定的影響[44]。Jang Wook Lee等制備了壇紫菜面條，將壇紫菜粉按照不同比例添加到面粉中，研究其含量對(duì)壇紫菜面條蒸煮特性的影響，結(jié)果表明，增加壇紫菜粉會(huì)增加混合粉的吸水率和面團(tuán)形成時(shí)間，降低面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間[45]。Hasmadi M等在面包制作過程中添加海藻，發(fā)現(xiàn)面團(tuán)的吸水率提高，面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間隨海藻添加而增加[44]。

藻類添加到面制品中可以增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這是由于藻類溶于水后具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，可以改善面團(tuán)的組織結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)面制品的強(qiáng)度和延展性，從而改善面制品的質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮特性等。Prabhasankar P等研究了裙帶菜在意大利面中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)裙帶菜的添加量為20%時(shí)，意大利面的淀粉顆粒和蛋白質(zhì)的交互作用增強(qiáng)，減少了淀粉顆粒溶出，可明顯改善部分面食口感，使面條更加勁道[38]。Graca C等在面包中添加小球藻粉，通過觀察面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，小球藻的添加增強(qiáng)了面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面包的粘彈性和韌性增強(qiáng)[46]。Zouari N等在制作意大利面時(shí)加入螺旋藻，由于面條面筋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化，使意大利面硬度增加，蒸煮損失下降[47]。Rodriguez D M E等在不影響產(chǎn)品工藝質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將螺旋藻加入到面團(tuán)中，螺旋藻的加入不僅增加了意大利面的吸水率和膨脹指數(shù)，還有效地增加了面條的粘合性、牢固性和咀嚼性，同時(shí)也提高了意面的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[39]。Lee Y J等認(rèn)為添加螺旋藻后，改善了面條結(jié)構(gòu)，同時(shí)測(cè)定面條的質(zhì)構(gòu)特性，發(fā)現(xiàn)面條的粘聚性、咀嚼性明顯高于未添加組[48]。

3.2.3藻類對(duì)面制品感官品質(zhì)的影響

表5列舉了藻類對(duì)面制品感官品質(zhì)影響。

表5 藻類對(duì)面制品感官品質(zhì)影響的研究

大多數(shù)藻類有其特殊的風(fēng)味和色澤，在面制品中添加藻類，也會(huì)對(duì)面制品的外觀、顏色、質(zhì)地、香氣及風(fēng)味等感官特性產(chǎn)生影響。在大多數(shù)的情況下，將藻類添加到面制品中會(huì)降低產(chǎn)品的整體接受度，受影響最大的屬性是風(fēng)味、口感和香氣。然而當(dāng)藻類的添加量較少時(shí)，也會(huì)增加面制品的接受度。Prabhasankar P等在面條中添加5%～10%的裙帶菜，感官品質(zhì)無明顯差異，但是當(dāng)添加比例增加到20%和30%時(shí)，其外觀、口感和整體質(zhì)量感官評(píng)價(jià)較低[38]。Kim認(rèn)為在面包中添加0.5%～1%的藻類會(huì)提高面包的可接受性[53]。Pratiwi M L通過研究發(fā)現(xiàn)，在餅干中添加5%的藻類，感官評(píng)分較好[54]。

4 總結(jié)與展望

綜上，藻類因其豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可應(yīng)用于面條、面包和餅干等面制品中，不僅增加能夠面制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能，還能改善面制品的加工特性，影響面制品的感官品質(zhì)，也為新品類食品的開發(fā)提供了很多的可能。以藻類開發(fā)的食品具有多重價(jià)值，既有利于緩解資源危機(jī)，其本質(zhì)也符合當(dāng)下的健康理念，藻類食品的應(yīng)用前景非常廣闊，其作為食品及綠色天然強(qiáng)化劑應(yīng)用于面制品中將成為一種新興的食品時(shí)尚和潮流。雖然藻類具有豐富的營(yíng)養(yǎng)，但由于部分未經(jīng)加工的藻類本身所具有的特殊藻腥味無法順應(yīng)大眾主流，使得目前藻類在食品中的應(yīng)用推廣受限。目前，國內(nèi)外對(duì)藻類在食品中的應(yīng)用不斷地進(jìn)行探索，隨著研究的推進(jìn)和技術(shù)的不斷完善，將會(huì)有越來越多的高品質(zhì)藻類面制品為大眾所接受。