低升糖指數(shù)雜糧掛面研制*

王婷婷，蒙太和，張國治

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，鄭州 450001；2.中糧面業(yè)（武漢）有限公司，武漢 430000）

掛面已逐漸由單純主食行列邁入兼具風味、營養(yǎng)和功能性的食品領域。目前，全麥掛面、雜糧掛面、果蔬掛面、兒童營養(yǎng)強化面等新配方層出不窮，發(fā)展趨勢良好[1]。將原料進行復配可以在保證風味口感的基礎上充分提升掛面的營養(yǎng)價值，關于掛面的復配也逐漸成為大眾關注的熱點。

Jenkins 等[2]研究發(fā)現(xiàn)低血糖生成指數(shù)飲食（Low glycemic index）可以改善Ⅱ型糖尿病患者的血糖控制能力，降低罹患心血管疾病的風險。Beniwal 等[3]研究結果表明，在面條中加入谷物和豆類可以顯著降低淀粉及糖類的含量，增加膳食纖維和蛋白含量，面條的升糖指數(shù)也顯著降低。相較于支鏈淀粉，直鏈淀粉可以顯著降低餐后葡萄糖以及胰島素反應，使個體具有較低的峰值葡萄糖水平及較小空腹波動水平，因此直鏈淀粉對于葡萄糖不耐受人群、碳水化合物敏感人群及糖尿病人群具有潛在價值[4]。Choo 等[5]通過實驗發(fā)現(xiàn)，在面條中加入30%綠色香蕉粉或10%燕麥β-葡聚糖可顯著降低面條淀粉水解率及GI 值。張鑫等[6]研發(fā)了營養(yǎng)均衡且估計血糖生成指數(shù)（eGI）值低達45 的藜麥面條。馬雨潔[7]研發(fā)出了不同品種蕎麥的純蕎麥面條，其淀粉水解率低于小麥面條，eGI 值在69.53～77.38 之內(nèi)，顯著低于小麥面條的eGI 值。趙芳芳[8]通過實驗證明了添加70%苦蕎的掛面可以協(xié)助調控Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平，且膳食干預后有助于糖化血紅蛋白含量的降低。華燕菲[9]對小米、綠豆進行復配，研發(fā)出了兼顧營養(yǎng)與健康綜合需求且GI 值為48.94 的低GI 值掛面。

目前常見的低升糖指數(shù)的食品原料中，蕎麥中的各類活性物質賦予了其抗氧化、延緩衰老的功效，同時對于糖尿病、高血糖血脂類疾病有一定程度輔助功效[7]。蕎麥中膳食纖維、抗性淀粉等成分對于預防糖尿病有一定功效，且其中的微量元素鉻可以通過促進胰島素分泌達到降血糖的目的[10]。作為藥食同源的中藥材，山藥富含糖蛋白、多糖、皂苷等成分，在降血糖、抗氧化、增強免疫方面有理想功效[11-12]。山藥的降血糖功效主要通過抑制α-葡萄糖苷酶活性得以實現(xiàn)，α-葡萄糖苷酶是調節(jié)食物來源血糖的主力酶，通過抑制其活力可以減緩葡萄糖的生成，調節(jié)餐后血糖水平，避免血糖的急劇上升[13]。山藥多糖對α-葡萄糖苷酶的顯著抑制作用，使其在降糖食品領域備受青睞[14]。高直鏈玉米淀粉由于其直鏈淀粉及抗性淀粉含量較高，消化率較低，被人體攝入后血糖值升高較為緩慢，可以顯著改善血糖代謝，因此常作為低升糖指數(shù)的食品原料[15]。

考慮到目前市面上的低GI 掛面中雜糧成分過于單一，雜糧含量高易導致口感品質差的情況，采用蕎麥、山藥和高直鏈玉米淀粉三種低GI 原料與小麥粉進行復配，降低了蕎麥含量以減輕苦澀口感，增加了山藥的焦香口感，加入高直鏈玉米淀粉使得掛面的口感更加細膩，以期為Ⅱ型糖尿病患者及減肥人群提供一款功效與口感兼具的掛面。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

蕎麥粉，榆農(nóng)尚古農(nóng)耕農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；山藥粉，懷仁堂生物科技有限公司；高直鏈玉米淀粉，恒瑞淀粉公司；五得利六星小麥粉，五得利面粉企業(yè)；谷朊粉、黃原膠、魔芋膠和海藻酸鈉，河南萬邦化工科技有限公司；食鹽，大連新春多品種鹽有限公司；無水葡萄糖，北京索萊寶科技有限公司；α-葡萄糖苷酶（5 U/mg）、胃蛋白酶（3 200 U/mg）和胰酶（P1750），西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；淀粉葡糖苷酶溶液（3 260 U/mL），Megazyme 國際有限公司；其它試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

FB224 電子天平，上海舜宇恒平科學儀器有限公司；HM600 型和面機，青島漢尚電器有限公司；FX-ST 系列高級面包醒發(fā)箱，廣東樂創(chuàng)電器有限公司；JMTD168/140 實驗面條機，北京東孚久恒儀器技術有限公司；恒溫恒濕試驗箱，常州賽維思環(huán)境試驗設備有限公司；GI20，澳大利亞NI 公司和CSIRO 澳大利亞科學與工程研究院。

1.3 原料比例單因素實驗

1.3.1 蕎麥粉添加量對掛面GI 和感官評分的影響

以蕎麥粉、山藥粉、高直鏈玉米淀粉、谷朊粉、小麥粉組成混合粉，設定蕎麥粉添加比例為10%、15%、20%、25%、30%，進行單因素實驗，同時添加山藥粉20%、高直鏈玉米淀粉30%、谷朊粉10%，并以小麥粉補充至100%，將混合粉制成掛面，研究不同蕎麥粉添加量對掛面GI、感官評分的影響。

1.3.2 山藥粉添加量對掛面GI 和感官評分的影響

參照1.3.1，固定蕎麥粉為20%，設定山藥粉添加比例分別為10%、15%、20%、25%、30%，進行單因素實驗。

1.3.3 高直鏈玉米淀粉添加量對掛面GI 和感官評分的影響

參照1.3.2，固定山藥粉為20%，設定高直鏈玉米淀粉添加比例為10%、20%、30%、40%、50%，進行單因素實驗。

1.4 正交實驗

在以上原料的最優(yōu)添加量附近選取三個水平添加量進行正交實驗，見表1，對配方掛面進行GI 值和感官評價分析，確定低GI 掛面的最優(yōu)配方。

表1 正交實驗因素水平 %

1.5 面條樣品制備

以混合粉為基準量，加入1%食鹽、30%水置于和面機中攪拌15 min，達到均勻面絮狀；再置于醒發(fā)箱中醒發(fā)15 min；取出后將面絮壓片和切條，烘干后裝入自封袋室溫儲存。

1.6 感官評價

參照GB/T 35875—2018 和閆美姣等[16]的方法，適當調整后選取30 名志愿者進行感官評定。

1.7 GI 值測定

參照崔亞鵬等[17]的方法并稍作修改，稱取相當于50 mg 碳水化合物的樣品加入消化管中，加入2 mL 0.025 g/mL 的α-葡萄糖苷酶溶液（由pH=7.0 的碳酸鹽緩沖液配制），打開攪拌器，調整到200～400 r/min，反應5 min，加入5 mL 1 mg/mL 的胃蛋白酶溶液(由0.02 mol/L,pH 2.0 的鹽酸緩沖液配制）。待反應30 min，啟動測試程序并計時；加入5 mL 氫氧化鈉緩沖液（0.02 mol/L）、25 mL 醋酸鈉緩沖液（pH 6.0）；最后加入5 mL 胰酶混合酶（由pH=6.0 的醋酸鈉緩沖液配制）。設定程序在10 min、60 min、120 min、180 min、240 min、300 min 時自動取樣，使用葡萄糖分析儀測定待測樣品葡萄糖含量，按照GI20 機器進行相應換算得出預測血糖值pGI，公式如下：

上式中，C 為葡萄糖分析儀測定的葡萄糖濃度；V 為取樣時刻樣品的總體積；Ge 為葡萄糖當量（Glucose equivalent，碳水化合物總可用性/0.9）。

1.8 添加劑單因素實驗

以混合粉總量為基準，在掛面中添加含量2%、6%、10%、14%、18%的谷朊粉，按1.5 步驟制成掛面后進行蒸煮損失和感官的測定，確定谷朊粉最優(yōu)添加量；在谷朊粉最優(yōu)添加量基礎上，以混合粉總量為基準，添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的黃原膠，確定黃原膠最優(yōu)添加量；在黃原膠最優(yōu)添加量基礎上，以混合粉總量為基準，添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的魔芋膠，確定魔芋膠最優(yōu)添加量；在魔芋膠最優(yōu)添加量基礎上，以混合粉總量為基準，添加0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%的海藻酸鈉，確定海藻酸鈉最優(yōu)添加量。

1.9 蒸煮損失的測定

參照沈耀衡等[18]、齊婧等[19]和李念瑜等[20]的方法測定蒸煮損失率。

1.10 響應面優(yōu)化

結合單因素實驗結果，選取谷朊粉、黃原膠、魔芋膠和海藻酸鈉四種添加劑添加量為自變量，以蒸煮損失和感官為響應值，按照Design Expert 13 的Box-Behnken 響應面實驗方案進行四因素三水平的響應面實驗（見表2）。

表2 響應面試驗因素水平表 %

1.11 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25 進行數(shù)據(jù)處理，P<0.05 即為顯著性差異。采用Origin 2021 進行繪圖，Design Expert 13 進行響應面設計和數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 低GI 掛面配方單因素實驗

由圖1（a）可知，蕎麥粉添加量≥15%時，GI 值均在55 以下，符合低GI 食品的要求；感官評分在蕎麥粉添加量為20%時有最高值。綜合兩個評價指標，蕎麥粉最佳添加量為20%。

圖1 不同原料粉添加量對掛面GI 值和感官評分的影響

由圖1（b）可知，隨著山藥粉添加量的增加，掛面的GI 值逐漸下降，且在山藥粉添加量≥20%時，GI 值達55 以下；感官評分隨山藥粉添加量的增加呈下降趨勢，在25%出現(xiàn)波動（與20%添加量下感觀評分結果無顯著差異），這可能是由于山藥添加量過多會引起掛面口感變黏，同時考慮到山藥粉價格較高，因此，山藥粉最佳添加量為20%。

由圖1（c）可知，隨著高直鏈玉米淀粉添加量的增加，掛面的GI 值逐漸降低，感官評分先升高后降低。當高直鏈玉米淀粉添加量為30%時掛面GI 值開始低于55，結合感官評分的結果，高直鏈玉米淀粉最佳添加量為30%。

2.2 正交實驗

由表3 可知，以感官評價為指標時，影響掛面感官品質的主次因素為：山藥粉添加量>高直鏈玉米淀粉添加量>蕎麥粉添加量（B>C>A），感官評分最高的組合為A3B1C1；以GI 值為指標，影響掛面GI 值的主次因素為：山藥粉添加量>高直鏈玉米淀粉添加量>蕎麥粉添加量（B>C>A），GI 值最優(yōu)的組合為A2B3C2。由此得到正交實驗的最優(yōu)組合為A3B1C1和A2B3C2。

表3 雜糧復配低GI 面條原料配比正交結果分析

2.2.1 驗證實驗

選取正交實驗結果中感官評價最優(yōu)（A3B1C1）和掛面GI 最優(yōu)（A2B3C2）的兩個配方進行驗證試驗。其中A3B1C1配方掛面的感官評分是93.2，GI 值為56.80；A2B3C2配方掛面的感官評分是89.3，GI 值為53.12。由于A3B1C1配方的GI 值>55，不符合低升糖指數(shù)食品GI<55 的要求，因此在感官評分差距不大的基礎上，選取A2B3C2即蕎麥粉20%、山藥粉25%和高直鏈玉米淀粉30%作為掛面最優(yōu)配方。

2.3 添加劑的單因素實驗

由圖2（a）知，隨著谷朊粉添加量的增加，掛面蒸煮損失逐漸降低，在添加量10%左右呈現(xiàn)可接受的蒸煮損失率，且此時掛面的感官評分最高，因此選取10%作為谷朊粉的最佳添加量。

圖2 不同添加劑添加量對掛面品質的影響

由圖2（b）知，隨著黃原膠添加量增加，掛面蒸煮損失逐漸降低，變化趨勢不明顯；故選取感官評分最高0.3%作為黃原膠最佳添加量。

由圖2（c）知，隨著魔芋膠添加量的增加，掛面蒸煮損失率無明顯變化，因此選取感官評分最高的0.3%作為魔芋膠的最佳添加量。

由圖2（d）知，隨著海藻酸鈉添加量的增加，掛面蒸煮損失率在1%添加量時有明顯下降，隨后趨于平緩，感官評分先升高后下降，因此選取感官評分最高的的1%作為海藻酸鈉的最佳添加量。

2.4 響應面實驗

響應面實驗見表4。

表4 響應面實驗結果

2.4.1 回歸模型及方差分析

響應面試驗的方差分析及顯著性分析見表5 和表6，擬合得到的二次多項回歸方程如下：

表5 蒸煮損失率方差分析

表6 感官評價方差分析

蒸煮損失=11.40-0.80A-0.00416B+0.065C-0.073D -0.33AB -0.13AC -0.022AD -0.087BC +0.092BD+0.16CD+1.45A2+1.22B2+0.34C2+0.09D2

感官評分=95.79-0.81A-0.12B+0.95C-1.35D-0.31AB+1.27AC-1.32AD+3.18BC+1.15BD+0.49CD-8.07A2-3.63B2-2.99C2-4.12D2

由蒸煮損失率表5 知，模型極顯著。A、AB、A2、B2、C2項極顯著（P<0.01），影響掛面蒸煮損失率的因素依次為：A(谷朊粉添加量)>D(海藻酸鈉添加量)>C(魔芋膠添加量)>B(黃原膠添加量)[5]。

由感官評分表6 知，模型極顯著。A、C、AC、AD項顯著（P<0.05），D、BC、A2、B2、C2、D2項極 顯著（P<0.01）影響掛面感官評分的因素依次為：D(海藻酸鈉含量)>C(魔芋膠含量)>A(谷朊粉含量)>B(黃原膠含量)。

2.4.2 響應面交互作用分析

由圖3 系列知，等高線呈橢圓狀且曲面弧度較大，說明兩元素間交互作用顯著。隨著谷朊粉和黃原膠添加量的增加，蒸煮損失先降低再升高；隨著谷朊粉和魔芋膠添加量的增加、谷朊粉和海藻酸鈉添加量的增加、黃原膠與魔芋膠添加量的增加，掛面的感官評分均呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，因此存在感官評分的極大值。

圖3 不同添加劑間交互作用對掛面指標的影響

2.4.3 驗證實驗

響應面試驗優(yōu)化后，雜糧復配低GI 掛面最優(yōu)配方為：20%蕎麥粉、25%山藥粉、30%高直鏈玉米淀粉、10%谷朊粉、0.3%黃原膠、0.3%魔芋膠、1%海藻酸鈉，其余以小麥粉補充。實際測得低GI 掛面的蒸煮損失為12.62%、感官評分為95.79，實際值與預測值較為接近[8]，模型預測較為準確。

3 結論

通過單因素、正交實驗和響應面實驗對低GI 掛面的配方進行了優(yōu)化，雜糧復配低GI 掛面最優(yōu)配方為：20%蕎麥粉、25%山藥粉、30%高直鏈玉米淀粉、10%谷朊粉、0.3%黃原膠、0.3%魔芋膠以及1%海藻酸鈉，其余以小麥粉補充。按此配方制得的掛面GI值為53.02，感官評分為95.79，是一款營養(yǎng)均衡且風味較佳的低GI 掛面。