藜麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其在面條加工方面的研究進(jìn)展

楊 丹,邢泓雨,范志遙,丁 瑩,李萬(wàn)星,李 波

(1.江蘇科技大學(xué)糧食學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212100;2.江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122)

藜麥(ChenopodiumquinoaWilld)是原產(chǎn)于南美安第斯山脈的一種糧食作物,其以營(yíng)養(yǎng)全面、保健效果好、耐逆境脅迫能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),得到各國(guó)人民的廣泛關(guān)注[1]。藜麥不但富含碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等宏量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2],還含有酚類、甾醇素等生理活性物質(zhì),被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱為“超級(jí)谷物”[3]。此外,藜麥幾乎不含有谷蛋白和醇溶蛋白,其蛋白質(zhì)的生物價(jià)值高于麥類作物,膳食纖維含量高,有利控制血糖和血脂水平,因此藜麥屬于低GI食物[4]。

近年來(lái),隨著我國(guó)居民對(duì)健康、營(yíng)養(yǎng)的全谷物食品需求不斷增長(zhǎng),多地陸續(xù)開(kāi)始試種并不斷擴(kuò)大藜麥的種植面積,目前已輻射至山西、河北、青海、吉林、甘肅、黑龍江、內(nèi)蒙古等地。當(dāng)前,藜麥主要以直接食用為主,產(chǎn)品形式為藜麥米。因此,藜麥的應(yīng)用研究仍處于快速拓展階段,現(xiàn)有研究主要聚焦于兩個(gè)方面:(1)藜麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與功能特性研究,包括藜麥中的淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等宏量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及多酚等微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和功能特性與應(yīng)用;(2)藜麥?zhǔn)称返呐浞皆O(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化及其加工品質(zhì)研究。基于此,本文系統(tǒng)闡釋了藜麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其面條的研究進(jìn)展,旨在為我國(guó)藜麥的深加工提供參考。

1 藜麥中的宏量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

1.1 碳水化合物

藜麥的主要碳水化合物成分是淀粉,其淀粉的含量為52.2%～64.2%(干基),平均粒度為0.6～2.2 μm,小于多數(shù)谷物[5-6]。藜麥淀粉中直鏈淀粉占3%～20%,支鏈淀粉約占90%,因此藜麥淀粉又被視為糯性谷物淀粉。與玉米淀粉、土豆淀粉相比,藜麥淀粉具有水溶性低、糊化溫度低、溶脹能力高等特性,可用于加工食品包裝材料[7]。

藜麥膳食纖維含量為8%～13%,高于其它谷物[3]。藜麥中總膳食纖維、不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維含量分別為14%～20%、10%～14%和1.3%～6.1%,具體含量與原料品種和生長(zhǎng)條件有關(guān),其中不溶性膳食纖維主要由半乳糖醛酸聚糖組成,可溶性膳食纖維主要由阿拉伯聚糖和半乳糖醛酸聚糖組成[8]。近年來(lái),藜麥多糖逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Hu等[9]分離的藜麥多糖由半乳糖醛酸和葡萄糖組成,現(xiàn)有的研究表明藜麥多糖具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抑制脂肪細(xì)胞分化和抗腫瘤等作用[10-11]。

1.2 蛋白質(zhì)、肽和氨基酸

藜麥蛋白質(zhì)含量為12%～23%(干基),高于大麥、大米、玉米等谷類作物,不同品種和產(chǎn)地藜麥的蛋白質(zhì)含量存在差異[2]。藜麥蛋白質(zhì)屬于完全蛋白質(zhì),主要由球蛋白(37%)和清蛋白(35%)組成,可為人體提供各種必需氨基酸[12]。藜麥11S球蛋白是一種擁有四級(jí)結(jié)構(gòu)的寡聚蛋白,2S清蛋白則由高含量的半胱氨酸、精氨酸和組氨酸組成[13]。藜麥還含有植物蛋白中含量較低的賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸。藜麥賴氨酸含量分別是小麥和大米的2倍和1.42倍,適宜于賴氨酸缺乏癥患者[14]。藜麥蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于其他谷類,且具有無(wú)麩質(zhì)和消化率高的特性[15]。因此,藜麥?zhǔn)侨祟惈@取優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的良好選擇。

高含量、高消化率和齊全的氨基酸組成,使得藜麥蛋白質(zhì)成為了制備活性肽的良好來(lái)源。研究表明,藜麥蛋白質(zhì)體外消化液的脂質(zhì)過(guò)氧化抑制率可達(dá)82.10%,與對(duì)照組BHT抗氧化效果相當(dāng)[16]。藜麥蛋白質(zhì)消化液中鑒定出17種潛在的活性肽,其中分子量<5 ku的多肽抗氧化性最強(qiáng)[17]。藜麥活性肽ASPKPSSA和QFLLAGR具有強(qiáng)自由基清除和金屬離子螯合能力,而藜麥活性肽RGQVIYVL則具有ACE抑制活性,有助于幫助控制血壓[18]。Mudgil等[19]制備并鑒定了35種藜麥活性肽,其中QHPHGLGALCAAPPST抑制二肽基肽酶-Ⅳ、α-葡萄糖苷酶和ACE的效果最好,表明其具有降血糖和降血壓潛力。這些藜麥抗氧化活性肽可用于功能性食品開(kāi)發(fā)。

1.3 脂肪

藜麥種子的成分因種子來(lái)源不同而有很大差異[12]。藜麥粗脂肪含量為5.94%～14.5%,脂肪酸不飽和度高達(dá)70%～89.4%[20]。藜麥含有豐富的ω-3和ω-6類不飽和脂肪酸,二者有利于視力、大腦和行為發(fā)育,同時(shí)在預(yù)防治療心血管疾病、前列腺素、動(dòng)脈粥樣硬化中起著重要作用。藜麥中ω-6和ω-3類不飽和脂肪酸含量比為5.3～10.6,接近世界衛(wèi)生組織(WHO)與聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)的推薦比例[3,15]。藜麥油中的主要脂肪酸為亞油酸、油酸、α-亞麻酸和軟脂酸[21]。藜麥油中的α-、β-、γ-和δ-生育酚含量分別為8.03～26、0.41～2、25.89～53和0.93～3 mg/kg,α-和β-生育三烯醇含量分別為0.40～0.62、0.78～3.0 mg/kg,葉黃素含量為3.96～12.42 mg/kg,玉米黃素為0.28～5.37 mg/kg,β-胡蘿卜素為0.26～1.07 mg/kg,不同脂質(zhì)伴隨物的含量差異與藜麥品種有關(guān)[22]。此外,藜麥中植物甾醇含量為637～1 180 mg/kg,其含量高于玉米和大麥[13]。因此,藜麥已被視為一種極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的潛在油料。

2 藜麥中的主要微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

2.1 維生素與礦物質(zhì)

藜麥除了含有豐富的宏量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),還富含具有各種生理活性的微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如維生素、礦物質(zhì)和其他植物化學(xué)成分。藜麥種子富含維生素,如維生素B1、維生素B2、維生素B5、抗壞血酸、葉酸和維生素B6等[20]。研究表明,100 g藜麥中的葉酸和維生素B6可滿足成年人日常所需,而維生素B2能滿足成人40%的日常需求[23]。藜麥種子的葉酸含量居谷物之冠[24]。高含量的維生素E(生育酚)則賦予了藜麥油脂中不飽和脂肪酸良好的穩(wěn)定性[5]。

與小麥和玉米相比,藜麥中鉀、鈣、磷和鎂的含量更高,分別為鉀75～12 000 mg/kg、鈣275～1 487 mg/kg、磷1 400～5 300 mg/kg和鎂260～5 020 mg/kg[25]。Vega-Galvez等[26]研究發(fā)現(xiàn),藜麥中的鈣、鎂和鉀更易被生物體吸收,其鈣、鎂和鉀的含量足以滿足日常飲食攝入量。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽藜麥中的鐵、鈣和鋅含量分別提高了39.43%、49.04%和20.25%[27]。

2.2 酚類化合物

研究人員已經(jīng)從藜麥中鑒定出了26種多酚類化合物,主要為酚酸和黃酮類化合物[28]。藜麥含有香草酸、原兒茶酸、阿魏酸、咖啡酸和對(duì)香豆酸等酚酸類物質(zhì)及其衍生物,其中阿魏酸、咖啡酸和對(duì)香豆酸含量較高[29]。藜麥中的優(yōu)勢(shì)多酚為黃烷醇類黃酮化合物,包括槲皮素和山奈酚及其衍生物,且以槲皮素和山奈酚的糖苷形式為主[30]。藜麥中黃酮含量為362～1 443 mg/kg[31]。部分藜麥品種中還發(fā)現(xiàn)了蘆丁、楊梅素和異鼠李素等黃酮類物質(zhì)[31]。藜麥中酚類物質(zhì)的具體含量與品種、種色、生長(zhǎng)條件等因素有關(guān)[32]。此外,最新研究表明,發(fā)芽處理可有效提高藜麥的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[33]。Al-Qabba等[34]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)芽至6 d時(shí),紅藜麥和黃藜麥的總酚含量提高了200%以上。

3 藜麥面條研究進(jìn)展

藜麥營(yíng)養(yǎng)豐富,具有獨(dú)特的口感和風(fēng)味,且有助于消化、降低血壓和膽固醇等作用。藜麥蛋白質(zhì)對(duì)乳糜瀉患者無(wú)致敏性,是開(kāi)發(fā)無(wú)麩質(zhì)食品的良好配料。面條是我國(guó)傳統(tǒng)主食之一,然而大量食用精細(xì)加工的小麥面制食品,會(huì)增大血糖代謝的負(fù)擔(dān)。隨著我國(guó)糖尿病患者人數(shù)不斷增加,開(kāi)發(fā)可以替代傳統(tǒng)小麥面制品的全谷物或雜糧面制食品逐漸成為了研究熱點(diǎn)。藜麥血糖生成指數(shù)值(GI值)較低,在開(kāi)發(fā)低GI面制食品的方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

藜麥面條的相關(guān)研究文獻(xiàn)見(jiàn)表1。

表1 藜麥面條的相關(guān)研究文獻(xiàn)

然而,藜麥幾乎不含面筋蛋白,無(wú)法形成有序的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);藜麥淀粉中直鏈淀粉含量?jī)H為6%～8%,因此糊化后形成的淀粉基凝膠強(qiáng)度較低[59];同時(shí)豐富的膳食纖維(8%～13%)也會(huì)破壞面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低面團(tuán)穩(wěn)定性,導(dǎo)致藜麥面條產(chǎn)品黏彈性差、易斷條、溶出率高、易渾湯、缺乏良好口感[60]。

藜麥面條產(chǎn)品主要包括生鮮面條、傳統(tǒng)掛面、擠壓面條、方便面和意大利面等(見(jiàn)表1)。通過(guò)傳統(tǒng)壓延工藝生產(chǎn)的雜糧生鮮面條和掛面,往往以小麥粉或紅薯粉、木薯粉、土豆粉等高淀粉原料為主,依賴于小麥面筋蛋白促進(jìn)面條成型,需避免藜麥等雜糧中的淀粉顆粒干擾面筋蛋白形成支撐面條的骨架結(jié)構(gòu)[61]。盡管此工藝加工的藜麥面條口感比較接近小麥掛面和生鮮面條,但由表1可知,現(xiàn)有藜麥掛面和生鮮面條中藜麥添加量一般低于30%,難以充分發(fā)揮其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和健康功效。

因此,國(guó)外研究人員開(kāi)始嘗試在不降低品質(zhì)的基礎(chǔ)上,利用各種技術(shù)手段提高面條中藜麥的添加量。主要技術(shù)手段包括添加品質(zhì)改良劑、預(yù)糊化藜麥粉和擠壓改性等。親水膠體、磷酸鹽、外源蛋白和酶制劑是常用的品質(zhì)改良劑,尤其是添加具有良好凝膠性能的外源蛋白能強(qiáng)化面條內(nèi)部結(jié)構(gòu),改善面條的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性。例如添加谷朊粉能增強(qiáng)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,從而可改善藜麥等無(wú)面筋蛋白面條存在的斷條、不成型等問(wèn)題。魏小雁等[44]在添加谷朊粉(6.0%)、變性淀粉等改良劑后,掛面中藜麥粉的添加量可以達(dá)到40%。目前,市面上藜麥粉添加量最高的掛面中藜麥粉添加量可達(dá)到45%,遠(yuǎn)低于燕麥和蕎麥掛面。由此可見(jiàn),單純依靠添加谷朊粉等改良劑提升藜麥的添加量作用有限。

藜麥粉進(jìn)行擠壓預(yù)糊化處理是雜糧面條加工中常用的技術(shù)手段之一,淀粉顆粒在擠壓腔內(nèi)高溫、高壓、剪切力等多種因素的協(xié)調(diào)作用下部分崩解,淀粉的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排、重新交聯(lián)形成膠束,形成了以淀粉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為支撐骨架的面條,可實(shí)現(xiàn)高含量或全雜糧面條的加工[62]。其加工設(shè)備一般為單螺桿或雙螺桿擠壓機(jī),主要通過(guò)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速、擠壓溫度和加水量等工藝參數(shù),并輔之以添加改良劑改變?cè)衔镄砸赃_(dá)到控制淀粉糊化度的目的,可有效解決高添加或全藜麥面條因無(wú)面筋蛋白而存在的易斷條、易糊湯等問(wèn)題。擠壓處理對(duì)面條中藜麥粉添加量及品質(zhì)影響如表1所示,陳若瑄[46]在添加0.3 g/100 g瓜爾膠后,成功擠壓出全藜麥面條,既提高了其營(yíng)養(yǎng)功能,又能獲得良好的口感和蒸煮品質(zhì)。但擠壓過(guò)程中的高溫和高機(jī)械能對(duì)淀粉有較強(qiáng)的降解作用,導(dǎo)致擠壓的藜麥面條淀粉體外消化率較高,不利于開(kāi)發(fā)低GI面條。在面條加工過(guò)程中添加外源性蛋白可吸附或包裹淀粉顆粒,能有效降低其淀粉的體外消化水平[47]。

4 結(jié)語(yǔ)

藜麥?zhǔn)且环N高蛋白、低熱量、活性物質(zhì)豐富的類全谷物,它作為一種營(yíng)養(yǎng)素組成優(yōu)越的“類全谷物”食品受到廣大消費(fèi)者的青睞,具有廣泛的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。不含麩質(zhì)、膳食纖維含量高的特點(diǎn),使得藜麥在開(kāi)發(fā)無(wú)麩質(zhì)、低GI面條等面制食品方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但不含面筋蛋白、直鏈淀粉含量低、膳食纖維含量高導(dǎo)致藜麥制面過(guò)程中難以形成有序、穩(wěn)定、連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由此導(dǎo)致藜麥面條存在不易成型、易糊湯等問(wèn)題。

基于此,今后藜麥面條品質(zhì)改良技術(shù)還可圍繞以下兩點(diǎn)展開(kāi):(1)挖掘藜麥制粉工藝與其面條制品品質(zhì)的內(nèi)在關(guān)聯(lián),深入研究不同粒徑和配比的皮粉、芯粉對(duì)面條的加工適應(yīng)性及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響規(guī)律,以及對(duì)皂苷去除的影響,從原料端實(shí)現(xiàn)面條專用藜麥粉的制備;(2)預(yù)糊化處理是實(shí)現(xiàn)高添加或全藜麥面條加工的有效措施,而探索高溫、快速預(yù)糊化方式并抑制藜麥淀粉消化率升高是面條品質(zhì)改良的重要切入點(diǎn)。