魏香玉,于鯤,吳迪,黃小秀,何維,杜傳來(lái)

(安徽科技學(xué)院 食品工程學(xué)院,安徽 滁州,233100)

近年來(lái),人們對(duì)食品的需求不再僅限于飽腹,而是更關(guān)注其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,尤其是對(duì)于慢性疾病(糖尿病、肥胖、高血壓)相關(guān)食品的關(guān)注度明顯增高[1]。掛面作為中國(guó)傳統(tǒng)主食,深受消費(fèi)者的喜愛(ài),研究表明,雜糧對(duì)延緩掛面中淀粉消化速率有明顯效果[2]。隨著雜糧對(duì)人類(lèi)健康的益處不斷被挖掘,人們對(duì)雜糧掛面的消費(fèi)熱情也逐漸攀升,然而,富含多種營(yíng)養(yǎng)素的雜糧因其成分的特殊限制了其在面制品中的應(yīng)用,雜糧掛面的難成型依然是行業(yè)難題。如何平衡提高雜糧掛面中雜糧比例與改善品質(zhì)這2個(gè)相互矛盾的問(wèn)題,是雜糧掛面工業(yè)化進(jìn)程中亟待解決的問(wèn)題。

高粱是在我國(guó)種植面積較為豐富的雜糧,以往常被應(yīng)用于飼料和釀酒工業(yè),隨著雜糧的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值被關(guān)注,高粱的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到主食等方便食品[3]。將高粱磨成粉制成高粱掛面,具有一定的降血糖功效[4]。但隨著高粱添加量的增加,其對(duì)小麥面筋蛋白的破壞作用增強(qiáng),導(dǎo)致高粱掛面成型難,品質(zhì)難以得到保證。本研究采用特殊工藝提高高粱粉在高粱掛面中的添加量,同時(shí)利用綠茶粉增強(qiáng)高粱掛面的抗消化特性。綠茶粉幾乎保留了綠茶全部的營(yíng)養(yǎng)成分,綠茶的降糖作用已被大量研究證實(shí)[5-6]。目前尚缺乏關(guān)于綠茶粉與高粱粉結(jié)合制備雜糧掛面的研究,尚無(wú)綠茶粉影響高粱掛面的品質(zhì)與消化特性的理論研究。

本研究采用特殊工藝將高粱粉添加量提升到50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的同時(shí),提升了高粱掛面的品質(zhì)特性。在此基礎(chǔ)上,研究了綠茶粉對(duì)高粱掛面品質(zhì)與消化特性的影響,從宏觀品質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)變化綜合分析了綠茶高粱掛面中淀粉消化機(jī)制。研究結(jié)果可為雜糧掛面的品質(zhì)改良與延緩消化特性提供理論參考,也為實(shí)現(xiàn)茶與食品的創(chuàng)新性結(jié)合提供了新思路。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

富強(qiáng)高筋小麥粉(水分含量13.43%、灰分含量0.57%、蛋白質(zhì)含量12.59%),金沙河集團(tuán)有限公司;綠茶粉(水分含量3.79%、茶多酚含量127 mg/g、蛋白質(zhì)含量22.49%),江西婺源縣盞尖茶業(yè)有限公司;高粱籽粒(水分含量11.46%、灰分含量1.37%、蛋白質(zhì)含量12.78%),吉林市金貞熙農(nóng)產(chǎn)品加工有限公司;食鹽,河南省鹽業(yè)總公司。

豬胰腺α-淀粉酶(14 U/mg),源葉生物科技有限公司;葡萄糖苷酶(50 U/mg),上海凱爾生物科技有限公司;葡萄糖試劑盒,南京建成生物工程研究;其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

MT25壓面機(jī),廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司;Mixolab2混合試驗(yàn)儀,法國(guó)肖邦公司;CT3質(zhì)構(gòu)儀,美國(guó)Brookfield公司;TS-110X50水浴搖床,上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司;752型紫外分光光度計(jì),上海光譜儀器有限公司;KDC-160HR高速冷凍離心機(jī),科大創(chuàng)新股份有限公司;SR64色差儀,三恩馳儀表有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 綠茶高粱面團(tuán)的熱機(jī)械性能測(cè)定

利用Mixolab測(cè)試綠茶粉對(duì)小麥面團(tuán)熱機(jī)械性能的影響,測(cè)試方法依據(jù)Chopin+協(xié)議操作。按質(zhì)量比1∶1混合小麥粉和高粱粉后,再添加其總質(zhì)量的0%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%的不同添加量水平的綠茶粉制備混合粉,最后將混合粉置于Mixolab槽中根據(jù)設(shè)置程序進(jìn)行測(cè)試。

1.3.2 綠茶高粱掛面的制備

首先將高粱籽粒經(jīng)研磨機(jī)粉碎過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩制備成高粱粉,再以料液比2∶1(g∶mL)將高粱粉與沸水混合制備成高梁面絮,再立即將含有不同添加量(0%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))綠茶粉的小麥面粉與高梁面絮置于和面機(jī)中,加入總粉質(zhì)量23%的蒸餾水和1%的食鹽按照預(yù)設(shè)的和面程序?qū)⑵浜统擅鎴F(tuán)。制備好的面團(tuán)熟化30 min后利用壓面機(jī)逐步將其從3 mm壓制成1 mm的面片,再切絲形成面條。面條干燥置于室內(nèi)條件下自然晾干直至水分含量為11%左右,最后將干制面條切成15 cm長(zhǎng)裝入密封袋中備用。

1.3.3 綠茶高粱掛面的蒸煮特性

1.3.3.1 最佳蒸煮時(shí)間

將20根掛面置于500 mL沸水中,每10 s取出1條,并對(duì)其進(jìn)行觀察是否存在白芯,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次,最終以掛面煮至后白芯消失的時(shí)間為最佳蒸煮時(shí)間。

1.3.3.2 斷條率的測(cè)定

將20根掛面放入500 mL沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間,取出后用冷水沖10 s,再對(duì)斷條掛面進(jìn)行計(jì)數(shù)(n)。最后根據(jù)公式(1)計(jì)算掛面的斷條率:

(1)

1.3.3.3 吸水率和蒸煮損失率的測(cè)定

取一定質(zhì)量(m1)的掛面于500 mL沸水中,煮至最佳蒸煮時(shí)間,取出后用冷水沖10 s,然后用濾紙迅速擦掉面條表面的水分,記錄質(zhì)量為m2。將冷卻后的面湯全部轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中,并在250 mL恒重?zé)?m0)中加入100 mL的溶液干燥到恒重,記錄質(zhì)量為m3。具體計(jì)算如公式(2)～公式(3)所示:

(2)

(3)

1.3.4 綠茶高粱掛面的質(zhì)構(gòu)特性

將15根待測(cè)掛面置于500 mL開(kāi)水中煮沸,煮至最佳蒸煮時(shí)間,取出后用冷水沖洗10 s,用濾紙吸干表面多余的水分。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定:采用TA10平底柱型探頭,測(cè)試速率為3.0 mm/s、目標(biāo)值0.5 mm、感應(yīng)力5 g、2次壓縮間隔10 s,對(duì)每一種樣品進(jìn)行6次以上的試驗(yàn)。

1.3.5 綠茶高粱掛面色差的測(cè)定

色差測(cè)定方法參考張家輝等[7]的方法,取方法“1.3.2節(jié)”綠茶高粱掛面制備過(guò)程中的面片進(jìn)行色差測(cè)定,將面片平鋪于白紙上,用色差儀測(cè)定并記錄L、a、b值。

1.3.6 綠茶高粱掛面的感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)采用定量描述分析法,首先對(duì)10位感官評(píng)定員進(jìn)行感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)。測(cè)試過(guò)程中所有待測(cè)樣品需同時(shí)煮至最佳蒸煮時(shí)間,隨后將其隨機(jī)編號(hào)分配給評(píng)價(jià)員。感官評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括色澤、口感、軟硬度、黏彈性、光滑度和表觀。

1.3.7 綠茶高粱掛面表面微觀結(jié)構(gòu)的觀察

微觀結(jié)構(gòu)觀察方法參照KIM等[8]的方法稍作修改,首先將待測(cè)掛面經(jīng)凍干機(jī)冷凍干燥,然后將待測(cè)樣品固定在樣品臺(tái)上噴金,最后在20 kV電壓、1 000倍的電子掃描顯微鏡下觀察掛面表面的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.8 綠茶高粱掛面中淀粉體外消化性的測(cè)定

消化特性的測(cè)量參考ENGLYST等[9]和CHUNG等[10]的方法稍作修改。具體方法如下:準(zhǔn)確稱(chēng)取100 mg樣品于50 mL錐形瓶中,加入15 mL pH 5.2的0.2 mol/L乙酸鈉緩沖溶液混勻,置于沸水浴中,連續(xù)攪拌30 min,冷卻后,在37 ℃恒溫水浴搖床中振蕩10 min。然后加入10 mL混合酶液(290 U/mL豬胰-淀粉酶,15 U/mL糖化酶)置于37 ℃恒溫水浴搖床中消化。消化0、20、60、120、150、180 min后,取0.5 mL上清液,立即加入2 mL無(wú)水乙醇使酶失活,然后離心(5 000 r/min,15 min),最后用葡萄糖試劑盒進(jìn)行葡萄糖的含量測(cè)定。樣品中總淀粉(total starch,TS)含量參照GB 5009.9—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》中酸水解法測(cè)定?？煜矸?rapidly digestible starch, RDS)、慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)和抗性淀粉(resistant starch, RS)的含量計(jì)算如公式(4)～公式(6)所示:

(4)

(5)

(6)

式中:FG代表樣品中游離的葡萄糖含量;G20、G120分別為20 min和120 min時(shí)的葡萄糖含量。

以振蕩時(shí)間作為橫坐標(biāo),以淀粉水解速率為縱坐標(biāo),繪制了相應(yīng)的水解曲線。

水解指數(shù)(hydrolysis index,HI)是指試樣水解曲線下的面積與白面包水解曲線下的面積之比。估計(jì)血糖生成指數(shù)(estimated glycemic index, eGI)參考GRANFELDT等[11]的方法,依據(jù)公式(7)計(jì)算:

eGI=0.862×HI+8.198

(7)

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Origin 2018軟件制圖和SPSS 23軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,方差分析使用Ducan檢驗(yàn)。當(dāng)P<0.05時(shí),有顯著性差異。所有試驗(yàn)均重復(fù)3次以上,測(cè)量數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合面團(tuán)的熱機(jī)械性能分析

表1為不同添加量綠茶粉對(duì)高粱小麥混合面團(tuán)的熱機(jī)械性能的影響結(jié)果,隨綠茶粉添加量的增加,高粱小麥混合粉吸水率顯著增加,分析原因可能是添加綠茶粉后混合面團(tuán)中羥基含量增加,羥基與水分子通過(guò)氫鍵作用增強(qiáng)了面團(tuán)的吸水能力[12]。隨著綠茶粉加入量的增大,其面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間顯著延長(zhǎng)。穩(wěn)定時(shí)間是衡量面筋強(qiáng)度的最重要指標(biāo),穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng),面筋結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,面筋強(qiáng)度越強(qiáng)。當(dāng)綠茶粉添加至3%時(shí),混合面團(tuán)的形成時(shí)間由3.10 min延長(zhǎng)至4.86 min,說(shuō)明綠茶粉增強(qiáng)了面團(tuán)的筋度。這可能是綠茶粉中含有22.49%的蛋白質(zhì)提高了混合粉的蛋白含量,也可能是綠茶粉中復(fù)雜的成分改善了混合面團(tuán)的流變學(xué)特性[13]。C4與C3的比值可表示蒸煮穩(wěn)定性,綠茶粉在添加量為3%時(shí),混合粉的蒸煮穩(wěn)定性顯著降低,可能是由于綠茶粉中的茶纖維破壞了淀粉和蛋白質(zhì)的相互作用[14]?？梢?jiàn)綠茶粉的過(guò)量添加可能對(duì)混合面團(tuán)產(chǎn)生消極作用,因此,適當(dāng)添加綠茶粉對(duì)混合面團(tuán)的加工性能有一定的改善作用。

表1 不同添加量綠茶粉對(duì)面團(tuán)熱機(jī)械性能的影響

2.2 綠茶粉對(duì)高粱掛面蒸煮特性的影響

面條的蒸煮性能指標(biāo)主要有最佳蒸煮時(shí)間、蒸煮斷條率、吸水率和蒸煮損失率。蒸煮損失率與斷條率是影響面食質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要因素。由圖1可知,隨著綠茶粉添加量的增加,綠茶高粱掛面的最佳蒸煮時(shí)間略有延長(zhǎng),吸水率則呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。綠茶粉對(duì)高粱掛面最佳蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)作用可能是由于其阻礙了蒸煮過(guò)程中水分向面條中心的遷移過(guò)程,從而影響了高粱掛面的吸水率[15]。當(dāng)添加量增至3%時(shí)吸水率略有回升,這與其蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)有一定的關(guān)系,面條的吸水率與蒸煮時(shí)間呈正比例關(guān)系。由圖2可知,添加綠茶粉后高粱掛面的斷條率、蒸煮損失率均有一定程度的下降,但隨著綠茶粉添加量的增加超過(guò)2%,斷條率和蒸煮損失率增加,可能是綠茶粉中茶纖維破壞了淀粉與蛋白質(zhì)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得面條在蒸煮過(guò)程中包在面筋網(wǎng)絡(luò)中的淀粉顆粒、綠茶顆粒等更易暴露和流失,也可能是綠茶粉增加了面條中蛋白質(zhì)的含量,引發(fā)面條煮制損失率增大。

圖1 綠茶粉對(duì)高粱掛面蒸煮時(shí)間和吸水率的影響

圖2 綠茶粉對(duì)高粱掛面蒸煮損失率和斷條率的影響

2.3 綠茶粉對(duì)高粱掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度的大小可評(píng)價(jià)面條咬斷需要的力,彈性的大小可反映面條被咬后回彈的力。圖3顯示了綠茶粉對(duì)高粱掛面品質(zhì)的影響,表明加入綠茶粉后,其硬度顯著提高,也就是面條的口感更硬了,一定程度上可以改善高粱掛面蒸煮后的勁道感[16]。隨著綠茶粉添加量的增加,高粱掛面的彈性變化不顯著。這可能是由于綠茶粉中多酚破壞了麥膠蛋白和麥谷蛋白之間二硫鍵的穩(wěn)定性,使得面條硬度明顯增加[17]。彈性的形成與面條中蛋白質(zhì)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在相關(guān)性,當(dāng)綠茶粉添加量增加至3%時(shí),面條彈性略有降低,可能是多酚與茶纖維對(duì)面筋結(jié)構(gòu)的雙重破壞作用導(dǎo)致彈性降低。

圖3 綠茶粉對(duì)高粱掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.4 綠茶高粱掛面的色澤與感官特性

由表2可知,綠茶粉對(duì)高粱面片的色澤有顯著影響。隨著綠茶粉用量的增加,高粱面片L值和a值呈顯著下降趨勢(shì),b值顯著升高。即綠茶粉的添加使得高粱掛面的色澤變成暗綠色,顯然高粱掛面的亮度降低到一定程度是不被消費(fèi)者接受的。因此,綠茶粉添加量為2%時(shí)高粱掛面色澤較為合適,為進(jìn)一步評(píng)價(jià)綠茶粉對(duì)高粱掛面品質(zhì)的影響,采用感官評(píng)價(jià)方法輔助驗(yàn)證色差與質(zhì)構(gòu)的結(jié)果。如圖4所示,添加綠茶粉后高粱掛面光滑性、色澤、外觀狀態(tài)、軟硬度、黏彈性、口感等均有所變化。感官結(jié)果顯示,綠茶粉添加量為2%時(shí)高粱掛面的色澤較為受歡迎。由于綠茶粉中含有多酚,當(dāng)添加量增至2%以上高粱掛面可明顯嘗到苦味,使其感官評(píng)分值降低。

圖4 綠茶粉對(duì)高粱掛面感官特性的影響

表2 綠茶粉對(duì)高粱面片色差的影響

2.5 綠茶粉對(duì)高粱掛面表面微觀結(jié)構(gòu)的影響

不同添加量的綠茶粉對(duì)高粱掛面表面微觀結(jié)構(gòu)的影響如圖5所示。從圖5中可觀察到不同綠茶粉添加量高粱掛面的表面結(jié)構(gòu)存在顯著差異。適量添加綠茶粉(1.5%、2%)后高粱掛面的表面結(jié)構(gòu)有所改善,淀粉顆粒較好地被包裹在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,表面裂紋與間隙明顯減少。然而,當(dāng)綠茶粉添加量超過(guò)2%時(shí),高粱掛面的微觀結(jié)構(gòu)則與未添加樣品類(lèi)似,甚至出現(xiàn)更多的淀粉顆粒裸露在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外,這一研究結(jié)果與韋玲冬等[18]報(bào)道的相一致,這也可以輔助驗(yàn)證高添加量綠茶粉導(dǎo)致高粱掛面蒸煮損失增加的現(xiàn)象。

a-0%;b-1%;c-1.5%;d-2%;e-2.5%;f-3%

2.6 綠茶粉對(duì)高粱掛面中淀粉體外消化特性的影響

由圖6可知,不同添加量的綠茶粉對(duì)高粱掛面體外消化特性的影響較為明顯,不同樣品的淀粉消化趨勢(shì)基本相似。在消化過(guò)程的前20 min,淀粉的水解速度相對(duì)較快。隨著消化過(guò)程持續(xù)20 min,淀粉的水解速度逐漸減慢。綠茶粉的添加對(duì)高粱掛面中淀粉的水解率影響較為顯著,隨著綠茶粉添加量的增加,高粱掛面中淀粉水解率分別為63.12%、62.03%、60.49%、59.70%、58.15%和58.77%。由表3進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),不同樣品間SDS含量變化無(wú)顯著差異,RDS和RS變化較為顯著。隨著綠茶粉添加量的增加,高粱掛面中RDS含量降低了4.00%～8.95%,RS含量增加了3.60%～11.14%,eGI降低了3.46%～8.20%。此結(jié)果與前人研究中eGI和RDS的含量呈顯著的負(fù)相關(guān)性結(jié)論一致[19]。分析原因一方面可能是茶多酚與直鏈淀粉的疏水作用能夠形成復(fù)雜的絡(luò)合物,其結(jié)構(gòu)在淀粉酶消化過(guò)程中不易水解[20-21],另一方面,多酚物質(zhì)中的酚羥基與消化酶活性中心發(fā)生結(jié)合,形式π-π共軛體系,抑制消化酶催化活性[22-23]。也有研究表明,茶多酚能夠明顯地抑制α-淀粉酶和葡萄糖苷酶,并能顯著延緩人類(lèi)的血糖反應(yīng)[24]。此外,綠茶粉中茶纖維作為物理屏障阻礙了淀粉酶與淀粉之間的接觸,同樣可以起到延緩淀粉消化速率的效果。

圖6 綠茶粉對(duì)高粱掛面中淀粉體外消化率的影響

表3 綠茶粉對(duì)高粱掛面的淀粉體外消化特性和eGI值的影響

3 結(jié)論

綠茶粉對(duì)高粱掛面的品質(zhì)與消化特性有顯著改善效果。添加適量的綠茶粉后高粱小麥混合面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間明顯增加,但添加量達(dá)到3%時(shí)蒸煮穩(wěn)定性顯著降低。蒸煮特性、質(zhì)構(gòu)特性、色差與感官評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)綜合分析認(rèn)為綠茶粉的添加量為2%時(shí)高粱掛面的品質(zhì)較好。微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果表明,綠茶粉添加量超過(guò)2%時(shí)高粱掛面的表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較多裂紋和間隙,淀粉顆粒裸露較多,不能較好地被包裹在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。高于2%添加量的綠茶粉可顯著使高粱掛面的抗性淀粉含量增加和eGI值降低。因此,本研究認(rèn)為適量添加綠茶粉不僅可以改善高粱掛面的品質(zhì),還可延緩高粱掛面中淀粉的消化速率,研究結(jié)果可為低GI雜糧食品的研發(fā)提供理論參考。