青稞β-葡聚糖對冷凍熟面品質的影響

范珈璇 裘清揚 王金榮 郭曉娜 朱科學

(江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

近年來糖尿病、高血壓等慢性病的發病率呈現增加趨勢，高含量雜糧健康主食的開發受到越來越多的關注[1]。青稞屬于禾本科小麥族大麥屬中的大麥變種之一，其所含非淀粉多糖類組分高于其他谷類作物[2]，同時，青稞中β-葡聚糖的含量高達8.62%，為全球大麥之最[3]。β-葡聚糖不僅有改善腸道菌群環境、降低膽固醇等作用[4]，在日常生活中食用高含量青稞β-葡聚糖食品還能夠改善2型糖尿病患者的糖代謝[5]。目前，由于青稞的食品加工適應性差，大多被用于酒[6]和醋[7]的釀造，而在青稞食品上的應用相對較少。

面條作為中國的傳統主食之一，深受消費者的喜愛。近年來，隨著生活節奏的加快和生活水平的提高，冷凍熟面作為一種新型面條產品，迎合了現代人對面制食品營養健康、方便即食、無防腐劑的消費需求，成為食品領域的一個研究熱點[8]，具有較好的市場前景。但由于冷凍熟面在長時間凍藏過程中品質會發生劣變，目前有研究表明加入變性淀粉[9]、親水膠體[10]等能顯著提高食品的凍融穩定性[11]，親水膠體是一類具有親水性的高分子化合物，谷物來源β-葡聚糖是一種天然親水膠體，它的添加對冷凍熟面的保藏具有重要意義，也有研究表明大分子量β-葡聚糖加入對面制食品流變學特性存在劣化作用，對面制品中面筋網狀結構的形成存在阻礙作用[12]53。現如今有研究通過加入酶對β-葡聚糖進行限制性酶解，以改善面制品品質[13]89，基于此，本研究通過熱水浸提法將青稞中β-葡聚糖提取出來并作為調質劑添加于冷凍熟面中，研究其對冷凍熟面蒸煮特性、質構特性、水分分布和感官品質的影響，采用酶解青稞β-葡聚糖研究其酶解物對冷凍熟面品質的影響，為研究青稞冷凍熟面的改良劑，開發含有青稞β-葡聚糖的冷凍熟面新產品提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高筋小麥粉：面筋蛋白含量為13.01%，濰坊風箏面粉有限公司；

精制食鹽：江蘇省鹽業集團有限責任公司；

青稞：甘肅奇正實業集團有限公司；

β-葡聚糖標準品：純度 ≥95%，美國Aldrich-Sigma公司；

耐高溫α-淀粉酶：40 000 U/mL，江蘇銳陽生物科技有限公司；

β-葡聚糖酶：30 000 U/g，南寧東恒華道生物科技有限責任公司；

鹽酸、濃硫酸、乙醇、剛果紅、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉：分析純，國藥化學試劑有限公司。

1.2 試驗儀器

超級恒溫水槽：DKB-501A型，上海森信實驗儀器有限公司；

電動機械攪拌器：RW20型，德國IKA公司；

旋轉蒸發儀：R-501型，上海申順生物技術有限公司；

超濾膜包：OS001C12型，美國Pall公司；

真空冷凍干燥機：LGJ-10E型，北京四環科學儀器廠有限公司；

紫外分光光度計：TU-1810型，北京普析通用儀器有限責任公司；

小型和面機：Kitchen Aid型，英國Kitchen Aid 公司；

實驗面條機：JMTD-168/140型，北京東方孚德技術發展中心；

電子分析天平：BT-25S型，賽多利斯科學儀器有限公司；

質構儀：TA-XT plus型，英國Stable Microsystems公司；

低場核磁共振分析儀：MesoMR23-060V-I型，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 青稞β-葡聚糖的提取及純化 根據文獻[14]修改如下：首先將青稞磨粉過60目篩，將篩下物青稞粉與去離子水按1∶10 (g/mL)混合，逐滴添加0.1 mol/L NaOH調節pH值至7.0，在55 ℃下恒溫水浴提取2 h，攪拌使體系處于均勻狀態，于4 500 r/min離心30 min，棄去沉淀，調節上清液pH值至6.4，將耐高溫α-淀粉酶與上清液按體積比1∶4 000混合，置于95 ℃水解30 min，將水解后的溶液于4 500 r/min離心40 min，棄去沉淀，調節上清液pH值至4.5，在4 ℃條件下放置2 h后于4 500 r/min離心40 min，棄去沉淀，調節上清液pH至7.0，在55 ℃下旋轉蒸發濃縮至原體積的1/3，加入等體積95%乙醇，4 ℃下過夜沉淀，收集沉淀即為粗β-葡聚糖提取物，將沉淀用超濾膜包進行超濾以純化，然后冷凍干燥。

1.3.2 青稞β-葡聚糖含量的測定

(1) 標準曲線的繪制：根據文獻[15]，配置0.1 mg/mL的β-葡聚糖溶液，按比例加入去離子水配置成0.01，0.02，0.04，0.05 mg/mL的β-葡聚糖溶液各2 mL向各個濃度的β-葡聚糖溶液中加入4 mL剛果紅溶液(0.1 mg/mL)，搖勻，置于20 ℃條件下恒溫水浴30 min后在545 nm處測定吸光值，空白組無β-葡聚糖，吸光值采用紫外分光光度計進行測量。

(2)β-葡聚糖含量的測定：取1 mL樣品(0.5 mg/mL，70 ℃ 助溶)，加入1 mL去離子水，再加入4.0 mL剛果紅溶液，搖勻，置于20 ℃水浴鍋中，反應30 min，于545 nm處測定吸光值，每組試驗重復3次。然后借助于上述標準曲線計算提取樣品中β-葡聚糖的含量。

1.3.3 冷凍熟面的制作工藝β-葡聚糖添加比例為面粉質量的0.00%，0.03%，0.06%，0.09%，0.30%，0.60%，0.90%，按照添加比例準確稱量青稞β-葡聚糖分別溶解于105 mL去離子水，待完全溶解后加入4.5 g鹽，將混合均勻的溶液倒入300 g面粉中，打開和面機，先慢速攪拌5 min，再快速攪拌2 min，共計7 min；將面絮放入自封袋靜置熟化15 min，然后壓延，輥間距分別為2.0，1.5，1.0 mm各5次，面片切條(切刀間距2 mm)，沸水蒸3 min，微沸煮3 min，冷卻1 min，瀝水1 min，放入自封袋密封于-40 ℃凍結1 h，置于-18 ℃冰箱凍藏。

1.3.4β-葡聚糖的酶解 根據文獻[13]68修改如下：取樣品量0.09 gβ-葡聚糖2份，分別加入到2個50 mL燒杯，各加入蒸餾水20 mL，再分別取添加量為β-葡聚糖質量的0.00%和0.02%的β-葡聚糖酶(30 000 U/g)加入燒杯中，均在55 ℃ 下酶解6 min，后立即沸水浴滅酶10 min，待燒杯中溶液冷卻至室溫后備用。

1.3.5 含有β-葡聚糖酶解物的冷凍熟面的制作 將上述酶解后的溶液用適量蒸餾水補足液體量至35 mL，取鹽1.5 g，面粉100 g，進行冷凍熟面的制作，制作方法同1.3.3，保證每次操作方法一致。

1.3.6 冷凍熟面的蒸煮品質測定

(1) 蒸煮損失測定：根據文獻[16]10，準確稱取一定量的生面條，收集面條預煮后的面湯和冷卻水，冷卻至室溫后，移入500 mL 容量瓶中，定容并混合均勻。量取100 mL 面湯于250 mL燒杯(已恒重)中，在電爐上蒸發去除大部分水分后，將燒杯移入105 ℃電熱干燥箱中烘制恒重，稱重，按照式(1) 計算預煮損失率。采用相似的方法測定冷凍熟面的復煮損失率，復煮時間為90 s。

(1)

式中：

CL——蒸煮損失率，%；

M0——生面條的重量，g；

M1——恒重后的燒杯質量，g；

M2——蒸去大部分水后恒重后的燒杯，g。

(2) 吸水率測定：根據文獻[16]10-11，準確稱取一定量的生面條，將冷凍熟面復熱 90 s后，瀝干1 min，用5張濾紙迅速吸干面條表面水分，稱重，做2次平行求平均值，按式(2)計算吸水率。

(2)

式中：

WA——吸水率，%；

M3——生面條的重量，g；

M4——吸干表面水分后面條的質量，g。

1.3.7 質構特性測定 根據文獻[16]11，取冷凍熟面煮90 s，冷水沖淋至冷卻，瀝水各1 min，用濾紙吸水5次后用保鮮膜包住，每個樣品平行12次以上，舍去最大值、最小值及錯誤值。利用質構儀測定。首先采用1 kg砝碼將儀器進行力校準，具體參數設置：

(1) 全質構測定(TPA)：選用HDP/PFS型號探頭，校準距離為15 mm，測試模式為TPA，測試前、中、后速度均為0.8 mm/s，壓縮比為75%，觸發力為5 g，兩次壓縮的間隔時間為1 s；每次測定取2根面條平行放置于載物臺上。

(2) 拉伸測定：選用A/SPR型號探頭，校準距離為60 mm，測試模式為Measure force in extension，測試前、中、后速度分別為2，2，10 mm/s，觸發力為5 g。

1.3.8 面條水分分布的測定 采用低場核磁共振分析儀進行測定，根據文獻[17]13修改如下：將復煮后的面條置于冷卻水中迅速冷卻后，截取面條縱向中間位置(長度為1.5 cm)，立刻放入永久磁場中心位置的射頻線圈中心(線圈直徑25 mm)，然后采用MSE序列進行橫斷面成像試驗，分析復煮后面條內部的水分分布變化，具體參數設置：切片寬度為3 mm，切片間隙為2.6 mm，切片數量為3，讀取大小為256，回波時間TE為20 ms，重復時間為500 ms，掃描次數NS為2，每份樣品測3次。

1.3.9 感官評定 參照SB/T 10137—93制訂如表1所示的評價標準。選10人以上組成品評小組。評價指標包括熟面色澤、表觀狀態、適口性、韌性、黏性、光滑性以及食味共7項指標，結果取平均值作為最終得分。

1.3.10 數據統計及分析 用SPSS 19.0軟件進行統計分析，用ANOVA分析各組結果間的差異顯著性(P<0.05)。結果以平均值±標準差表示。用Origin 8.0軟件進行積分計算。

2 結果與分析

2.1 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面蒸煮品質的影響

2.1.1 復煮吸水率 如圖1所示，隨著β-葡聚糖添加量的增加，吸水率呈先增加后減小的趨勢，可能是β-葡聚糖具有強吸水性，能形成一定的親水膠體結構，使面條的吸水率增加，與Shabir等[18]的研究結果基本一致。當添加量>0.06%時，β-葡聚糖可能會形成凝膠網絡結構，抑制淀粉等物質的吸水，使面條的吸水率呈下降趨勢[19]。研究結果表明較佳的青稞β-葡聚糖添加量為0.06%，β-葡聚糖的添加影響了冷凍熟面在冷凍或復煮過程中水分的遷移。

表1 面條綜合感官評分標準及細則Table 1 Comprehensive sensory evaluation criteria and specifications for noodles

不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)圖1 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面復煮吸水率的影響Figure 1 Effect of wild oat beta glucan on recooking water absorption of frozen cooked noodles (n=4)

2.1.2 蒸煮損失 如圖2所示，隨著β-葡聚糖添加量的增加，預煮蒸煮損失與復煮蒸煮損失均呈先上升后下降的趨勢，并都于添加量為0.09%時最大，可能是β-葡聚糖擁有強親水性，面條制作過程中β-葡聚糖會吸收過多的水分，使得面筋蛋白可利用的水分減少，從而形成連續性差、結構松散的面筋網絡結構[20]，使面條中的淀粉更易溶出，此外β-葡聚糖具有水溶性，蒸煮過程中會有部分β-葡聚糖溶解在水中，故高添加量的β-葡聚糖也會導致面條蒸煮損失的增加[21]。當β-葡聚糖增加量>0.09%，面條的蒸煮損失下降，可能是當添加量過多時，β-葡聚糖形成一定的凝膠網絡結構，更好地鎖住了淀粉顆粒從而減少淀粉的溶出，降低面條的蒸煮損失，與許春華[19]的研究結果基本一致。

不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)圖2 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面蒸煮損失率的影響 Figure 2 Effect of wild oat beta glucan on cooking losses of frozen cooked noodles (n=4)

2.2 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面質構特性的影響

如表2所示，冷凍熟面的硬度、咀嚼度和黏著性均隨著β-葡聚糖添加量的增加呈先下降后上升的趨勢，而黏性呈先上升后下降的趨勢，一方面可能是β-葡聚糖是高分子多糖，具有強親水性，少量β-葡聚糖的加入與面筋蛋白競爭吸水，減少了面筋蛋白可以利用的水，造成了面筋蛋白網狀結構較差；另一方面可能是β-葡聚糖的加入改變了蛋白質的三級結構，進而引起了面筋蛋白中二硫鍵含量的減少，導致面筋蛋白分子之間相互作用減弱，使得黏著性、咀嚼度呈顯著下降(P<0.05)和黏性呈顯著上升(P<0.05)，與Zhou等[22]的研究結果基本一致。但當再加入一定量的β-葡聚糖時，咀嚼度呈顯著增加(P<0.05)，黏性下降，可能是β-葡聚糖的凝膠性抑制了淀粉的糊化，使得面條膨脹力降低，從而隨著添加量的增加，硬度、黏著性、咀嚼度增加，黏性下降[23]。

從表2還可以看出，隨著β-葡聚糖添加量的增加，拉斷力呈先下降后上升的趨勢，而拉伸距離呈先上升后下降的趨勢。這可能是β-葡聚糖的強吸水性使其與面條中的面筋蛋白競爭吸水，導致了面筋蛋白的吸水量降低，產生負面影響[24]，當再添加一定量的β-葡聚糖時，出現了類似親水膠體的凝膠作用，提升了面條內部的黏著性，使面條的品質得以改善[25]，李冰等[26]的研究表明隨著親水膠體添加量的增加，面條內面筋蛋白的網孔孔徑會變小，結構更加密實，構成的凝膠結構有更好的支撐作用，這與蒸煮損失率先升高后降低相一致。

綜合質構特性分析，在β-葡聚糖添加量為0.06%～0.30%時，使面條內部的質構因其加入而呈現蛋白質網狀結構形成不穩定的情況，而含量相對較高的β-葡聚糖的加入可能對面條內部產生的凝膠結構對面筋蛋白網狀結構的形成產生了彌補作用。

表2 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面質構特性的影響?Table 2 Effect of wild oat beta glucan on texture properties of frozen cooked noodles (n=12)

2.3 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面水分分布的影響

如圖3所示，添加量為0.00%～0.30%時，隨著添加量的增加，圖像邊緣的亮度越高，可能是β-葡聚糖的強吸水性使面條的鎖水性增加[13]25，但當β-葡聚糖添加量在0.90%時，中心部位的亮度消失并向面條的表面遷移，從左小博[27]的研究得知有較大親水性的膠體可以促進分子間的結合和三維網絡結構的形成，在糊化時包裹在淀粉顆粒外表，從而阻礙支鏈淀粉的溶脹，由于溶脹度的降低導致了水分含量的下降，這與吸水率降低是一致的。

綜上分析，當加入少量β-葡聚糖時，由于β-葡聚糖的強吸水性和其對面筋網絡結構形成過程中的弱化作用，致使面條內部吸水量增加，但當再加入一定量的β-葡聚糖則會因網狀結構孔徑的減少、凝膠作用的影響以及淀粉溶脹度的降低從而阻礙水分的吸收，對面條的結構有一定的保護作用。

在核磁共振成像的圖中，圖像的顏色越亮，代表此部分含有的水分越多[17]19-20

圖3 添加青稞β-葡聚糖對冷凍熟面水分分布的影響
Figure 3 Effect of wild oat beta glucan on moisture-distribution of frozen cooked noodles

2.4 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面條感官品質的影響

從表3可以看出，添加不同量β-葡聚糖對于面條的感官影響主要體現在硬度和韌性上，當加入0.03%左右的β-葡聚糖時，硬度與韌性明顯較差，可能是青稞β-葡聚糖對面筋網絡結構形成過程中產生的弱化作用使得面條本身劣化，造成感官品質不好，但當添加量增大時，凝膠作用對面條質構的改善使其更加受歡迎[23]。本試驗得出的感官結果與質構結果是一致的。

2.5 添加青稞β-葡聚糖酶解物對冷凍熟面質構特性的影響

綜合不同添加量的β-葡聚糖對冷凍熟面品質影響的研究分析，以添加量為0.09%β-葡聚糖的冷凍熟面作為對照，另一組將等量β-葡聚糖進行酶解后，將酶解物加入到冷凍熟面的制作中，其酶解物的加入對冷凍熟面質構特性的影響見表4。由表4可以看出，加入β-葡聚糖酶解物的冷凍熟面在拉伸距離、拉伸力、硬度、黏著性、咀嚼度均有顯著改變，一方面可能是高分子量β-葡聚糖對面筋蛋白的二級結構有不利影響，產生弱化作用，β-葡聚糖酶的添加降低了β-葡聚糖的分子量，使其變成了低分子量的寡糖，間接改善了面筋網絡結構，增強面條拉伸性，從而在一定程度上消除了β-葡聚糖產生的劣化作用。當加入酶時可以增加黏性與黏著度，可能是β-葡聚糖在淀粉糊化中存在抑制作用，而加入酶改善了其對淀粉糊化的抑制作用。低分子量β-葡聚糖對淀粉糊化產生的改善現象與汪磊[12]29-31的研究結果基本一致。另一方面可能是高分子質量的β-葡聚糖形成的多糖溶液黏度大，對相互作用的多糖鏈在體系中的擴散和構象變化速率產生一定的影響，所以形成凝膠的速度相對較慢，形成的交聯結構相對較少，而低分子量形成的凝膠體系中有更多通過氫鍵而形成的物理交聯點，所以就拉伸距離而言加入酶解物的冷凍熟面相較未加入酶的要大，與戴巧玲[28]的研究結果基本一致。

研究結果表明，青稞β-葡聚糖酶解物的添加對冷凍熟面的質構特性起改善作用，其對冷凍熟面內部水分的結合、分布以及對面筋網狀結構的影響有待于在微觀結構上做進一步的研究。

表3 青稞β-葡聚糖添加量對冷凍熟面感官特性的影響?Table 3 Effect of wild oat beta glucan on sensory characteristics of frozen cooked noodles (n=10)

表4 青稞β-葡聚糖酶解物對冷凍熟面質構特性的影響Table 4 Effect of wild oat beta glucan enzymatic hydrolysate on texture properties of frozen cooked noodles (n=12)

3 結論

通過在冷凍熟面中加入適量的青稞β-葡聚糖，不但可以改善冷凍熟面的蒸煮與質構特性，而且其適中的硬度和韌性使冷凍熟面的口感更受消費者的喜愛。適量的青稞β-葡聚糖可在冷凍熟面中形成凝膠網狀結構，減少蒸煮損失，消除因其強吸水性，面筋網絡結構松散，造成的蒸煮損失增加，彈性下降等弱化作用；經過青稞β-葡聚糖酶水解生成的低分子量寡糖也可改善面筋網絡結構，減弱高分子量β-葡聚糖在淀粉糊化中存在的抑制作用，增強面條的拉伸特性，改善冷凍熟面的品質。綜上所述，青稞β-葡聚糖的添加及其分子量的大小對冷凍熟面的品質具有很大影響，可加強有關β-葡聚糖及其分子量與面條品質關系的研究，為制作含有β-葡聚糖的面制品提供理論參考。