青稞低GI擠壓面條制作工藝優化及營養與抗氧化活性分析

王 潤 黨 斌 楊希娟 孫小鳳 杜 艷 梁 鋒

(青海大學農林科學院；青海省青藏高原農產品加工重點實驗室1，西寧 810016)(農業農村部農產品質量安全風險評估實驗室2，西寧 810016)(青海省青稞資源綜合利用工程技術研究中心;青海華實科技投資管理有限公司3，西寧 810016)

青稞俗稱裸大麥，是青藏高原最具特色的農作物，其具有高纖維、髙蛋白含量和低血糖生成指數、低熱量等特點[1,2]。近年來研究證明青稞相比其他谷物具有更為豐富的β-葡聚糖、麥綠素等多種功能因子[3]，是維持以青稞為主要口糧的藏區農牧民健康的重要因素[4]，長期食用，可有效預防多種常見疾病[5]。因此青稞作為一種重要的健康食品原料，具有開發功能食品的潛力[6]。基于此，青稞保健功效的研究及相關產品的研發成為了當前的研究熱點。但目前多數研究均將青稞的產品研發與功效割裂，不能完全反映青稞的健康作用。如何將青稞的健康作用與青稞食品有機結合起來，實現青稞食品功能化是提高青稞食品附加值的主要途徑。

加工面條的原料主要是小麥粉，然而隨著人們飲食習慣的變化，特別是近年來糖尿病人群呈“井噴式”發展，一般小麥粉加工的面條不適合糖尿病人群，適合糖尿人的低GI面條非常亟需，市場潛力很大。一般認為，食物GI值小于55的為低GI食品，大于70的為高GI食品，55～70之間的為中GI食品，而低GI食品在人體內表現出吸收較緩慢、持續釋放能量及幫助維持血糖穩態的特點，這對預防和治療糖尿病、糖原貯積病、心腦血管疾病等慢性疾病有積極功效[7]。粗雜糧因含有較多的膳食纖維，GI值較低而成為開發低GI面條的主要原料[8]。已有研究報道了蕎麥、燕麥低GI面條的研發[9]，但關于青稞低GI面條的研究鮮見報道。青稞含有豐富的β葡聚糖、高蛋白質、高纖維、低脂肪、低糖等特點[3]，具有開發低GI面條的潛力。

擠壓技術是集混合、破碎、蒸煮、加壓成型等操作條件于一體的高新技術，可克服雜糧沒有面筋的缺陷，廣泛應用于雜糧面條的加工[10]。因此，本研究以青稞粉為主要原料，優化了原料處理及不同輔料添加對青稞低GI擠壓面條GI值及蒸煮品質的影響。確定青稞低GI擠壓面條的最佳配方和生產工藝，分析面條的營養化學成分及抗氧化活性，從而為青稞健康主食的開發提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞生粉(由肚里黃青稞研磨制成)、青稞熟粉(由肚里黃青稞100 ℃炒制10 min后粉粹研磨制得)；瓜爾豆膠、蔗糖酶(活性≥10萬u/g)、葡萄糖含量檢測試劑盒；胃蛋白酶(活性≥10萬u/g)；胰酶(活性≥10萬u/g)、糖化酶(活性≥10萬u/g)；TOTAL STARCH試劑盒；其他試劑均為分析純。

B20攪拌機；HR-M230多功能面食機；N4S紫外可見分光光度計；Vapodest 50s凱氏定氮儀； Fibretherm FT12粗纖維測定儀測定；SOX412Macro全自動脂肪提取儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 青稞低GI擠壓面條的制作

將青稞粉按照一定比例與其他原料粉混合，加入pH值為7.0的45%的水分在和面機中攪拌混合至花絮狀[11]。將混合粉加入多功能擠壓面條機制作擠壓面條。最后將擠壓成型的面條放入-18 ℃的冰柜中冷凍15 h后取出，自然晾干用于后續實驗。

1.2.2 青稞原料最佳處理方式的選擇

探討青稞不同處理方式對擠壓面條蒸煮品質、感官評價及GI值的影響。

1.2.3 青稞低GI擠壓面條最佳工藝參數的確定

在確定原料最佳處理方式的基礎上，以面條蒸煮品質、感官評價及GI值為指標，探討并評價原料含水量(40%、45%、50%)、加入水pH(pH6、7、8)、青稞粉粒徑(60、70、80目)等工藝參數的影響，確定擠壓面條最佳加工工藝參數。

1.2.4 青稞低GI擠壓面條原料配比優選

在前期預實驗中分別將不同比例的魔芋膠、豌豆粉、蕎麥粉、燕麥粉、大豆多糖以及藜麥粉與青稞粉復配制作面條，考察不同原料配粉對擠壓面條蒸煮品質、感官評價以及GI值的影響， 根據預實驗結果，選擇對青稞擠壓面條蒸煮品質、感官評價以及GI值影響最顯著的3種配粉原料進行L9(34)正交試驗，其中豌豆粉添加量(A)設3個水平分別為15%，20%，25%，蕎麥粉添加量(B)設3個水平分別為5%，10%，15%，藜麥粉添加量(C)設3個水平分別為5%，10%，15%，進一步探索青稞不同原料配粉的最佳組合。

1.2.5 青稞低GI擠壓面條的冷凍老化

為了提高青稞擠壓面條的品質，將經正交優化后的配粉面條進行冷凍老化處理。以獲得最佳擠壓工藝參數基礎上，考察不同冷凍溫度(4、0、-6、-12、-18 ℃)和冷凍時間(5、10、15、20、25 h)對擠壓面條蒸煮品質、感官評價以及GI值的影響。

1.2.6 青稞低GI擠壓面條質量評定

1.2.6.1 面條體外血糖生成指數的測定

面條體外血糖生成指數參照Englyst等[12]和Chung等[13]的方法進行測定。

1.2.6.2 面條的感官評價

面條的感官評價項目及分值分配參考SB/T 10068—9的方法，感官評分組由7名經培訓、具有經驗的食品科學與工程專業的教師與學生組成。

1.2.6.3 面條的煮熟斷條率測定

取50根面條放入500 mL沸水中煮制至剛好白芯消失，撈出面條計算斷條率。

式中：S為斷條率/%；N為面條斷的根數。

1.2.6.4 面條烹煮損失率和煮熟增重率的測定

取質量為M1的擠壓面條，放入500 mL沸水中煮制至剛好白芯消失，撈出面條后控干水分后稱重M2，然后將熟面條放到105 ℃烘箱內烘至恒重，稱量M3。

式中：w為面條的含水量/%。

1.2.7 青稞擠壓面條營養成分和抗氧化活性測定

1.2.7.1 基本營養成分測定方法

參照GB/T 5009.3—2016 直接干燥法測定水分含量；參照GB 5009.5—2010常量凱氏定氮法測定蛋白含量；參照GB/T 5009.88—2003食品中纖維的測定方法測定纖維含量；參照GB/T 5009.6—2003索氏提取法測定脂肪含量；用TOTAL STARCH 試劑盒測定總淀粉含量，AMYLOSE/AMYLOPECTIN 試劑盒測定直鏈淀粉含量，(1-3)(1-4)BETA-D-GLUCAN 試劑盒測定β-葡聚糖含量。

1.2.7.2 酚類物質提取

游離酚和結合酚提取實驗參照楊希娟等[6]的方法進行。

1.2.7.3 酚類物質含量測定

總酚和總黃酮含量的測定實驗參照Adom等[14]的方法進行?？偡雍繙y定采用Folin-Ciocalteu法，以沒食子酸為標準品，總酚含量以每100 g提取物(干基) 中所含相當于沒食子酸的質量(mg)表示；總黃酮含量的測定采用硝酸鋁比色法，以蘆丁為標準品，總黃酮含量以每100 g提取物(干基) 中所含相當于蘆丁的質量(mg)表示。

1.2.7.4 抗氧化活性的測定

清除DPPH·自由基活性[15]、鐵還原能力[16](FRAP)及清除ABTS+·自由基活性[17]測定方法，均以以Trolox為標準物，分別在波長517、593、734 nm下測定吸光度，重復測定3次。根據標準曲線計算出樣品提取液的抗氧化活性，以μmol TE/100g DW表示。

1.3 數據處理

所有表格數據以平均值±標準差(x±SD)表示，做3次重復。利用 Excel 2016和DPS 9.50 軟件進行方差分析及顯著性檢驗;采用SPSS19.0軟件進行相關性分析，數值間的統計顯著性P<0.05表示顯著，P<0.01表示極顯著。

2 結果與分析

2.1 青稞原料的最佳選擇

實驗選用青稞的基本營養品質如表1。在相同的工藝條件下，采用不同處理方式所得青稞生粉和熟粉制作擠壓面條的品質分析結果如表2所示。青稞生粉制作面條的GI值高于熟粉，而生粉面條感官評價高于熟粉，且其烹煮損失顯著低于熟粉面條烹煮損失率。青稞生粉擠壓面條低的烹煮損失率可防止面條糊湯的發生，而較高的煮熟增重率可賦予面條不斷條的優點，綜合具有更好的蒸煮品質，因此試驗選擇青稞生粉(青稞面粉)作為青稞低GI擠壓面條的原料。青稞熟粉中，高溫可使得淀粉間氫鍵破裂、淀粉分子膨脹，使淀粉更易糊化，糊化溫度降低，淀粉顆粒黏度增大[18]，對面條最終蒸煮品質產生影響。除此之外，原料的加工方式和程度，如高壓、高溫和粉碎等，這些因素通過不同的機制發揮作用，從而會影響食品的GI值[19,20]。Chaiwat等[21]對糙米飯干燥后的血糖反應進行了研究，表明干燥溫度會顯著影響餐后血糖生成指數，本實驗中使用青稞熟粉制作的擠壓面條的蒸煮品質和GI值都受到了顯著的影響。

表2 不同青稞粉對擠壓面條品質的影響

注：表中數據為3次重復的平均值,不同小寫字母表示數據差異顯著(P<0.05)。

2.2 青稞擠壓面條最佳工藝參數的確定

2.2.1 含水量對面條品質的影響

如圖1所示，青稞擠壓面條的GI值隨著水分含量的升高呈現先降低后升高的趨勢，當水分含量為45%時，GI值達到最低。面條的感官評分隨水分含量的增加先升高后降低，當含水量為45%時，面條感官評分最高。此外，當含水量為45%時面條烹煮損失率最小，因此選擇45%作為最適水分含量。含水量是影響面條質量的重要因素。水分含量較少時，水分不足以滿足原料粉中各物質與水分子的連接，從而面條成型性差導致蒸煮損失率較高；而當加水量超過最適宜值時，面條黏性增加，最終面條表面光滑性下降，使面條感官下降[22]。

注：不同字母表示數據差異顯著P<0.05。圖1 含水量對面條品質的影響

2.2.2 pH對面條品質的影響

如圖2所示，隨著pH的升高，擠壓面條GI值逐漸升高，煮熟增重率逐漸下降，感官評分則先增大后減小。當pH為7時，GI值與pH為6時的GI變化不顯著，且具有最好的感官評價，綜合考慮，因此選取pH 7作為最適加入水pH。

表1 原料青稞粉的基本營養品質

圖2 pH對面條品質的影響

2.2.3 青稞粉粒徑大小對面條品質的影響

不同的粒徑大小的添加物對面團的壓片成型和最終面條的蒸煮品質、感官評價有著一定的影響[23]。如圖3所示，隨著目數的增加，擠壓面條GI值先升高在降低，煮熟增重率先減少后增加，感官評分則逐漸升高。當目數為70目時青稞擠壓面條GI值最高。60目和80目的GI差距不顯著，但是采用80目青稞粉制作的擠壓面條烹煮損失率最小，煮熟的增重率最大，因此選取80目作為最適青稞粉粒徑。

圖3 青稞粉粒徑對面條品質的影響

2.3 青稞低GI擠壓面條原料配比實驗分析

以青稞粉為原料選擇能降低食物的GI值和蒸煮品質的魔芋膠、燕麥粉[24]、蕎麥粉[25]、豌豆粉[26,27]、大豆多糖[28]以及藜麥粉與青稞粉進行混配后評價對青稞擠壓面條蒸煮品質及GI值的影響。根據實驗結果(當魔芋膠添加量為0.2%時，擠壓面條的GI值為74.53，當豌豆粉添加量為20%時，擠壓面條的GI值為35.49，當燕麥粉添加量為20%時，擠壓面條的GI值為51.07，當蕎麥粉添加量為10%時，擠壓面條的GI值為39.11，當大豆多糖添加量為20%時，擠壓面條GI值為50.60，當藜麥粉添加量為10%時，青稞擠壓面條GI值為46.06)，選擇具有明顯改善青稞擠壓面條品質及具有低GI值的豌豆粉、蕎麥粉及藜麥粉進行配方的L9(34)正交優化實驗設計。由表3可知，以感官評價為指標，各考察因素極差大小依次為RC>RA>RB,即影響青稞低GI擠壓面條感官品質的主次因素依次為藜麥粉、豌豆粉、蕎麥粉，相應感官評分最高的組合為A2B1C1，即豌豆粉添加量20%，蕎麥粉添加量5%，藜麥粉5%。以GI值為指標，各考察因素極差大小依次為RC>RB>RA，即影響青稞低GI擠壓面條GI值的主次因素依次為藜麥粉、蕎麥粉、豌豆粉，因此以GI作為指標時，GI值最優的組合為A1B1C1，即豌豆粉添加量15%，蕎麥粉添加量5%，藜麥粉5%。因此，正交實驗優選組合為A2B1C1或者A1B1C1。

表3 青稞擠壓面條原料配比正交結果分析

正交實驗方差分析結果如表4所示。藜麥粉的添加量對感官評分的影響相對最為顯著(P<0.05)，其次為豌豆粉添加量(P<0.05)，蕎麥粉添加量對青稞擠壓面條感官品質的影響無顯著性(P>0.05)。對于面條GI值，藜麥粉的添加量對GI值的影響顯著(P<0.05)，但豌豆粉添加量和蕎麥粉添加量對青稞擠壓面條GI值的影響均無顯著性(P>0.05)。

表4 青稞擠壓面條原料配比方差分析結果

注：**表示在0.01水平(雙側)顯著相關，*表示在0.05水平(雙側)顯著相關。

2.4 驗證實驗

根據正交實驗結果，分別選擇以感官評價(A2B1C1)和面條GI(A1B1C1)為指標得到的最優配方進行驗證實驗。其中20%豌豆粉、5%蕎麥粉、5%藜麥粉、70%青稞粉制得的面條的感官評分為89.5，GI值為43.28；15%豌豆粉、5%蕎麥粉、5%藜麥粉、75%青稞粉制得的面條的感官評分為89.0，GI值為44.44，兩配方制作的面條的感官評分和GI值均優于實驗設計的所有組合。比較兩組驗證實驗結果，最終確定青稞低GI擠壓面條最優工藝配方為豌豆粉添加量20%、蕎麥粉添加量5%、藜麥粉添加量5%。

2.5 冷凍老化對青稞低GI擠壓面條的品質影響分析

如表5所示，在研究溫度范圍內，溫度的降低對面條的GI值幾乎無影響，但是冷凍老化有效的增加了面條的感官評價，解決了傳統青稞面條口感差的問題。也有效的減少了擠壓面條的烹煮損失率，降低了面條糊湯、斷條等現象，與此同時煮熟增重率也有一定的提高。當溫度為-18 ℃時，配粉面條有著最低的GI值，最好的感官評價分，最低的烹煮損失率，因此選擇-18 ℃作為最適面條冷凍溫度。

有研究表明[29]，擠壓成型后通過低溫老化，能改變淀粉凝膠結構，促進淀粉分子結構的重排，使面條更筋道，不糊湯，而淀粉老化會進一步降低產品的GI指數。如表6所示，在研究時間范圍內，隨著冷凍時間的增長，青稞擠壓面條的感官評價和煮熟增重率先升高后減小，而GI值和烹煮損失率先降低后增高。當冷凍時間為15 h時，面條的GI值達到最低，明顯優于其他時間的青稞擠壓面條的品質。因此，最適合青稞擠壓面條的冷凍老化條件為-18 ℃下冷凍15 h。

表5 冷凍溫度對面條品質影響分析結果

注：表中數據為3次重復的平均值,不同小寫字母表示同一擠壓面條不同冷凍溫度差異顯著(P<0.05)。

表6 冷凍時間對面條品質影響分析結果

注：表中數據為3次重復的平均值,不同小寫字母表示同一擠壓面條不同冷凍時間差異顯著(P<0.05)。

2.6 青稞低GI值擠壓面條的營養品質和抗氧化活性分析

2.6.1 青稞低GI值擠壓面條的營養品質分析

由表7可知， 擠壓面條保留了青稞原料中的營養成分，最終面條蛋白質質量分數為15.90%，纖維質量分數達1.83%，β-葡聚糖質量分數達到了4.31%。且含有較高的多酚與黃酮含量，其含量顯著高于小麥粉面條(23.23 mg /100 g )[30]。其中結合酚與結合黃酮分別是游離酚與游離黃酮的4.12倍和1.90倍，說明青稞低GI值擠壓面條中的多酚是以結合態為主要形式存在的。本實驗制作的青稞低GI值擠壓面條具有豐富的營養及保健化學成分。

2.6.2 青稞低GI值擠壓面條的抗氧化活性分析

測定了青稞低GI值擠壓面條中多酚的抗氧化活性。由表8可知，青稞低GI值擠壓面條具有一定的DPPH·自由基清除能力、Fe離子還原能力以及ABTS+·自由基清除能力，其中游離態提取物抗氧化活性均高于結合態提取物，說明雖然青稞低GI值擠壓面條中游離酚與游離黃酮含量較低，但是確是抗氧化活性的主要貢獻者。3種抗氧化指標中，青稞低GI值擠壓面條中總酚對ABTS+·自由基清除能力最強，其次為Fe離子還原能力，DPPH·自由基清除能力相對較弱。與現有報道的小麥面條和蕎麥面條相比，在相同單位添加下低于蕎麥面條的DPPH·自由基清除能力(約1 000.00 μmol TE/100 g)[31]，優于小麥面條的DPPH·自由基清除能力(10.00 μmol TE/100 g)[32]。青稞低GI值擠壓面條具有保健價值和預防由氧化應激引起的慢性疾病的潛力。

表7 青稞擠壓面條營養品質分析結果

表8 青稞擠壓面條抗氧化活性分析結果

3 結論

本實驗比較了青稞生粉與熟粉制作低GI值擠壓面條的品質，篩選出青稞生粉可作為制作品質較優的青稞低GI值擠壓面條的原料。確定了青稞生粉制作低GI值擠壓面條的工藝參數，含水量45%、pH 7.0、青稞粉粒徑80目時，制作的青稞低GI值擠壓面條GI值為55.12，面條品質較優；確定青稞低GI擠壓面條的最佳配方，青稞粉中添加20%豌豆粉、5%蕎麥粉、5%藜麥粉時制作的青稞低GI值擠壓面條的GI值為43.28，感官評分89.5；考察了不同冷凍溫度及冷凍時間對青稞低GI值擠壓面條品質的影響，發現在-18 ℃冷凍時間15h制作的青稞擠壓面條煮熟后無斷條，感官評價達93.65分，GI值為42.73。最優配方工藝參數制作的低GI值擠壓面條具有較高的多酚、黃酮含量及抗氧化活性。