高抗性淀粉箭筈豌豆粉絲的制備及品質評價

姚月華 唐 寧 楊舒瑩 賈 鑫 程永強

(植物源功能食品北京市重點實驗室;中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083)

粉絲是中國傳統的淀粉類食品，在生產過程中由于淀粉的糊化老化作用，會形成一部分回生淀粉(RS3)，即具有抗酶解性的抗性淀粉[1]。抗性淀粉在小腸內不被吸收，進入大腸后，發酵產生短鏈脂肪酸和其他產物[2]，具有降低餐后血糖水平、促進腸道有益菌生長繁殖以及減少血液中膽固醇含量等多種生理功效，因此備受研究者的關注[3-5]。在主食制品中，添加抗性淀粉可以有效降低食品的能量和血糖指數值[6]，增加人體膳食纖維的攝入[7]。

粉絲中RS3的生成量與直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例[8]、聚合物的鏈長度或離解聚合力以及加工處理的方式、工藝等有關[9-12]。洪雁等[13]研究發現，豆類淀粉具有中等粒度分布的淀粉顆粒，更容易產生回生，生成抗性淀粉。此外，淀粉中直鏈淀粉含量越高，制品的抗消化性能越強[14]。相比谷物淀粉和薯類淀粉，豌豆淀粉具有不同的聚合物組成、結構和物理化學性質，具有較高的直鏈淀粉含量和較強的回生能力，使得糊化處理后慢消化淀粉的含量相對高于谷物淀粉和薯類淀粉[15]，因此，豌豆淀粉是制備抗性淀粉的良好原料。箭筈豌豆淀粉顏色潔白，質地較細，具有較低的溶解度、膨脹度和較高的熱糊穩定性與冷糊穩定性[16]，直鏈淀粉含量比普通豌豆淀粉高，更容易老化回生，因此是適合應用于開發高抗性淀粉含量粉絲的原料。

粉絲中含有的抗性淀粉含量明顯高于人們常食用的餅干等食品[17]，且由于老化作用，粉絲產品中的抗性淀粉含量相比原料淀粉大幅提高。此外，抗性淀粉含量與粉絲的品質也具有正相關性[18,19]。蔣展等[20]研究表明，原料淀粉中直鏈淀粉含量越高，粉絲的剪切強度、彈性較高，粉絲烹煮時煮沸損失小、斷條數少。本研究選用高直鏈淀粉含量的箭筈豌豆淀粉為材料，并通過優化老化、干燥工藝以及增加復熱處理制備高抗性淀粉含量的豌豆粉絲，為箭筈豌豆相關產品的開發以及新型功能性粉絲的制備提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

箭筈豌豆淀粉；佳萱豌豆粉絲、羽利興紅薯粉絲、雙塔龍口粉絲(綠豆+豌豆)、三嘉龍口粉絲(綠豆)、雙塔馬鈴薯粉絲、雙塔綠豆粉絲。

1.2 主要儀器

5-2壓面機；THX-82A水浴恒溫振蕩器；T6紫外分光光度計。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

參照傳統的粉絲制作工藝并根據實驗室條件稍作修改：打芡(少量淀粉糊化)→調制面團→漏粉→煮粉糊化→冷卻→冷藏老化→干燥→成品。

1.3.2 制作工藝優化單因素實驗

1.3.2.1 老化時間對抗性淀粉含量的影響

漏粉煮至成型的粉絲冷卻后，轉移至-4 ℃冰箱中，老化0～12 h，每隔1 h取出部分粉絲置于50 ℃烘箱中干燥至含水量低于15%，粉碎研磨后測定抗性淀粉含量。

1.3.2.2 冷凍時間對抗性淀粉含量的影響

將冷藏4 h的粉絲置于-18 ℃下冷凍處理，冷凍0～6 h，每隔1 h取出部分粉絲解凍后于50 ℃烘箱中干燥至含水量低于15%，粉碎研磨后測定抗性淀粉含量。

1.3.2.3 復熱次數對抗性淀粉含量的影響

將制得的粉絲初產品在4 ℃下冷藏4 h，結束后轉移至-18 ℃冷凍2 h，取出解凍，沸水煮至粉絲無白心后撈出重復老化冷藏步驟，此為一次復熱處理操作。復熱處理0～4次，于50 ℃烘箱干燥，粉碎研磨后測定抗性淀粉含量。

1.3.2.4 干燥溫度對抗性淀粉含量的影響

將制得的粉絲初產品在-4 ℃下老化4 h，結束后轉移至-18 ℃冷凍2 h，復熱2次，結束后解凍分別在40、50、60、70、80、90、100 ℃烘箱中干燥，粉碎研磨后測定抗性淀粉含量。

1.3.3 制作工藝優化正交實驗

在單因素實驗的基礎上，以抗性淀粉含量為指標，選取三水平做L9(34)正交實驗(表1)確定最優工藝參數。

表1 正交實驗的因素水平[L9(34)]設計表

1.4 測定指標及方法

1.4.1 抗性淀粉含量測定

參考朱哲[17]的實驗方法并略作修改。

稱取1 g樣品于試管中，加入4.0 mL α-胰淀粉酶，在37 ℃下恒溫水浴酶解16小時。加入4 mL無水乙醇使酶鈍化。4 000 r/min離心19 min，在沉淀中加入2 mL 2 mol/L KOH、8 mL醋酸鹽緩沖液和0.1 mL淀粉葡萄糖苷酶(3 300 U/mL)，于50 ℃下恒溫水浴30 min。生成的葡萄糖用葡糖氧化酶/過氧化物酶試劑(GOPOD)測定。

1.4.2 粉絲品質測定

1.4.2.1 基礎指標

含水量的測定：參考GB 5009.3—2010[21]，采用直接干燥法。

成品絲徑的測定：隨機抽取10根截成長度10 cm的粉絲成品，每根粉絲隨機選取5個點，用游標卡尺測其直徑，除去最大和最小測量值后取平均值即為粉絲的絲徑。

1.4.2.2 蒸煮特性

參考李娟等[22]的實驗方法并略作修改。

隨機抽取20根粉絲，在500 mL沸水蒸煮30 min，期間補充水分以保證500 mL的水量，結束后撈取，用玻璃棒數煮后總條數。湯液冷卻后，在650 nm下以蒸餾水作為空白對照測定透光率。

斷條率=(20-煮后總條數)/20×100%

稱取3 g樣品于105 ℃烘箱中干燥4 h，測定干燥后樣品質量記為W1，然后在500 mL水中蒸煮15 min，期間持續補充水分。加熱結束后撈出迅速用吸水紙吸去粉絲表面附著水，測定煮后的粉絲質量W2，再將粉絲全部轉移至鋁盒中，于105 ℃烘箱中干燥4 h，測定粉絲質量W3。

膨潤度=W2/W3×100%

煮沸損失=(W1-W3)/W1×100%

1.4.2.3 消化特性

參考王慶佳等[23]方法，測定樣品的水解指數與血糖生成指數。采用DNS法測定產生的葡萄糖含量，以白面包為參比樣品，繪制水解曲線。采用Goni等[24]體外消化動力學方法，對水解率曲線進行一級動力學擬合，其方程為：Ct=C∞×(1-e-kt)，用Origin 8.5軟件進行模型擬合，得到擬合曲線及90 min取樣點下水解曲線下面積。其中水解率以取樣點下葡萄糖含量占樣品總質量的百分比表示，水解指數與血糖指數的計算見式(1)。

水解指數(HI)=S1/S2×100%

(1)

GI=39.71+0.549HI90(r=0.894)

式中：S1為樣品的水解曲線下面積；S2為參比樣品(白面包)的水解曲線下面積。

1.5 數據統計

測定均進行3次平行。采用SPSS 18.0軟件進行數據處理，采用Origin 9.1軟件繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 老化工藝對抗性淀粉含量的影響

粉絲冷凍是近幾年粉絲工業化生產中新增的環節，代替了傳統的晾粉工序，能提高粉絲的品質[25]。研究發現，4 ℃下淀粉的老化速度最快[26]，因此對比了4 ℃冷藏條件下與-18 ℃冷凍條件下對抗性淀粉生成的影響，結果如圖1所示。不論是冷藏還是冷凍儲藏，粉絲中抗性淀粉的含量均隨著時間的延長有所增加，且增加速度逐漸降低，這是因為短期老化主要是直鏈淀粉分子間的聚集和結晶[27]，分子取向快老化快，而后期主要是支鏈淀粉分子外側短鏈的重結晶，這個過程十分緩慢需要一定長的時間。此外冷凍下的抗性淀粉生成量遠不如冷藏條件，這是因為淀粉晶核在4 ℃下能夠快速形成，晶核形成后，晶粒迅速增長，使得抗性淀粉的生成量迅速提高[28]，而在冷凍條件下，溫度下降速度較快，淀粉分子來不及發生取向運動，因而老化程度較低。由于4 ℃下儲藏4 h后，抗性淀粉含量增加不明顯，因此選擇冷藏時間3、4、5 h作后續正交實驗。

圖1 不同工藝參數對粉絲抗性淀粉含量的影響

考慮到冷凍工藝對粉絲品質具有改善作用，設計先4 ℃低溫冷藏后再冷凍處理，探究了冷凍時間對抗性淀粉含量的影響，實驗結果表明將冷藏結束后的粉絲冷凍處理，抗性淀粉含量仍然有所增加。這可能是因為冷凍-解凍這一過程促進了淀粉分子的取向速度，從淀粉老化動力學理論來看，低溫與高溫循環可以促進淀粉的老化程度[29]，這與復煮處理的結果一致。根據實驗結果，選擇冷凍時間1、2、3 h作為正交實驗水平因素。

2.2 復熱次數對抗性淀粉含量的影響

復熱處理次數對抗性淀粉含量的影響如圖1所示，抗性淀粉的含量隨著復熱次數的增加逐漸提高，但復熱2次后，抗性淀粉的含量增加速度開始放緩。復熱處理會增加抗性淀粉含量主要有以下兩方面原因[30]：首先高溫-低溫循環處理會使得直鏈淀粉分子重復晶核形成與成長的過程；另一方面再次加熱使氫鍵未締合的部位獲得能量而展開并在低溫下進一步締合老化，因此抗性淀粉含量有所提高。而在復熱兩次之后，抗性淀粉含量增加速度顯著降低，這可能是因為淀粉中直鏈淀粉含量有限，其中具有適合的聚合度等因素而能締合形成抗性淀粉的更加有限，因此在復煮2次以上沒有明顯的增抗效果。根據實驗結果選定復熱次數1～3次做后續正交實驗。

2.3 干燥溫度對抗性淀粉含量的影響

干燥溫度對抗性淀粉含量的影響如圖1所示，在實驗溫度范圍內，隨著溫度的升高，抗性淀粉的含量先增加后降低。在適宜的干燥溫度下，淀粉分子運動速度加快，且在干燥初期水分減少，增加了未締合直鏈淀粉分子之間以氫鍵締合的概率，從而促進了淀粉進一步回生，使得抗性淀粉含量升高。而80～100 ℃干燥溫度下，抗性淀粉含量迅速下降，這是因為此溫度范圍大于箭筈豌豆淀粉的糊化溫度和熔融溫度，淀粉的結構在干燥過程中被破壞，天然抗性淀粉損失，且由直鏈淀粉老化回生形成的抗性淀粉結構熔融失去了結晶結構，不利于抗性淀粉的保留，使其含量有所下降[31]。并根據實驗結果，選擇60、70、80 ℃作為正交實驗水平。

2.4 制作工藝優化正交實驗

選擇單因素高水平范圍附近的參數進行正交實驗，結合實際生產與能耗等有利于確定各因素之間的最佳組合。本實驗以抗性淀粉含量為指標，設計L9(34)正交實驗以考察老化時間、冷凍時間、復熱次數以及干燥溫度對抗性淀粉含量的影響。實驗結果與分析見表2。

表2 正交實驗結果

為考察實驗的誤差及精細效果，考察各因素的主效應，進行方差分析，結果如表3所示。

表3 正交實驗主效應的方差分析

根據表2中的實驗結果可知四個因素對抗性淀粉含量的影響程度為：冷藏時間>復熱次數>冷凍時間>干燥溫度，同時根據正交結果可以確定最優的工藝參數為A3B2C3D1，及4 ℃冷藏5 h、-18 ℃冷凍2 h、復熱3次、干燥溫度為60 ℃。結合表3的方差分析結果可知，冷藏時間和復熱次數在5%顯著水平對抗性淀粉的生成量具有具有顯著性影響，而冷凍時間和干燥溫度無顯著性影響。考慮到實際生產中的能耗、經濟問題，同時復熱操作復雜影響實際生產效率，確定復熱次數2次作為最優工藝參數。即最終確定最優的工藝參數為：4 ℃冷藏老化5 h、-18 ℃冷凍2 h、復熱2次、干燥溫度為60 ℃。

2.5 高抗性淀粉粉絲的品質評價

2.5.1 含水量和絲徑

磁共振成像不受外界因素干擾，所得圖像的組織分辨率高，任意方位均能取得胎頭成像，病灶與周圍組織關系顯示清晰，產前畸形的檢出率極高。未來將其應用在胎兒顱腦發育，功能及疾病發病原因的研究中，會取得顯著的進展。

將箭筈豌豆粉絲與市售粉絲的含水量和絲徑進行了測定，結果如表4所示，箭筈豌豆粉絲的含水量和絲徑與大多數市售粉絲無顯著性差異，說明自制粉絲水分及絲徑在正常范圍內，制作工藝及參數較為適宜。

表4 自制箭筈豌豆粉絲與市售粉絲基礎指標對比

2.5.2 蒸煮特性

自制箭筈豌豆粉絲與市售粉絲的蒸煮特性結果如表5所示。與市售粉絲相比，自制箭筈豌豆具有適中的膨潤度，說明其具有適宜的口感且不易糊湯。同時，烹飪過程中粉絲中的直鏈淀粉會溶解在水中使湯液變得渾濁和黏稠[32]，湯液中的總干固體含量即為煮沸損失率，可以作為面條網絡結構完整性的一個標志[33]。與市售粉絲相比，自制箭筈豌豆粉絲具有較小的煮沸損失率，推測通過優化工藝制得的箭筈豌豆粉絲，老化程度高，直鏈淀粉排列更緊密，結構更牢固，從而使得損失率降低。斷條率是粉絲在沸水中煮一定時間后斷條的比率，自制箭筈豌豆粉絲的斷條率顯著低于其他市售粉絲。通過蒸煮特性的測定，說明自制箭筈豌豆粉絲具有良好的蒸煮特性，將箭筈豌豆淀粉應用于粉絲生產是可行的，有操作性且具有食用價值。

表5 自制箭筈豌豆粉絲與市售粉絲蒸煮特性對比

2.5.3 消化特性

2.5.3.1 抗性淀粉含量

注：同一列間相同字母表示在P<0.05水平下無顯著性差異，不同字母表示有顯著性差異。圖2 自制箭筈豌豆粉絲與市售粉絲抗性淀粉含量對比

2.5.3.2 蒸煮時間對粉絲抗性淀粉的影響

由于在實際生活中粉絲需蒸煮后食用，進一步探究食用環節中蒸煮時間對樣品抗性淀粉含量的影響，結果如圖3所示。與未蒸煮的粉絲進行對比，蒸煮2 min之后，自制箭筈豌豆粉絲、雙塔綠豆粉絲、雙塔馬鈴薯粉絲與羽利興紅薯粉絲的抗性淀粉含量均呈現先上升再下降的趨勢。與生粉絲相比，蒸煮20 min后，樣品抗性淀粉質量分數分別下降了：自制箭筈豌豆粉絲30.72%、雙塔龍口綠豆粉絲75.59%、雙塔馬鈴薯粉絲61.84%、羽利興紅薯粉絲56.70%，自制箭筈豌豆粉絲的抗性淀粉保留能力在幾款粉絲中處于偏優的水平，說明了自制箭筈豌豆粉絲的耐蒸煮能力較好，抗性淀粉的抗消化性強，損失少。

注：不同字母表示在P<0.05水平下有顯著性差異，相同字母表示無顯著性差異。圖3 蒸煮時間對粉絲抗性淀粉含量的影響

自制箭筈豌豆粉絲的抗性淀粉含量在蒸煮8～10 min時達到了與未蒸煮時相當的水平。為了保證粉絲在蒸煮后食用仍能保證一定量的抗性淀粉含量，建議自制箭筈豌豆粉絲的最佳蒸煮時間為8～10 min。

2.5.3.3 估計血糖指數

通過模擬體外消化得到的水解率曲線如圖4所示，不同粉絲及參比樣品白面包的水解曲線趨勢一致，在0～30 min內，水解率迅速上升，在60～90 min內水解速率略有下降，90 min后大部分粉絲達到水解平衡。箭筈豌豆粉絲的水解曲線下面積最小，表明箭筈豌豆粉絲的水解指數最小。為了進一步估計血糖指數，本實驗采用一級水解動力學模型Ct=C∞×(1-e-kt)擬合模擬體外消化曲線，其擬合曲線的相關系數均達0.90以上，說明用該擬合結果預測血糖指數是有意義的。通過擬合曲線計算血糖指數，結果如表6所示。可知自制箭筈豌豆粉絲的血糖指數在幾款粉絲中處于最低水平，且在中等血糖指數范圍(55≤GI≤70)(P<0.05)內，除雙塔綠豆粉絲外，其他幾款市售粉絲血糖指數均大于70，屬于高血糖指數食品，說明自制高抗性淀粉含量箭筈豌豆粉絲是一種更加營養健康的食品，有利于調節血糖濃度的平衡。除此之外，通過比較粉絲的血糖指數與抗性淀粉含量的大小，發現血糖指數與抗性淀粉含量具有一定的正相關性，與已有被證明的抗性淀粉具有降低餐后血糖及控制葡萄糖釋放的研究結論一致[24]。

圖4 不同粉絲的體外消化水解曲線

表6 不同粉絲消化動力學模型及血糖指數GI

3 結論

通過優化粉絲生產中的老化工藝，制得了抗性淀粉含量較高的箭筈豌豆粉絲，該產品相比原料淀粉抗性淀粉質量分數提高了72.97%。與其他市售粉絲相比，通過優化工藝制得的箭筈豌豆粉絲具有適中的膨潤度，較低的蒸煮損失率與斷條率，抗性淀粉含量處于較高水平。模擬體外消化表明，樣品具有較低的水解率，血糖生成指數為62，屬于中等血糖指數食品。本實驗通過優化生產工藝參數，顯著提高了豌豆粉絲中抗性淀粉的含量。