海带降血压活性肽面条的工艺优化

臧盈盈,陈丽娇,陈继承,陈 莉,赵晓丹(福建农林大学食品科学学院,福建福州 350002)



海带降血压活性肽面条的工艺优化

臧盈盈,陈丽娇,陈继承*,陈 莉,赵晓丹
(福建农林大学食品科学学院,福建福州 350002)

为研制海带降血压活性肽面条,将海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶和海带膳食纤维添加到面条中,以最大抗拉伸阻力及感官评分为指标,进行单因素实验和响应面实验,优化面条的工艺参数并验证其降血压活性。结果表明:在海带膳食纤维添加量3%,海带降血压活性肽添加量0.5%,甘露醇添加量1.8%,褐藻胶添加量0.3%的条件下,面条的最大抗拉伸阻力达到36.72 g,感官评分达到91分,与预测值分别相差2.52%和0.005%(<5%)。对最优工艺条件制备的面条降血压活性进行检测,其半数抑制率IC50值为6.02 mg/mL。

海带降血压活性肽,甘露醇,褐藻胶,海带膳食纤维,面条,工艺优化

面条是我国最常见的传统面食之一,现已普及世界各地。海带面条是将海带添加到面条中的一种营养面条,且目前海带面条已经进入市场。海带是一种营养价值较高的蔬菜,且具有降血压功效[1-2]。目前对海带的降血压功效已有研究,且已经能够从海带中分离出各种具有功能特性的物质,如:海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶、褐藻糖胶、海带膳食纤维等[3-4]。其中海带降血压活性肽具有很好的降血压效果[5];甘露醇具有脱水及降颅内压的功效[6];褐藻糖胶具有抗凝血、降血脂等功效[7-9];海带膳食纤维是一种营养物质,具有治疗便秘的功效,还可以对面条的品质起到一定的作用[10]。

目前,市场上海带面条的研制是将海带经过打浆、制粉或者酶解等工艺处理后添加到面条中,但是此类方法制作的海带面条中的海带成分的比例一致,得到的海带面条的品种较单一,通过优化海带添加量对面条品质的改善作用也受到了限制[11-12]。

本研究拟选取海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶、海带膳食纤维添加到面条中,研究其对面条品质的影响趋势,以选取对面条品质影响较大且具有功能特性的因子进行复配,得到品质佳、口感好的面条。因此,选取最大抗拉伸阻力和感官评分为响应值以制作较好品质的面条,并且验证是否具有降血压活性来判定其是否具有功能性。此思路不仅可以制作出品质较好的面条,并且其降血压功效增加了面条价值,还提高了海带的综合利用程度,为以后营养物质的高值化利用提供了思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

表1 感官评分标准Table 1 Standard of sensory score

海带降血压活性肽 用复合蛋白酶(木瓜蛋白酶∶碱性蛋白酶∶胰蛋白酶=1∶2∶1)酶解海带蛋白获得降血压活性多肽,分子量为3000 Da[13];甘露醇、褐藻胶 国药集团化学试剂有限公司;面粉 福州永辉超市;海带膳食纤维 海带中提取，国药集团化学试剂有限公司，浅棕色粉末。

HR2356/21HR型自动面条机 飞利浦投资有限公司，用于面条的制作;TA.XT Plus物性质构仪 英国Stable Micro System公司,用于对面条拉伸特性的测定;LC-20A型高效液相色谱仪 日本岛津公司,用于测定多肽活性。

1.2 实验方法

1.2.1 海带面条制备工艺步骤 原辅料混合:称取海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶、海带膳食纤维、面粉加入到面条机中,启动面条机,加33%的水和面5 min;

熟化:用保鲜膜密封面条机的加料口,熟化10 min;

成型:选择直径为6 mm的磨具,启动制面,制作出直径为6 mm的圆柱形面条;

包装:将做好的面条放置到保鲜袋中密封,使面条处于自然松弛状态[14]。

1.2.2 面条拉伸特性测定方法 参考陆启玉[15]等的方法并且略有改动,利用特定探头,将面条缠绕在探头上进行拉伸实验,记录面条被拉断过程中力臂所承受力的变化曲线,确定面条被拉断时的最大抗拉伸阻力和拉伸距离,每个样品做8次平行实验,去掉最大值和最小值求平均值。质构仪参数:选用A/SPR探头,张力模式,预测试速度1.0 mm/s,测试速度5.00 mm/s,后测试速度10.00 mm/s,测试距离15 mm,触发形式选用自动,触发力5 g。

1.2.3 感官评价实验方法 感官评分标准参照SB/T10137-93进行部分修改,如表1所示,由10位专业人员组成感官评定小组[16]。

1.2.4 单因素实验设计 以面条最大抗拉伸阻力和感官评分为指标,研究海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶和海带膳食纤维添加量对面条品质的影响。

设置海带降血压活性肽添加量分别为0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1%,其他条件:甘露醇2%、褐藻胶添加量0.3%、海带膳食纤维2%;

设置甘露醇添加量分别为0、0.5%、1%、2%、3%、4%、6%,其他条件:海带降血压活性肽0.5%、褐藻胶添加量0.3%、海带膳食纤维2%;

设置褐藻胶添加量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.8%,其他条件:海带降血压活性肽0.5%、甘露醇2%、海带膳食纤维2%;

设置海带膳食纤维添加量分别为0、1%、2%、3%、4%、5%,其他条件:海带降血压活性肽0.5%、甘露醇2%、褐藻胶0.3%。

1.2.5 响应曲面实验设计 根据单因素实验结果选取对面条品质影响大的因素,采用Box-Behnken Design中心组合设计原理,以最大抗拉伸阻力和感官评分为响应值,进行三因素三水平的响应面实验[17]。设计如表2所示。

表2 面条加工工艺响应面因素及水平设计Table 2 Factors and levels of response surface design in noodle processing

1.2.6 海带面条降血压活性测定方法 面条的降血压活性检测参考Chen等报道ACE抑制活性的测定方法[18]。面条用水稀释十倍后打浆,4000 r/min离心20 s后取上清液备用。高效液相色谱(HPLC)条件:色谱柱symmetry C18(5 μm,4.6 mm×150 mm),柱温25 ℃,检测波长228 nm,流速0.5 mL/min,流动相为0.05% TFA加0.05%三乙胺水溶液(pH2.80)/乙腈=85∶15(v/v)。

取10 μL ACE和40 μL样品于旋涡震荡器中震荡2 min,37 ℃保温5 min,加入50 μL马尿酰组氨酰亮氨酸(HHL),37 ℃下反应0.5 h后加入200 μL的1.0 mol/L HCl终止反应,离心后取上清液,通过HPLC法测定在228 nm处反应生成马尿酸(HA)的吸收值,计算ACE抑制活性的半数抑制率IC50值。ACE抑制活性计算公式:

式中:A为不加入抑制剂时的马尿酸的峰面积在标准曲线上对应的浓度,单位mmol/L;B为加入抑制剂时的马尿酸的峰面积在标准曲线上对应的浓度,单位mmol/L。

1.3 数据处理

采用Qrigin 8.5分析软件对单因素的实验结果进行分析,采用JMP10对单因素的显著性进行分析,采用Design-Expert 8.05统计软件对各因素编码值和响应值进行回归拟合分析。采用SSPS20.0分析处理ACE抑制活性的半数抑制率IC50值数据。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

对斜拉桥进行地震响应分析是一个规模巨大而且极为复杂的问题。反应谱方法通过反应谱概念巧妙地将动力问题静力化，概念简单，计算方便，可以用较少的计算量获得结构的最大反应值[1]。因此，世界各国规范都把它作为一种基本分析手段。从1943年M.Biot提出反应谱概念，并且给出了第一条弹性反应谱曲线以来，反应谱理论逐步发展，并被许多国家采纳到结构设计抗震规范中。

2.1.1 海带降血压活性肽添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响 由图1可知,海带降血压活性肽添加量在0～0.5%的范围内,随着添加量的增大最大抗拉伸阻力和感官评分呈增大趋势,海带降血压活性肽添加量为0.5%时达到最大值,此时最大抗拉伸阻力为24.43 g,感官评分为87分,随着海带降血压活性肽添加量继续增大面条最大抗拉伸阻力和感官评分呈下降趋势。目前关于海带降血压活性肽的应用鲜有报道,研究结果可能是由于适量添加海带降血压活性肽对于面条的品质有一定的改善作用,使得面条的拉伸特性增强,口感变好,但是海带降血压活性肽添加过量时,面条在制作过程中会出现断面,面条的感官评分变低,面条最大抗拉伸阻力下降。因此,选定海带降血压活性肽添加量范围0.3%～0.7%。

图1 海带降血压活性肽添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响 Fig.1 Effects of the addition of antihypertensive peptides from Laminaria japonica on maximum tensile resistance and sensory score of noodle注:不同字母代表显著性差异,相同字母代表差异不显著,图2～图4同。

2.1.2 甘露醇添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响 由图2可知,甘露醇添加量在0～2%范围内时,随着添加量增大最大抗拉伸阻力呈增大趋势,甘露醇添加量为2%时达到最大值,此时最大抗拉伸阻力为39.19 g,但是随着甘露醇添加量的继续增大最大抗拉伸阻力呈下降趋势。感官评分也是呈现先增大后减小的趋势,且在甘露醇添加量为3%时达到最大值,为89分。目前甘露醇主要应用在糖果的生产,对于其在面条中的应用还无人报道。研究结果可能是由于甘露醇是一种增稠剂,适量添加能够改善面条的品质,增强面条的口感,但是甘露醇添加过量时,面条在制作过程中会出现断裂的现象,面条品质下降,1%、3%添加量时的感官评分与2%时相差较少。因此,选定甘露醇添加量范围为1%～3%。

图2 甘露醇添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响Fig.2 Effect of mannitol on the maximum tensile resistance and sensory score of noodle

2.1.3 褐藻胶添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响 由图3可知,褐藻胶的添加量在0～0.3%范围内,随着添加量的增大最大抗拉伸阻力和感官评分呈增大趋势,褐藻胶添加量为0.3%时达到最大值,此时最大抗拉伸阻力为35.80 g,感官评分为88分,但是随着褐藻胶添加量的继续增加面条最大抗拉伸阻力和感官评分呈下降趋势。这是由于褐藻胶有增强面团吸水率和增强面条的硬度及弹性的作用,同时褐藻胶有增稠作用,有助于形成类似面筋的网络结构,增强了面条的拉伸性能,但是褐藻胶添加过量时,高浓度褐藻胶制作的面条硬度较大,易断裂,面条拉伸特性下降,口感变差[19-20]。因此,选定褐藻胶添加范围为0.2%～0.4%。

图3 褐藻胶添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响Fig.3 Effects of alginate addition on maximum resistance and sensory score noodles

2.1.4 海带膳食纤维添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响 由图4可知,海带膳食纤维的添加量在0～3%的范围内,随着添加量增大，最大抗拉伸阻力和感官评分呈增大趋势,添加量为3%时达到最大值,此时最大抗拉伸阻力为39.18 g,感官评分为87分,但是随着海带膳食纤维添加量的继续增大，面条最大抗拉伸阻力和感官评分呈下降趋势。这是由于海带膳食纤维持水能力较好,有助于维持面筋网络结构,面条拉伸特性增大,但海带膳食纤维不能形成面筋,添加量过高会对面筋起稀释作用,导致网络结构疏松,面条品质下降,因此海带膳食纤维添加过量会导致面条拉伸特性下降,结果与其他膳食纤维在面制品中的添加量相近[21-22]。因此,选定海带膳食纤维添加量为3%。

表4 最大抗拉伸阻力方差分析及显著性检验Table4 The maximum tensile resistance variance analysis and test of significance

图4 海带膳食纤维添加量对面条最大抗拉伸阻力和感官评分的影响Fig.4 Effect of dietary fiber addition on maximum tensile resistance and sensory score of noodle

注:**:极显著(p<0.01);*:显著(p<0.05)。

2.2 响应面法优化面条加工工艺

2.2.1 响应面分析水平的确定 由单因素实验结果可知,通过单因素添加量空白时与最优条件进行对比,甘露醇和褐藻胶对面条品质及口感的改善程度比海带膳食纤维、海带降血压活性肽大,另外考虑海带降血压活性肽的营养价值及其显著降血压功能,因此选定海带膳食纤维的添加量为3%,选取海带降血压活性肽、甘露醇、褐藻胶添加量为自变量。

表3 响应面实验结果Table 3 The response surface experiment results

2.2.2 响应面实验结果 见表3。

Y1=36.66-1.06B-2.44AC-5.23A2-2.13B2-2.29C2

由表4方差分析及显著性检验和图5响应曲面图可知,B对面条最大抗拉伸阻力的影响显著;交互项AC,二次项A2、B2、C2的影响极显著,交互项AB、AC的影响不显著。

图5 响应面图Fig.5 Response surface chart

2.2.4 以感官评分为响应值的响应面分析 响应面实验得到回归方程:

Y2=91.20﹢1.38B-3.00AB-2.00AC-3.73A2-2.98B2-1.97C2

表5 感官评分方差分析及显著性检验Ttable 5 Variance analysis and significance test of sensory evaluation

注:**:极显著(p<0.01);*:显著(p<0.05)。

由表5方差分析及显著性检验和图6响应面图可知,B、AC、C2对面条最大抗拉伸阻力的影响显著,交互项AB以及二次项A2、B2的影响极显著,BC的交互作用影响不显著。

图6 响应曲面图Fig.6 Response surface map

2.2.5 面条最佳工艺的确定及验证实验 通过Design-Expert 8.05统计分析软件对实验数据进行分析,以最大抗拉伸阻力为响应值的面条的理论最佳工艺条件:海带降血压活性肽添加量0.498%,甘露醇添加量1.75%,褐藻胶添加量0.3%,面条最大抗拉伸阻力的最佳预测值为37.67 g。以感官评分为响应值的面条的理论最佳工艺条件:海带降血压活性肽添加量0.54%,甘露醇添加量2.04%,褐藻胶添加量0.27%,面条感官评分的最佳预测值为91.46分。两者最佳工艺相近,考虑感官评分能够表现消费者的需求性以及实际操作的便利性,将工艺调整为降血压活性肽添加量0.5%,甘露醇添加量1.8%,褐藻胶添加量0.3%进行验证,实测得最大抗拉伸阻力为36.72 g,感官评分为91分,最大抗拉伸阻力与预测值的相对误差RSD值为2.52%(<5%),感官评分与预测值的相对误差RSD值为0.005%(<5%),说明预测模型可靠。

2.3 面条ACE抑制活性验证结果

对以上最优工艺参数制作出的面条进行ACE抑制活性验证,结果显示,其IC50值为6.02 mg/mL,说明面条对ACE酶具有一定的抑制作用,海带降血压活性肽能够抑制ACE酶活性,从而抑制血管紧张素Ⅰ水解为血管紧张素Ⅱ及催化舒缓激肽失活两个过程,达到降血压效果。海带降血压活性肽、甘露醇和褐藻胶均具有不同程度的降血压效果,各物质的添加使得制作的面条具有ACE抑制活性。

3 结论

在单因素实验的基础上固定海带膳食纤维的添加量为3%,采用响应面实验优化面条工艺参数:海带降血压活性肽添加量0.5%,甘露醇添加量1.8%,褐藻胶添加量0.3%,此时最大抗拉伸阻力达到36.72 g,感官评分为91分,面条的IC50值为6.02 mg/mL,制作出的面条品质较好。本文为以后重组功能性营养物质提供了思路,并且提高了海带综合利用程度,为海带的高值化利用提供了路径。

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The process optimization of noodles with antihypertensive peptide fromLaminariajaponica

ZANG Ying-ying,CHEN Li-jiao,CHEN Ji-cheng*,CHEN Li,ZHAO Xiao-dan

(College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

The aim was to develop a kind of hypotensive noodles by adding antihypertensive peptides,mannitol,alginate and dietary fiber fromLaminariajaponica. The single factor experiment and response surface experiments were carried according to the maximum tensile resistance and sensory scores. Optimal technique parameters of noodles were obtained,and antihypertensive activities were also verified. The optimal processing parameters of kelp noodles was that kelp dietary fiber 3%,0.5% kelp antihypertensive peptide,1.8% mannitol,0.3% algin. Sensory evaluation results suggested that the produced noodles had good taste score of 91 points,and the maximum tensile resistance was 36.72 g under such conditions,2.52% and 0.005% respectively with the predicted value(<5%). The antihypertensive activities of noodles under the optimal conditions was determined,the half inhibition rate of IC50was 6.02 mg/mL.

antihypertensive peptide fromLaminariajaponica;mannitol;alginate;kelp dietary fiber;noodle;process optimization

2016-11-04

臧盈盈(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：功能性食品研究，E-mail：zyychang@163.com。

*通讯作者:陈继承(1978-)，男，博士，副教授，研究方向：生物活性成分分析检测和功能性食品研究，E-mail：newtaicjc@163.com。

福建省海洋高新产业发展专项(闽海渔高新【2004】03号)；福州市科技项目(2013-N-47)；福建农林大学高水平大学建设项目(61201404310)。

TS218

B

1002-0306(2017)14-0203-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.040