青稞低GI挤压面条制作工艺优化及营养与抗氧化活性分析

王 润 党 斌 杨希娟 孙小凤 杜 艳 梁 锋

(青海大学农林科学院；青海省青藏高原农产品加工重点实验室1，西宁 810016)(农业农村部农产品质量安全风险评估实验室2，西宁 810016)(青海省青稞资源综合利用工程技术研究中心;青海华实科技投资管理有限公司3，西宁 810016)

青稞俗称裸大麦，是青藏高原最具特色的农作物，其具有高纤维、髙蛋白含量和低血糖生成指数、低热量等特点[1,2]。近年来研究证明青稞相比其他谷物具有更为丰富的β-葡聚糖、麦绿素等多种功能因子[3]，是维持以青稞为主要口粮的藏区农牧民健康的重要因素[4]，长期食用，可有效预防多种常见疾病[5]。因此青稞作为一种重要的健康食品原料，具有开发功能食品的潜力[6]。基于此，青稞保健功效的研究及相关产品的研发成为了当前的研究热点。但目前多数研究均将青稞的产品研发与功效割裂，不能完全反映青稞的健康作用。如何将青稞的健康作用与青稞食品有机结合起来，实现青稞食品功能化是提高青稞食品附加值的主要途径。

加工面条的原料主要是小麦粉，然而随着人们饮食习惯的变化，特别是近年来糖尿病人群呈“井喷式”发展，一般小麦粉加工的面条不适合糖尿病人群，适合糖尿人的低GI面条非常亟需，市场潜力很大。一般认为，食物GI值小于55的为低GI食品，大于70的为高GI食品，55～70之间的为中GI食品，而低GI食品在人体内表现出吸收较缓慢、持续释放能量及帮助维持血糖稳态的特点，这对预防和治疗糖尿病、糖原贮积病、心脑血管疾病等慢性疾病有积极功效[7]。粗杂粮因含有较多的膳食纤维，GI值较低而成为开发低GI面条的主要原料[8]。已有研究报道了荞麦、燕麦低GI面条的研发[9]，但关于青稞低GI面条的研究鲜见报道。青稞含有丰富的β葡聚糖、高蛋白质、高纤维、低脂肪、低糖等特点[3]，具有开发低GI面条的潜力。

挤压技术是集混合、破碎、蒸煮、加压成型等操作条件于一体的高新技术，可克服杂粮没有面筋的缺陷，广泛应用于杂粮面条的加工[10]。因此，本研究以青稞粉为主要原料，优化了原料处理及不同辅料添加对青稞低GI挤压面条GI值及蒸煮品质的影响。确定青稞低GI挤压面条的最佳配方和生产工艺，分析面条的营养化学成分及抗氧化活性，从而为青稞健康主食的开发提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

青稞生粉(由肚里黄青稞研磨制成)、青稞熟粉(由肚里黄青稞100 ℃炒制10 min后粉粹研磨制得)；瓜尔豆胶、蔗糖酶(活性≥10万u/g)、葡萄糖含量检测试剂盒；胃蛋白酶(活性≥10万u/g)；胰酶(活性≥10万u/g)、糖化酶(活性≥10万u/g)；TOTAL STARCH试剂盒；其他试剂均为分析纯。

B20搅拌机；HR-M230多功能面食机；N4S紫外可见分光光度计；Vapodest 50s凯氏定氮仪； Fibretherm FT12粗纤维测定仪测定；SOX412Macro全自动脂肪提取仪。

1.2 实验方法

1.2.1 青稞低GI挤压面条的制作

将青稞粉按照一定比例与其他原料粉混合，加入pH值为7.0的45%的水分在和面机中搅拌混合至花絮状[11]。将混合粉加入多功能挤压面条机制作挤压面条。最后将挤压成型的面条放入-18 ℃的冰柜中冷冻15 h后取出，自然晾干用于后续实验。

1.2.2 青稞原料最佳处理方式的选择

探讨青稞不同处理方式对挤压面条蒸煮品质、感官评价及GI值的影响。

1.2.3 青稞低GI挤压面条最佳工艺参数的确定

在确定原料最佳处理方式的基础上，以面条蒸煮品质、感官评价及GI值为指标，探讨并评价原料含水量(40%、45%、50%)、加入水pH(pH6、7、8)、青稞粉粒径(60、70、80目)等工艺参数的影响，确定挤压面条最佳加工工艺参数。

1.2.4 青稞低GI挤压面条原料配比优选

在前期预实验中分别将不同比例的魔芋胶、豌豆粉、荞麦粉、燕麦粉、大豆多糖以及藜麦粉与青稞粉复配制作面条，考察不同原料配粉对挤压面条蒸煮品质、感官评价以及GI值的影响， 根据预实验结果，选择对青稞挤压面条蒸煮品质、感官评价以及GI值影响最显著的3种配粉原料进行L9(34)正交试验，其中豌豆粉添加量(A)设3个水平分别为15%，20%，25%，荞麦粉添加量(B)设3个水平分别为5%，10%，15%，藜麦粉添加量(C)设3个水平分别为5%，10%，15%，进一步探索青稞不同原料配粉的最佳组合。

1.2.5 青稞低GI挤压面条的冷冻老化

为了提高青稞挤压面条的品质，将经正交优化后的配粉面条进行冷冻老化处理。以获得最佳挤压工艺参数基础上，考察不同冷冻温度(4、0、-6、-12、-18 ℃)和冷冻时间(5、10、15、20、25 h)对挤压面条蒸煮品质、感官评价以及GI值的影响。

1.2.6 青稞低GI挤压面条质量评定

1.2.6.1 面条体外血糖生成指数的测定

面条体外血糖生成指数参照Englyst等[12]和Chung等[13]的方法进行测定。

1.2.6.2 面条的感官评价

面条的感官评价项目及分值分配参考SB/T 10068—9的方法，感官评分组由7名经培训、具有经验的食品科学与工程专业的教师与学生组成。

1.2.6.3 面条的煮熟断条率测定

取50根面条放入500 mL沸水中煮制至刚好白芯消失，捞出面条计算断条率。

式中：S为断条率/%；N为面条断的根数。

1.2.6.4 面条烹煮损失率和煮熟增重率的测定

取质量为M1的挤压面条，放入500 mL沸水中煮制至刚好白芯消失，捞出面条后控干水分后称重M2，然后将熟面条放到105 ℃烘箱内烘至恒重，称量M3。

式中：w为面条的含水量/%。

1.2.7 青稞挤压面条营养成分和抗氧化活性测定

1.2.7.1 基本营养成分测定方法

参照GB/T 5009.3—2016 直接干燥法测定水分含量；参照GB 5009.5—2010常量凯氏定氮法测定蛋白含量；参照GB/T 5009.88—2003食品中纤维的测定方法测定纤维含量；参照GB/T 5009.6—2003索氏提取法测定脂肪含量；用TOTAL STARCH 试剂盒测定总淀粉含量，AMYLOSE/AMYLOPECTIN 试剂盒测定直链淀粉含量，(1-3)(1-4)BETA-D-GLUCAN 试剂盒测定β-葡聚糖含量。

1.2.7.2 酚类物质提取

游离酚和结合酚提取实验参照杨希娟等[6]的方法进行。

1.2.7.3 酚类物质含量测定

总酚和总黄酮含量的测定实验参照Adom等[14]的方法进行。总酚含量测定采用Folin-Ciocalteu法，以没食子酸为标准品，总酚含量以每100 g提取物(干基) 中所含相当于没食子酸的质量(mg)表示；总黄酮含量的测定采用硝酸铝比色法，以芦丁为标准品，总黄酮含量以每100 g提取物(干基) 中所含相当于芦丁的质量(mg)表示。

1.2.7.4 抗氧化活性的测定

清除DPPH·自由基活性[15]、铁还原能力[16](FRAP)及清除ABTS+·自由基活性[17]测定方法，均以以Trolox为标准物，分别在波长517、593、734 nm下测定吸光度，重复测定3次。根据标准曲线计算出样品提取液的抗氧化活性，以μmol TE/100g DW表示。

1.3 数据处理

所有表格数据以平均值±标准差(x±SD)表示，做3次重复。利用 Excel 2016和DPS 9.50 软件进行方差分析及显著性检验;采用SPSS19.0软件进行相关性分析，数值间的统计显著性P<0.05表示显著，P<0.01表示极显著。

2 结果与分析

2.1 青稞原料的最佳选择

实验选用青稞的基本营养品质如表1。在相同的工艺条件下，采用不同处理方式所得青稞生粉和熟粉制作挤压面条的品质分析结果如表2所示。青稞生粉制作面条的GI值高于熟粉，而生粉面条感官评价高于熟粉，且其烹煮损失显著低于熟粉面条烹煮损失率。青稞生粉挤压面条低的烹煮损失率可防止面条糊汤的发生，而较高的煮熟增重率可赋予面条不断条的优点，综合具有更好的蒸煮品质，因此试验选择青稞生粉(青稞面粉)作为青稞低GI挤压面条的原料。青稞熟粉中，高温可使得淀粉间氢键破裂、淀粉分子膨胀，使淀粉更易糊化，糊化温度降低，淀粉颗粒黏度增大[18]，对面条最终蒸煮品质产生影响。除此之外，原料的加工方式和程度，如高压、高温和粉碎等，这些因素通过不同的机制发挥作用，从而会影响食品的GI值[19,20]。Chaiwat等[21]对糙米饭干燥后的血糖反应进行了研究，表明干燥温度会显著影响餐后血糖生成指数，本实验中使用青稞熟粉制作的挤压面条的蒸煮品质和GI值都受到了显著的影响。

表2 不同青稞粉对挤压面条品质的影响

注：表中数据为3次重复的平均值,不同小写字母表示数据差异显著(P<0.05)。

2.2 青稞挤压面条最佳工艺参数的确定

2.2.1 含水量对面条品质的影响

如图1所示，青稞挤压面条的GI值随着水分含量的升高呈现先降低后升高的趋势，当水分含量为45%时，GI值达到最低。面条的感官评分随水分含量的增加先升高后降低，当含水量为45%时，面条感官评分最高。此外，当含水量为45%时面条烹煮损失率最小，因此选择45%作为最适水分含量。含水量是影响面条质量的重要因素。水分含量较少时，水分不足以满足原料粉中各物质与水分子的连接，从而面条成型性差导致蒸煮损失率较高；而当加水量超过最适宜值时，面条黏性增加，最终面条表面光滑性下降，使面条感官下降[22]。

注：不同字母表示数据差异显著P<0.05。图1 含水量对面条品质的影响

2.2.2 pH对面条品质的影响

如图2所示，随着pH的升高，挤压面条GI值逐渐升高，煮熟增重率逐渐下降，感官评分则先增大后减小。当pH为7时，GI值与pH为6时的GI变化不显著，且具有最好的感官评价，综合考虑，因此选取pH 7作为最适加入水pH。

表1 原料青稞粉的基本营养品质

图2 pH对面条品质的影响

2.2.3 青稞粉粒径大小对面条品质的影响

不同的粒径大小的添加物对面团的压片成型和最终面条的蒸煮品质、感官评价有着一定的影响[23]。如图3所示，随着目数的增加，挤压面条GI值先升高在降低，煮熟增重率先减少后增加，感官评分则逐渐升高。当目数为70目时青稞挤压面条GI值最高。60目和80目的GI差距不显著，但是采用80目青稞粉制作的挤压面条烹煮损失率最小，煮熟的增重率最大，因此选取80目作为最适青稞粉粒径。

图3 青稞粉粒径对面条品质的影响

2.3 青稞低GI挤压面条原料配比实验分析

以青稞粉为原料选择能降低食物的GI值和蒸煮品质的魔芋胶、燕麦粉[24]、荞麦粉[25]、豌豆粉[26,27]、大豆多糖[28]以及藜麦粉与青稞粉进行混配后评价对青稞挤压面条蒸煮品质及GI值的影响。根据实验结果(当魔芋胶添加量为0.2%时，挤压面条的GI值为74.53，当豌豆粉添加量为20%时，挤压面条的GI值为35.49，当燕麦粉添加量为20%时，挤压面条的GI值为51.07，当荞麦粉添加量为10%时，挤压面条的GI值为39.11，当大豆多糖添加量为20%时，挤压面条GI值为50.60，当藜麦粉添加量为10%时，青稞挤压面条GI值为46.06)，选择具有明显改善青稞挤压面条品质及具有低GI值的豌豆粉、荞麦粉及藜麦粉进行配方的L9(34)正交优化实验设计。由表3可知，以感官评价为指标，各考察因素极差大小依次为RC>RA>RB,即影响青稞低GI挤压面条感官品质的主次因素依次为藜麦粉、豌豆粉、荞麦粉，相应感官评分最高的组合为A2B1C1，即豌豆粉添加量20%，荞麦粉添加量5%，藜麦粉5%。以GI值为指标，各考察因素极差大小依次为RC>RB>RA，即影响青稞低GI挤压面条GI值的主次因素依次为藜麦粉、荞麦粉、豌豆粉，因此以GI作为指标时，GI值最优的组合为A1B1C1，即豌豆粉添加量15%，荞麦粉添加量5%，藜麦粉5%。因此，正交实验优选组合为A2B1C1或者A1B1C1。

表3 青稞挤压面条原料配比正交结果分析

正交实验方差分析结果如表4所示。藜麦粉的添加量对感官评分的影响相对最为显著(P<0.05)，其次为豌豆粉添加量(P<0.05)，荞麦粉添加量对青稞挤压面条感官品质的影响无显著性(P>0.05)。对于面条GI值，藜麦粉的添加量对GI值的影响显著(P<0.05)，但豌豆粉添加量和荞麦粉添加量对青稞挤压面条GI值的影响均无显著性(P>0.05)。

表4 青稞挤压面条原料配比方差分析结果

注：**表示在0.01水平(双侧)显著相关，*表示在0.05水平(双侧)显著相关。

2.4 验证实验

根据正交实验结果，分别选择以感官评价(A2B1C1)和面条GI(A1B1C1)为指标得到的最优配方进行验证实验。其中20%豌豆粉、5%荞麦粉、5%藜麦粉、70%青稞粉制得的面条的感官评分为89.5，GI值为43.28；15%豌豆粉、5%荞麦粉、5%藜麦粉、75%青稞粉制得的面条的感官评分为89.0，GI值为44.44，两配方制作的面条的感官评分和GI值均优于实验设计的所有组合。比较两组验证实验结果，最终确定青稞低GI挤压面条最优工艺配方为豌豆粉添加量20%、荞麦粉添加量5%、藜麦粉添加量5%。

2.5 冷冻老化对青稞低GI挤压面条的品质影响分析

如表5所示，在研究温度范围内，温度的降低对面条的GI值几乎无影响，但是冷冻老化有效的增加了面条的感官评价，解决了传统青稞面条口感差的问题。也有效的减少了挤压面条的烹煮损失率，降低了面条糊汤、断条等现象，与此同时煮熟增重率也有一定的提高。当温度为-18 ℃时，配粉面条有着最低的GI值，最好的感官评价分，最低的烹煮损失率，因此选择-18 ℃作为最适面条冷冻温度。

有研究表明[29]，挤压成型后通过低温老化，能改变淀粉凝胶结构，促进淀粉分子结构的重排，使面条更筋道，不糊汤，而淀粉老化会进一步降低产品的GI指数。如表6所示，在研究时间范围内，随着冷冻时间的增长，青稞挤压面条的感官评价和煮熟增重率先升高后减小，而GI值和烹煮损失率先降低后增高。当冷冻时间为15 h时，面条的GI值达到最低，明显优于其他时间的青稞挤压面条的品质。因此，最适合青稞挤压面条的冷冻老化条件为-18 ℃下冷冻15 h。

表5 冷冻温度对面条品质影响分析结果

注：表中数据为3次重复的平均值,不同小写字母表示同一挤压面条不同冷冻温度差异显著(P<0.05)。

表6 冷冻时间对面条品质影响分析结果

注：表中数据为3次重复的平均值,不同小写字母表示同一挤压面条不同冷冻时间差异显著(P<0.05)。

2.6 青稞低GI值挤压面条的营养品质和抗氧化活性分析

2.6.1 青稞低GI值挤压面条的营养品质分析

由表7可知， 挤压面条保留了青稞原料中的营养成分，最终面条蛋白质质量分数为15.90%，纤维质量分数达1.83%，β-葡聚糖质量分数达到了4.31%。且含有较高的多酚与黄酮含量，其含量显著高于小麦粉面条(23.23 mg /100 g )[30]。其中结合酚与结合黄酮分别是游离酚与游离黄酮的4.12倍和1.90倍，说明青稞低GI值挤压面条中的多酚是以结合态为主要形式存在的。本实验制作的青稞低GI值挤压面条具有丰富的营养及保健化学成分。

2.6.2 青稞低GI值挤压面条的抗氧化活性分析

测定了青稞低GI值挤压面条中多酚的抗氧化活性。由表8可知，青稞低GI值挤压面条具有一定的DPPH·自由基清除能力、Fe离子还原能力以及ABTS+·自由基清除能力，其中游离态提取物抗氧化活性均高于结合态提取物，说明虽然青稞低GI值挤压面条中游离酚与游离黄酮含量较低，但是确是抗氧化活性的主要贡献者。3种抗氧化指标中，青稞低GI值挤压面条中总酚对ABTS+·自由基清除能力最强，其次为Fe离子还原能力，DPPH·自由基清除能力相对较弱。与现有报道的小麦面条和荞麦面条相比，在相同单位添加下低于荞麦面条的DPPH·自由基清除能力(约1 000.00 μmol TE/100 g)[31]，优于小麦面条的DPPH·自由基清除能力(10.00 μmol TE/100 g)[32]。青稞低GI值挤压面条具有保健价值和预防由氧化应激引起的慢性疾病的潜力。

表7 青稞挤压面条营养品质分析结果

表8 青稞挤压面条抗氧化活性分析结果

3 结论

本实验比较了青稞生粉与熟粉制作低GI值挤压面条的品质，筛选出青稞生粉可作为制作品质较优的青稞低GI值挤压面条的原料。确定了青稞生粉制作低GI值挤压面条的工艺参数，含水量45%、pH 7.0、青稞粉粒径80目时，制作的青稞低GI值挤压面条GI值为55.12，面条品质较优；确定青稞低GI挤压面条的最佳配方，青稞粉中添加20%豌豆粉、5%荞麦粉、5%藜麦粉时制作的青稞低GI值挤压面条的GI值为43.28，感官评分89.5；考察了不同冷冻温度及冷冻时间对青稞低GI值挤压面条品质的影响，发现在-18 ℃冷冻时间15h制作的青稞挤压面条煮熟后无断条，感官评价达93.65分，GI值为42.73。最优配方工艺参数制作的低GI值挤压面条具有较高的多酚、黄酮含量及抗氧化活性。