高抗性淀粉箭筈豌豆粉丝的制备及品质评价

姚月华 唐 宁 杨舒莹 贾 鑫 程永强

(植物源功能食品北京市重点实验室;中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)

粉丝是中国传统的淀粉类食品，在生产过程中由于淀粉的糊化老化作用，会形成一部分回生淀粉(RS3)，即具有抗酶解性的抗性淀粉[1]。抗性淀粉在小肠内不被吸收，进入大肠后，发酵产生短链脂肪酸和其他产物[2]，具有降低餐后血糖水平、促进肠道有益菌生长繁殖以及减少血液中胆固醇含量等多种生理功效，因此备受研究者的关注[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数值[6]，增加人体膳食纤维的摄入[7]。

粉丝中RS3的生成量与直链淀粉和支链淀粉的比例[8]、聚合物的链长度或离解聚合力以及加工处理的方式、工艺等有关[9-12]。洪雁等[13]研究发现，豆类淀粉具有中等粒度分布的淀粉颗粒，更容易产生回生，生成抗性淀粉。此外，淀粉中直链淀粉含量越高，制品的抗消化性能越强[14]。相比谷物淀粉和薯类淀粉，豌豆淀粉具有不同的聚合物组成、结构和物理化学性质，具有较高的直链淀粉含量和较强的回生能力，使得糊化处理后慢消化淀粉的含量相对高于谷物淀粉和薯类淀粉[15]，因此，豌豆淀粉是制备抗性淀粉的良好原料。箭筈豌豆淀粉颜色洁白，质地较细，具有较低的溶解度、膨胀度和较高的热糊稳定性与冷糊稳定性[16]，直链淀粉含量比普通豌豆淀粉高，更容易老化回生，因此是适合应用于开发高抗性淀粉含量粉丝的原料。

粉丝中含有的抗性淀粉含量明显高于人们常食用的饼干等食品[17]，且由于老化作用，粉丝产品中的抗性淀粉含量相比原料淀粉大幅提高。此外，抗性淀粉含量与粉丝的品质也具有正相关性[18,19]。蒋展等[20]研究表明，原料淀粉中直链淀粉含量越高，粉丝的剪切强度、弹性较高，粉丝烹煮时煮沸损失小、断条数少。本研究选用高直链淀粉含量的箭筈豌豆淀粉为材料，并通过优化老化、干燥工艺以及增加复热处理制备高抗性淀粉含量的豌豆粉丝，为箭筈豌豆相关产品的开发以及新型功能性粉丝的制备提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

箭筈豌豆淀粉；佳萱豌豆粉丝、羽利兴红薯粉丝、双塔龙口粉丝(绿豆+豌豆)、三嘉龙口粉丝(绿豆)、双塔马铃薯粉丝、双塔绿豆粉丝。

1.2 主要仪器

5-2压面机；THX-82A水浴恒温振荡器；T6紫外分光光度计。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

参照传统的粉丝制作工艺并根据实验室条件稍作修改：打芡(少量淀粉糊化)→调制面团→漏粉→煮粉糊化→冷却→冷藏老化→干燥→成品。

1.3.2 制作工艺优化单因素实验

1.3.2.1 老化时间对抗性淀粉含量的影响

漏粉煮至成型的粉丝冷却后，转移至-4 ℃冰箱中，老化0～12 h，每隔1 h取出部分粉丝置于50 ℃烘箱中干燥至含水量低于15%，粉碎研磨后测定抗性淀粉含量。

1.3.2.2 冷冻时间对抗性淀粉含量的影响

将冷藏4 h的粉丝置于-18 ℃下冷冻处理，冷冻0～6 h，每隔1 h取出部分粉丝解冻后于50 ℃烘箱中干燥至含水量低于15%，粉碎研磨后测定抗性淀粉含量。

1.3.2.3 复热次数对抗性淀粉含量的影响

将制得的粉丝初产品在4 ℃下冷藏4 h，结束后转移至-18 ℃冷冻2 h，取出解冻，沸水煮至粉丝无白心后捞出重复老化冷藏步骤，此为一次复热处理操作。复热处理0～4次，于50 ℃烘箱干燥，粉碎研磨后测定抗性淀粉含量。

1.3.2.4 干燥温度对抗性淀粉含量的影响

将制得的粉丝初产品在-4 ℃下老化4 h，结束后转移至-18 ℃冷冻2 h，复热2次，结束后解冻分别在40、50、60、70、80、90、100 ℃烘箱中干燥，粉碎研磨后测定抗性淀粉含量。

1.3.3 制作工艺优化正交实验

在单因素实验的基础上，以抗性淀粉含量为指标，选取三水平做L9(34)正交实验(表1)确定最优工艺参数。

表1 正交实验的因素水平[L9(34)]设计表

1.4 测定指标及方法

1.4.1 抗性淀粉含量测定

参考朱哲[17]的实验方法并略作修改。

称取1 g样品于试管中，加入4.0 mL α-胰淀粉酶，在37 ℃下恒温水浴酶解16小时。加入4 mL无水乙醇使酶钝化。4 000 r/min离心19 min，在沉淀中加入2 mL 2 mol/L KOH、8 mL醋酸盐缓冲液和0.1 mL淀粉葡萄糖苷酶(3 300 U/mL)，于50 ℃下恒温水浴30 min。生成的葡萄糖用葡糖氧化酶/过氧化物酶试剂(GOPOD)测定。

1.4.2 粉丝品质测定

1.4.2.1 基础指标

含水量的测定：参考GB 5009.3—2010[21]，采用直接干燥法。

成品丝径的测定：随机抽取10根截成长度10 cm的粉丝成品，每根粉丝随机选取5个点，用游标卡尺测其直径，除去最大和最小测量值后取平均值即为粉丝的丝径。

1.4.2.2 蒸煮特性

参考李娟等[22]的实验方法并略作修改。

随机抽取20根粉丝，在500 mL沸水蒸煮30 min，期间补充水分以保证500 mL的水量，结束后捞取，用玻璃棒数煮后总条数。汤液冷却后，在650 nm下以蒸馏水作为空白对照测定透光率。

断条率=(20-煮后总条数)/20×100%

称取3 g样品于105 ℃烘箱中干燥4 h，测定干燥后样品质量记为W1，然后在500 mL水中蒸煮15 min，期间持续补充水分。加热结束后捞出迅速用吸水纸吸去粉丝表面附着水，测定煮后的粉丝质量W2，再将粉丝全部转移至铝盒中，于105 ℃烘箱中干燥4 h，测定粉丝质量W3。

膨润度=W2/W3×100%

煮沸损失=(W1-W3)/W1×100%

1.4.2.3 消化特性

参考王庆佳等[23]方法，测定样品的水解指数与血糖生成指数。采用DNS法测定产生的葡萄糖含量，以白面包为参比样品，绘制水解曲线。采用Goni等[24]体外消化动力学方法，对水解率曲线进行一级动力学拟合，其方程为：Ct=C∞×(1-e-kt)，用Origin 8.5软件进行模型拟合，得到拟合曲线及90 min取样点下水解曲线下面积。其中水解率以取样点下葡萄糖含量占样品总质量的百分比表示，水解指数与血糖指数的计算见式(1)。

水解指数(HI)=S1/S2×100%

(1)

GI=39.71+0.549HI90(r=0.894)

式中：S1为样品的水解曲线下面积；S2为参比样品(白面包)的水解曲线下面积。

1.5 数据统计

测定均进行3次平行。采用SPSS 18.0软件进行数据处理，采用Origin 9.1软件绘制图表。

2 结果与分析

2.1 老化工艺对抗性淀粉含量的影响

粉丝冷冻是近几年粉丝工业化生产中新增的环节，代替了传统的晾粉工序，能提高粉丝的品质[25]。研究发现，4 ℃下淀粉的老化速度最快[26]，因此对比了4 ℃冷藏条件下与-18 ℃冷冻条件下对抗性淀粉生成的影响，结果如图1所示。不论是冷藏还是冷冻储藏，粉丝中抗性淀粉的含量均随着时间的延长有所增加，且增加速度逐渐降低，这是因为短期老化主要是直链淀粉分子间的聚集和结晶[27]，分子取向快老化快，而后期主要是支链淀粉分子外侧短链的重结晶，这个过程十分缓慢需要一定长的时间。此外冷冻下的抗性淀粉生成量远不如冷藏条件，这是因为淀粉晶核在4 ℃下能够快速形成，晶核形成后，晶粒迅速增长，使得抗性淀粉的生成量迅速提高[28]，而在冷冻条件下，温度下降速度较快，淀粉分子来不及发生取向运动，因而老化程度较低。由于4 ℃下储藏4 h后，抗性淀粉含量增加不明显，因此选择冷藏时间3、4、5 h作后续正交实验。

图1 不同工艺参数对粉丝抗性淀粉含量的影响

考虑到冷冻工艺对粉丝品质具有改善作用，设计先4 ℃低温冷藏后再冷冻处理，探究了冷冻时间对抗性淀粉含量的影响，实验结果表明将冷藏结束后的粉丝冷冻处理，抗性淀粉含量仍然有所增加。这可能是因为冷冻-解冻这一过程促进了淀粉分子的取向速度，从淀粉老化动力学理论来看，低温与高温循环可以促进淀粉的老化程度[29]，这与复煮处理的结果一致。根据实验结果，选择冷冻时间1、2、3 h作为正交实验水平因素。

2.2 复热次数对抗性淀粉含量的影响

复热处理次数对抗性淀粉含量的影响如图1所示，抗性淀粉的含量随着复热次数的增加逐渐提高，但复热2次后，抗性淀粉的含量增加速度开始放缓。复热处理会增加抗性淀粉含量主要有以下两方面原因[30]：首先高温-低温循环处理会使得直链淀粉分子重复晶核形成与成长的过程；另一方面再次加热使氢键未缔合的部位获得能量而展开并在低温下进一步缔合老化，因此抗性淀粉含量有所提高。而在复热两次之后，抗性淀粉含量增加速度显著降低，这可能是因为淀粉中直链淀粉含量有限，其中具有适合的聚合度等因素而能缔合形成抗性淀粉的更加有限，因此在复煮2次以上没有明显的增抗效果。根据实验结果选定复热次数1～3次做后续正交实验。

2.3 干燥温度对抗性淀粉含量的影响

干燥温度对抗性淀粉含量的影响如图1所示，在实验温度范围内，随着温度的升高，抗性淀粉的含量先增加后降低。在适宜的干燥温度下，淀粉分子运动速度加快，且在干燥初期水分减少，增加了未缔合直链淀粉分子之间以氢键缔合的概率，从而促进了淀粉进一步回生，使得抗性淀粉含量升高。而80～100 ℃干燥温度下，抗性淀粉含量迅速下降，这是因为此温度范围大于箭筈豌豆淀粉的糊化温度和熔融温度，淀粉的结构在干燥过程中被破坏，天然抗性淀粉损失，且由直链淀粉老化回生形成的抗性淀粉结构熔融失去了结晶结构，不利于抗性淀粉的保留，使其含量有所下降[31]。并根据实验结果，选择60、70、80 ℃作为正交实验水平。

2.4 制作工艺优化正交实验

选择单因素高水平范围附近的参数进行正交实验，结合实际生产与能耗等有利于确定各因素之间的最佳组合。本实验以抗性淀粉含量为指标，设计L9(34)正交实验以考察老化时间、冷冻时间、复热次数以及干燥温度对抗性淀粉含量的影响。实验结果与分析见表2。

表2 正交实验结果

为考察实验的误差及精细效果，考察各因素的主效应，进行方差分析，结果如表3所示。

表3 正交实验主效应的方差分析

根据表2中的实验结果可知四个因素对抗性淀粉含量的影响程度为：冷藏时间>复热次数>冷冻时间>干燥温度，同时根据正交结果可以确定最优的工艺参数为A3B2C3D1，及4 ℃冷藏5 h、-18 ℃冷冻2 h、复热3次、干燥温度为60 ℃。结合表3的方差分析结果可知，冷藏时间和复热次数在5%显著水平对抗性淀粉的生成量具有具有显著性影响，而冷冻时间和干燥温度无显著性影响。考虑到实际生产中的能耗、经济问题，同时复热操作复杂影响实际生产效率，确定复热次数2次作为最优工艺参数。即最终确定最优的工艺参数为：4 ℃冷藏老化5 h、-18 ℃冷冻2 h、复热2次、干燥温度为60 ℃。

2.5 高抗性淀粉粉丝的品质评价

2.5.1 含水量和丝径

磁共振成像不受外界因素干扰，所得图像的组织分辨率高，任意方位均能取得胎头成像，病灶与周围组织关系显示清晰，产前畸形的检出率极高。未来将其应用在胎儿颅脑发育，功能及疾病发病原因的研究中，会取得显著的进展。

将箭筈豌豆粉丝与市售粉丝的含水量和丝径进行了测定，结果如表4所示，箭筈豌豆粉丝的含水量和丝径与大多数市售粉丝无显著性差异，说明自制粉丝水分及丝径在正常范围内，制作工艺及参数较为适宜。

表4 自制箭筈豌豆粉丝与市售粉丝基础指标对比

2.5.2 蒸煮特性

自制箭筈豌豆粉丝与市售粉丝的蒸煮特性结果如表5所示。与市售粉丝相比，自制箭筈豌豆具有适中的膨润度，说明其具有适宜的口感且不易糊汤。同时，烹饪过程中粉丝中的直链淀粉会溶解在水中使汤液变得浑浊和黏稠[32]，汤液中的总干固体含量即为煮沸损失率，可以作为面条网络结构完整性的一个标志[33]。与市售粉丝相比，自制箭筈豌豆粉丝具有较小的煮沸损失率，推测通过优化工艺制得的箭筈豌豆粉丝，老化程度高，直链淀粉排列更紧密，结构更牢固，从而使得损失率降低。断条率是粉丝在沸水中煮一定时间后断条的比率，自制箭筈豌豆粉丝的断条率显著低于其他市售粉丝。通过蒸煮特性的测定，说明自制箭筈豌豆粉丝具有良好的蒸煮特性，将箭筈豌豆淀粉应用于粉丝生产是可行的，有操作性且具有食用价值。

表5 自制箭筈豌豆粉丝与市售粉丝蒸煮特性对比

2.5.3 消化特性

2.5.3.1 抗性淀粉含量

注：同一列间相同字母表示在P<0.05水平下无显著性差异，不同字母表示有显著性差异。图2 自制箭筈豌豆粉丝与市售粉丝抗性淀粉含量对比

2.5.3.2 蒸煮时间对粉丝抗性淀粉的影响

由于在实际生活中粉丝需蒸煮后食用，进一步探究食用环节中蒸煮时间对样品抗性淀粉含量的影响，结果如图3所示。与未蒸煮的粉丝进行对比，蒸煮2 min之后，自制箭筈豌豆粉丝、双塔绿豆粉丝、双塔马铃薯粉丝与羽利兴红薯粉丝的抗性淀粉含量均呈现先上升再下降的趋势。与生粉丝相比，蒸煮20 min后，样品抗性淀粉质量分数分别下降了：自制箭筈豌豆粉丝30.72%、双塔龙口绿豆粉丝75.59%、双塔马铃薯粉丝61.84%、羽利兴红薯粉丝56.70%，自制箭筈豌豆粉丝的抗性淀粉保留能力在几款粉丝中处于偏优的水平，说明了自制箭筈豌豆粉丝的耐蒸煮能力较好，抗性淀粉的抗消化性强，损失少。

注：不同字母表示在P<0.05水平下有显著性差异，相同字母表示无显著性差异。图3 蒸煮时间对粉丝抗性淀粉含量的影响

自制箭筈豌豆粉丝的抗性淀粉含量在蒸煮8～10 min时达到了与未蒸煮时相当的水平。为了保证粉丝在蒸煮后食用仍能保证一定量的抗性淀粉含量，建议自制箭筈豌豆粉丝的最佳蒸煮时间为8～10 min。

2.5.3.3 估计血糖指数

通过模拟体外消化得到的水解率曲线如图4所示，不同粉丝及参比样品白面包的水解曲线趋势一致，在0～30 min内，水解率迅速上升，在60～90 min内水解速率略有下降，90 min后大部分粉丝达到水解平衡。箭筈豌豆粉丝的水解曲线下面积最小，表明箭筈豌豆粉丝的水解指数最小。为了进一步估计血糖指数，本实验采用一级水解动力学模型Ct=C∞×(1-e-kt)拟合模拟体外消化曲线，其拟合曲线的相关系数均达0.90以上，说明用该拟合结果预测血糖指数是有意义的。通过拟合曲线计算血糖指数，结果如表6所示。可知自制箭筈豌豆粉丝的血糖指数在几款粉丝中处于最低水平，且在中等血糖指数范围(55≤GI≤70)(P<0.05)内，除双塔绿豆粉丝外，其他几款市售粉丝血糖指数均大于70，属于高血糖指数食品，说明自制高抗性淀粉含量箭筈豌豆粉丝是一种更加营养健康的食品，有利于调节血糖浓度的平衡。除此之外，通过比较粉丝的血糖指数与抗性淀粉含量的大小，发现血糖指数与抗性淀粉含量具有一定的正相关性，与已有被证明的抗性淀粉具有降低餐后血糖及控制葡萄糖释放的研究结论一致[24]。

图4 不同粉丝的体外消化水解曲线

表6 不同粉丝消化动力学模型及血糖指数GI

3 结论

通过优化粉丝生产中的老化工艺，制得了抗性淀粉含量较高的箭筈豌豆粉丝，该产品相比原料淀粉抗性淀粉质量分数提高了72.97%。与其他市售粉丝相比，通过优化工艺制得的箭筈豌豆粉丝具有适中的膨润度，较低的蒸煮损失率与断条率，抗性淀粉含量处于较高水平。模拟体外消化表明，样品具有较低的水解率，血糖生成指数为62，属于中等血糖指数食品。本实验通过优化生产工艺参数，显著提高了豌豆粉丝中抗性淀粉的含量。