燕麥麩粉和苦蕎皮粉的添加對小麥面條結構、蒸煮品質及消化特性的影響

彭湃，王曉龍，馬蘭，鄒曉陽，馬倩瑩，張心語，李小平，胡新中

燕麥麩粉和苦蕎皮粉的添加對小麥面條結構、蒸煮品質及消化特性的影響

彭湃，王曉龍，馬蘭，鄒曉陽，馬倩瑩，張心語，李小平，胡新中

陜西師范大學食品工程與營養科學學院，西安 710119

【目的】探究燕麥麩粉和苦蕎皮粉的添加對小麥面條結構、品質及消化特性的影響，明確二者在面制品加工中的應用價值。【方法】本研究制備了3種復配粉面條：30%燕麥麩粉+70%小麥面粉、30%苦蕎皮粉+70%小麥面粉、15%燕麥麩粉+15%苦蕎皮粉+70%小麥面粉，并以純小麥面條為對照，測定4種面條的蒸煮品質、感官品質、消化特性；使用傅里葉紅外光譜儀、X射線衍射儀、體積排阻高效液相色譜、臺式掃描電子顯微鏡、激光共聚焦掃描顯微鏡等對面條蛋白和淀粉結構進行分析比較。【結果】添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉的面條蒸煮損失增大，感官評分降低，血糖生成指數（glycemic index，GI）降低，其中添加30%燕麥麩粉的面條GI值最低（GI=47.9），是一種低GI食品。面條在蒸煮過程中發生蛋白質的解聚和重組，促進了蛋白質-蛋白質、蛋白質-淀粉、蛋白質-其他組分的結合。添加燕麥麩粉的面條在蒸煮后具有較高的-螺旋和較低的折疊，導致蛋白質聚集體向高聚合度的松散鏈狀網絡結構轉化，增強了蛋白對淀粉的包裹作用。煮后面條中淀粉的晶體結構被破壞，有序程度降低。添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉的面條中淀粉-脂肪互作增強，促進了面條中抗性淀粉的形成。與蕎麥皮粉相比，添加燕麥麩粉更有利于維持淀粉的短程有序結構，促進V型晶體的形成。此外，燕麥麩粉中-葡聚糖的存在進一步促進了淀粉與其他組分的互作。【結論】添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉對小麥面條的蒸煮和感官品質有負面影響，但可以有效降低面條的GI值，其中添加30%燕麥麩粉的面條是低GI食品。添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉的面條，淀粉在糊化過程中與蛋白質和脂肪等互作產生抗性淀粉。燕麥麩粉有助于維持面條中蛋白網絡的熱穩定性，可通過增強淀粉與蛋白、脂肪等分子的互作提高淀粉的抗消化性。

苦蕎皮粉；燕麥麩粉；面條品質；低GI食品；抗性淀粉

0 引言

【研究意義】燕麥麩是燕麥加工的副產物，含有豐富的膳食纖維、-葡聚糖、蛋白質、不飽和脂肪酸和多酚類物質，具有抗氧化、降血脂、降血糖等作用[1-2]。苦蕎皮粉是蕎麥芯粉加工過程中的副產物，含有大量的膳食纖維、蘆丁、異槲皮素和槲皮素等生物活性物質，具有較高的抗氧化和抗菌性能[3-4]。燕麥麩粉和苦蕎皮粉主要用于傳統動物飼料的加工，其中多種生物活性物質的營養價值未被完全利用，因此，研究苦蕎皮粉和燕麥麩粉在食品加工中的應用，可以充分利用其營養價值、提高副產物的附加值、改善人類膳食營養。【前人研究進展】面條是最常見的面制食品之一，傳統的小麥面條因碳水含量過高，長期大量攝入是導致人體患Ⅱ型糖尿病的主要原因之一[5]。雜糧中富含膳食纖維、多酚、黃酮等活性物質，具有降血糖的功效，燕麥和蕎麥面條是最常見的雜糧面條，廣受消費者青睞，是谷物加工與營養的研究熱點。屈展平等[6]研究發現，當燕麥粉添加量為10%時，馬鈴薯-小麥復合面條的硬度、粘彈性和咀嚼性最大，感官評分達到最佳。Shi等[7]研究了燕麥粉的添加比例和壓片厚度對燕麥面條的影響，發現反復壓片的機械力改變了小麥-燕麥面條中-葡聚糖、淀粉和蛋白質之間的水分分布，改善了燕麥粉添加造成的面條品質下降。Liu等[8]研究發現，在-0.06 MPa的真空度下和面10 min，添加70%燕麥粉的面團抗拉伸性和谷蛋白聚合物含量最高，面筋網絡最致密、均勻，面條品質最佳；添加新鮮蛋清可以通過增加二硫鍵形成來促進蛋白質聚集，形成穩定的面筋結構，從而減少70%燕麥面條的烹飪損失[2]。對于蕎麥面條的研究表明，蕎麥粉擠壓改性（70 ℃、30%水分）可以促進面團穩定結構的形成，降低全蕎麥面條的蒸煮損失[9]。碳酸鉀和碳酸鈉9﹕1混合的食用堿可以誘導蛋白質交聯，改善30%蕎麥面團的流變特性和蕎麥面條的質構特性[10]；而瓜爾豆膠和黃原膠聯合使用可以通過增加面團黏性提高75%蕎麥面條的質量[11]。近年來，低GI食物成為Ⅱ型糖尿病患者的膳食需求[12]，大量的食品研發也以高抗消化性和低GI為重要目標[13-14]，低GI雜糧面條的研究也日益深入。筆者前期研究發現，燕麥的預烤-蒸制處理可以通過促進燕麥-蕎麥面條中蛋白質的聚合和蛋白質-淀粉的互作，降低淀粉消化率，提高雜糧面條的抗消化性[15]。張鑫等[13]通過130 ℃擠壓并添加2%卡拉膠，制備了低GI藜麥面條（eGI=45）。王潤等[14]在青稞生粉中添加20%豌豆粉、5%蕎麥粉、5%藜麥粉，擠壓后經-18 ℃冷凍15 h制成青稞面條，其GI值為42.73，具有較高的營養價值和抗氧化活性。鮑歡等[16]發現添加50%的馬鈴薯粉改善了小麥面條的品質，同時降低了面條的消化性（抗性淀粉（RS）含量21.8%）。上述研究表明，雜糧的添加可以有效提高面條的抗消化性，降低其GI值。【本研究切入點】當前有關燕麥和蕎麥面條的研究主要聚焦于不同配方和加工方式對面條加工品質的改良，而面條中添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉對人體血糖的影響及其機理尚不明確。苦蕎皮粉和燕麥麩粉中含有豐富的蛋白質、脂肪、膳食纖維和多酚，它們與淀粉的互作在理論上更有利于提升淀粉的抗消化性，但其作用效果和機理有待明確。【擬解決的關鍵問題】本研究將小麥粉、燕麥麩粉和苦蕎皮粉混合后制備新型多谷物面條，探究兩種雜糧組分的添加對面條血糖生成指數的調控及其機理，為低GI雜糧面條加工提供理論和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥面粉（西安愛菊糧油工業集團），苦蕎皮粉（咸陽賽雪面粉廠），燕麥麩粉（內蒙古三主糧天然燕麥產業股份有限公司）。原料粉利用總淀粉定量試劑盒（Megazyme，愛爾蘭）測定的淀粉含量，利用凱氏定氮法（步騎K375，瑞士）測定的蛋白質含量，利用索氏抽提法（福斯ST310，丹麥）測定的脂肪含量，利用總膳食纖維定量試劑盒（Megazyme，愛爾蘭）測定的膳食纖維含量，利用超聲輔助乙醇提取法測定的總酚含量均列于表1。

試劑：光譜級溴化鉀，天津大茂化學試劑廠；戊二醛、異硫氰酸熒光素（fluo rescein isothiocyanate，FITC）、羅丹明B、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、無水乙醇（Ethanol）、氫氧化鈉（sodium hydroxide）（均為國產分析純試劑）。

表1 3種原料粉的基本物質組成

同列不同的字母表示差異顯著（＜0.05）。下同 Different letters in the same column indicate significant difference (＜0.05). The same as below

1.2 方法

1.2.1 面條制作 小麥粉或復配粉200 g加適量水（反復試驗使面絮均勻松散時的加水量，小麥面條加水量30%，復配面條加水量均為35%），使用KVL8300S和面機（凱伍德，英國）和面，程序設置為二檔3.5 min、三檔1.0 min、一檔2.5 min[17]。和好的面絮放入塑料袋中醒面20 min后，用試驗面條機JMTD 168/140（北京東孚久恒儀器有限公司，中國）壓延，面條機滾軸縫隙設置為1.0 mm，經過8次對折重復壓延得到均勻的面帶，最后通過刀頭，將面帶切為寬2.0 mm、厚1.0 mm的面條。按上述方法分別制得純小麥鮮面條（wheat noodles，WN）、添加30%燕麥麩粉的鮮面條（oat bran noodles，ON）、添加30%苦蕎皮粉的鮮面條（Tartary buckwheat bran noodles，BN）、添加15%燕麥麩粉和15%苦蕎皮粉的鮮面條（oat-buckwheat-bran noodles，OBN）。上述面條煮熟后分別得到純小麥熟面條（CWN）、添加30%燕麥麩的熟面條（CON）、添加30%苦蕎皮粉的熟面條（CBN）、添加15%燕麥麩皮和15%苦蕎皮粉的熟面條（COBN）。取一部分生、熟面條經冷凍干燥和磨粉后用于后續面條結構表征。

1.2.2 面條蒸煮品質測定 最佳蒸煮時間：隨機取生面條15根，放入適量沸水中并計時，從2 min開始，每間隔15 s取出一根面條，用剪刀剪開，觀察面條中心是否有生粉，生粉消失的時間記為面條最佳煮熟時間，重復測定3次。

面條吸水率：取30 g生面條放入500 mL沸水中煮面，至最佳煮熟時間立刻挑出，用涼水浸泡10 s，在室溫下晾5 min后再放入天平稱重，重復測定3次。面條吸水率的計算公式為：

式中，M1：蒸煮后的面條質量（g）；M2：蒸煮前的干物質質量（g）。

面條蒸煮損失：取面條30 g，用500 mL水煮面條至最佳蒸煮時間，面湯用蒸餾水定容至500 mL，取50 mL到預先稱重并烘干的燒杯中，在105 ℃烘箱中烘干至恒重。蒸煮損失計算公式：

式中，Wc：烘干后總質量（g）；Wb：燒杯質量（g）；G：蒸煮濕面條質量30 g；W：濕面條水分含量。

1.2.3 面條的感官品質測定 根據雜糧面條的特殊色澤和食味特征，參照SB/T 10137—93《面用小麥粉》和GB/T 35875—2018《糧油檢驗小麥粉面條加工品質評價》的方法并適當修改（表2）。選擇8位經過專業培訓的面制品研究人員組成感官評價小組，對生面條色澤、生面條氣味、熟面條色澤、熟面條表觀狀態、熟面條適口性（軟硬）、熟面條彈性、熟面條光滑性和熟面條食味8項指標進行評價打分。

表2 面條感官評價指標和分值

1.2.4 人體血糖生成指數測定 參考中華人民共和國衛生行業標準WS/Ｔ652—2019的方法測定人體血糖生成指數[18]。通過預試驗，從15位被測人員中挑選12位健康成員成立血糖測定小組，被測人員在前一天22：00后停止進食，空腹間隔5 min測定兩次血糖，取其平均值作為0 min時的血糖值。然后根據凈碳水化合物50 g的標準進食4種面條，以一水葡萄糖為參照物，分別在餐后15、30、45、60、90和120 min測定血糖，確定血糖峰值時間點。每2 d測試一個樣品。面條的人體血糖生成指數計算方法如下：

式中，GIn：受試者個體得出的GI值；At：待測食物的血糖生成曲線積分值；Aref：同一個體測得的至少兩次參考食物的平均血糖值；GI：待測食物的GI值。

1.2.5 面條蛋白的聚合度測定 參照PENG等[19]的方法，采用體積排阻高效液相色譜（SE-HPLC）（Ultimate 3000，美國熱電公司）定量分析生、熟面條粉末中SDS可提取和不可提取的蛋白質，以明確不同配方下面條中蛋白質的聚合/解聚行為。

1.2.6 面條蛋白二級結構測定 參照ZOU等[15]的方法，使用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）（Vertex 70，德國布魯克公司）測定面條粉末的紅外光譜特性。利用Omnic 8.0（熱電，美國）和Peakfit 4.12（SPSS，美國）軟件對光譜數據進行處理，擬合得到6個區域。參照已有研究[19-20]，不同蛋白二級結構類型在酰胺I區（1 600—1 700 cm-1）上的對應區域如下：1 612—1 618 cm-1、1 625—1 635 cm-1和1 685— 1 695 cm-1為-折疊，1 640—1 655 cm-1為無規則卷曲，1 658—1 665 cm-1為-螺旋，1 670—1 680 cm-1為-轉角。

1.2.7 面條淀粉結晶型和有序程度的測定 使用X射線衍射儀（XRD）（Rigaku Dmax/2550，日本株式會社）測定面條粉末中淀粉的長程有序度，掃描范圍為4—40°[19]。通過衍射峰的形狀確定淀粉晶型及其變化，使用MDI Jade 6.0軟件（美國）計算淀粉的相對結晶度。使用FTIR（Vertex 70，德國布魯克公司）測定面條粉末中的淀粉短程有序度[15]。

1.2.8 面條微觀結構觀察 面條樣品使用包埋膠固定在冷凍切片機（CM 1950，德國徠卡公司）上，調整刀頭將面條樣品切成10 μm的切片，切片貼在載玻片上，然后用0.25%的異硫氰酸熒光素（FITC）和0.025%的羅丹明B混合染液染色，其中FITC把淀粉標記為綠色，羅丹明B把蛋白質標記為紅色。用蒸餾水沖洗浮色，樣品切片在共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）（FV1200，日本奧林匹斯）488 nm和565 nm通道下觀察面條微觀結構[19]。

1.2.9 數據處理與分析 所有試驗數據均采用平均值±標準差表示，采用SPSS 25.0軟件做單因素方差分析并使用鄧肯多重比較法進行顯著性檢驗（＜0.05）。數據圖使用Origin 2016軟件制作。

2 結果

2.1 不同配方面條的品質差異

2.1.1 蒸煮品質 由表3可知，不同面條在蒸煮時間、吸水率、蒸煮損失上有所不同。WN和ON的最佳蒸煮時間較長（4 min），BN的最佳蒸煮時間（3 min）相對較短，OBN的最佳蒸煮時間（3.75 min）介于ON和BN之間。WN吸水率為76.27%，顯著高于其他3種面條。相對于WN的蒸煮損失，添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉后，面條蒸煮損失顯著上升，其中ON蒸煮損失最大（14.41%）。

2.1.2 感官品質 感官評價人員對生的和煮熟后的WN、BN、ON、OBN進行觀察、品嘗并打分，將各項評分結果進行收集、整合和分析，最終得到的評分結果如表4所示。總體來說，WN各項感官評分均最高（89.4），BN、ON、OBN總體評分無顯著差異。

表3 4種面條的蒸煮品質

同列不同字母表示差異顯著（＜0.05），最佳蒸煮時間標準偏差為0，數值不同即為差異顯著。WN：純小麥面條；BN：添加30%苦蕎皮粉的面條；ON：添加30%燕麥麩粉的面條；OBN：添加15%苦蕎皮粉和15%燕麥麩粉的面條。下同

Different letters in the same column indicate significant difference (＜0.05), the standard deviation of the best cooking time was 0, and the difference was significant if the value was different. WN: Wheat noodles; BN: Noodles with 30% Tartary buckwheat bran flour added; ON: Noodles with 30% oat bran flour added; OBN: Noodles with 15% Tartary buckwheat bran flour and 15% oat bran flour added. The same as below

表4 面條的感官品質

2.2 不同面條的人體血糖生成情況

圖1-A為血糖應答曲線，可以看出，CWN的血糖曲線最接近于葡萄糖，而添加了雜糧組分的面條（CON、CBN、COBN）血糖生成速率明顯低于小麥面條。圖1-B是通過血糖應答曲線的面積計算出的食物GI值。CWN的GI值（GI=82.72＞70）顯著高于其他面條，屬于高GI食物，CBN（55＜GI=69.66＜70）和COBN（55＜GI=59.92＜70）屬于中GI食物，而CON（GI=47.90＜55）屬于低GI食物。由此可知，添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉可以有效降低餐后血糖值，且燕麥麩粉的降血糖效果顯著強于苦蕎皮粉。

不同字母表示顯著差異（P＜0.05）。CWN：小麥熟面條；CBN：添加30%苦蕎皮粉的熟面條；CON：添加30%燕麥麩粉的熟面條；COBN：添加15%苦蕎皮粉和15%燕麥麩粉的熟面條。下同

2.3 不同面條的蛋白質結構

2.3.1 蛋白質聚合度 參照PENG等[19]的方法，根據SE-HPLC峰型和拐點把SDS可提取和不可提取的蛋白質按分子量大小分為5個組分：大分子量蛋白聚合物（larger protein polymers，LPP）、中分子量蛋白聚合物（medium protein polymers，MPP）、小分子量蛋白聚合物（smaller protein polymers，SPP）、大分子量單體蛋白（larger monomer protein，LMP）、小分子量單體蛋白（smaller monomer protein，SMP）。SDS不可提取部分的LPP和MPP占SDS可提取和不可提取的蛋白總量的比例為不溶性大分子蛋白質聚合體（unextractable protein polymers，UPP）。由圖2可知，除BN外，蒸煮過程中其他3種面條單體蛋白總量（LMP和SMP）下降，蛋白聚合物（LPP、MPP和SPP）的總量升高。BN在蒸煮后蛋白聚合物含量下降，單體蛋白含量顯著提高，且SMP的增加量顯著高于LMP的增加。總體來看，添加雜糧粉生面條的蛋白聚合物總量（LPP、MPP和SPP的總量）差別較小，且都顯著小于小麥面條。比較生、熟面條中UPP含量發現，每種面條在蒸煮之后UPP含量均升高，且CWN的UPP含量最高，CON和COBN次之，CBN最低。

2.3.2 蛋白質二級結構 與生面條相比，面條煮熟后，CWN蛋白中的折疊含量顯著升高，而CON和COBN蛋白中折疊顯著降低，CBN無顯著變化。面條煮熟后，除CON外，其他面條中螺旋均顯著下降；CWN和CON中無規卷曲的含量顯著低于生面條，而CBN和COBN中無規卷曲含量大幅上升。折疊和螺旋之和與蛋白質的聚合程度呈正相關，而轉角和無規卷曲之和與蛋白質的游離程度正相關。整體而言，CON和CWN蛋白中轉角和無規卷曲之和顯著小于其中兩種面條，表明CON中蛋白聚合物結構更接近于CWN（圖3）。

圖2 4種面條的蛋白質聚合情況

圖3 4種面條的蛋白質二級結構

2.4 不同面條淀粉結構

由圖4可知，面條淀粉在蒸煮后均由明顯的A型晶體（15°、17°、18°、20°、23°）[21]轉化為V型（20°單峰），這是谷物淀粉糊化的典型特征。根據圖4-A中結晶區的峰值強度，可以看出添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉之后晶體結構被弱化，這可能與復配粉中淀粉含量較低有關（表1）。衍射圖譜在13°左右的衍射峰與淀粉-小分子物質復合物相關[22]，表明糊化淀粉包埋小分子蛋白或脂肪形成了復合物，促進了V型結晶的形成[19]。利用XRD圖中結晶區面積與總面積的比值，用Jade軟件計算淀粉的相對結晶度，稱為淀粉的長程有序度[21]。表5顯示，生面條的結晶度普遍高于熟面條，這是因為面條淀粉在常溫階段下均是典型的A型結晶（多個結晶區），一旦接觸沸水便轉化為V型結晶（單個或幾乎沒有結晶區）[19]。與CWN相比，CBN、CON、COBN的相對結晶度在蒸煮之后仍保持較高的水平，其中CBN的結晶度最高（11.34%），COBN次之（8.57%），CON最小（5.10%）。

圖4 4種面條的FTIR和XRD圖譜

淀粉的指紋區域位于FTIR光譜1 000 cm-1附近，995/1 022（DD值）與雙螺旋度呈正相關，1 047/1 022（DO值）與有序程度呈正相關，稱為淀粉的短程有序度[22-23]。如表5所示，熟面條的DO值和DD值均低于生面條，而添加雜糧組分的生、熟面條DO值和DD值都高于小麥面粉。熟面條中，COBN的DD值和DO值均最高，CBN次之，CON最低。FTIR圖譜在～860 cm-1處的峰是糖苷鍵特征峰，這個峰的位置移動表明淀粉的還原末端與蛋白質的氨基發生共價互作，產生異構糖苷鍵，也稱為異肽鍵[19,24]。如表5所示，4種生面條的峰值靠近860 cm-1且無顯著差異，面條蒸煮后，～860 cm-1處的峰均發生了不同程度的藍移，表明糖苷鍵發生異構，其中COBN的藍移程度最小，CBN和CWN次之，CON的藍移程度最大。根據之前研究[15,25]，FTIR在1 538 cm-1的峰表明淀粉-蛋白質復合物的存在；2 854 cm-1和1 745 cm-1則表示淀粉-脂質復合物的存在；而3個峰同時出現則表明樣品中存在淀粉-脂質-蛋白質三元復合物。如圖4-C、D所示，在所有生熟面條中均可觀察到1 538 cm-1的峰，證明天然小麥中存在淀粉-蛋白質復合物。WN和CWN在2 854 cm-1和1 745 cm-1均無特征峰，而其他3種面條圖譜均在2 854 cm-1和1 745 cm-1有拐點，證明雜糧麩皮的添加促進了淀粉-脂質、淀粉-脂質-蛋白質復合物的產生。

表5 4種面條中淀粉的有序度

2.5 不同面條微觀結構特征

圖5為面條橫截面的CLSM微觀結構圖，其中綠色圓粒為淀粉粒，紅色網絡為蛋白聚合物。從圖中可以看出，4種生面條中淀粉粒都均勻地鑲嵌在面筋網絡中，小麥面條的淀粉顆粒為光滑的圓球狀[19]；添加雜糧麩粉后，出現不規則長橢圓形淀粉粒，這是燕麥和蕎麥淀粉的特征；添加燕麥麩粉的面條中有明顯的淀粉聚集體，這是燕麥淀粉特有的淀粉簇結構[15]。蒸煮后，WN的淀粉粒完整性最好；CON中有更多的淀粉粒在溶脹后緊密連接，形成較大粒徑的淀粉簇，蛋白質呈絲狀均勻鑲嵌其中；COBN與CBN中蛋白破壞程度較大，變性程度更高，甚至發生收縮聚集，且淀粉粒之間及淀粉粒與蛋白之間結合松散，面條中產生更多孔洞（黑色區域）。

圖5 4種面條的CLSM圖

3 討論

3.1 不同面條的品質差異

不同面條表現出不同的蒸煮特性。WN的蒸煮時間較長，這可能是因為強筋面粉在和面過程中形成了穩定而緊湊的面筋網絡，抑制了淀粉的吸水溶脹和糊化進程[19]。BN的蒸煮時間相對較短，這是由于苦蕎皮粉的添加使面筋蛋白被稀釋，弱化了面筋網絡結構，最終加速了淀粉的吸水溶脹和糊化。雖然燕麥麩粉的添加也會稀釋面筋網絡，但可能由于燕麥麩粉中高含量的膳食纖維（20.04%）會與淀粉競爭吸水[1]，通過抑制淀粉吸水溶脹而延緩淀粉糊化進程，因而ON也具有較長的蒸煮時間。OBN同時具備兩種雜糧麩皮的特性，因此其最佳蒸煮時間介于ON和BN之間。

吸水率反映的是面條在蒸煮過程中的吸水膨脹性，吸收水分的增加主要用于淀粉的糊化。因此，WN的高淀粉比例導致其吸水率顯著高于其他3種面條，而添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉后的面條中總淀粉的含量有所降低，面條淀粉糊化過程吸水率顯著降低。干物質損失率主要反映蒸煮過程中淀粉等物質的損失程度，也反映了淀粉顆粒和蛋白質在煮制過程中結構的變化，煮制過程中直鏈淀粉和水溶性蛋白質容易從面條中溶出，使面湯變得渾濁，同時導致面條的營養成分損失和口感降低[17]。ON和BN的蒸煮損失率最大，其次是OBN，最后是WN，這可能是因為苦蕎皮粉和燕麥麩粉的添加在一定程度上降低了面筋蛋白相對含量，破壞了面筋網絡對淀粉粒的穩定包裹，二者中較高含量的單體蛋白和脂肪在蒸煮中的溶出也是它們蒸煮損失較大的重要原因。此外，燕麥面條較大的蒸煮損失可能還與其簇狀淀粉體的分散和較小的淀粉粒尺寸有關。

本研究中，WN各項感官評分均最高，BN、ON、OBN總體評分無顯著差異。添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉均降低了生、熟面條的色澤評分，這是由于燕麥麩粉和苦蕎皮粉顏色發暗，白度較低，使面條亮度降低。另外，添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉對面筋蛋白的稀釋作用是造成熟面條彈性下降、食味變差的主要原因。

3.2 不同面條的蛋白質結構比較

添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉后，面條單體蛋白總量（LMP和SMP）上升，這是由于蕎麥和燕麥蛋白主要以清蛋白、球蛋白為主，常以單體形式存在。面條蒸煮后，除CBN外，其他3種面條單體蛋白總量下降，蛋白聚合物（LPP、MPP和SPP）的總量升高，說明蒸煮過程中蛋白組分存在一定程度的重聚，這與前人的研究結果一致[26]。BN在蒸煮后，蛋白聚合物含量下降，單體蛋白含量顯著提高，且SMP的增加量顯著高于LMP的增加，表明添加蕎麥麩粉會促進面條蛋白在蒸煮過程中解聚，這也是造成其較大蒸煮損失和最低感官評分的原因之一。總體來看，添加雜糧麩皮的生面條中蛋白聚合物的總量（LPP、MPP和SPP總量）差別較小，且都顯著小于小麥面條，說明添加苦蕎皮粉和燕麥麩皮稀釋了面筋蛋白，弱化了面筋網絡結構。熟面條中，CBN的LPP和MPP含量顯著低于CON和COBN，再次表明CBN中苦蕎皮粉的添加對煮面過程中蛋白質聚合具有明顯的抑制作用。UPP可以較好地表征蛋白聚合度的總體變化情況[27]。4種面條在蒸煮之后UPP含量均升高，表明蒸煮過程促進了蛋白質-蛋白質、蛋白質-淀粉、蛋白質-其他組分的結合，而淀粉抗消化性的提高可能與其密切相關[28]。WN蒸煮前后的UPP含量均顯著高于其他面條，表明小麥粉有助于在面條中形成穩定的面筋網絡結構，而雜糧粉的添加弱化了面條中的蛋白網絡。蒸煮后，CON的UPP含量最高，COBN次之，CBN最低，說明燕麥麩皮粉添加對面筋強度的弱化作用較小，且其中的小分子活性物質可能易于與蛋白和淀粉互作[29]，有利于面條GI值的降低。

蛋白質中折疊的相對含量與蛋白結構的緊湊程度呈正相關[27]。與生面條相比，面條煮熟后，CWN蛋白中的折疊含量顯著升高，而CON和COBN蛋白中折疊顯著降低，表明添加雜糧麩皮會在蒸煮過程中對面條蛋白的聚合性造成負面影響，且添加燕麥麩粉的影響較大。CON的折疊雖然顯著降低，但其螺旋顯著升高，結合CON中較高的蛋白聚合物和UPP含量，其蛋白可能呈高聚合度但相對松散的網絡結構，更容易促進其與淀粉形成V型包埋物[29]。苦蕎皮粉的添加會促進蒸煮過程中蛋白質裂解，變為單體無序結構，這與圖2中CBN和COBN較高的SMP含量相一致。整體而言，CON和CWN蛋白中-轉角和無規卷曲之和顯著小于其他兩種面條，表明CON中蛋白聚合物結構具有較好的熱穩定性，而添加苦蕎皮粉的面條，其蛋白在蒸煮過程中結構破壞較大，這與SE-HPLC的分析結果一致。結合圖2蛋白質聚合度的變化，上述結果表明，煮面過程中小麥面條中轉角和無規卷曲向折疊的轉變，導致蛋白聚合度提高；燕麥麩的添加有助于煮面過程中無規則卷曲向螺旋的轉化，進而提高了面條中的蛋白聚合度；而苦蕎皮粉的添加總體上引起煮面過程中大量蛋白有序二級結構向無規則卷曲轉變，導致較低的蛋白聚合度。鑒于CON中淀粉的抗消化性顯著強于其他兩種含有苦蕎皮粉的熟面條，推測CON蛋白中較高的螺旋和較低的β-折疊可能導致蛋白聚集體向高聚合度的松散鏈狀網絡結構轉化，促進了燕麥小分子蛋白與糊化淀粉單鏈結合形成V型復合物（與圖2中CON顯著降低的SMP含量相對應），也稱作“V型”抗性淀粉（RS5）[29]，導致面條GI值的顯著降低。

3.3 不同面條的淀粉結構差異和組分互作機制

4種面條淀粉均在蒸煮前后發生晶體結構的轉化。添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉的熟面條均在衍射圖譜13°附近有特征峰，且CON特征峰更加明顯，這可能是因為燕麥麩粉中脂肪含量較高，促進了支鏈淀粉的長鏈或直鏈淀粉與脂肪形成單螺旋復合物（也被稱為5型抗性淀粉，RS5）[29]，從而顯著降低了CON的GI值。與CWN相比，CBN、CON、COBN在蒸煮之后仍保持較高的相對結晶度，這是由于燕麥麩粉和苦蕎皮粉中富含脂肪、蛋白、多酚等小分子物質，更有利于“V型”淀粉結晶的產生，從而在一定程度上提高了糊化淀粉的相對結晶度，并促進了RS5的產生和GI值的降低[29]。另外，糊化淀粉在冷卻過程中會發生回生而局部返晶[30]，在CWN強面筋網絡束縛下，長程有序度很難通過短期回生而恢復[19]；而在面筋被稀釋弱化的雜糧面條中，CBN在弱面筋網絡和低纖維素含量條件下，糊化淀粉更容易在冷卻過程中發生回生，造成CBN中淀粉較高的相對結晶度；雖然CON中的面筋也被稀釋，但在高膳食纖維（燕麥β-葡聚糖）的束縛下[31]，較高黏度的糊化淀粉只發生了較低程度的返晶，相對結晶度（5.10%）略高于CWN，顯著低于CBN。面條蒸煮后，DO值和DD值均降低，短程有序度的顯著降低是由于蒸煮過程中淀粉的糊化作用。添加雜糧組分的生、熟面條DO值和DD值均高于小麥面粉，說明苦蕎皮粉和燕麥麩粉中的淀粉具有更多的局部結晶區（雙螺旋形態），這也可能是促進雜糧面條中含有較高的抗性淀粉的原因之一。熟面條中COBN的DD值和DO值均最高，CBN次之，CON最低，表明CBN比CON具有更穩定的短程有序性，兩者同時添加則具有協同作用，共同抑制了蒸煮過程中淀粉短程有序結構的破壞。CON的短程有序度較低，僅高于CWN，表明其雙螺旋和有序結構破壞更徹底，淀粉裂解形成更多移動性更強的單鏈和碎片，這可能為淀粉與脂肪等其他組分復合創造了更好的條件；另一方面，燕麥麩粉脂肪含量最高（9.80%），而蒸煮處理可能促進了淀粉、蛋白質、脂質之間二元/三元復合物的形成[25]，從一定程度上促進了短程有序結構的增加，因此從整體上看，其DD和DO值降低程度較小。

4種生面條的糖苷鍵結構（FTIR 860 cm-1峰值位置）無顯著差異，這是由于天然谷物淀粉中的糖鏈主要由1,4糖苷鍵連接。面條蒸煮后，～860 cm-1處的峰均發生了不同程度的藍移，表明淀粉還原端發生糖苷鍵異構，這主要是由于蛋白質與淀粉的共價結合[19]，促進了交聯型抗性淀粉（RS4）的產生。CON的異構化最顯著（藍移程度最大），表明其中淀粉-蛋白互作程度最強，有助于降低CON的GI值。WN和CWN在2 854 cm-1和1 745 cm-1均無特征峰，這可能是由于小麥面粉中脂肪含量太低（1.2%），以至于檢測不到淀粉-脂肪復合物；而添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉后，2 854 cm-1和1 745 cm-1的振動證明了淀粉-脂質、淀粉-脂質-蛋白質復合物的產生，表明苦蕎皮粉和燕麥麩粉中含有二元/三元復合物，且蒸煮過程可進一步促進復合物的形成，從而導致面條GI值的降低。

本研究中，由于蒸煮過程中淀粉粒溶脹破裂，蛋白網絡變性并重構，熟面條中淀粉結構和面筋網絡均發生不同程度的破壞。WN面筋蛋白含量最高，淀粉粒被蛋白緊密包裹，因此CWN中淀粉粒完整度高于其他面條。煮熟后，CON與CWN中蛋白交聯情況相似，結構均勻且致密，但CON中的淀粉粒聚集形成較大粒徑的淀粉簇，蛋白質網絡則均勻分布其中，有助于淀粉與蛋白的互作[15,19]，該推測也與CON中較高的UPP含量（24.76%）和較顯著的糖苷鍵異構相一致（表5）。此外，不同于苦蕎皮粉，燕麥麩皮中較高的膳食纖維（20.40%，燕麥-葡聚糖（8.98±2.12）%）使體系具備較好的黏度，可以促進淀粉及其他組分的粘結[32]，而更均一緊實的結構和更高的黏度增加了面條的淀粉耐酶解性，提高了CON的抗消化性。煮熟的COBN與CBN中蛋白質劇烈變性并發生收縮聚集，造成面條中產生孔洞，對淀粉粒的包裹程度減弱，使淀粉更容易裂解為不規則片狀，冷卻后有助于CBN的短期回生，淀粉之間連接形成大面積的聚合體。上述差異表明，相比于苦蕎皮粉，燕麥麩粉的加入不僅有助于提高面條中蛋白網絡的聚合度和穩定性，增強蛋白網絡對淀粉粒的包裹，而且可以促進蛋白與糊化淀粉簇的緊密結合，從而顯著提高面條中淀粉的抗消化性。

4 結論

添加苦蕎皮粉和燕麥麩粉降低了小麥面條的蒸煮和感官品質；苦蕎皮粉和燕麥麩粉的添加有利于面條中淀粉與蛋白質、脂肪互作產生二元和三元復合物，促進RS4和RS5的產生；燕麥麩粉的添加有助于維持面條中蛋白網絡的熱穩定性，穩定的蛋白質結構和-葡聚糖對淀粉及其他組分的包裹作用，促進蛋白-淀粉和脂肪-淀粉的互作，提高面條中淀粉的抗消化性；添加燕麥麩粉和苦蕎皮粉的面條具有良好的降糖功能，其中添加30%燕麥麩粉的面條為低GI食品。雜糧麩皮用于面制主食的加工，不僅有利于谷物加工副產物的綜合利用，還能抑制餐后血糖的升高，提升食品的營養價值。但在后續的低GI食品研發和生產中，在提高雜糧添加量的同時，應兼顧食品加工和感官品質的進一步提高。

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Effects of Oat Bran Flour and Tartary Buckwheat Bran Flour on Structure, Cooking Quality and Digestive Characteristics of Wheat Noodles

PENG Pai, WANG XiaoLong, MA Lan, ZOU XiaoYang, MA QianYing, ZHANG XinYu, LI XiaoPing, HU XinZhong

College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119

【Objective】 This study aimed to explore the effects of oat bran flour and Tartary buckwheat bran flour addition on the structure, quality and digestive characteristics of wheat noodles, so as to confirm their application values in the production of wheat-based food products. 【Method】 Three types of noodles were prepared with three recombinant flours containing 30% oat bran flour + 70% wheat flour, 30% Tartary buckwheat bran flour + 70% wheat flour, and 15% oat bran flour + 15% Tartary buckwheat bran flour + 70% wheat flour, respectively, with pure wheat noodle as control. The cooking quality, sensory quality and digestive characteristics of different noodles were determined and compared firstly. Then the structural characteristics of protein and starch in noodles were analyzed and compared by Fourier infrared spectrometer, X-ray diffractometer, Size-exclusion high performance liquid chromatography, Scanning electron microscope and Laser confocal scanning microscope, respectively.【Result】 The introduction of oat bran flour and Tartary buckwheat bran flour weakened the cooking and sensory quality of noodles, but improved the starch digestion resistance of noodles. The noodle containing 30% oat bran flour showed the lowest glycemic index (GI) of 47.9 among all the noodles. Protein denaturation and reconstruction during noodle cooking facilitated the binding between protein and other molecules higher proportion α-helix and lower proportion β-sheets was found in the protein of cooked oat bran noodles, which led to the transformation of protein aggregates into a loose and extended protein network that enforced the wrapping effect of protein to starch. After cooking, the starch crystal in noodles was destroyed, leading to the reduced orderliness. The addition of oat bran flour and buckwheat bran flour promoted the starch-lipid interactions in noodles, which contributed to the formation of resistant starch. Compared with buckwheat bran four, oat bran flour was more beneficial to maintaining the short-range order of starch and promoting the formation of more V-type crystals in noodle. In addition, the high content ofglucan in oat bran flour further contributed to the interactions between starch and other molecules. 【Conclusion】 The addition of oat bran flour and Tartary buckwheat bran flour decreased the cooking and sensory quality of wheat noodle, but reduced the GI value of the noodle. The noodles containing 30% oat bran flour was a low GI food. The addition of oat bran flour and buckwheat bran flour in noodles contributed to the formation of resistant starch deriving from complex starch-protein and starch-lipid interactions during starch gelatinization. Oat bran flour was conductive to maintaining the thermal stability of protein network and improving the digestion resistance of starch in noodle by enhancing the interactions between starch and other molecules.

Tartary buckwheat bran flour; oat bran flour; noodle quality; low GI food; resistant starch

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.014

2023-04-11；

2023-07-24

國家自然科學基金青年基金（31801460）、陜西省國際合作項目（2022KWZ-02）、國家燕麥蕎麥產業技術體系（CARS-07-E1）、陜西省創新團隊（2020TD-049）、陜西省谷物科學國際聯合研究中心（2019GHJD-15）

彭湃，E-mail：pengpai1015@126.com。通信作者王曉龍，E-mail：wangxiaolong23@126.com。通信作者胡新中，E-mail：hxinzhong@126.com

（責任編輯 趙伶俐）