蘆筍粉添加對面團和面條特性的影響

施建斌，隋 勇，熊 添，蔡 沙，范傳會，陳學玲，王紅旗，梅 新,*

（1.農業農村部農產品冷鏈物流技術重點實驗室/湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所/湖北省農業科技創新中心農產品加工研究分中心，湖北武漢 430064；2.麻城市王集鴻發蘆筍專業合作社，湖北麻城 438300）

蘆筍（Asparagus officinalisL.）是天門冬科天門冬屬多年生草本植物[1]，鮮蘆筍中除了水分外富含碳水化合物，蛋白質，游離氨基酸，膳食纖維，礦物質，維生素和各種生物活性物質（主要是酚類和皂苷類化合物），其被認為是一種對人體有益的食物[2]。根據FAO 數據，我國2021 年蘆筍種植面積為144 萬公頃，產量為734 萬噸，在全球蘆筍產量中占比高達85.35%。由于綠蘆筍采后生理代謝旺盛，呼吸作用強，且易受致病菌侵染引起變質，因此蘆筍主要以鮮食為主[3]。為解決蘆筍集中上市造成的原料積壓，蘆筍及其制品常出國外，出口方式主要以蘆筍罐頭為主，中國蘆筍罐頭的產量達到世界產量的75%[4]。此外，少量蘆筍被用用于深加工，深加工產品有蘆筍酒[5]、蘆筍醋[6]、蘆筍茶[7]、蘆筍汁[8]等。

蘆筍采后銷售和加工過程中會產生大量的非商品筍和副產物，這些筍的營養成分與商品筍相當，但是一般都會被丟棄或用于畜禽飼料等。現階段主要利用非商品筍和蘆筍下腳料提取功能性成分、制備蘆筍粉等。如從蘆筍下腳料中提取膳食纖維、多糖、黃酮并研究其抗氧化性和各種生物活性[9-15]，此外蘆筍可用于面條的制備。白玉婷[16]將蘆筍榨汁后用于面條的制備，研究發現蘆筍汁的添加能夠顯著降低面條蒸煮時間，但是對于蒸煮損失率和斷條率無顯著性影響，此外蘆筍汁的添加使得硬度、彈性顯著性增加，粘聚性、咀嚼性和回復性均顯著下降，但是蘆筍汁在添加量30%時才顯著提高面條總酚含量。周馳[17]通過燙漂、酶解、干燥等工藝將蘆筍加工副產物制備成蘆筍粉，可溶性膳食纖維含量為30 mg/g，將蘆筍粉添加于面粉后顯著提升面團的吸水率，在蘆筍粉添加量3%時形成時間、穩定時間和粉質指數最大，3%的蘆筍粉能改善面條的蒸煮、質構和感官特性；同時該方法制備的粉可提高面包色澤，保持面包的質構特性，提高面包的感官品質，增加面包的口感，但是添加量不超過3%。

為了實現非商品筍和副產物的全質化利用，前期將蘆筍制備成為蘆筍粉的研究中發現，制備的蘆筍粉中可溶性膳食纖維含量約13%，不可溶性膳食纖維約63%，相比前人可溶性膳食纖維含量大大提升[18]。膳食纖維中可溶性部分主要以親水性多糖的形式存在，其添加可以提高面團的持水性、耐揉混性及谷蛋白的膨脹特性，促進面筋網絡的發展和淀粉的溶脹，并抑制淀粉回生，改善面條的品質[19-20]。而現階段對高含量可溶性膳食纖維的蘆筍粉添加對面條品質的影響還不明確，因此，本研究將蘆筍粉添加于面粉中，研究其添加對于面團特性，面條蒸煮特性、質構特性和消化特性的影響，以期為蘆筍副產物的綜合利用提供重要支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

五得利高筋小麥粉 五得利面粉集團公司；鮮綠蘆筍（品種：達寶麗，2022 年7 月采摘于麻城市）由麻城市王集鴻發蘆筍專業合作社提供；α-淀粉酶（30 U/mg）、淀粉葡糖苷酶（10 萬U/g）、胰蛋白酶（250 U/mg）上海源葉生物科技有限公司；光譜純溴化鉀 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；碳酸鈉、乳酸、蔗糖、Tris、鹽酸、尿素、Ellman 氏試劑、三氯乙酸、甘氨酸、鹽酸胍、NaOH、HCl、葡萄糖、無水乙醇、磷酸鹽緩沖、3,5-二硝基水楊酸（DNS）國藥集團化學試劑有限公司。

FC1-220 型電動壓面機 武漢豐創機械設備有限公司；TA-XTPlus 質構儀 英國Stable Micro System；Mixolab 2 混合試驗儀 法國肖邦技術公司；UV-2800 分光光度計 優尼科；CF-100 A 醒發箱 中山卡士電器有限公司；CS 580 A 色差計 杭州彩譜科技有限公司；IRPrestige-21 傅里葉變換光譜儀 日本島津公司；L3 5TB1 熱泵干燥機 廣東威而信實業有限公司；ZG-LZ358 和面機、ZGHTY 粉碎機 永康市紅太陽機電有限公司；C22-RT22E01 美的電磁爐 美的集團有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蘆筍粉的制備 將蘆筍切成2～3 mm 薄片，在溫度50 ℃下通過熱泵干燥，干燥終點控制含水量小于8%。干燥粉碎后過80 目篩網，4 ℃保存備用。

1.2.2 面條制備 面條的制備參考相關的文獻并根據實際情況做適當的修改[21]。稱取不同質量的蘆筍粉與面粉混合，制成含有蘆筍粉0%、2%、4%、6%、8%、10%的混合粉。基于混合粉質量加入31%的水，室溫（25 ℃）和面8～10 min，熟化30 min，用壓面機壓成2 mm 的薄片，用壓面機切刀切成2 mm 圓面條，晾干備用。

1.2.3 混合粉溶劑保持力（solvent retention capacity，SRC）參照GB/T 35866-2018 糧油檢驗 小麥粉溶劑保持力的測定中的方法進行測定。

1.2.4 混合粉混合特性測定 參照GB/T 37511-2019糧油檢驗 小麥粉面團流變學特性測試 混合試驗儀法中的方法進行測定。

1.2.5 色差測定 參照方勇等的方法并做少許修改[22]。將面條干燥后粉碎過80 目篩網，采用全自動色差儀對樣品的色澤進行測定，記錄L*，a*和b*值。以未添加蘆筍粉的面條作為參比樣（L*參，a*參和b*參），按照下式計算色差△E值。

1.2.6 面條蒸煮特性測定 面條蒸煮特性（最佳蒸煮時間、蒸煮斷條率、蒸煮吸水率和蒸煮損失率）參照GB/T 40636-2021 進行測定。蒸煮斷條率、蒸煮吸水率和蒸煮損失率按照下式計算。

式中：W1為樣品干重（g），W2為干面條蒸煮后撈出瀝水后重（g），W3為W2烘干后的質量（g）。

1.2.7 面條質構特性分析 面條在最佳蒸煮時間下蒸煮后，過涼水10 s，采用以下幾種方式對面條質構進行分析[23]：

剪切力測定：探頭型號：A/LKB-F。參數設定：模式：壓縮；測試前運行速度：2 mm/s；測試速度：0.8 mm/s；測試結束返回速度：0.8 mm/s；壓縮程度：90%；觸發形式：Auto-3 g。每次將3 根面條水平放置于載物臺上，面條之間要有一定的間隔，用設備的刀具進行剪切，每個試樣做至少6 次平行實驗。

拉伸強度測定：探頭型號：Code A/SPR。參數設定：模式：拉伸；測試前速度：2 mm/s；測試速度：2 mm/s；測試結束返回速度：10 mm/s；觸發距離：100 mm；觸發形式：Auto-0.5 g。每次將1 根面條纏繞固定在兩個平行的摩擦輪之間（面條在被拉的過程中不能夠松動），上面的輪子勻速的向上拉伸面條，直至面條斷裂，每個試樣做至少6 次平行實驗。

1.2.8 游離巰基和二硫鍵測定 參照Jia 等[24]的方法進行測定并做少許修改。取75 mg 干燥后的經過粉碎的面條用1 mL Tris-甘氨酸緩沖液混合均勻后加入4.7 g 鹽酸胍，用緩沖定容到10 mL。測定巰基時，取1 mL 樣品加4 mL 脲-鹽酸胍溶液和0.05 mL Ellman 試劑，于412 nm 處測量吸光度。測定二硫鍵時，取1 mL 樣品加0.05 mL 巰基乙醇和4 mL 脲-鹽酸胍溶液，于25 ℃保溫1 h，然后加入10 mL 12%三氯乙酸，繼續25 ℃恒溫1 h，5000×g 離心10 min，用5 mL 12%三氯乙酸清洗沉淀兩次，將沉淀溶解在10 mL 8 mol/L 脲中，加0.04 mL Ellman 試劑，于412 nm 處測量吸光度。-SH 和-S-S-按照下式計算。

式中：A412為樣品412 nm 處吸光值；D 為巰基還原前后值，分別取5.02 和10；C 為樣品濃度，mg/mL；N1、N2分別為還原前后巰基含量。

1.2.9 FTIR 測定面條中蛋白質二級結構 將最后干燥的面粉繼續研磨，過100 目篩網。將樣品與烘干的溴化鉀按質量比1:100 加入研缽混合研磨均勻，用紅外壓片機壓成均勻透明薄片，在400～4000 cm-1范圍紅外掃描，掃描32 次。使用Peak Fit 軟件（版本4.12）對酰胺I 區（1600～1700 cm-1）進行基線校準，然后高斯去卷積，最后使用二階導數擬合。確定酰胺I 區的吸收峰位置和面積。使用相應面積與酰胺I 總條帶面積之比計算各個二級結構的百分比[25]。

1.2.10 面條淀粉消化特性和血糖生成指數 取0.5 g煮熟的面條于50 mL 離心管中，加入5 mL 0.01 mol/L NaOH 溶液和15 mL 0.1 mol/L 的磷酸鹽標準緩沖液（pH6.8），然后加入41.8 mgα-淀粉酶，3 mg 淀粉葡糖苷酶和72 mg 胰蛋白酶，隨后使樣品在37 ℃下恒溫水浴振蕩3 h，在不同消化時間下取出0.1 mL消化液，采用DNS 法測定消化液中葡萄糖含量并計算淀粉水解率，以吸光度為橫坐標，葡萄糖濃度為縱坐標做標曲，標曲為y=1.8502x+0.0487（R2=0.9991）。

淀粉的體外消化水解曲線遵循一級反應方程式，通過對淀粉水解曲線下面積（AUC）的積分得到淀粉水解指數（HI），根據HI 值預估掛面血糖生成指數（eGI）[26]。具體公式為：

1.3 數據處理

每組實驗至少重復3 次，結果用平均值±標準差表示，采用Excel 2016 或Origin 2018 對所得數據進行作圖處理。用SPSS 20 通過一元方差分析（One-Way ANOVA）進行多個組間平均數的比較，如果組間存在顯著性差異（P＜0.05），則采用Duncan 檢驗進行組間多重比較。

2 結果與分析

2.1 蘆筍粉添加對混合粉溶劑保持力的影響

蘆筍粉添加對混合粉溶劑保持力影響見圖1。從圖中可以看出未添加蘆筍粉時小麥粉蒸餾水、蔗糖、碳酸鈉和乳酸SRC 分別為61.58%、94.94%、77.5%和79.41%，隨著蘆筍粉添加量的增加混合粉的溶劑保持力都呈增加的趨勢，在蘆筍粉添加量為10%時分別為79.30%、111.92%、99.07%和94.34%。混合粉的溶劑保持力反映了不同組分對于溶劑的作用能力，蔗糖SRC 與混合粉中聚阿拉伯糖木糖相關；碳酸鈉SRC 與破碎淀粉含量相關；乳酸SRC 與面團谷蛋白網絡形成和谷蛋白網絡強度有關；而蒸餾水SRC 與面粉全部組成有關，反映了混合粉綜合特性[27]。可溶性膳食纖維的多糖以聚阿拉伯木糖為主，其添加會增加蔗糖SRC；此外，可溶性膳食纖維有利于蛋白網絡的形成進而提升乳酸SRC；蘆筍粉中不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維含有更多的親水基團，其對水的吸附能力較高，約為4 g/g[18]，其添加會顯著提升蒸餾水和碳酸鈉SRC，這與Kong 等[28]的結論一致。

圖1 蘆筍粉添加對混合粉溶劑保持力的影響Fig.1 Effect of asparagus powder addition on solvent retention capacity of mixed powder

2.2 蘆筍粉添加對面團混合特性的影響

蘆筍粉添加對面團混合特性影響見表1。從表中可以看出，吸水率在添加量為6%時最高為60.50%，但是其與添加量0%和2%時無顯著差異（P＞0.05），而在添加量為10%時最低為58.97%，相對于最高值相差僅1.53%。添加蘆筍粉后面團的形成時間呈先降低后增加的趨勢，在添加量為4%時最低，為3.65 min，總體而言加入蘆筍粉后面團的形成時間顯著降低（P＜0.05）；而面團的穩定時間在添加量0%最高，為3.61 min，在添加量2%～6%范圍內顯著降低（P＜0.05），但是其之間無顯著差異（P＞0.05）。周馳[17]發現面團吸水率隨著蘆筍粉添加量的增加而增加，而形成時間、穩定時間呈先增加后減小的趨勢。蘆筍粉親水性強，在和面過程中與面粉會形成致密的網絡結構，提升吸面團的吸水率、形成時間和穩定時間；但過多添加雖然會增加面團的吸水性，但會稀釋面筋蛋白，降低面團形成時間和穩定時間。Liu等[20]認為多纖維中的多羥基能夠通過氫鍵促進水合作用進而提升吸水率，而通過常規制備的蘆筍粉暴露的羥基含量少而造成其對面團吸水率無顯著促進作用。蛋白的弱化度C1-C2 值隨著蘆筍粉添加量的增加而增加，說明添加蘆筍粉后面團對機械攪拌的承受能力降低，這主要是因為蘆筍粉中高含量膳食纖維導致面筋蛋白含量降低造成的。蘆筍粉在添加量4%時C3-C2 值最大，為1380.67 mN·m，其余不同添加量之間無顯著差異（P＞0.05）；在蘆筍添加量4%～10%范圍內也無顯著差異（P＞0.05）。C3-C4 值為面團的熱穩定性，負值說明其在加熱過程中熱穩定性增加，在蘆筍添加量為2%和4%時，C3-C4 值分別為-108.00、-106.50 mN·m，顯著大于0%時的C3-C4值（P＜0.05），說明適量的蘆筍粉添加量能提升面團的熱穩定性。面團的回生值C5-C4 隨著蘆筍粉添加量的增加而減小，添加量為10%時最低，為1060.33 mN·m，這說明蘆筍粉的添加能夠抑制面團的回生[29]。

表1 蘆筍粉添加對面團混合特性的影響Table 1 Effect of asparagus powder addition on mixing properties of dough

添加蘆筍粉對混合粉面團指數影響見圖2。由圖2 可見，隨著蘆筍粉添加量的增加，面團的吸水率指數、面筋指數、混合指數、黏度指數、淀粉酶指數和回生指數下降都呈下降趨勢，其中面筋指數下降趨勢最為顯著。這說明添加蘆筍粉后面團蛋白質被稀釋，面團吸水率、穩定性、黏度、酶活降低，而產品不易回生，貨架期較長[30]。

圖2 添加蘆筍粉對混合粉面團指數影響Fig.2 Effect of asparagus powder addition on index profile of dough

2.3 蘆筍粉添加對面條色差的影響

色澤是表征面條品質的重要指標之一，是消費者選擇產品的重要依據。蘆筍粉添加對面條色差的影響見表2。從表中能看出隨著蘆筍粉添加量的增加，L*和a*減小，b*值增加，說明添加蘆筍后面條白度下降，綠色增加，且黃色也增加。面條的色澤受小麥顆粒天然色素、出粉率、蛋白質含量、多酚氧化酶活性、面團水分含量、灰分、外來添加物顏色等因素的影響。本研究中主要因為蘆筍粉為綠色，顏色偏深，其加入使面條顏色變深，綠色值增加，黃藍值向偏黃的方向變化[31]。以小麥粉作為參比計算△E值，在蘆筍粉添加量2%時△E值為3.23，隨著蘆筍粉添加量的增加，△E值顯著增加（P＜0.05），添加量10%時最大為11.58，說明蘆筍粉添加能顯著改變面條的顏色，因此消費者可以根據面條的顏色估計蘆筍粉的添加量。

表2 蘆筍粉添加對面條色差的影響Table 2 Effect of asparagus powder addition on noodles color

2.4 蘆筍粉添加對面條蒸煮特性的影響

蘆筍粉添加對面條蒸煮特性的影響見表3。從表中能看出來，隨著蘆筍粉添加量的增加面條的蒸煮斷條率、吸水率和損失率范圍分別為3.33%～4.17%，213.09%～229.29%，8.05%～9.41%，幾個指標之間無顯著差異（P＞0.05），說明蘆筍粉的添加對面條的蒸煮斷條率、吸水率和損失率無顯著影響（P＞0.05），蘆筍粉的添加量還在可接受的范圍。蘆筍粉中的可溶性膳食纖維具有較高的黏性，其與淀粉、蛋白可以形成較為緊密的網絡結構，抵消因添加蘆筍粉對面條蒸煮斷條率、吸水率和損失率造成的影響[17]。而蒸煮時間隨著蘆筍添加量的增加呈降低趨勢，在添加量為0～4%范圍內無顯著差異（P＞0.05），在添加量為8%和10%時顯著降低（P＜0.05），分別為314.67 和315.33 s。蘆筍粉中不含面筋蛋白，蘆筍粉的添加稀釋了混合粉面筋蛋白，使淀粉不能完全被面筋網絡包裹，面條結構變得松散，穩定性降低，水分更易侵入，降低了面條的蒸煮時間[32]。綜合面團的混合特性和面條的蒸煮特性，蘆筍粉添加量在添加量較高（10%）時還具有較高的品質。

表3 蘆筍粉添加對面條蒸煮特性的影響Table 3 Effect of asparagus powder addition on cooking properties of noodles

2.5 蘆筍粉添加對面條質構特性的影響

蘆筍粉添加對面條質構特性的影響見圖3。從圖中能看出來，隨著蘆筍粉添加量的增加面條拉伸強度、拉伸距離和剪切力都呈下降的趨勢。在添加量0%時，面條拉伸強度、拉伸距離和剪切力分別為27.50 g、57.06 mm 和231.24 g，而添加量為10%時其值分別下降了50.54%、70.01%和17.40%，這說明蘆筍粉的添加對于面條的質構特性有極大影響。雖然蘆筍粉的添加對面條的蒸煮特性影響不大，但是蘆筍粉中膳食纖維主要以不可溶性為主，一方面其與蛋白競爭水分，阻礙面筋蛋白三維網絡結構的形成，使面條結構變得松散；另一方面，直接粉碎的蘆筍粉顆粒較大，能夠阻斷面條緊密網絡結構的形成，使面條內容部出現空隙，降低面條的物理強度[33]；此外，表1 顯示隨著蘆筍粉添加量的增加面團的弱化度C1-C2 值增加，說明蘆筍粉的添加也使面團蛋白網絡結構遭到了破壞。

圖3 蘆筍粉添加對面條質構特性的影響Fig.3 Effect of asparagus powder addition on textural properties of noodles

2.6 蘆筍粉添加對面條游離巰基和二硫鍵含量的影響

面筋蛋白主要包括麥醇溶蛋白和麥谷蛋白，前者為單肽鏈，分子質量較小，通過分子內二硫鍵、氫鍵和疏水作用形成球狀結構，賦予面團延展性、流動性和膨脹性；后者是非均質的大分子聚合體，分子中（鏈內和鏈間）含有大量的二硫鍵，容易發生聚集作用，構成面團網絡的骨架作用，主要賦予面團彈性、黏合性和強度[34]。蘆筍粉添加對面條游離巰基和二硫鍵含量的影響見圖4。從圖中能看出來隨著蘆筍粉添加量的增加巰基含量逐漸增加，二硫鍵含量逐漸降低。未添加蘆筍粉時巰基和二硫鍵含量分別為4.67 和3.95 μmol/g，在蘆筍粉添加量10%時其分別為8.37 和0.59 μmol/g。-S-S-含量的減少與-SH 含量的增加說明蘆筍粉的添加阻斷了-S-S-的形成，使其轉化為-SH，導致面筋網絡形成變得疏松，面條強度變弱[35-36]，這也從另一個方面解釋了面條質構指標下降的原因。

圖4 蘆筍粉添加對面條巰基和二硫鍵含量的影響Fig.4 Effect of asparagus powder addition on sulfhydryl groups and disulfide bonds of noodles

2.7 蘆筍粉添加對面條蛋白質二級結構的影響

蛋白質中酰胺在1600～1700 cm-1處的吸收可以用來指認蛋白質的二級結構，可以將蛋白質分為β-折疊、無規則卷曲、α-螺旋、β-轉角四種[37]。蘆筍粉添加對面條蛋白質二級結構的影響見表4。從表中能看出來，小麥粉中蛋白質主要以無規則卷曲、α-螺旋為主，占比分別為33.83%和31.18%；β-折疊和β-轉角含量較少，分別為12.99%和21.99%。添加蘆筍粉后蛋白質也是主要以無規則卷曲、α-螺旋為主，但是其含量大大提高，含量分別都在44%左右，β-折疊含量減低到8%左右，β-轉角減低到5%左右。有研究認為，α-螺旋和β-折疊構象是一種較為穩定的結構，而β-轉角和無規卷曲具有不穩定的特點，其含量的變化將會改變面條蛋白網絡穩定性[38]。膳食纖維中的纖維素、多糖、阿魏酸對于蛋白二級結構有不同的影響[39]，蘆筍粉作為一種多組分其添加可以降低β-折疊構象的含量、增加α-螺旋構象的含量。

表4 蘆筍粉添加對面條蛋白質二級結構的影響Table 4 Effect of asparagus powder addition on secondary structure of protein in noodles

2.8 蘆筍粉添加對面條淀粉消化特性和血糖生成指數的影響

蘆筍粉添加對面條淀粉水解和血糖生成指數的影響見圖5。從圖中能看出來，面條淀粉水解速率都低于白面包，蘆筍粉添加量0～6%時，淀粉水解率80.97%～85.34%，添加量為8%～10%時，淀粉水解率為76.30%～74.51%。通過計算發現面條都屬于高GI 食品；蘆筍粉添加量0～6%時eGI 值之間沒有顯著差異（P＞0.05），添加量8%～10%時，eGI 值顯著降低（P＜0.05）。蘆筍粉中含有大量的膳食纖維，可以與小麥粉形成一個完整的網狀結構，降低了消化酶的敏感性，有效地延緩淀粉的消化[40]；此外，蘆筍粉中的黃酮類物質以及酚類物質的存在也會抑制淀粉酶的活性，降低淀粉的消化速率[41]。在膳食纖維和黃酮的作用下降低了淀粉的消化，但是本研究中制備的面條還屬于高GI 食品。

圖5 蘆筍面條淀粉水解曲線（A）和面條的血糖生成指數（B）Fig.5 Hydrolysis curve of starch (A) and glycemic index (B) of asparagus noodles

3 結論

通過研究發現隨著蘆筍粉添加量的增加混合粉的溶劑保持力增加，面團的形成時間呈先降低后增加的趨勢，蛋白的弱化度C1-C2 值隨著蘆筍粉添加量的增加而增加，面團的回生值C5-C4 隨著蘆筍粉添加量的增加而減小，隨著蘆筍粉添加量的增加面條的蒸煮斷條率、吸水率和損失率之間無顯著差異（P＞0.05），而面條蒸煮時間、拉伸強度、拉伸距離和剪切力都呈下降的趨勢。隨著蘆筍粉添加量的增加，面條中巰基含量逐漸增加，二硫鍵含量逐漸降低，在蘆筍粉添加量8%～10%時面條的血糖生成指數顯著降低（P＜0.05）。綜合蘆筍添加對面團特性，面條蒸煮特性、質構特性和淀粉消化特性的影響，蘆筍粉添加量6%時掛面的品質可以接受。本研究將為蘆筍副產物全質化利用提供重要的理論依據，也為高纖、高活性物質營養面條的開發提供了思路；但是研究發現在蘆筍粉添加量較高時面條還是屬于高GI 食品，因此在后續的研究當中將通過添加多糖形成凝膠高蘆筍粉添加量，同時提升面條蒸煮品質和質構品質。