低GI海帶香菇面條加工工藝優化及體外消化特性研究

摘 要：隨著我國高血糖患者數量逐年升高，低血糖生成指數（Glycemic Index，GI）食品逐漸成為市面上熱點產品。為開發適合更多人群食用的主食，以GI值較低的原料如雜糧、食用菌、藻類和豆類等代替部分小麥粉，通過單因素和響應面優化面條生產加工工藝，并分析面條的體外消化特性。結果表明：用混合粉（海帶、香菇、苦蕎、燕麥、青稞、白蕓豆等）代替70%小麥粉，最佳工藝為：加水量50%，和面時間12 min，醒面時間20 min，在該工藝參數下面條熟斷條率最低為13.5%。且此工藝下面條的蒸煮損失率為6.27%，GI值為36.7，有良好的控糖效果，具有一定的應用價值。

關鍵詞：血糖生成指數；面條；響應面法；體外消化

中圖分類號：TS 213.2 ""文獻標志碼：A ""文章編號：0253-2301（2024）01-0066-09

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.01.011

Study on the Optimization of Processing Technology and In Vitro Digestion Characteristicsof the Kelp Mushroom Noodles with Low GI

Abstract： With the number of patients with high blood glucose increasing year by year， the food with low glycemic index （GI） has gradually become a hot product on the market. In order to develop staple food suitable for more people， some wheat flour was replaced by the raw materials with low GI value， such as miscellaneous cereals， edible fungi， algae and beans. The production and processing technology of noodles was optimized by using the single factor and response surface， and the in vitro digestion characteristics of noodles were analyzed. The results showed that 70% wheat flour was replaced by the mixed powders （kelp， mushroom， bitter buckwheat， oat， naked oat fruit， whitekidney beans， etc.）， and the optimal process was as follows： the water-adding amount of 50%， the dough-mixing time of 12 min， and the leavening-dough time of 20 min. Under the process parameters， the lowest cooked breaking ratio of noodles was 13.5%. In addition， the cooking loss rate of the noodles under this process was 6.27%， and the GI value was 36.7， which had good blood glucose control effect and had certain application value.

Key words： Glycemic index； Noodles； Response surface method； In vitro digestion

中國居民營養與慢性病狀況報告（2020年）指出，由于飲食習慣和飲食結構的改變導致精加工食品、高脂高糖食品的攝入量增加，使我國慢性病患者基數不斷增加[1]，膳食結構與營養和常見慢性疾病的發生具有密切的關系，合理的膳食營養是預防相關慢性病的基本保證[2]。GI指攝入含有50 g碳水化合物的食物與等量葡萄糖2 h后，體內血糖反應水平的百分比值[3]。GI是反映食物引起人體血糖升高程度的指標，可以衡量人體餐后血糖反應水平，高血糖濃度是引起慢性疾病的重要原因之一，低而穩定的餐后血糖水平可延緩饑餓控制食欲[4]，因此低GI食物是糖尿病患者和肥胖人群的良好選擇[5]。

面條作為傳統的飲食之一，以制作簡便、食用方便備受人們青睞。但普通小麥面粉營養結構單一，GI值較高，不適合肥胖癥患者和高血糖人群食用[6]，目前對于低GI面條的研發較少。雜糧因富含膳食纖維和抗性淀粉等不宜消化吸收的碳水化合物[7]，GI值較低，已成為開發低GI面條的主要原料。如青稞含有大量的β-葡聚糖[8]、苦蕎的蘆丁、燕麥的亞油酸等是降血脂、控制血糖升高的核心成分。食用菌是可食用“蕈菌”類真菌的總稱，其品種多樣，富含蛋白質、維生素、礦物質等多種活性物質成分[9]，主要功效成分包括多糖類、萜類和多酚類等，具有悠久的食用和藥用歷史[10]。海帶作為藥食兩用的大型海生藻類植物，營養價值極高，在降血壓、降血脂血糖以及抗腫瘤等方面具有一定作用[11-12]。

本研究在雜糧的基礎上添加營養價值較高、GI值較低的食用菌、藻類、豆類等，以感官和蒸煮品質為評價指標，通過體外模擬消化試驗，開發一款適合高血糖、肥胖人群食用的低GI面條。1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥面粉、苦蕎、燕麥、青稞、黑小麥、藜麥、海帶、香菇、黃豆、紅豆、黑豆、白蕓豆、黑木耳、銀耳、山藥、胡蘿卜、枸杞、茯苓、葛根、谷朊粉、魔芋粉，市售；α-淀粉酶，上海麥克林生化科技有限公司；醋酸鈉緩沖液，國藥集團化學試劑有限公司；葡萄糖苷酶，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SpectraMax i3x 酶標儀，Molecular Devices；電子天平 HZT-A3000，福州華志科學儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 DHG-9203A，上海精宏實驗設備有限公司；湘儀離心機 TD5A-WS，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；面條機 MJ-NW11，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程 工藝過程：原料-混合均勻-加水-和面-醒面-壓片-切條-干燥

工藝關鍵步驟條件：（1）原料：30%小麥粉+70%混合粉（苦蕎、燕麥、青稞、黑小麥、藜麥、海帶、香菇、黃豆、紅豆、黑豆、白蕓豆、黑木耳、銀耳、山藥、胡蘿卜、枸杞、茯苓、葛根、谷朊粉、魔芋粉）；（2）和面：加入50%的37℃溫水，和面12 min；（3）醒面：和好的面團靜置20 min；（4）干燥：35℃烘干5 h。

1.3.2 面條工藝優化 （1）單因素試驗設計以蒸煮損失率和熟斷條率為指標，分別考察加水量、和面時間、醒面時間對面條蒸煮品質的影響。在預試驗基礎上，（1）以100 g面粉為基準，在和面時間為12 min，醒面時間為20 min時，探究加水量（46%、48%、50%、52%、54%）對面條蒸煮品質的影響；（2）以100 g面粉為基準，在確定加水量為50%的基礎上，以醒面時間為20 min，探究和面時間（8、10、12、14、16 min）對面條蒸煮品質的影響；（3）以100 g面粉為基準，加水將為50%、和面時間為12min，探究醒面時間（10、15、20、25、30 min）對面條蒸煮品質的影響。

1.3.3 響應面試驗設計 面條生產的過程中，加水量、和面時間和醒面時間是主要的影響因素，因此通過試驗設計了三因素三水平的響應面試驗，并通過對成品進行蒸煮評價以確定最佳的面條制備工藝。響應面試驗設計見表1。

1.3.3 面條蒸煮特性及感官品質的測定

1.3.3.1 最佳蒸煮時間 根據國標GB/T 40636-2021《掛面》測定[13]。

1.3.3.2 吸水率的測定 根據黃瀅潔等[14]的方法稍做修改。稱取20 g面條，放入500 mL的沸水中，煮至最佳蒸煮時間后撈出，置于濾紙上瀝干，稱重，按照下式計算吸水率。

吸水率（%）=（M2-M1）/M1×100

式中：M1：干面條重；M2：濕面條重。

1.3.3.3 延伸率的測定 取30根長15 cm的面條記為L1，放入500 mL的沸水中，煮至最佳蒸煮時間后撈出，測定熟面條的長度（L2），按照下式計算面條的延伸率。

延伸率（%）=（L2-L1）/L1×100

1.3.3.4 熟斷條率的測定 根據國標GB/T 40636-2021《掛面》測定[13]。

1.3.3.5 熟斷條率的測定烹調損失率的測定 根據國標GB/T 40636-2021《掛面》測定[13]。

1.3.3.6 熟斷條率的測定面條感官品質的測定 采用模糊數學評價法對面條質量進行有效評價[15-16]。根據表2感官評定的因素集設定為X={外觀，適口性，口感，食味}；根據對應的評分標準，自主生成權重，即外觀、適口性、口感、食味分別的權重為0.2、0.2、0.55、0.05，即X={0.2，0.2，0.55，0.05}。為有效進行評價，評語集可設定為Y={優，良，中，差}[17]。

選擇10名具有食品知識背景的人士組成品評小組，嚴格遵循實驗室感官評價操作標準，根據表2（LS/T3202-1993《面條用小麥粉》）對低GI面條進行感官評價。

1.3.4 面條淀粉水解率及GI值測定

1.3.4.1""" 淀粉水解率及淀粉組分測定 參考賀捷群等[18]、胡龍等[19]的研究方法并略做修改。以葡萄糖作為標品，采用DNS法測定消化過程中葡萄糖含量，按照下列公式計算消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量。每個組設3個平行，取平均值。

淀粉水解率（%）=[（反應液中葡萄糖釋放量×0.9×稀釋倍數×液體體積）/總干物質質量]×100

RDS=[（G20-G0） ×0.9]/TS×100%

SDS=[（G120-G20） ×0.9]/TS×100%

RS=[TS-（RDS+SDS）]/TS×100%

式中：G0、G20、G120表示水解0、20、120 min時產生的葡萄糖含量，TS表示樣品中總淀粉含量。

1.3.4.2""" GI的計算 繪制水解曲線（以時間為橫坐標、淀粉消化率為縱坐標），計算曲線下面積（area under the curve，AUC），按下列公式計算淀粉水解指數（hydrolysis index，HI）從而計算出體外GI[20-21]。

HI（%）＝AUC樣品／AUC（白面包或葡萄糖）×100

GI=0.862HI＋8.1981

1.4 數據分析

通過Design-Expert 13軟件對試驗數據進行優化預測。使用SPSS 25.0軟件單因素方差分析，當Plt;0.05時，用小寫字母a、b、c表示；當Plt;0.01時，用大寫字母A、B、C表示。使用Excel繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 水添加量對面條品質的影響 由圖1可知，面條的蒸煮損失率與熟斷條率隨著加水量的增加而呈現先降低后增加的趨勢，若加水量少則面團吸水性不足，不能形成良好的面筋網絡結構，因此損失率較高，當提高加水量時，面團過于濕軟，使面筋組織不緊密，影響面條的質量[22-23]。因此，加水量在48%～52%比較合適。

2.1.2 和面時間對面條品質的影響 由圖2可知，隨著和面時間的增加，面條的熟斷條率、蒸煮損失率呈先降低后增加的趨勢。混合不充分會使面粉水和不均勻、面筋發育不足，但過度混合會導致面筋過度發育，破壞發育良好的面筋網絡，并導致面團過熱[24-25]。因此，和面時間應控制在10～14 min最為合適。

2.1.3 醒面時間對面條品質的影響 由圖3可知，當醒面時間為20 min時，面條的熟斷條率與蒸煮損失率較低，因為適當延長醒面時間有利于蛋白質和淀粉充分吸水，形成均勻的面筋網絡結構，而隨著醒面時間的延長，面團變得松軟，表面黏性增加，使面條的彈性、咀嚼性下降，影響面條的口感，降低其食用品質[26-27]。因此醒面時間應控制在15～25 min為宜。

2.2 響應面優化試驗結果

2.2.1 響應面試驗分析 低GI面條加工優化的響應面試驗分析見表3，回歸模型的方差分析見表4。

運用Design-Expert 13軟件對面條響應面試驗結果進行方差分析，得到的二次多項式回歸方程如下：

Y=15.60-4.31A-5.69B+2.87C+1.37AB+0.0000AC+2.50BC+5.39A2+8.14B2+10.76C2

由表4可以看出，模型的P＜0.0001，表明模型極其顯著。失擬項不顯著（P=0.8879gt;0.05），表明方程擬合程度比較好。復數相關系數R2=0.9842，則說明實際值和預測值相關性較高。因此，該模型可以較好地反映低GI海帶香菇面條制備過程中各因素與響應值的關系并預測最佳工藝條件。由響應面試驗結果F值可知，各因素對感官評價影響的主次順序為：Bgt;Agt;C，即和面時間gt;加水量gt;醒面時間。

2.2.2 響應面因素間的交互作用分析 運用Design-Expert 13軟件做出各因素之間交互作用對低GI面條熟斷條率影響的等高線及響應曲面圖（圖4）。響應面坡度的陡峭程度表示兩因素間的交互作用，越陡峭說明交互作用顯著。等高線呈橢圓形表示兩因素之間交互作用顯著，呈圓形則表示不顯著[28-29]。

通過Design-Expert 13軟件對試驗數據進行優化預測，得到影響低GI面條品質因素的最優組合工藝參數為：加水量為50.71%，和面時間12.69 min，醒面時間19.13 min，該工藝下面條的熟斷條率的預測值為13.60%。結合實際操作，選取加水量為50%，和面時間12 min，醒面時間20 min，得到適合食品生產使用的低GI面條工藝。

2.3 面條蒸煮特性及感官評價結果

根據響應面得到的最優加工工藝進行試驗，低GI面條的蒸煮特性如下：最佳蒸煮時間為（4.3±0.04）min，吸水率為（1.21±0.02）%，延伸率為（0.14±0.02）%，熟斷條率為（13.5±0.01）%，烹調損失率為（6.27±0.66）%。

面條感官評價試驗結果見表5，10人對新型面條外觀的評價結果中，1人認為好，3人認為良，6人認為中，0人認為差。因此可得A外觀=[0.1，0.3，0.6，0.0]，同理可得A食味=[0.1，0.5，0.4，0]，A適口性=[0，0.7，0.3，0]，A口感=[0，0.3，0.7，0]。

將4個因素評價結果轉化為矩陣可得：

根據模糊變換原理 Y=XR，得到該面條的綜合評價結果為：

按照模糊評價的計算方法，將綜合評價的結果分別乘以對應的分值后加和得面條的得分，由此得到面條的得分為76分。

2.4 面條淀粉水解率及GI結果

圖5分析比較了小麥面條與低GI海帶香菇面條的體外消化特性。由圖5（A）可知，面條的體外水解趨勢基本一致，在消化20 min時，面條的水解速率均達到最大值，在隨后的消化中，水解速率逐漸變緩。低GI海帶香菇面條的水解率明顯低于小麥面條，表明在同一時間所釋放的葡萄糖較少，對葡萄糖濃度影響較低。各面條的RDS、SDS、RS的百分含量見圖5（B），低GI海帶香菇面條的RDS、SDS含量顯著（Plt;0.05）低于小麥面條，RS含量顯著（Plt;0.05）高于小麥面條。RDS在小腸上部被迅速消化和吸收，導致血糖水平快速上升，SDS在整個小腸被緩慢消化來持續釋放葡萄糖，而RS在小腸中無法被消化，被大腸（結腸）中的微生物發酵。有研究表明，GI與RDS呈正相關，與RS呈負相關[30-31]，本研究的低GI海帶香菇面條的GI為36.7，是低GI食物，適合糖尿病人食用。

3 結論與討論

本試驗通過膳食營養均衡理論確定了低GI海帶香菇面條的配方，之后通過響應面優化其加工工藝，加水量為50%、和面時間12 min、醒面時間20 min時可生產出感官品質良好、熟斷條率為13%、蒸煮損失率為6.27%的營養面條。面條的淀粉體外消化表明，該低GI海帶香菇面條的RS含量顯著高于小麥面條，GI比小麥面條低30。表明該低GI海帶香菇面條相較于小麥面條，可作為主食供糖尿病人、肥胖人群食用。

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