刘艳香，汪丽萍，谭 斌,*，高 琨，乔聪聪，田晓红，孙 勇*，郑先哲，刘 明，吴娜娜，翟小童，刘金明

（1.东北农业大学工程学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.国家粮食和物资储备局科学研究院，北京 100037；3.黑龙江八一农垦大学电气与信息学院，黑龙江 大庆 163319）

大量流行病学研究表明，增加全谷物消费可降低患心血管疾病、糖尿病、直肠癌等疾病的风险。近年来，随着人们对全谷物营养健康价值的逐步认可，全麦、糙米等全谷物食品的研发已成为研究热点[1-3]。挂面是我国工业化程度较高的主食品之一，全麦挂面研发是推动我国全麦粉产业发展的重要载体，具有极大的市场前景。

由于全麦的麸皮、胚芽中脂肪酸易氧化、生物酶活性高，带菌量较高，使得全麦食品产品货架期短，极易氧化酸败，贮存稳定性差[4]。因此对全麦麸皮、胚芽进行稳定化处理是提高产品货架期的有效手段之一。目前，稳定化处理方式主要有微波、焙烤、挤压、汽蒸等热处理方式[5-8]。研究表明，挤压处理是一种有效可行的稳定化处理方式，可有效地降低麸皮和胚芽的脂肪酸值，增强全麦制品的贮藏稳定性；麸胚挤压稳定化的全麦粉贮存4 个月后，其脂肪酸值仍符合GB 1355—86《小麦粉》要求[9-11]。同时，挤压热处理也引起谷物粉的营养组分、色泽、风味物质等发生改变[12-14]。挤压处理有利于保留麸皮与胚芽中的生理活性组分，保持全麦制品的营养价值[8]。汪丽萍等研究表明，挤压加工对麸皮和胚芽中的烷基间苯二酚（alkylresorcinols，ARs）、B族维生素、植酸、总酚等生理活性物质和总抗氧化活性都有一定的影响，挤压升温会造成ARs、B族维生素和植酸含量降低，同时，有利于某些酚类物质的释放，增加全麦粉的总酚含量，增强其抗氧化活性[9]。Yilmaz等研究表明挤压过程中氨基酸与还原糖发生美拉德反应，引起谷物膨化料中氨基酸含量损失，产品色泽加深[15]；任国宝等研究发现麸皮挤压膨化较未挤压膨化，其全麦粉中呈现更多的挥发性风味物质[16]。

目前挤压加工对麦麸及全麦粉品质特性的影响研究较广，而针对全麦制品（如全麦挂面）品质评价研究仍存在不足。因此，本研究采用麸胚回添方式，压延制备100%全麦挂面，比较研究麸胚挤压稳定化处理前后全麦挂面的营养、色泽、风味及贮藏稳定性等品质特性的变化规律；以小麦芯粉制作小麦挂面作为空白对照，评价全麦挂面与小麦挂面的品质差异，以期为全麦挂面标准制定及工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

粗麸皮（12%，质量分数，下同）、细麸皮（13%）、胚芽（1%）、小麦芯粉（74%）等原料山东峰宇面粉有限公司。实验所用标准品均购自美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

SLG 30-IV双螺杆挤压实验机 济南赛百诺科技开发有限公司；LHC-3型气旋式气流微粉碎机 潍坊正远粉体工程设备有限公司；JHMZ 200实验和面机、JMTD-168/140试验面条机、JXFD 7醒发箱 北京东方孚德技术发展中心；SP60积分球式分光光度仪 美国爱色丽公司；Mastersizer2000激光粒度仪 英国马尔文仪器公司；电感耦合等离子体质谱仪（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP/MS）、高效液相色谱仪（high performance liquid chromatography，HPLC） 美国安捷伦公司；微波消解仪 美国CEM公司；GC-2010气相色谱仪 日本岛津公司；L-8900全自动氨基酸分析仪 日本日立公司；FOX4000电子鼻 法国Alpha MOS公司；BCS-150恒温恒湿箱上海博迅实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 麸胚粉、全麦粉及全麦挂面的制备

将粗麸、细麸、胚芽按各自出粉比例混合，制备麸胚混合料。将其中一部分麸胚混合料经挤压处理（挤压条件：腔体温度160 ℃、水分质量分数17%、螺杆转速275 r/min），制备麸胚膨化料。将麸胚混合料、麸胚膨化料分别经粉碎机（配备筛网80 目）粉碎后进行微粉碎处理，制备相对应的麸胚粉。将2 种麸胚粉分别与小麦芯粉按出粉比例复配制备全麦粉。采用田晓红等[17]的挂面制备方法，采用麸胚混合粉、麸胚膨化粉制备全麦挂面，分别记为未处理-全麦挂面、挤压-全麦挂面；并以小麦芯粉为原料制备小麦挂面。采用自封袋包装，于4 ℃冰箱中保藏备用。

1.3.2 全麦挂面贮藏实验

以脂肪酸值、酸度为指标考察全麦挂面贮藏品质。将6 份全麦挂面用塑料包装袋（带有透气孔）封口包装，置于恒温恒湿箱（温度25 ℃、相对湿度60%）中贮藏6 个月，定期监测贮藏期间全麦面粉脂肪酸值、酸度的变化。脂肪酸值的测定采用GB/T 15684—2015《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》，以每100 g样品中KOH的质量表示；酸度的测定采用GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》。

1.3.3 全麦挂面营养品质的测定

1.3.3.1 宏量营养素含量的测定

水分含量的测定采用GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的直接干燥法测定；蛋白质含量的测定采用GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法；脂肪含量的测定采用GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法；碳水化合物含量和能量按照GB/Z 21922—2008《食品营养成分基本术语》中的方法计算；灰分含量的测定采用GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》中的第一法。

1.3.3.2 氨基酸与脂肪酸组成及含量分析

氨基酸组成及含量分析采用GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》中的方法；脂肪酸组成及含量分析采用GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中的方法。

1.3.3.3 微量营养素含量的测定

维生素：VE含量的测定采用GB 5009.82—2016《食品安全国家标准 食品中维生素A、D、E的测定》；β-胡萝卜素含量的测定采用GB 5009.83—2016《食品安全国家标准 食品中胡萝卜素的测定》；VB1含量的测定采用GB 5009.84—2016《食品安全国家标准 食品中维生素B1的测定》；VB2含量的测定采用GB 5009.85—2016《食品安全国家标准 食品中维生素B2的测定》；VB6含量的测定采用GB 5009.154—2016《食品安全国家标准 食品中维生素B6的测定》；烟酸含量的测定采用GB 5009.89—2016《食品安全国家标准 食品中烟酸和烟酰胺的测定》；泛酸含量的测定采用GB 5009.210—2016《食品安全国家标准 食品中泛酸的测定》；叶酸含量的测定采用GB 5009.211—2014《食品安全国家标准 食品中叶酸的测定》。

1.3.3.4 矿物元素含量的测定

磷含量的测定采用GB 5009.87—2016《食品安全国家标准 食品中磷的测定》；钙、铜、铁、钾、镁、锰、钠、锌含量的测定采用GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》；硒含量的测定采用GB 5009.93—2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》。

1.3.3.5 植物活性组分含量的测定

可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维、总膳食纤维含量的测定采用GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》。β-葡聚糖含量的测定采用NY/T 2006—2011《谷物及其制品中β-葡聚糖含量的测定》。ARs含量的测定采用文献[18]的方法；阿拉伯木聚糖含量的测定采用间苯三酚法[19]；游离阿魏酸含量的测定采用紫外分光光度法[20]；酚类物质含量的测定采用Folin-Ciocalteu法[21]；总黄酮含量的测定采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH比色法[22]。

1.3.4 全麦挂面的风味品质测定

采用FOX4000型电子鼻评价全麦挂面中的挥发性成分。称取3.5 g长度为0.5 cm的挂面样品于15 mL顶空瓶中，放置孵化器中，设置搅拌速率500 r/min，孵化温度75 ℃[16]，时间30 min。采用顶空自动进样法，载气为干燥空气，流速150 mL/min，注射体积为5.0 mL，注射速率为2.5 mL/s，注射针温度为85 ℃，获取时间为120 s。采用仪器自带的α-SOFTV 12软件对数据进行采集、测量和分析。

1.3.5 全麦挂面的色泽品质测定

采用SP60系列积分球式分光光度仪测定样品色泽，并记录样品的亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）、ΔL*、Δa*、Δb*、ΔE值。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 21和Excel软件进行数据分析，采用Duncan’s进行多重比较，检验水平为P＜0.05，数据以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面营养品质的影响

2.1.1 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面宏量营养素含量的影响

表1 全麦挂面和小麦挂面的宏量营养素含量Table 1 Macronutrients composition of whole and ordinary wheat noodles

如表1所示，与未处理-全麦挂面相比，挤压-全麦挂面的灰分含量显著增加了7%（P＜0.05），可能是由测定中存在误差引起的；水分含量显著增加（P＜0.05），其他宏量营养素含量无显著性差异（P＞0.05）。该结论表明麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面宏量营养素含量的影响程度较小。与小麦挂面相比，全麦挂面的蛋白质、脂肪和灰分含量均显著增加（P＜0.05），分别增加了14%、73%和120%；能量、碳水化合物含量显著降低（P＜0.05），分别降低了7%、27%。初步表明全麦挂面有利于降低能量和碳水化合物的摄入。

2.1.2 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面微量营养素含量的影响

表2 全麦挂面和小麦挂面的微量营养素含量Table 2 Trace nutrients composition of whole and ordinary wheat noodles

如表2所示，与未处理-全麦挂面相比，挤压-全麦挂面的β-胡萝卜素、VB2含量显著增加（P＜0.05），分别增加约41%、19%；VB6、叶酸含量显著降低（P＜0.05），分别损失约10%、15%；其他维生素及烟酸、泛酸含量均无显著性差异（P＞0.05）。除β-胡萝卜素外，全麦挂面各维生素含量均显著高于小麦挂面（P＜0.05），其中，挤压-全麦挂面的VE、VB1、VB2、VB6、烟酸、泛酸和叶酸含量较小麦挂面分别增加了约83%、343%、542%、688%、709%、67%和107%。综合评价可知，挤压有利于麸胚中β-胡萝卜素、VB2的释放，不利于VB6和叶酸的保持。

2.1.3 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面矿物元素含量的影响

表3 全麦挂面和小麦挂面的矿物元素含量Table 3 Mineral element contents of whole and ordinary wheat noodles

如表3所示，与未处理-全麦挂面相比，挤压-全麦挂面的磷、铁、钾含量显著增加（P＜0.05），分别增加了4%、9%、89%；铜含量显著降低（P＜0.05），损失了9%；其他矿物元素含量均无显著性差异（P＞0.05）。全麦挂面较小麦挂面各矿物元素含量均显著增加（P＜0.05），其中，挤压-全麦挂面的铁、钙、磷、锰、锌、钠、铜、钾、镁分别增加了427%、136%、355%、503%、426%、35%、26%、276%、1 033%。综合评价可知，全麦挂面较小麦挂面富含人体所需的矿物元素，且与未处理-全麦挂面相比，除钾元素外，麸胚挤压处理对全麦挂面中矿物元素增加、减少幅度均在10%以内。

2.1.4 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面中植物活性组分含量的影响

表4 全麦挂面和小麦挂面的植物活性组分含量Table 4 Bioactive components of whole and ordinary wheat noodles

如表4所示，与未处理-全麦挂面相比，挤压-全麦挂面的总酚、结合酚、游离酚、ARs、阿拉伯木聚糖、总黄酮、总膳食纤维、不溶性膳食纤维含量分别增长了约13%、26%、10%、1%、17%、3%、3%、6%，阿魏酸、β-葡聚糖含量分别下降了7%、3%。该结论表明挤压加工方式促进了全麦挂面麸胚中植物活性组分的释放，提升了全麦挂面的营养价值。该结论与汪丽萍等提出挤压有利于麦麸中总酚的释放具有一致性[9]。全麦挂面与小麦挂面相比，各植物活性组分含量均显著增加（P＜0.05），其中，挤压-全麦挂面的总酚、结合酚、游离酚、ARs、阿拉伯木聚糖、阿魏酸、总黄酮、总膳食纤维、不溶性膳食纤维、可溶性膳食纤维、β-葡聚糖分别增长了约842%、15 069%、248%、679%、1 110%、347%、221%、1 023%、1 418%、22%、60%。该结论表明全麦挂面较小麦挂面富含植物活性组分，更有利于人体健康。

2.1.5 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面脂肪酸组成的影响

表5 全麦挂面和小麦挂面的脂肪酸组成及含量Table 5 Fatty acid composition of whole and ordinary wheat noodles g/100 g

由表5可见，3 种挂面中主要的脂肪酸组分包括十一烷酸、亚油酸、棕榈酸、油酸、α-亚麻酸，含量排序依次为：十一烷酸＞亚油酸＞棕榈酸＞油酸＞α-亚麻酸。较未处理-全麦挂面，挤压-全麦挂面的亚油酸、α-亚麻酸、十一烷酸、顺-11-二十碳烯酸含量显著增加（P＜0.05），分别增加了约10%、11%、6%、8%；肉豆寇酸、神经酸含量显著降低（P＜0.05），分别损失约11%、25%，其他脂肪酸组分含量之间无显著差异（P＞0.05）。可能由于麸胚经挤压膨化后，容重增大，呈现微孔结构，溶出率增加，引起一部分脂肪酸含量增加；另外，在挤压过程中形成脂肪-蛋白-淀粉复合物，又降低了部分脂肪酸含量。全麦挂面较小麦挂面各脂肪酸含量均显著增加（P＜0.05），且含微量肉豆寇酸、十五碳酸、棕榈油酸、珠光脂酸、花生酸及神经酸，其中挤压-全麦挂面的棕榈酸、硬酯酸、油酸、亚油酸、顺-11-二十碳烯酸、α-亚麻酸、山萮酸、木焦油酸、十一烷酸较小麦挂面分别增加了51%、64%、241%、104%、297%、160%、102%、132%、102%。综合评价可知，麸胚经挤压稳定处理，可增加全麦挂面中亚油酸、α-亚麻酸等的含量。另外，由于全麦挂面中含有较多的不饱和脂肪酸，将可能影响其贮藏品质。

2.1.6 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面氨基酸组成的影响

表6 全麦挂面和小麦挂面的氨基酸组成及含量Table 6 Amino acid composition of whole and ordinary wheat noodles g/100 g

由表6可见，挤压-全麦挂面较未处理-全麦挂面，其天冬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、色氨酸、胱氨酸含量均无显著性差异（P＞0.05），其他氨基酸组分及总氨基酸含量均显著增加（P＜0.05），增加量均低于6%。可能由于在高温、高压、高剪切力的环境下，蛋白呈熔融状态，分子结构发生降解，引起某些氨基酸含量增加。本结论与Srihara等[23]研究发现挤压处理显著提高燕麦氨基酸的利用率相一致，与Ilo等[24]提出挤压处理引起玉米粗粉中氨基酸组分损失，及李小鹏[25]提出挤压后燕麦麸蛋白中几乎所有的氨基酸含量均有不同程度的减少相悖。未处理-全麦挂面中酪氨酸含量显著减少，原因可能是在全麦挂面加工过程中未处理麸胚中多酚氧化酶活力较挤压稳定化麸胚高，加速了以酪氨酸为底物的酶促褐变反应，导致未处理-全麦挂面中酪氨酸含量显著减少，色泽加深[26]。另外，研究全麦挂面和小麦挂面的氨基酸组分差异，结果显示，全麦挂面和小麦挂面中均以谷氨酸、脯氨酸、亮氨酸为主，其含量明显高于其他氨基酸组分，且挤压-全麦挂面较小麦挂面，其谷氨酸、脯氨酸、胱氨酸含量无显著性差异（P＞0.05），其他各氨基酸含量及总氨基酸含量显著增加（P＜0.05），其中赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸分别增加了53%、49%、49%、40%、38%、32%、27%。综合评价可知，麸胚挤压处理可增加部分氨基酸含量；全麦挂面较小麦挂面总氨基酸含量及赖氨酸等多种氨基酸含量增加。

2.2 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面色泽品质的影响

表7 全麦挂面和小麦挂面的色泽品质Table 7 Color quality of whole and ordinary wheat noodles

由表7可见，挤压-全麦挂面较未处理-全麦挂面的色泽变浅，其中L*、b*、ΔL*、Δb*、ΔE值均显著增加（P＜0.05），a*、Δa*值显著降低（P＜0.05）。全麦挂面较小麦挂面色泽加深，偏红、偏黄，其中，L*、ΔL*、ΔE值显著降低（P＜0.05），a*、b*、Δa*、Δb*值显著升高（P＜0.05）。已有研究表明，多酚氧化酶和酚类物质发生酶促褐变是引起小麦粉及其制品色泽劣变的主要因素[27]。舒恒等研究发现燕麦在挤压过程中发生美拉德反应引起色泽发暗偏黄[28]。推断未膨化的麸胚粉经微粉碎后，酚氧化酶类活力较高，在挂面加工过程中与酚类、酪氨酸等物质发生了酶促褐变，色泽加深；麸胚经挤压稳定化处理，酚氧化酶类得到钝化，同时在高温下发生了美拉德反应，导致挤压-全麦挂面的b*值增加。

2.3 基于电子鼻评价麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面风味物质的影响

电子鼻是一项无损仿生嗅觉检测技术，基于传感器阵列响应和模式识别技术敏感地识别气味指纹及其变化。采用响应值可表征食品的气味及品质的变化[29-30]。

由图1A可知，3 种挂面在18 种传感器上均有响应，其中，在传感器P30/1、P40/2、P30/2、T40/1、TA/2、PA/2、T70/2、P40/1、P10/2、P10/1、T30/1上响应较大，响应值均呈现小麦挂面＜挤压-全麦挂面＜未处理-全麦挂面的趋势，且在P30/1上的响应值最高；在传感器P30/1、PA/2、P40/2、P30/2、P10/1、T30/1上，响应值存在显著差异（P＜0.05）。对响应值信息进行数据转换及降维处理，经主成分分析（图1B）可知，识别指数为95，表明3 种挂面得到有效区分；第一主成分和第二主成分的贡献率分别为99.096%和0.811%，总贡献率为99.907%＞85%，由第一、二主成分可收集样品的特征性信息[31-32]。各种挂面在横向坐标上的分布距离较大，表示风味品质差别较大[29]。综合评价可知，基于电子鼻的响应值，全麦挂面与小麦挂面、挤压-全麦挂面与未处理-全麦挂面的风味物质组成均存在显著差异。全麦挂面特征风味物质组成及挤压前后的变化仍需结合气相色谱-质谱、气相色谱-离子迁移谱等方法进行定性评价。

图1 全麦挂面和小麦挂面风味物质的电子鼻分析Fig. 1 Electronic nose evaluation of flavor quality of whole and ordinary wheat noodles

2.4 麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面贮藏品质的影响

表8 全麦挂面和小麦挂面的脂肪酸值和酸度Table 8 Fatty acid value and acidity of whole and ordinary wheat noodles

由表8可知，与未处理-全麦挂面相比，麸胚经挤压稳定化处理全麦挂面的脂肪酸值和酸度显著降低（P＜0.05），分别减少了49%、53%；未处理-全麦挂面的酸度接近于行业标准LS/T 3212—2014《挂面》的临界值4 °T。与小麦挂面相比，全麦挂面的脂肪酸值、酸度均显著增加（P＜0.05），挤压-全麦挂面、未处理-全麦挂面的脂肪酸值分别增加了165%、417%，酸度分别增加了123%、372%。由于挤压稳定化处理麸胚可钝化脂肪酶类，使脂肪酸值、酸度降低，因此麸胚经挤压稳定化处理所制作的全麦挂面的贮藏稳定性优于未处理-全麦挂面，该结论与汪丽萍等[9]研究发现挤压稳定化处理能有效地降低麸皮和胚芽的脂肪酸值，提高全麦粉的贮藏稳定性的结论相一致。

为了进一步评价全麦挂面的货架期，对挤压-全麦挂面进行为期6 个月的贮藏实验，结果见图2。在25 ℃存放5 个月，挤压-全麦挂面的脂肪酸值总体变化较小，在贮藏第6个月时，脂肪酸值显著增加（P＜0.05），高达25.35 mg/100 g，该值仍明显低于新鲜未处理-全麦挂面的39.31 mg/100 g。随着贮存时间的延长，挤压-全麦挂面的酸度总体呈上升趋势，其中，贮藏1 个月之内酸度无显著差异（P＞0.05）；贮藏第2个月时显著增加（P＜0.05），贮藏第2～3个月之间无显著变化（P＞0.05）；贮藏第4个月时显著增加（P＜0.05），贮藏第4～6个月期间变化较小，酸度最终高达2.23 °T，明显低于新鲜未处理-全麦挂面的3.87 °T，符合LS/T 3212—2014的要求。综合评价可知，麸胚挤压处理有利于保持全麦挂面的贮藏品质。

图2 贮藏过程中挤压-全麦挂面的脂肪酸值（A）及酸度（B）Fig. 2 Evolution of fatty acid value (A) and acidity (B) of extruded whole wheat noodles during storage

3 结 论

全麦挂面较小麦挂面，除β-胡萝卜素外各维生素、矿物元素、植物活性组分含量均显著增加（P＜0.05），其中脂肪、灰分、VB1、VB2、VB6、烟酸、叶酸、总酚、总膳食纤维含量增幅较大；且含有较多不饱和脂肪酸；除谷氨酸、脯氨酸、胱氨酸含量无显著差异外，其他氨基酸及总氨基酸含量均显著增加；色泽加深；电子鼻反应器响应值明显增加；脂肪酸值、酸度显著升高（P＜0.05）。

麸胚挤压稳定化处理对全麦挂面的宏量营养素、矿物元素的影响程度较小；有利于β-胡萝卜素、VB2、植物活性组分的释放，不利于VB6和叶酸的保持；亚油酸、α-亚麻酸、十一烷酸含量显著增加；有利于保持氨基酸含量，且部分氨基酸及总氨基酸含量显著增加；全麦挂面的色泽品质得到改善；电子鼻响应值明显降低，风味品质差别较大；麸胚经挤压稳定化处理使全麦挂面的贮藏稳定性得到提高。

总之，全麦挂面明显提高了小麦挂面的营养价值，但加深了挂面的色泽，增加风味物质组成；麸胚经挤压稳定化处理可改善全麦挂面的品质，提高贮藏稳定性。