吴飞虎,敬思群,*,王晓芸,纵 伟

(1.新疆大学生命科学与技术学院,新疆乌鲁木齐 830046;2.新疆阿尔曼清真食品工业集团有限公司,新疆乌鲁木齐 830000;3.郑州轻工业学院食品与生物工程学院,河南郑州 450002)

随着人们生活水平的提高,高血糖和糖尿病(尤其是Ⅱ型糖尿病)患者越来越多,这些疾病严重影响了人们的生活质量,而高糖高脂的饮食习惯和肥胖均易引发糖尿病[1]。饮食疗法已经成为肥胖症和糖尿病患者日常治疗中不可缺少的一部分。鲜面条是我国的传统面制品,研发功能性营养强化面条逐渐成为近年来国内外研究的热点[2-4]。陈琴芳等[5]以感官评价和质构特性为指标,以薏仁米粉、芭蕉芋淀粉、明日叶汁和小麦粉为主要原料制备了具有保健功能的营养面条;张璇等[6]以浒苔、玉米为主要原料,采用双螺杆挤压技术制得了添加浒苔的玉米面条;游新侠等[7]以感官评价为指标,在传统面条的基础上加入具有保健功能的火龙果皮和柚子皮,研制了一种新型营养保健生鲜面;王清等[8]以感官评价和烹煮特性为指标,以蕨菜和香椿为主要原料,加工制作了蕨菜面条和香椿面条。

塔尔米(P. miliaceum var. compactrm)、红枣(Ziziphus jujubaMill)和番茄(Solanum lycopersicum)均为新疆特色植物资源。塔尔米主要含有氨基酸、多肽、蛋白质、多糖、有机酸、酚类、黄酮、内酯、香豆素、萜类及甾体类、挥发油和油脂类等化学成分,可降血脂、降血糖,营养价值高,适合糖尿病患者食用[9-10];红枣中多糖含量为16.43%,降糖作用明显[11-13],红枣多糖和番茄对各种活性氧均具有体外清除作用,显示了良好的体外抗氧化活性[14-16]。研究报道,α-葡萄糖苷酶抑制剂可有效降低餐后高血糖,如今已作为治疗Ⅱ型糖尿病的有效药物类型[17-19],故本文用鲜面条多糖作为α-葡萄糖苷酶抑制剂来探究鲜面条的降血糖效果。目前还尚未见利用塔尔米、红枣和番茄粉复合研制鲜面条的研究报道。

本文所用番茄粉均为提取番茄红素后的番茄渣,为了增加番茄粉其他营养成分的稳定性进而达到再利用的效果,将番茄粉进行微胶囊化处理。然后以小麦粉为主要原料,添加微胶囊化番茄粉、塔尔米粉和红枣多糖,按照传统面条加工工艺制得杂粮果蔬复合鲜面条,并对三种原料的配方进行优化,最后以阿卡波糖(Acarbose)为对照,分析了鲜面条多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用,以期在增加面条风味的同时,赋予传统面条更多的营养价值和食疗作用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦粉 新疆阿尔曼清真食品工业集团有限公司提供;番茄粉 中粮屯河股份有限公司番茄粉分公司提供,为提取番茄红素后的渣料粉碎而得;塔尔米粉 实验室自制(粉粹后过80目筛);塔尔米 哈巴河县米拉工贸有限责任公司提供;食用碱、盐、谷朊粉、羧甲基纤维素钠 市售,食品级;2,2-二苯基-1-苦肼基(DPPH) 上海原野生物科技有限公司;α-葡萄糖苷酶 北京索莱宝科技有限公司;对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷 上海宝曼生物科技有限公司;阿卡波糖(拜糖平) 95%,百灵威科技有限公司;无水乙醇、石油醚、三氯甲烷、正丁醇、柠檬酸、柠檬酸钠、无水碳酸钠及其它试剂 均为分析纯。

TDL-5-A型离心机 上海安亭科学仪器厂;KQ-C型玻璃仪器气流烘干器 巩仪市英欲予华仪器厂;FZ102-SIM型真空冷冻干燥设备 德国西门子公司;KQ-400DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;THZ-82型恒温振荡器 常州国华电器有限公司;FSH-2A型可调高速匀浆乳化机 金坛市医疗仪器厂;V-1100D型紫外分光光度计 上海美谱达仪器有限公司;CT-3型质构仪 深圳市科兴精密仪器有限公司;D-25/DP-9000型色差仪 美国Hunter Lab公司。

1.2 实验方法

1.2.1 番茄粉微胶囊的制作 在陈发河等[20]的基础上进行制备,准确称取一定量的番茄粉,加水,在50 ℃下搅拌溶解,然后加入α-环糊精,经高速匀浆机乳化(10000 r/min、5 min)后真空干燥,即可得到番茄粉微胶囊。其中,番茄粉与β-环糊精比值为1∶8,加水量80 mL,搅拌温度50 ℃。

1.2.2 杂粮果蔬复合鲜面条制备工艺流程 面粉、复合粉(微胶囊化番茄粉、红枣多糖、塔尔米粉)、食盐(NaCl)、水、食用碱(Na2CO3)、CMC-Na→和面→醒面(保鲜膜包裹静置30 min)→一次压延→醒面(静置30 min)→二次压延→压片→切条→成型。

1.2.2.1 原料预处理 塔尔米粉预处理:将塔尔米粉加水混匀,加入α-淀粉酶,室温下搅拌至充分溶解后调节pH为6.5,在55 ℃水浴锅中酶解30 min,再将其置于90 ℃的水浴锅中5 min使酶失活,离心取得沉淀物,将沉淀物于55 ℃烘箱中烘干,得到酶解后的塔尔米粉。其中,料液比为1∶20 g/mL、塔尔米粉:α-淀粉酶(g/g)为10∶1。

红枣多糖的提取:按照陈国梁等[21]的方法,将红枣洗净,去核,打浆后利用热水浸提。将浸提液过滤、浓缩,浓缩液加无水乙醇沉淀,4 ℃静置 2 h 后离心(4000 r/min,10 min),将沉淀物用石油醚脱脂,冷冻干燥,得红枣粗多糖。其中,浸提温度为90 ℃、料液比为1∶15 g/mL、浓缩液:无水乙醇(V/V)为1∶3。

1.2.2.2 和面 以复合粉(微胶囊化番茄粉、塔尔米粉、红枣多糖和小麦粉)总量为基础,添加52%水、1.2%食盐、0.1%食用碱、0.2% CMC-Na、2%谷朊粉,边倒水边和面。

1.2.2.3 醒面 将面团置于保鲜膜中密封,在常温下静置30 min。

1.2.2.4 压延 压延比为25%。

1.2.2.5 切条 切得的面条长20 cm,宽0.5 cm,厚0.2 cm。

1.2.3 微胶囊化番茄粉对鲜面条的影响 以鲜面条的硬度、胶粘性及咀嚼性等质构特性和色差值为考察指标,分析番茄粉微胶囊化对鲜面条质量的影响。

1.2.4 单因素实验设计

1.2.4.1 微胶囊化番茄粉添加量对鲜面条品质的影响 在杂粮果蔬复合鲜面条制作过程中,添加10%塔尔米粉、6%红枣多糖,微胶囊化番茄粉添加量分别为2%、3%、4%、5%、6%时按1.2.2操作流程制作鲜面条,以鲜面条的胶粘性和蒸煮损失率为指标,研究微胶囊化番茄粉添加量对鲜面条品质的影响。

1.2.4.2 塔尔米粉添加量对鲜面条品质的影响 在杂粮果蔬复合鲜面条制作过程中,添加4%微胶囊化番茄粉、6%红枣多糖,塔尔米粉添加量分别为6%、8%、10%、12%、14%时按1.2.2操作流程制作鲜面条,以鲜面条的胶粘性和蒸煮损失率为指标,研究塔尔米粉添加量对鲜面条品质的影响。

1.2.4.3 红枣多糖添加量对鲜面条品质的影响 在杂粮果蔬复合鲜面条制作过程中,添加4%微胶囊化番茄粉、10%塔尔米粉,红枣多糖添加量分别为2%、4%、6%、8%、10%时按1.2.2操作流程制作鲜面条,以鲜面条的胶粘性和蒸煮损失率为指标,研究红枣多糖添加量对鲜面条品质的影响。

1.2.5 正交试验设计 在单因素实验基础上,选用L9(34)正交试验优化鲜面条配方(见表1)。分别测定各组样品的蒸煮损失率、感官评分及多糖DPPH自由基清除率(IC50值),以多指标综合加权评分法确定鲜面条配方的最优组合。

表1 鲜面条配方正交优化试验设计

1.2.6 鲜面条评价指标

1.2.6.1 鲜面条品质分析 色差分析:参照何新萍等[22]方法,用精密色差仪分别测定添加微胶囊化番茄粉和添加未微胶囊化番茄粉鲜面条的色差值。

质构分析:采用CT-3质构仪分析鲜面条的咀嚼性、硬度和胶粘性。鲜面条质构的测定条件:测前速度1.00 mm/s,测试速度0.80 mm/s,测后速度0.80 mm/s,压缩比70%,两次压缩间隔时间3.00 s,探头类型TA39。

蒸煮损失率分析:取 20 根面条,置于1 L 沸水中保持水的沸腾状态煮 1 min,用漏勺将面条捞出沥水5 min 称重,然后将其放入烘箱中烘到恒重,计算蒸煮损失率。计算公式见式(1)。

式(1)

1.2.6.2 鲜面条感官评价 邀请受过培训的食品专业的8名工作者(男女比为1∶1)组成品评小组,按照表2中鲜面条感官项目和评分标准进行打分。

1.2.7 鲜面条功效评价 由于塔尔米和番茄中的多糖含量占比较大,再加上红枣多糖的加入,有效提高了面条中的多糖含量,所以实验以鲜面条中多糖的生物活性来表示鲜面条的功效。其中,以DPPH自由基清除能力表示鲜面条的抗氧化活性,以α-葡萄糖苷酶抑制活性表示鲜面条的降糖作用,两者都用IC50值来体现。IC50值是清除50%自由基所需样品的浓度,IC50与样品清除自由基的能力成负相关,即IC50越小,表明样品清除自由基的能力越强,反之亦然。

表2 鲜面条品尝项目和评分标准

1.2.7.1 鲜面条多糖的提取 鲜面条多糖的提取采用水提醇沉法。称取一定质量的鲜面条(30 g),按料液比1∶5 g/mL加入石油醚,浸泡脱脂12 h。离心后取沉淀。晾置2 h,挥干石油醚,再按料液比1∶5 g/mL加入蒸馏水,90 ℃水浴浸提8 h,得到鲜面条多糖的浸提液,离心取上清液。采用Sevage法除蛋白[23],取上层滤液,真空浓缩后,用乙醇醇沉至含醇量为80%,静置过夜后,离心收集沉淀,60 ℃烘干,得到鲜面条多糖粗品。

1.2.7.2 鲜面条DPPH自由基清除能力 按严敏等[24]的方法测定。取100 μL多糖水溶液(浓度分别为1.00、0.60、0.20、0.05、0.01 mg/mL)与100 μL DPPH溶液混合,避光反应30 min后,517 nm下测定吸光值。空白对照用缓冲液代替供试液。

样品的DPPH·清除率的计算公式见式(2):

式(2)

表3 微胶囊化番茄粉对鲜面条质量的影响

式中:A0:100 μL无水乙醇与100μL DPPH溶液反应后的吸光度值;A1:100 μL样品与100 μL DPPH溶液反应后的吸光度值;A2:100 μL样品与100 μL无水乙醇反应后的吸光度值。

1.2.7.3 鲜面条对α-葡萄糖苷酶的抑制活性 参照罗晶洁等[25]的方法(PNPG法)进行,α-葡萄糖苷酶催化PNPG水解,释放对硝基酚(PNP)。通过检测405 nm PNP的量计算α-葡萄糖苷酶活性。在96孔板中,加入不同浓度的鲜面条多糖样品溶液40 μL,0.355 mg·mL-1α-葡萄糖苷酶40 L,50 ℃保温5 min后,加入0.754 mg·mL-1PNPG溶液20 μL,反应30 min,用0.1 mol·L-1Na2CO3溶液100 μL终止反应。空白对照用缓冲液代替供试液。将反应液置于酶标仪405 nm波长下测定吸光度,每个样品同时作3个平行试验。空白对照用缓冲液代替供试液。

酶活性抑制率的计算公式见式(3):

式(3)

式中:A空白:不加待测样品反应后吸光度值;A样品:加入待测样品反应后吸光度值;A背景:只加待测样品的吸光度值。

1.2.8 综合加权评分法

1.2.8.1 各指标权重系数的确定 通过层次分析加权法确定各指标的权重系数[26],求得蒸煮损失率、感官评分、多糖DPPH自由基清除能力(IC50值)的权重系数依次为30、30、40。

1.2.8.2 计算综合加权评分值 每次实验的综合加权评分值可由公式(4)计算得出[27]:

Yj=30W1 min/W1+30W2/W2max+40W3 min/W3

式(4)

式中:j=1,2,…,9,Yj为第j号试验的综合加权评分值;W1、W2、W3分别为每组的蒸煮损失率、感官评分、多糖DPPH自由基清除能力(IC50值)对应的数值;W1 min、W3 min为每一列蒸煮损失率、DPPH自由基清除能力(IC50值)对应的最小值;W2max为每一列感官评分对应的最大值。

1.3 数据处理

所有样品均设3个重复实验操作,运用Excel和SPSS 17.0软件进行数据分析,测定结果以平均值±标准差表示,并采用GraphPad Prism5.0软件作图。采用方差分析对影响因素进行显著性分析,以P<0.05为显著性水平。

2 结果与分析

2.1 微胶囊化番茄粉对鲜面条质量影响

TPA实验中的硬度、胶粘性、咀嚼性参数和面条感官评价筋道感、硬度、弹性呈高度显著正相关[28]。当色差值ΔEab小于1.5时,感觉不到差异,当ΔEab处于 1.5～3.0 时,稍有差异;当ΔEab值处于 3.0～6.0 时,感觉到有差异;当ΔEab值大于6.0 时,已经感觉到有较显著差异[29]。由表3可知,添加微胶囊化番茄粉面条的硬度、胶粘性及咀嚼性均高于添加未微胶囊化番茄粉的面条,显示了添加微胶囊化番茄粉更好的感官特性;微胶囊化番茄粉与未微胶囊化番茄粉的色差值均小于1.5,均无法感觉到差异,但相比而言,微胶囊化番茄粉的色差值要小于未微胶囊化番茄粉,差异性更小,面条的稳定性更好。综上,添加微胶囊化番茄粉的面条要明显优于添加未微胶囊化番茄粉的面条。

2.2 鲜面条复合粉配方单因素实验结果

2.2.1 微胶囊化番茄粉添加量对面条品质的影响 由图1可知,鲜面条的胶粘性随着微胶囊化番茄粉添加量的增加先增加后减小,在添加量为4%时达到最大值0.24 mJ,鲜面条的蒸煮损失率随着微胶囊化番茄粉添加量的增加而增加,当损失率达到3.50%时开始下降直至下降到最小值3.45%,此时微胶囊化番茄粉添加量为4%,接着一直呈上升的趋势。因此微胶囊化番茄粉的最适添加量为4%。

图1 微胶囊化番茄粉添加量对面条品质的影响

2.2.2 塔尔米粉添加量对面条品质的影响 由图2可知,面条的胶粘性随着塔尔米粉的增加先增加后减小,蒸煮损失率随着塔尔米粉的增加先减小后增加,当塔尔米粉的添加量为10%时,面条的胶粘性达到最大值0.20 mJ,蒸煮损失率达到最小值3.26%,因此塔尔米粉的最适添加量为10%。

图2 塔尔米粉添加量对面条品质的影响

2.2.3 红枣多糖添加量对面条品质的影响 由图3可知,面条的胶粘性随着红枣多糖添加量的增加先增加后减小,蒸煮损失率随着红枣多糖添加量的增加先减小后增加,当红枣多糖的添加量为6%时,面条的胶粘性达到最大值0.25 mJ,蒸煮损失率达到最小值2.90%,因此红枣多糖的最适添加量为6%。

表4 正交试验结果表

图3 红枣多糖添加量对面条品质的影响

2.3 正交试验结果

2.3.1 正交分析 对试验结果进行直观分析结果见表3。由极差分析可知,影响综合评分的排序为C>A>B>D,即红枣多糖添加量>微胶囊化番茄粉添加量>塔尔米粉添加量,正交实验的最佳组合为A1B2C2D1,即添加微胶囊化番茄粉2%、塔尔米粉10%、红枣多糖6%。

2.3.2 方差分析 为进一步确定各因素对综合评分的影响程度,对表4中数据进行方差分析和显著性检验。尽管A、B、C三者都没有达到显著水平,仍可以看出C因素的显著性要高于A、B两因素。

表5 方差分析表

2.3.3 验证试验 根据筛选得到的工艺A1B2C2D1进行正交验证,得到鲜面条的蒸煮损失率、感官评分和多糖DPPH自由基清除能力(IC50值)分别为(3.27±0.03)%、(91.00±1.85)分、(4.89±0.00) mg/mL,实验结果重复性好,说明所选最优工艺条件合理。

2.4 鲜面条对α-葡萄糖苷酶抑制活性

以抑制剂浓度(mg/mL)为横坐标,抑制率(%)为纵坐标,同时以阿卡波糖为阳性对照,以缓冲液代替供试液做空白对照作抑制率曲线,如图4所示。可以看出,鲜面条多糖对α-葡萄糖苷酶有抑制作用,且产品溶液浓度在(0.625～10) mg/mL区间内呈现较明显的剂量依赖关系,随剂量的加大,抑制效果越好,抑制率最高可达到65.18%。在实验浓度范围内,鲜面条多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用的IC50为(4.27±0.76) mg/mL,要弱于阿卡波糖(IC50=1.88±0.59 mg/mL),但明显优于空白对照组(IC50=111.20±16.19 mg/mL),因此,杂粮果蔬复合鲜面条可作为α-葡萄糖苷酶的抑制剂,具有一定的降糖作用。

图4 鲜面条对α-葡萄糖苷酶抑制作用

3 结论

添加微胶囊化番茄粉对面条品质的影响实验结果表明,将番茄粉微胶囊化后,面条的质构特性和色差值均优于添加未微胶囊化番茄粉的面条,是由于微胶囊化实验增加了面条内各种营养物质的稳定性,保持了其原有色泽;杂粮果蔬复合鲜面条最优配方的正交试验得出产品的最佳配方为:微胶囊化番茄粉2%,塔尔米粉10%,红枣多糖6%,本文将多糖DPPH自由基清除率作为正交试验指标进行分析,得到的最优组合同时也是抗氧化活性最强的一组,体现了鲜面条多糖一定的抗氧化能力;鲜面条多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用实验表明,鲜面条多糖是一种有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂。实验结果证明杂粮果蔬复合鲜面条具有一定的抗氧化活性及体外降糖作用,为糖尿病患者的辅助治疗提供了一种来源广、成本低的新型营养保健食品。