作为最古老的一种加工食品,以小麦粉(面粉)制作的传统面条是包括中国在内的东南亚地区人民饮食的重要组成部分,目前,已经成为全球范围人民的主食之一。面条在中国的普及程度较高,因其加工简单、食用方便快捷而深受消费者喜爱。面条种类丰富,可根据原产地、原材料、加工方法、形状、大小、包装材料、烹饪程度、颜色等将其分类。近年来,随着杂粮营养品质和健康作用研究的深入,逐渐出现了种类丰富的杂粮面条,现有的杂粮面条一般是用杂粮代替部分面粉以提高营养质量。燕麦、荞麦、青稞不仅富含蛋白质、脂肪等基本营养物质,还具有高含量的膳食纤维、矿物质、生物活性物质等健康成分,由其所制作而成的杂粮面条具有降血压、降血糖、降低心血管疾病风险、调节肠道菌群、控制胆固醇等作用[1-3]。虽然燕麦、荞麦、青稞面条营养丰富,但由于其中的蛋白质组成与小麦中的蛋白质组成不同,在加工制作过程中难以形成稳固的面筋网络结构,制成的面团黏弹性较差,导致杂粮面条的品质尤其是质构不佳。围绕杂粮面条品质改良已经开展了较多的研究,包括添加无机盐类、营养强化剂、酶制剂等[4]。本文主要介绍了燕麦、荞麦、青稞3种杂粮的营养成分,分析了营养成分对面条品质的影响,并比较了面条品质改良方法,最后讨论了其存在的问题并提出解决建议,旨在为燕麦、荞麦、青稞面条的深度开发提供依据。
1 燕麦、荞麦、青稞的营养成分
1.1 蛋白质
燕麦、荞麦、青稞是优质的谷物蛋白质的来源。燕麦谷物蛋白质含量为 9.6%,其中赖氨酸含量丰富,从燕麦蛋白质组成看,包括球蛋白(50%～80%)、醇溶蛋白(4%～15%)、清蛋白(1%～12%)和谷蛋白(10%)。荞麦蛋白质含量为6%～13.15%,氨基酸种类齐全,普通荞麦种子含有64.5%的球蛋白、12.5%的清蛋白、8.0%的谷蛋白和2.9%的醇溶蛋白[5-6]。相比之下,青稞中醇溶蛋白含量高达16.96%,谷蛋白含量高达47.83%,但高分子量谷蛋白亚基含量较少[7]。面筋蛋白是影响面制品品质的最主要因素,不同谷物中麦谷蛋白与麦醇溶蛋白的结构与组成差异较大,对面团品质的影响也不同。面团的黏弹性是由谷蛋白含量、醇溶蛋白与麦谷蛋白的比例以及高分子量谷蛋白亚基和低分子量谷蛋白亚基比值决定[8]。蛋白质间的反应,如游离巯基氧化成为二硫键、二硫键之间发生重整(断裂),对面筋网络的形成起着至关重要的作用。为解决燕麦、荞麦、青稞面筋蛋白含量较低的问题,小麦面筋蛋白、大豆分离蛋白、乳清分离蛋白等营养强化剂以及谷氨酰胺转氨酶、葡萄糖氧化酶等酶制剂常添加到燕麦、荞麦、青稞面条中来改善面筋网络结构[4]。
1.2 淀粉
淀粉是燕麦、荞麦、青稞的主要营养成分之一,包括直链淀粉和支链淀粉2种形式。荞麦中直链淀粉和抗性淀粉的含量较高,直链淀粉含量在29.1%～33.7%,淀粉颗粒呈A型晶体微晶构型,抗性淀粉的直径较小,一般为2～15 μm[9]。青稞淀粉含量在49.14%～68.62%,呈扁平椭圆形,表面光滑,由A型和B型多晶型组成,直径为3.02～20.12 μm,由于青稞独特的淀粉结构,使得其具有更高的糊化温度和更好的回生能力[3]。淀粉的晶型、直链淀粉与支链淀粉的长短及相对数量是决定谷类食品功能特性的重要因素。WANG等[10]发现过热蒸汽处理使得荞麦中支链淀粉的支链长度分布变窄,平均分子量减少,膨胀能力和水溶性降低了15.08%和19.25%。除过热蒸汽处理外,利用微波的热效应可以破坏淀粉的晶体结构,使得燕麦粉的水化程度和热力学性质得到显著改善[11]。在面团的形成过程中,淀粉与面筋蛋白相互作用,形成特定的三维网络结构,淀粉被面筋网络包裹的程度影响面条的蒸煮损失率、消化特性。此外,淀粉特性与面条食用品质密切相关,而关于面团形成过程中淀粉组分与面筋蛋白之间相互作用机理有待进一步研究。
1.3 脂肪
燕麦中脂肪含量为3.5%～9.7%,主要由甘油三酯、磷脂、甾醇和糖酯组成,不饱和脂肪酸含量丰富[12]。荞麦中脂肪含量较低,一般在3%左右,其中油酸和亚油酸占总脂肪酸的80%,亚油酸在人体内通过加长碳链的方式可合成花生四烯酸[13]。青稞脂肪由亚油酸、亚麻酸、油酸、卵磷脂、脑素等组成,含量在1.18%～3.09%,不同部位的脂肪酸含量和组成不同,种子中的不饱和脂肪酸占总脂肪酸的77%以上,主要组成为亚油酸(53.74%)、油酸(16.99%)、亚麻酸(5.04%)和二十碳五烯酸(1.08%)[14-15]。不饱和脂肪酸具有降低胆固醇、降低心血管疾病风险的功效,但在谷物加工过程中,脂肪酶、脂肪氧化酶和过氧化物酶从细胞中释放,不饱和脂肪酸极易被氧化,从而导致产品酸败及异味的产生,因此在燕麦、荞麦及青稞食品加工中需要进行适当脱脂和灭酶处理。
1.4 其他营养物质
燕麦、荞麦、青稞中膳食纤维、多酚、黄酮类等物质含量丰富。燕麦中β-葡聚糖含量为2.5%～8.3%,荞麦中总膳食纤维含量为8.4%,其中可溶性纤维含量为0.2%,不溶性纤维含量为8.2%,青稞种皮中有大量的膳食纤维(15.00%～21.45%),主要由β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖组成[3,9]。β-葡聚糖的食用有助于肠道运动、调节血糖、降低胆固醇和提高免疫力,同时因其具有高亲水性,可以与淀粉竞争游离水,从而限制淀粉吸水膨胀,也可与蛋白质-淀粉基质相互作用而形成淀粉-蛋白质-多糖网络,从而影响面条品质。研究发现燕麦中β-葡聚糖含量在3.1%～5.2%会导致面条硬度增加,且糊化黏度与β-葡聚糖含量呈显著正相关[16]。除膳食纤维含量丰富外,燕麦、荞麦、青稞中酚类、黄酮类等活性成分含量较高,赋予其抗氧化、抗肿瘤等功效,但相关研究表明酚类物质可与蛋白质之间形成聚合物,黄酮类物质会影响淀粉的结构。这些研究表明,膳食纤维的含量影响燕麦、荞麦、青稞面条的品质,酚类、黄酮类等活性成分与抗氧化能力密切相关,因此在对面条品质进行改良时,除了考虑面筋蛋白质量外,还应考虑面条中活性成分对面条品质的影响。
2 燕麦、荞麦、青稞面条品质改良方法
2.1 灭酶
燕麦、荞麦中含有丰富的脂肪酶、脂肪氧化酶和过氧化物酶,同时酶的活性较高,极易水解、氧化脂肪,产生环氧树脂和羟基脂肪酸等物质,导致脂肪酸败及异味的产生,从而影响面条的品质,因此对原料进行预处理是提高面条品质的有效途径。燕麦经过200 ℃过热蒸汽处理2 min后,剩余脂肪酶活性下降到3.93 μmol/(h·g),改善了燕麦面条部分质地特征和口感品质;而经蒸煮和亚临界丁烷脱脂处理后,脂肪酶和过氧化物酶完全失活,脂肪残留量低于1%,燕麦面条吸水率增加25.9%,蒸煮损失降低16.2%,弹性显著增加[17-18]。除一般加热蒸煮外,挤压过程中的高温、剪切及摩擦作用,也能有效地灭酶,抑制脂肪的水解。YANG等[19]发现燕麦面条经挤压处理后,脂肪酶和过氧化物酶完全灭活,生育酚含量保持在4.26～6.41 μg/g,燕麦面条中脂肪的水解得到了很好的抑制。灭酶和脱脂可以延长面条货架期,但在选择灭酶方式时应该考虑对燕麦、荞麦、青稞中酚类、黄酮类等活性物质及面筋蛋白品质的影响。
2.2 加工工艺
燕麦、荞麦、青稞面条的面筋蛋白含量少,难以形成致密的网络结构,当杂粮含量增加时,面条的风味、口感、黏弹性都会下降,同时煮制过程中面条易断,面汤混浊,营养物质损失较多。从原料的预处理到加工制作过程中,磨粉、和面、压片、成型等加工工艺对面条的品质都有一定的影响。程佳钰等[20]研究发现利用超微粉制作的苦荞麦面条具有易熟化、蒸煮损失小、断条率低、适口性好等优良品质特性。真空和面较传统和面加速了游离巯基生成二硫键,促进了面筋网络的形成,提高了面条的质量。在真空度为0.06 MPa、搅拌时间为10 min时,燕麦面条的抗拉伸性最强,麦谷蛋白大聚体(glutenin macropolymer,GMP)含量最高,面筋网络最致密、最均匀;在真空度为0.06 MPa、和面时间为6 min、和面转速为60 r/min 的条件下制得的青稞方便面糊化度为87.25%,复水率可达280%以上[21-22]。挤压成型通过改变蛋白质二级结构,使得蛋白质分子间的距离变小,游离巯基被氧化,蛋白质聚合物形成,从而改善面条的拉伸性能。WANG等[23]以荞麦粉和小麦粉为原料,在设定的挤压条件下制得不同动态黏度的荞麦粉,发现中等黏度(7.37 Pa·s)的挤压荞麦粉制作的面条具有连续的面筋网络,较高的黏弹性。ZHANG等[24]研究发现经挤压处理后青稞面条中抗性淀粉含量提高40.58%,水解指数和血糖指数分别下降22.23%和20.92%。此外,面片厚度影响蛋白质网络结构,面片越薄,蛋白质分子的空间占有率越大,其与水和氧气的接触面积越大,氧化巯基的可能性就会增加,有利于形成更好的面筋网络。BAI等[25]利用臭氧水具有极强氧化性来氧化荞麦面团中麦谷蛋白与醇溶蛋白中游离的巯基,促进了二硫键的形成,增加了面筋的强度。总的来说,传统加工工艺不适合燕麦、荞麦、青稞面条的生产加工,在今后的研究和生产过程中可以优先考虑真空和面和挤压成型。
2.3 品质改良剂
外源蛋白、酶制剂、亲水胶体、无机盐类等品质改良剂常加入到燕麦、荞麦、青稞面条中,通过催化蛋白质分子间发生共价交联,形成连续而致密的网络结构,提高面团的黏弹性,进而改善面条蒸煮和质构特性[4]。品质改良剂在燕麦、荞麦、青稞面条中的应用已有大量报道(表1)。
表1 品质改良剂对面条品质的影响
Table 1 Effect of quality improvers on noodle quality
杂粮种类品质改良剂添加量/%面条品质参考文献燕麦10小麦面筋蛋白蒸煮损失、断条率降低、不黏连[26]燕麦5～30蛋清蛋白硬度、弹性和咀嚼性显著提高、蒸煮损失低于6.68%[27]青稞4谷朊粉、0.3黄原胶、1.5食盐有嚼劲、蒸煮损失率降低[28]青稞0.5～1.0壳聚糖质构特性、感官评分提高[24]青稞0.5海藻酸钠硬度和弹性增加[29]荞麦1～3麦芽糊精蒸煮时间缩短、蒸煮损失降低[30]荞麦0.01谷氨酰胺转氨酶富有弹性,蒸煮损失降低[31]荞麦0.4 Ca(OH)2、1.5魔芋葡甘露聚糖硬度、抗拉强度增强[32]荞麦0.2～1.5碱质构特性提高、富有弹性[33]
由表1可见,品质改良剂具有较好的改良作用,但大多属于化学来源,随着消费者对“零添加”食品的追求,在保证安全、营养及品质的前提下,可以选择绿色环保的酶制剂。
2.4 抑菌
由于燕麦、荞麦、青稞中面筋含量低,常需要和小麦面粉混合制成面条,根据需要烹煮的程度分为生/鲜、半即食和即食。生鲜面条因其新鲜、口感好、风味独特而日益受到消费者的青睐,但由于水分含量较高而易腐败变质,因此抑制微生物生长是面条销售首要考虑的问题。TUERSUNTUOHETI等[34]将青稞面粉在800 W的微波功率下处理40 s后,加入0.3%多聚赖氨酸和0.01%丙酸钙,所制得的青稞面条在4 ℃条件下货架期延长到12 d(空白为6 d)。研究发现用流量为2.4 g/h的气态臭氧处理15 min或质量浓度为232 mg/L ClO2处理均能抑制面条中微生物的生长,延长荞麦面条的货架期[35-36]。半干荞麦面条是一种近年来开发的荞麦面条产品,一般由荞麦粉、小麦粉、水和盐作为原料,经过面团搅拌、压片、切面、适度脱水和包装制成。BAI等[37]研究发现在面条生产过程中用质量浓度为2.21 mg/L臭氧水处理,使半干荞麦挂面初始微生物总数减少47%,并在V(N2)∶V(CO2)=30∶70的气调包装条件下,可延长荞麦挂面的货架期到9 d。由此可见,抑制微生物的生长是提高面条货架期的关键,研究发现抗菌肽、多酚、黄酮等天然活性成分具有抑菌作用,此类研究可为燕麦、荞麦、青稞面条保鲜技术提供一些研究思路。
3 结论与展望
近年来,随着我国慢性疾病发病率显著提升,研究人员对燕麦、荞麦、青稞的认识逐渐深入以及人们对健康的日益重视,燕麦、荞麦、青稞面条的市场需求也会随之增加,但同时人们对面条的品质要求也会越来越高。虽然目前已有较多关于燕麦、荞麦、青稞面条开发与品质改良的报道,但在以下几个方面还需要进一步研究:(1)目前市场上销售的燕麦、荞麦、青稞面条的品种较少,且杂粮添加量较低,导致面条的营养价值不能满足大部分消费者的需求,建议不断提高面条中杂粮的含量。(2)燕麦、荞麦、青稞面条品质受多种因素的影响,在对面条品质进行改良的同时应考虑其活性成分含量的变化,建议深入研究有关活性成分与面筋蛋白之间相互作用的机理。(3)燕麦、荞麦、青稞面条中面筋蛋白的含量与质量较低,而用于改善面条品质的食品改良剂大多属于化学来源,建议重点研发天然优良的食品改良剂来提高面条的品质。
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