小麦作为全球最重要的主粮作物之一,其加工制品在人类膳食中占据着重要地位。然而,传统精制小麦粉因膳食纤维、微量营养素及生物活性成分的缺失,可导致必需营养素、必需氨基酸(如赖氨酸)和维生素摄入不足,长期食用可能增加代谢综合征风险[1]。近年来,随着消费者对营养与功能性面制品的需求增长,通过添加天然植物基原料改良小麦制品的营养与功能特性,已成为面制品领域的研究热点,如马铃薯面条[2]、藜麦面条[3]、板栗面条[4]等。与纯小麦面条相比,杂粮面条不仅食用品质好,还有利于控制体重和保持健康的饮食习惯。

莲子(Nelumbo nucifera Gaertn.)作为一种药食同源的传统作物,富含多种营养物质,如蛋白质、多糖、抗性淀粉、膳食纤维和微量元素,具有良好的生物活性,如抗衰老、抗氧化等生理功效[5-7]。近年来,随着人们对健康养生的追求,莲子市场需求持续增长。据《中国农业年鉴(2022)》数据表明,中国莲子种植面积已达90万公顷,其产量已超过30万t,主要产区分布在湖南、江西、湖北等地[8]。目前,莲子主要以鲜莲直接剥壳生食为主,干莲经烹煮后可制成汤、羹等传统美食。近年来,国内外学者对莲子的营养成分、加工及创新型应用等进行了广泛的研究,而对莲子粉在鲜湿面中的应用仍存在空白。迟桂丽等[9]以莲子粉和小麦粉为原料,开发了一款莲子馒头;SHAHZADM等[10]研究发现在曲奇饼干中添加不超过7.5%的莲子粉,不仅能增加饼干中的营养组分,还可提升曲奇饼干的风味;KIM等[11]研究发现在米粥中加入莲子粉,可增加米粥的黏度,同时还可提高其抗氧化能力和抗菌效果。为了丰富莲子制品的多样性,将莲子粉添加到小麦鲜湿面中,不仅可丰富鲜湿面的营养成分,还可改善鲜湿面的食用品质。

本研究旨在通过分析不同添加量的莲子粉对小麦面团流变学特性及鲜湿面蒸煮特性、质构特性、感官特性、热力学特性、淀粉短程有序性和蛋白质二级结构的影响,揭示莲子粉在鲜湿面中的相关影响作用,以期为开发具有高营养价值和优良品质的新型莲子粉复合面制品提供理论依据,同时拓展传统药食资源在现代主食工业化中的应用维度。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉[水分含量为11.35%,蛋白质含量为10.20%(干基),淀粉含量为73.72%,直链淀粉含量为21.01%,脂肪含量为1.64%,灰分含量为1.83%],湖南裕湘食品有限公司;莲子[水分含量为5.89%,蛋白质含量为20.90%(干基),淀粉含量为55.98%,直链淀粉含量为13.89%,脂肪含量为2.06%,灰分含量为4.01%],湖南衡岳中药饮片有限公司,粉碎后备用;浓硫酸、硼酸、氢氧化钠,国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

JC-FW-200粉碎机,青岛聚创环保集团有限公司;HT-120B电热恒温培养箱,上海赫田科学仪器有限公司;HY-328多功能电磁炉,广东半球实业集团公司;BCD-470 WDPG冰箱,海尔集团;DHH-180A小型电动压面机,永康市海鸥电器有限公司;TAXTPlus质构仪,英国Stable Mirco System公司;FB224分析天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;DZ-260T台式真空包装机,深圳晟枫包装机械有限公司;K-1快速黏度分析仪,澳大利亚Newport科学仪器公司;IRTracer-10003040404傅里叶近红外光谱仪,日本岛津;NMI120核磁共振成像分析仪,纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 莲子粉的制备

采用高速粉碎机粉碎莲子,过140目筛,制成莲子粉,并装入真空包装袋中,使用台式真空包装机进行真空包装后,放置于4 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 基本组分测定

根据GB 5009.9—2023《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》、GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》和GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》分别测定小麦粉和莲子粉的总淀粉、蛋白质、脂肪和灰分含量,直链淀粉含量测定采用试剂盒。

1.3.3 混合面粉制备

分别称取0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%(质量分数)的莲子粉与小麦粉混合均匀,从而制备不同莲子粉添加量的混合粉,装入真空包装袋中,使用台式真空包装机进行密封包装,以备后续实验使用。同时将制备好的混合样品标记为CK、LZ-5、LZ-10、LZ-15、LZ-20、LZ-25、LZ-30。

1.3.4 糊化特性测定

参照GB/T 14490—2008《粮油检验 粮油检验谷物及淀粉糊化特性测定 粘度仪法》测定糊化特性。

1.3.5 动态流变学特性测定

参考李良怡等[12]方法并进行了一定修改,称取10 g混合面粉搅拌成面团,使用保鲜膜包好,将样品放置于流变仪测试台上,刮掉多余的面团,在25 ℃下,静置3 min,使用动态黏弹性模式对样品进行测试。测试条件为:平板直径为40 mm,应变量为1.0%,扫描角频率范围为0.1～20 rad/s,平板间隙1 000 μm。根据莲子粉-小麦面团动态流变测试中的储能模量和损耗模量随角频率变化的关系,分析面团的流变学特性。

1.3.6 鲜湿面的制作

参考李良怡等[13]方法,将4 g未加碘食用盐与70 mL蒸馏水混合均匀后,倒入和面机中与200 g混合粉搅拌10 min。将面絮揉成团状(面团),并用保鲜膜包裹,35 ℃静置30 min。后用压面机辊压5次制成面片,并切成200 mm×2 mm的莲子面条,以备后续实验使用。

1.3.7 蒸煮特性测定

参考LI等[14]方法,取20根鲜湿面样品放入1 000 mL蒸馏水煮沸,蒸煮过程中每30 s取一根样品,用透明玻璃板切断,白芯消失的时间为最佳蒸煮时间。

将10 g鲜湿面样品放入500 mL沸水中,直至达到最佳烹饪时间。煮后的莲子鲜湿面用滤纸吸干,用微量天平称重。吸水率计算为煮熟的面条重量与未煮熟的面条重量相比的百分比增加。将面汤收集于容量瓶中,并用蒸馏水定容至500 mL后,取100 mL溶液放入铝盒中并干燥至恒重。蒸煮损失率为蒸煮过程中损失的干物质与未烹饪鲜湿面重量的百分比。

1.3.8 感官评价测定

参考钱鑫等[15]的方法并进行了一定修改,选取食品科学与工程学院20名经感官培训后的老师和同学,按照表1对面条进行感官评价。

1.3.9 质构特性和拉伸特性测定膜平整覆盖后测量。取3根长度为2 cm的莲子鲜湿面条,并排放在测试台上的固定位置,保持面与面之间有一定的距离,实验重复5次。选用质构仪的P/36R探头对鲜湿面条的全质构参数进行测定;参数设定:测试前速度2.0 mm/s,测试速度0.8 mm/s,测后速度2.0 mm/s,压缩率65%,起点感应力5 g,2次压缩之间的时间间隔为5 s。

质构特性:参考XIE等[16]的方法,取20根鲜湿面条放入装有沸水的铝锅中并立即计时,保持水沸腾状态煮制到最佳烹煮时间后,经冷水冷却后沥干,保鲜拉伸特性:利用质构仪探头A/SPR面条拉伸装置,参数设定如下:测前速度2.0 mm/s,测试速度2.0 mm/s,测后速度10.0 mm/s,感应力5 g,测试距离60 mm,原始距离10 mm。

1.3.10 热力学特性测定

参考张淑仪等[17]方法,并略加修改。将冻干生面样品研磨成粉后,称取3 mg样品放入差示量热扫描仪(differential scanning calorimetry, DSC)专用坩埚内,按质量比1∶3加入蒸馏水,加盖压片后密封,密封后置于4 ℃冰箱中隔夜平衡。测试前用铟进行校准,并以空锅作为参考。开始温度为30 ℃,并保持10 min,以10 ℃/min的速率升温至120 ℃。

1.3.11 红外光谱的测定

参考李良怡等[18]方法,并略加修改。称取1.00 mg冻干熟面样品与100.00 mg溴化钾粉混匀研磨、压片后,转置于傅里叶红外光谱仪上扫描,其扫描范围4 000～400 cm-1,分辨率4 cm-1,扫描64次。利用OMNIC软件对1 100～900 cm-1进行傅里叶自去卷积处理,设置条件:半峰宽40 cm-1,增强因子为3,短程有序性为1 045 cm-1与1 022 cm-1的峰强度比值。利用peakfit软件对1 700～1 600 cm-1进行傅里叶自去卷积处理后,进行二级求导。

1.4 数据处理与分析

所有实验均重复3次,采用SPSS 22、Origin 2022进行数据分析及图表绘制,显著性分析采用单因素方差分析和t检验法,P<0.05有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 莲子粉对小麦粉糊化特性的影响

由表2和图1可知,与对照组样品比,添加莲子粉可导致小麦粉的峰值黏度和最终黏度均逐渐降低,这表明添加莲子粉可显著影响小麦粉的糊化特性(P<0.05)。由于莲子粉与小麦粉的组成不同,莲子粉中含有较多的蛋白质,可与淀粉竞争水分,从而减轻淀粉的吸水膨胀程度,导致其黏度的降低[19]。衰减值反映淀粉糊化的热稳定性,其数值越小表示热稳定性越好[20]。与CK组相比,莲子粉的添加可使混合粉的回生值和衰减值均降低。这可能是因为莲子蛋白与小麦淀粉发生了相互作用,从而增强了复合物的热稳定性,同时莲子蛋白的介入可抑制淀粉的回生[21]。

2.2 莲子粉对小麦面团动态流变学特性的影响

流变学特征作为评价面团质量的重要指标,是决定面团品质的关键因素之一[22]。图2为莲子粉对小麦面团流变特性的影响,随着莲子粉添加量上升,面团的储能模量(G′)和损耗模量(G″)均呈现出上升的变化趋势;随着角频率的升高,面团的储能模量G′和损耗模量G″逐渐增加,且所有样品的G′值均大于G″值,这表明添加莲子粉后的面团以弹性为主,仍表现为典型的固体状态[23]。这可能是由于莲子粉的添加使面团中的淀粉、蛋白质和膳食纤维形成了更稳定的网络结构[24]。此外,刘兰香等[25]研究指出外源蛋白的添加可促进面筋蛋白的聚集,从而增强面团的弹性。

2.3 莲子粉对小麦鲜湿面蒸煮特性的影响

蒸煮损失率、吸水率和最佳蒸煮时间是消费者评价面条品质和蒸煮特性的重要标准。莲子粉对小麦鲜湿面蒸煮特性的影响如表3所示。与对照组样品相比,莲子粉的添加缩短了鲜湿面的最佳蒸煮时间,但随着莲子粉添加量的增加,莲子鲜湿面的最佳蒸煮时间显著缩短(P<0.05),其从340.00 s降低至200.00 s,这可能是由于莲子粉的添加降低了面条中淀粉含量,导致蒸煮过程中需要糊化的淀粉减少,从而引起最佳蒸煮时间的缩短。随着莲子粉添加量的增加,莲子鲜湿面的蒸煮损失率逐渐上升,而吸水率逐渐降低。这可能是由于莲子粉的添加稀释了面筋蛋白,破坏了面条蛋白质网络结构的连续性,导致面条蒸煮过程中蛋白质和淀粉等物质更容易析出,造成蒸煮损失率上升。此外,莲子蛋白、莲子淀粉和膳食纤维可与浸出的直链淀粉相互作用,或吸附在淀粉表面,从而抑制淀粉颗粒的吸水膨胀,导致面条的吸水率降低[26-27]。

2.4 莲子粉对小麦鲜湿面质构特性和拉伸特性的影响

由表4可知,与对照组样品相比,随着莲子粉添加量的增加,鲜湿面的硬度、胶黏性和咀嚼性均呈现出上升的变化趋势,硬度从1 131.55 g升高至2 219.51 g,胶黏性从852.82 g·s升高至1 512.88 g·s,咀嚼性从954.76 g·s升高至1 250.47 g·s,这可能是由于少量添加莲子粉时可填充面筋网络结构,从而增强面条的硬度和咀嚼性[28];而过量添加时莲子粉中的淀粉与多糖可形成淀粉凝胶复合体系,增强面条中的硬度、胶黏性和咀嚼性[29]。此外,与对照组样品相比,莲子粉的加入使面条的弹性显著性降低(P<0.05),这是由于莲子粉的加入使面条中的淀粉比例下降,面条的吸水性降低,面筋网络形成受阻,导致面条的弹性下降[30]。面条的拉伸特性由面筋蛋白的含量和强度决定,其通过化学键(如二硫键和氢键)形成网络结构[31]。与对照组样品相比,莲子粉的加入可显著增强鲜湿面的拉伸强度和拉伸距离(P<0.05),其拉伸强度和拉伸距离分别从22.62 g增加至44.23 g、20.25 mm增加至27.53 mm。这可能与莲子粉中的酚酸、类黄酮等物质有关,这些物质强化了面筋结构,抵消了面筋蛋白的稀释作用,从而达到改良面条品质的效果。马亚茹[32]研究表明酚酸可通过活性双键与小麦粉蛋白质结合,促进面筋网络聚集,从而改善面条品质。

2.5 莲子粉对小麦鲜湿面热力学特性的影响

DSC可反映淀粉晶体熔化过程中系统的能量变化和淀粉热稳定性,直链淀粉含量是影响淀粉热稳定性的主要因素[33]。如表5所示,与对照组样品相比,添加莲子粉后鲜湿面的Tp显著升高(P<0.05),而糊化起始温度(T0)和糊化终止温度(Tc)无显著性差异,这表明莲子粉的添加可提高鲜湿面的热稳定性,这可能是因为在糊化过程中莲子蛋白会围绕在淀粉颗粒的周围,限制了淀粉的吸水膨胀,提高了面条体系的热稳定性[34]。YANG等[35]利用玉米淀粉-乳清分离蛋白共混物探讨淀粉结合蛋白相互作用对烹饪过程中理化性质和淀粉消化性的影响,研究发现蛋白质可在淀粉颗粒表面形成包衣层,提高淀粉的热稳定性。糊化焓值(ΔH)可反映淀粉颗粒糊化所需能量,淀粉从有序变为无序所需要的能量[36]。随着莲子粉的添加,ΔH值逐渐降低,这可能是由于莲子粉的添加降低了混合粉中淀粉含量,从而导致糊化过程中需要破坏淀粉颗粒的能量减少。此外,外源物质的添加改变淀粉的排列结构,降低了淀粉糊化所需要的能量[37]。

2.6 莲子粉对小麦鲜湿面短程有序结构的影响

红外光谱中1 100～900 cm-1的吸收峰对淀粉结构的变化敏感。在1 022 cm-1处与淀粉的无定形结构有关,而在1 047 cm-1处的峰与淀粉的晶体结构有关[38]。利用1 047 cm-1/1 022 cm-1处的比值可表示淀粉中短程有序结构,其值越大对应的短程有序程度越强[39]。如表6可知,随着莲子粉添加量的增加,1 047 cm-1/1 022 cm-1的比值呈现出逐渐升高的变化趋势,这表明在面条中添加莲子粉可提高淀粉的短程有序结构。CHEN等[40]研究表明在单一莲子淀粉体系添加莲子蛋白可提高淀粉的短程有序结构。

2.7 莲子粉对小麦鲜湿面蛋白质二级结构的影响

傅立叶红外光谱是测定面筋蛋白二级结构的直接工具,可反映面筋蛋白的构象变化和莲子粉在面筋网络结构形成过程中的聚集现象[41]。如图3所示,添加莲子粉后鲜湿面的红外光谱与对照组样品大致相似。一般来说,蛋白质的酰胺Ⅰ带(1 700～1 600 cm-1)是CO、C—N伸缩振动和N—H弯曲振动的耦合。通过对傅立叶变换红外光谱进行解卷积和二阶导数处理,可梳理出α-螺旋(1 646～1 664 cm-1)、β-折叠(1 615～1 637 cm-1和1 682～1 700 cm-1)、β-转角(1 664～1 681 cm-1)和无规则卷曲(1 637～1 645 cm-1)的占比,从而分析蛋白质的二级结构信息[42]。在3 000～3 600 cm-1处明显的强宽吸收峰代表O—H伸缩振动。与对照组样品相比,莲子粉的加入使面条体系中O—H特征吸收峰明显向低波数方向移动,这表明莲子粉的加入增强了面条体系中氢键作用。从表6看出,对照组样品中的蛋白质二级结构以β折叠含量最高,其次是无规则卷曲、α螺旋和β转角;而随着莲子粉的加入显著改变了莲子面条中的蛋白质二级结构(P<0.05)。随着莲子粉添加量的增加,面条中的β-折叠含量逐渐下降,而α-螺旋和β-转角逐渐上升,这表明莲子粉的添加能提升蛋白质二级结构的整体稳定性。LI等[43]研究表明α-螺旋的增加可使鲜湿面条中蛋白质结构更加有序。此外,氢键作用是淀粉和蛋白质复合体系中两者之间的主要相互作用力[44]。而α-螺旋的增加表明面条中蛋白质与蛋白质、蛋白质与淀粉之间的相互作用增强。这与面团的动态流变学结果相一致。

2.8 莲子粉对小麦鲜湿面感官特性的影响

如图4所示考察了莲子粉添加量对小麦鲜湿面感官特性的影响。由图4可知,莲子粉的添加可显著改善鲜湿面条的感官色泽、食味、黏度及总体可接受度(P<0.05)。当莲子粉添加量为20%时,莲子鲜湿面的色泽、表面状态、适口性、韧性、黏度、食味及总体可接受度均为最佳水平,咀嚼性较好,整体莲子香味突出,无其他异味。当莲子粉添加量超过20%时,感官特性的各部分指标得分均有降低,此时莲子鲜湿面有苦味,且随着添加量的上升,苦味加剧。这是由于莲子心中的青绿色胚芽含有多种生物碱,如莲心碱、异莲心碱、甲基莲心碱等,这些生物碱类成分具有较强的苦味[45]。此外,过量添加莲子粉对鲜湿面可产生稀释效应、竞争吸水作用和阻隔效应,从而影响面筋网络结构,导致面条口感变差。因此,添加20%莲子粉制备的鲜湿面综合感官最高。

3 结论

本文主要研究了莲子粉对小麦面团流变学特性、糊化特性及鲜湿面蒸煮特性、感官特性、质构特性和蛋白质二级结构的影响。研究发现,随着莲子粉添加量的增加,莲子-小麦面团的储能模量、损耗模量均随着逐渐增强,这表明莲子粉的添加填充了面筋网络结构中的空腔,提供更好的弹性。随着莲子粉添加量的增加,莲子-小麦鲜湿面的硬度、咀嚼性和拉伸性能均逐渐上升。感官特性表明,莲子粉添加量为20%时,莲子鲜湿面食用品质最好,综合评分最高。此外,通过傅里叶近红外光谱和热力学研究显示,莲子粉不仅可提升鲜湿面中蛋白质二级结构的整体稳定性,由无序性向有序性转变;还可增强鲜湿面中淀粉的短程有序结构和热稳定性。综上所述,在鲜湿面中适量添加莲子粉可改善面条的食用品质和营养品质。本研究为莲子粉在鲜湿面中的应用提供了理论依据,后续可对莲子粉的营养成分进行研究,探究单一组分因素对鲜湿面体系的影响机制,进一步提高其应用价值。

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Effects of lotus seed powder on rheological properties of wheat dough and quality properties of fresh wet noodles

LIU Yan1*, ZHOU Wenhua2,3,4, LI Liangyi2,3,4, XIANG Fengqi2,3,4, TONG Feifei2,3,4, ZHUO Wei1, TANG Shuangqin1

1(College of Pharmacy, Hunan Traditional Chinese Medical College, Zhuzhou 412012, China) 2 (College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China) 3(National Engineering Research Center for Deep Processing of Rice and By-products, Changsha 410004, China) 4(Hunan Key Laboratory of Processed Food for Special Medical Purpose, Changsha 410004, China)

ABSTRACT To explore the effect of lotus seed powder on the rheological properties of wheat dough and the quality properties of fresh wet noodles, different amounts of lotus seed powder were added to wheat flour.The effects of lotus seed powder addition on the rheological properties of wheat dough and the cooking properties, texture properties, sensory properties, thermodynamic properties, starch short-range order structure, and protein secondary structure of fresh wet noodles were analyzed.Results showed that with the increase of lotus seed powder addition, the peak viscosity, final viscosity, attenuation value, and retrogradation value of the mixed powder decreased gradually.The storage modulus and loss modulus of lotus seed-wheat dough gradually increased with the increase of addition amount.The hardness, chewiness, and tensile properties of lotus seed-wheat fresh wet noodles increased gradually.In addition, the sensory properties showed that when the addition amount of lotus seed powder was 20 %, the edible quality of lotus seed fresh wet noodles was the best, and the comprehensive score was the highest.The results of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermodynamic properties showed that the overall stability of protein secondary structure in fresh wet noodles gradually increased with the increase of lotus seed powder addition.The short-range ordered structure and thermal stability of starch in fresh wet noodles were significantly enhanced (P<0.05).In summary, the addition of lotus seed powder to wheat flour can improve the rheological properties of wheat dough and the edible quality of fresh wet noodles.

Key words lotus seed powder; rheological properties; fresh wet noodles; quality properties

第一作者：硕士,副教授(通信作者,E-mail:563429587@qq.com)

基金项目：湖南省教育厅科学研究优秀青年项目(23B1068);湖南省林业科技攻关与创新资金项目(XLK202428);湖南省重点研发项目(2023NK2033;2024JK2147);林业和草原科技成果国家级推广项目(2023133127)

收稿日期：2025-04-15,改回日期:2025-07-16

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.043013

引用格式：刘艳,周文化,李良怡,等.莲子粉对小麦面团流变学特性及鲜湿面品质特性的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(4):208-215.LIU Yan,ZHOU Wenhua,LI Liangyi, et al.Effects of lotus seed powder on rheological properties of wheat dough and quality properties of fresh wet noodles[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(4):208-215.