灵芝不溶性膳食纤维对面团及面条品质的影响

高秀薇,刘晗,王玲玉,盛福楠,周中凯*

(天津科技大学 食品科学与工程学院,天津 300457)

摘 要:该研究将不同添加量(1%、3%、5%)的灵芝不溶性膳食纤维加入到面团中,对动态流变学、质构特性及蛋白二级结构、微观结构等指标进行测定,探究灵芝不溶性纤维对面团特性的影响。结果表明:随着灵芝纤维含量的增加,面团的G"G'增大,tanδ 值减小,面团的黏弹性和抗形变能力得到改善;面团的拉伸阻力增大,延伸性减小,强结合水向自由水迁移,蛋白结构趋向于无序,添加量为3%时对蛋白二级结构影响较小;与对照组相比,灵芝不溶性膳食纤维的加入会破坏连续的面筋网络,大颗粒的淀粉分子暴露在外,面条的蒸煮损失率增加,硬度和咀嚼度减小,弹性和黏聚性增加;消化试验及傅里叶变换红外光谱表明灵芝不溶性膳食纤维面条的快消化淀粉含量减少,抗性淀粉含量增多,淀粉短程有序化程度提高,面条抗消化特性加强。

关键词:灵芝不溶性膳食纤维;面团;添加量;面筋网络;品质

面条是亚洲最重要的传统主食之一,而精加工会去除谷物中的大多数营养素,人们普遍纤维摄入量不足,精致谷物摄入过多可能会引起代谢紊乱、2 型糖尿病等慢性疾病[1],因此可通过向面制品中添加膳食纤维来补充人体所需营养素,并满足营养需求、减少慢性疾病发生的风险。Zhang 等[2]添加不同粒度的麸皮膳食纤维到面条中,增强了面条营养和质地。

膳食纤维难以被胃肠道消化吸收,也不能产生能量,但其具备多种生理功能特性,可吸附重金属离子[3]、降胆固醇、降血压等[4],根据其溶解性能的不同,分为可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维,其中后者主要包括纤维素、半纤维素、木质素等,能够促进胃肠蠕动,加快食物吸收,具有改善肠道环境、预防糖尿病等功效。

我国是中药生产大国,近些年人们日益增强的养生意识使得中草药功能食品事业迅速发展,中草药保健食品加工生产后产生大量的中药渣,年产量约为3 500 t[5],其大多作为废弃物焚烧或填埋,造成环境污染。经过水提后的药渣中仍含有纤维素、多糖类、粗蛋白及维生素等成分,提取药渣成分对其加以利用可促进环保并提高经济效益。灵芝是我国珍贵中药材,药用价值高,粗纤维含量高达41%~49%,是一种优异的膳食纤维来源,目前针对灵芝药渣的研究多集中在多糖、三萜、总黄酮等活性成分方面,对膳食纤维的研究较少。

本研究从灵芝药渣中提取不溶性膳食纤维,探究其对面团及面条品质特性的影响,以期为灵芝不溶性膳食纤维在面制品中的应用、增强面制品营养、提高灵芝药渣利用率提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉(精制粉,湿面筋含量29.5%):中粮利金(天津)粮油股份有限公司;灵芝:浙江龙泉佳宝生物科技有限公司;水解蛋白酶(500 KNU/mL):诺维信(中国)生物技术有限公司;淀粉葡萄糖苷酶(3 000 U/mL):天津市盛润有限公司;α-淀粉酶(2.4 AU/mL)、胃蛋白酶(3 000 U/g)、唾液淀粉酶(500 U/g)、中温α-淀粉酶(2 000 U/mL)、糖化酶(100 000 U/mL)、氢氧化钠(分析纯):上海阿拉丁生化科技有限公司;葡萄糖试剂盒:长春汇利生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

HAKKE MARS 60 动态流变仪:德国赛默飞世尔科技有限公司;NMI20-025V-I 低场核磁共振仪:苏州纽迈分析仪器有限公司;TA.XT.Plus 质构分析仪:英国Stable Micro Symstems 公司;GZX-9416MBE 电热鼓风干燥箱:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;IS50 傅里叶变换红外光谱仪:美国尼高利公司;JSM-IT500HR扫描电子显微镜:日本电子株式会社;JYN-YM1 面条机:杭州九阳生活电器有限公司;Epoch2 多功能酶标仪:美国Thermo 公司;TS-110XS 水浴恒温振荡器:上海科辰实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 灵芝不溶性膳食纤维的制备

参照GB 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》中的方法提取灵芝不溶性膳食纤维(ganoderma lucidum insoluble dietary fiber,GLIDF)放置于40 ℃电热鼓风干燥箱中干燥后粉碎。

1.3.2 膳食纤维理化性质的测定

膳食纤维的持水力(water retention capacity,WRC)、持油力(oil retention capacity,ORC)参照文献[6]的方法进行测定。

1)持水力(WRC,g/g):将0.5 g 膳食纤维与20 mL蒸馏水均匀混合,室温下静置24 h,4 000 r/min 离心20 min,倒掉上清液后擦干离心管内壁水分,称重计算,计算公式如下。

式中:M1 为样品干重,g;M2 为沉淀质量,g。

2)持油力(ORC,g/g):称取0.5 g 样品与20 mL 蒸馏水均匀混合,室温下静置18 h,4 000 r/min 离心20 min倒掉上层油脂后擦干离心管内壁油脂,称重计算,计算公式如下。

式中:M1 为样品干重,g;M2 为吸油后样品质量,g。

1.3.3 面团的制备

称取30 g 小麦粉,分别加入0%、1%、3%、5%的灵芝不溶性膳食纤维(以小麦粉质量计),然后加入50%的水,混合均匀后和面至面团表面光滑无颗粒。

1.3.4 面团动态流变学特性的测定

1.3.4.1 黏弹性测定

面团黏弹性的测定参考文献[7]的方法并稍作修改,称取2 g 新鲜面团在25 ℃平衡1 min 后进行频率扫描,扫描条件为平板直径35 mm、应力值1%、温度25 ℃、测试间隙1 mm、扫描频率0.1~10 Hz。

1.3.4.2 蠕变-回复特性测定

参考谢岩黎等[8]的方法测定面团的蠕变特性并稍作修改,在25 ℃、100 Pa 的应力下测试并持续300 s,消除应力在0 ℃下恢复600 s 后,得到蠕变恢复曲线。

1.3.5 面团拉伸特性的测定

参考文献[9]的方法,使用质构分析仪测定面团的拉伸特性,取15 g 左右面团用模具压制成条,选用A/KIE 探头,设置测试参数为初始速度2.00 mm/s、测试速度3.30 mm/s、测后速度10.00 mm/s、测试距离75 mm、触发力5 g。

1.3.6 面团水分分布的测定

称取2 g 新鲜面团,用保鲜膜包裹以避免水分蒸发,用镊子迅速放入样品并在25 ℃下保持10 min,采用Q-CPMG 脉冲序列测定横向弛豫时间(T2),选择MicroMR-25mm 磁体探头,程序参数设置为采样频率200 kHz、采样点数45 062、间隔时间1 500 ms、回波个数1 500、重复扫描次数16、半回波时间0.15 ms。

1.3.7 面团蛋白质二级结构的测定

使用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)测定面团蛋白质的二级结构及其相对含量,对样品进行全波段扫描,在4 000~400 cm-1 范围内,以4 cm-1 的分辨率扫描16 次,收集数据使用Omnic 8.0 和Peakfit v 4.12 软件处理分析酰胺I 带1 700~1 600 cm-1 段的光谱图,1 640~1 610、1 650~1 640、1 660~1 650 cm-1 和1 700~1 665 cm-1 对应的二级结构分别为β-折叠、无规则卷曲、α-螺旋和β-转角[10],其相对含量为相应的面积除以酰胺Ⅰ带的总面积。

1.3.8 面团微观结构的测定

面团经冻干处理后,用镊子夹取小块样品放置于双面导电胶上,喷金处理后放入真空显微室中,放大1 000 倍观察样品微观形态。

1.3.9 面条蒸煮特性的测定

采用Xie 等[11]的方法测定面条的蒸煮特性,并稍作改动,参照1.3.3 的方法制备面团,用面条机将面团压制成宽0.5 cm、长20 cm 的面条。取30 根称质量后放入装有沸水的烧杯中,煮至白芯消失即为最佳蒸煮时间,捞出用滤纸吸干多余水分,称量并记录。蒸煮面条剩余的面汤继续加热至约50 mL,移至105 ℃电热鼓风干燥箱至恒重,按以下公式计算吸水率(X,%)与蒸煮损失率(Z,%)。

X=m2/m1×100

Z=(m4-m3)/m1×(1-w

式中:m1 表示生面条质量,g;m2 表示熟面条质量,g;m3 表示空烧杯的质量,g;m4 表示烧杯和干物质质量,g;w 表示生面条水分含量,%。

1.3.10 面条质构特性的测定

参考王赛民等[12]的方法测定面条的质构特性。参照1.3.9 的方法制备面条,沥干后将其切为3 cm 长,使用全质构分析(texture profile analysis,TPA)测定熟面条的质构特性。探头型号P/36R、测前速度2 mm/s、测试速度1 mm/s、测后速度1 mm/s、压缩量50%、触发力5 g、压缩间隔时间1 s。

1.3.11 面条消化特性的测定

参考王崇崇[13]的方法并稍作修改。将1.3.9 中制备的面条冷冻干燥,打碎后过100 目筛,称取200 mg样品于250 mL 锥形瓶中,每个锥形瓶中放入5 颗玻璃珠,加入15 mL pH5.0 的醋酸-醋酸钠缓冲液及300 μL唾液淀粉酶溶液(36 μL α-淀粉酶与3 mL 醋酸-醋酸钠缓冲液均匀混合)在37 ℃水浴恒温振荡器中振荡5 min,然后加入15 mL 1 mg/mL 的胃蛋白酶溶液,酶解30 min 后依次加入15 mL 0.02 mol/L 的NaOH 溶液和10 mL 醋酸-醋酸钠缓冲液以及10 mL 复合酶溶液(1 200 μL 中温α-淀粉酶溶液和200 μL 糖化酶用醋酸-醋酸钠缓冲液定容至100 mL),继续在37 ℃下反应,分别在0、20、120 min 取1 mL 酶解液于离心管中,沸水浴灭酶10 min 后10 000 r/min 离心10 min,葡萄糖试剂盒测定上清液葡萄糖含量,按以下公式计算快消化淀粉(rapidly digestible starch,RDS)(RDS,%)、慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)(SDS,%)和抗性淀粉(resistant sta-rch,RS)(RS,%)含量。

RDS=(G20-G0)×0.9×100

SDS=(G120-G20)×0.9×100

RS=100-RDS-SDS

式中:G20 为20 min 后释放的葡萄糖含量,mmol/L;G120 为120 min 后释放的葡萄糖含量,mmol/L;G0 为游离葡萄糖含量,mmol/L;0.9 为葡萄糖转化为葡萄糖酐(淀粉组成单元)摩尔质量比转换因子。

1.3.12 淀粉短程有序度的测定

使用FTIR 测定面条中淀粉的短程有序性,取1 mg过筛后的样品与150 mg 溴化钾于玛瑙研钵中研磨至贴壁并压成透明薄片,在4 000~400 cm-1范围内,以4 cm-1的分辨率扫描16 次,采用OMNIC 8.2.0 和Origin 软件对FTIR 光谱进行处理和分析。

1.4 数据处理

采用Origin 2018 软件整理数据并作图,使用SPSS Statistix 26 分析以上所得数据,邓肯氏多重比较法分析数据的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 灵芝不溶性纤维理化性质的测定结果

较高的持水力、持油力可促进脂肪吸附和排泄、增加粪便质量,降低血清胆固醇水平[8],是膳食纤维重要的物理特性,灵芝不溶性膳食纤维的持水力可达10.36 g/g,持油力为8.12 g/g,高于葡萄柚、苹果[14]、荔枝[15]等其他种类的膳食纤维。

2.2 灵芝不溶性纤维对面团流变学特性的影响

2.2.1 灵芝不溶性纤维对面团黏弹性的影响

面团黏弹性可以评价面团的加工性能,用来反映面团黏弹性的指标有弹性模量(G')、黏性模量(G")和损耗正切值tanδG"/G'),tanδ 用以描述面团弹性或黏性的变化[16]。灵芝不溶性纤维对面团黏弹性的影响见图1。

图1 灵芝不溶性纤维对面团黏弹性的影响
Fig.1 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on viscoelasticity of dough

a.弹性模量;b.黏性模量;c.损耗正切值。

由图1 可知,与空白组相比,添加灵芝不溶性膳食纤维面团的G'、G"值更高,随着频率的增大,不同膳食纤维添加量面团的G'、G"均呈增加趋势,且与膳食纤维的含量呈正相关,表明灵芝不溶性纤维能够提高面团的黏弹性。膳食纤维含量与面团的tanδ 值呈负相关,且面团tanδ 值均呈现先降低后升高的趋势,说明灵芝不溶性纤维的增加,更有利于增强面团的弹性。结合水分分布状态分析,这可能是因为不溶性纤维本身含有亲水性基团,使面团的水分在膳食纤维、面筋和淀粉中得以重新分配,从而增强面团持水性,改善面团的黏弹性。

2.2.2 灵芝不溶性纤维对面团蠕变特性的影响

面筋和面团的黏弹特性可用蠕变回复来表征,蠕变和回复阶段分别反映面团内部结构强度及抵抗外部形变的能力。蠕变柔量(J)可以反映样品的内部结构,柔量越小的面团,内部结构越强,抵抗形变的能力越大。灵芝不溶性纤维对面团蠕变特性的影响见图2。

图2 灵芝不溶性纤维对面团蠕变特性的影响
Fig.2 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on creep properties of dough

由图2 可知,随着膳食纤维含量的增加,面团的蠕变柔量逐渐降低,质地更紧实,硬度与不溶性纤维含量呈正相关,去除外力后,添加量较高的面团恢复更快,说明灵芝纤维的加入使面团内部结构增强,有效提高面团的抗变形能力和黏弹性受损能力,有研究指出,蠕变应变与面团含水率有关,由此推断可能是纤维的加入引起了面团中水分的重新分配,导致蠕变柔量降低[12]

2.3 灵芝不溶性纤维对面团拉伸特性的影响

面筋蛋白主要由麦谷蛋白和醇溶蛋白组成,分别决定面筋的抗拉伸阻力和延伸性[17],拉伸阻力越大,面团筋力强度越好,延伸性越大,说明面团可塑性越强[18]。灵芝不溶性纤维对面团拉伸特性的影响见表1。

表1 灵芝不溶性纤维对面团拉伸特性的影响
Table 1 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on tensile properties of dough

注:同列不同小写字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)。

延伸性/mm 30.20±0.28a 22.91±0.71b 17.72±0.45c 13.24±0.38d GLIDF 添加量/%0 1 3 5拉伸阻力/g 48.59±0.35d 60.54±1.04c 83.95±0.78b 104.52±3.19a

由表1 可见,随着膳食纤维含量的增加,面团的拉伸阻力逐渐增大,从(48.59±0.35)g 增加至(104.52±3.19)g,而延伸性从(30.20±0.28)mm 下降至(13.24±0.38)mm。延伸性逐渐下降可能是因为有更多的膳食纤维与面筋蛋白相互作用,稀释了面筋蛋白,破坏了面筋网络结构,影响面团拉伸特性,导致面团不易被拉长,而拉伸阻力的变化可能与添加物中含有的某些成分有关,这些成分可以强化面筋结构,从而抵消或掩盖稀释面筋而导致的面团恶化,如豌豆皮中含有酚酸,可以通过活性双键与小麦粉蛋白质结合成更大分子的网络结构,达到改良面团品质的效果[19]

2.4 灵芝不溶性纤维对面团水分分布的影响

灵芝不溶性纤维对面团水分分布的影响见表2。面团水分分布状态可用T2 弛豫时间分布曲线来表示,面团横向弛豫时间T2 分布结果见图3。

表2 灵芝不溶性纤维对面团水分分布的影响
Table 2 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on moisture distribution of dough

注:A21A22A23T21T22T23 的峰占比,代表各组分水的相对含量。同列不同小写字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)。

GLIDF 添加量/%A21 A22 A23 0 1 3 5 9.74±0.40a 7.53±0.85b 7.67±0.40b 8.35±0.21ab 89.55±0.36b 90.86±0.20ab 91.24±0.63a 90.74±0.95ab 0.72±0.03c 1.15±0.05b 1.42±0.05a 1.46±0.02a

图3 面团横向弛豫时间T2 分布
Fig.3 Relaxation time T2 distributions of dough

T21 为与淀粉、蛋白质大分子物质紧密结合的强结合水;T22 为被面筋网络结构包裹的弱结合水;T23 为自由水。

由图3 和表2 可知,面团在T2 时间曲线内出现了3 个峰,面团中水分以弱结合水形态存在为主,与对照组相比,添加了膳食纤维面团的A21 下降,A22A23 有所增加,表明面团中强结合水向弱结合水及自由水迁移,这可能与灵芝纤维良好的亲水性、较强的持水性有关,其与面团中面筋蛋白、淀粉竞争水分,造成水分的再分配[20]

2.5 灵芝不溶性纤维对面团蛋白二级结构的影响

面筋网络的形成与蛋白质的二级结构密切相关,α-螺旋和β-折叠较为稳定有序,无规则卷曲则为蛋白质的无序二级结构。面团蛋白质二级结构相对含量见图4。

图4 面团蛋白质二级结构相对含量
Fig.4 Protein secondary structure content of dough

同一指标不同小写字母表示不同添加量差异显著(P<0.05)。

如图4 所示,β-折叠是蛋白质的主要组成部分,为面筋蛋白的最稳定构象[21],添加量1% 和5% 对面团蛋白质的二级结构影响较大,1% 的添加量减少了β-折叠比例,无规则卷曲含量显著增加,可能是因为纤维具有较多的氢键结合位点,可以干扰氢键连接,而β-折叠具有较低的分子间氢键键能,容易断裂[22],从而诱导蛋白质形成无规则的构象,而GLIDF-5%导致面筋蛋白中的β-转角明显增多,β-折叠含量显著降低,α-螺旋含量减少说明膳食纤维的添加使面筋网络变得不再稳定,这可能与纤维影响面团中水分分布状态有关,有研究指出,在充分水合条件下,蛋白二级结构更趋向于β-转角[23]

2.6 灵芝不溶性纤维对面团微观结构的影响

灵芝不溶性纤维对面团微观结构的影响见图5。

图5 灵芝不溶性纤维对面团微观结构的影响
Fig.5 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on microstructure of dough

a~d.灵芝不溶性纤维添加量分别为0%、1%、3%、5%。

由图5 可以看出,对照组面团面筋网络结构连续完整,淀粉颗粒在面筋网络基质中包裹较好,添加GLIDF 的面团连续面筋减少,淀粉颗粒发生溶胀,开始暴露出大颗粒的淀粉,且与膳食纤维添加量呈正相关,可能是GLIDF 较粗糙,与面筋摩擦导致蛋白纤维变薄或断裂[24],造成面筋蛋白网络结构被破坏,更加松散,原本被面筋蛋白包裹的淀粉颗粒失去束缚而裸露出来。这一结果与面团的拉伸特性、蛋白二级结构含量相关,说明灵芝不溶性纤维的加入破坏了面团的面筋网络结构。

2.7 灵芝不溶性纤维对面条蒸煮特性及质构特性的影响

蒸煮过程中部分溶于水的可溶性淀粉和蛋白质会使面汤变得浑浊、黏稠,通过测定面条的蒸煮损耗及质构特性可以评价面条整体品质。面条蒸煮特性及质构特性见表3。

表3 面条蒸煮特性及质构特性
Table 3 Cooking and texture properties of cooked noodles

注:同列不同小写字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)。

GLIDF添加量/%质构特性咀嚼度1 560.37±83.57a 626.57±73.30b 658.45±72.87b 617.03±3.89b 0 1 3 5蒸煮品质吸水率/%134.49±0.58a 118.23±2.42b 103.39±1.49d 111.24±1.73c蒸煮损失率/%4.47±0.83c 6.21±0.35c 10.63±0.12b 13.71±0.47a硬度/g 2 480.47±217.94a 1 066.85±78.30b 1 203.35±11.83b 1 111.15±12.48b弹性/%0.84±0.01b 0.84±0.07b 0.88±0.03b 0.96±0.01a黏聚性/(g·s)0.75±0.03a 0.77±0.09a 0.64±0.00b 0.67±0.02ab

由表3 可知,加入灵芝不溶性膳食纤维使面条的吸水率显著下降,而蒸煮损失率提高,这可能是因为粗糙的纤维表面削弱了面筋网络,暴露出面条中的活性基团并与面筋蛋白结合,从而限制水分的流动性,促进淀粉颗粒周围形成更强的蛋白质网络,进而防止可溶性成分进入烹饪水,增加蒸煮损失[25]。TPA 可以模拟牙齿的咀嚼作用,可定量评价食品的质构特性,灵芝不溶性纤维的加入改善了面条的弹性,而显著降低了硬度,咀嚼度整体呈下降趋势,这可能与GLIDF 表面较粗糙有关,其表面的阴离子基团减少了蛋白之间的相互作用,从而减少蛋白质交联,破坏面筋网络并导致面条的硬度及咀嚼度降低,弹性升高可能是较高水平IDF 的加入更大限度地限制了水分流动,一定程度上减少了对面筋网络的破坏[26]

2.8 灵芝不溶性纤维对面条消化特性的影响

根据对酶消化活性的抵抗力可将淀粉分为三类,即快消化淀粉(RDS),慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)[27],淀粉消化产生葡萄糖转化为能量,当快消化淀粉含量较高时会导致高血糖水平,引发肥胖等慢性疾病,SDS 和RS 可降低心血管疾病发生的风险[28]。面条RDS、SDS 及RS 含量见表4。

表4 面条RDS、SDS 及RS 含量
Table 4 Content of RDS,SDS,and RS of cooked noodles

注:同列不同小写字母表示样品间存在显著性差异(P<0.05)。

RS/%46.72±0.54b 51.04±0.98a 50.40±1.97a 50.76±1.13a GLIDF 添加量/%0 1 3 5 RDS/%33.87±1.03a 27.98±1.13c 30.47±0.54b 31.23±0.29b SDS/%19.42±1.25a 20.98±1.05a 19.14±1.57a 18.02±1.04a

由表4 可知,灵芝不溶性膳食纤维的加入对面条SDS 含量无显著影响(P>0.05),但RS 含量显著升高(P<0.05),RDS 含量显著降低(P<0.05),说明GLIDF的添加有利于控制餐后血糖指数,这些变化可能与GLIDF 中含有大量的亲水性基团有关,膳食纤维吸水膨胀减弱水的流动性,困住消化酶从而抑制淀粉的消化,另外GLIDF 互相缠绕形成网状结构,也有助于阻碍淀粉颗粒与消化酶充分接触而降低淀粉消化率[29]

2.9 灵芝不溶性纤维对面条中淀粉短程有序度的影响

面条的FTIR 光谱如图6 所示。

图6 灵芝不溶性纤维对面条FTIR 光谱的影响
Fig.6 Effect of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber on FTIR transmittance spectra of cooked noodles

a.面条中淀粉的红外光谱;b.面条中淀粉1 047 cm-1/1 022 cm-1 的比值。不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

FTIR 光谱中3 600~3 000 cm-1 处的峰值与O—H拉伸振动有关,2 854 cm-1 处的峰表示淀粉-脂质复合物,1 538 cm-1 处的峰表示形成了淀粉-蛋白复合物。由图6 可知,与对照样品相比,添加了GLIDF 面条的O—H 吸收峰明显变窄变强且向较低波长偏移,说明面条中氢键和分子间的相互作用增强,随着添加量的增多,面条在2 854 cm-1 处形成的峰强度逐渐增大,说明形成了更多的淀粉-脂质复合物。1 047 cm-1 处的峰代表淀粉的结晶区域,1 022 cm-1 处的峰代表淀粉的无定形区,1 047 cm-1 与1 022 cm-1 的比值则用来表征淀粉的短程有序度,由图6b 可以看出加入GLIDF 后,面条的1 047 cm-1 与1 022 cm-1 的比值显著增加,说明淀粉的有序化程度得到提高,可能是因为GLIDF 与淀粉分子间发生了氢键相互作用,局部形成致密的有序结构,使淀粉的抗酶解能力增强[30],这与面条的体外消化率结果一致。

3 结论

本研究表明,相较于其他来源的膳食纤维,灵芝不溶性纤维具有较高的持水力、持油力,与对照组相比,灵芝不溶性纤维的添加提高了面团的黏弹性和抗变形能力,增强了面团的内部结构,添加量为5%时效果最优,随着纤维含量的增多,面团拉伸阻力从(48.59±0.35)g 显著提高至(104.52±3.19)g,延伸性则显著下降至(13.24±0.38)mm,灵芝纤维优异的持水性使得面团中水分重新分配,强结合水含量减少,而自由水含量增多,说明不溶性纤维破坏了面筋网络结构,从而影响其拉伸特性及水分分布状态,面团蛋白二级结构及微观结构分布状态说明纤维的加入使面筋网络趋向无序结构,更加松散,而添加量为3%时对面团蛋白二级结构影响较小。随着灵芝不溶性膳食纤维添加量的增加,面条的蒸煮损失率增加,硬度和咀嚼度整体下降,弹性和黏聚性有所增加,质构特性得到改善;灵芝不溶性纤维面条中淀粉的有序化程度提高,抗性淀粉含量增多,抗消化特性增强。研究表明添加3% 的灵芝不溶性纤维可以改善面团及面条品质,在提高灵芝药渣利用率的同时补充纤维摄入量并降低血糖水平,满足营养需求。

参考文献:

[1] 张伊,向雪松,高超,等.不同品种和加工精度谷物对大鼠血糖和血脂的影响[J].卫生研究,2020,49(3):434-441.ZHANG Yi, XIANG Xuesong, GAO Chao, et al.Effects of different varieties and processing degree grains on blood glucose and blood lipid in rats[J].Journal of Hygiene Research,2020,49(3):434-441.

[2] ZHANG J, LI M Q, LI C R, et al.Effect of wheat bran insoluble dietary fiber with different particle size on the texture properties,protein secondary structure, and microstructure of noodles[J].Grain &Oil Science and Technology,2019,2(4):97-102.

[3] 张鑫.药渣灵芝多糖的提取优化、结构表征及抗氧化活性研究[D].聊城:聊城大学,2022.ZHANG Xin.Study on extraction, optimization, structural characterization and antioxidant activities of polysaccharides from Ganoderma lucidum with Chinese medicinal residue[D].Liaocheng: Liaocheng University,2022.

[4] 任明非.米糠不溶性膳食纤维与Cd2+结合特性的研究[D].无锡:江南大学,2020.REN Mingfei.Study on the binding characteristics of rice bran insoluble dietary fiber with Cd2+[D].Wuxi:Jiangnan University,2020.

[5] 黄才欢,欧仕益,张宁,等.膳食纤维吸附脂肪、胆固醇和胆酸盐的研究[J].食品科技,2006,31(5):133-136.HUANG Caihuan, OU Shiyi, ZHANG Ning, et al.Research on the adsorption capacity of dietary fiber complexes for fat, cholesterol and bile acid in vitro[J].Food Science and Technology,2006,31(5):133-136.

[6] 刘岩龙.干燥和粉碎对脐橙膳食纤维性质的影响及膳食纤维的应用[D].武汉:华中农业大学,2016.LIU Yanlong.Effect of drying and grinding on properties of orange dietary fiber and its application[D].Wuhan: Huazhong Agricultural University,2016.

[7] LI X N, WANG L P, JIANG P, et al.The effect of wheat bran dietary fibre and raw wheat bran on the flour and dough properties:A comparative study[J].LWT-Food Science and Technology, 2023,173:114304.

[8] 谢岩黎,王晨,郝振宇.抗性淀粉与小麦粉共混体系黏弹性的研究[J].中国粮油学报,2018,33(2):25-30.XIE Yanli, WANG Chen, HAO Zhenyu.The viscoelasticity properties of resistant starch and flour blends[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association,2018,33(2):25-30

[9] LIU R,XING Y N,ZHANG Y Q,et al.Effect of mixing time on the structural characteristics of noodle dough under vacuum[J].Food Chemistry,2015,188:328-336.

[10] BOCK J E,CONNELLY R K,DAMODARAN S.Impact of bran addition on water properties and gluten secondary structure in wheat flour doughs studied by attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy[J].Cereal Chemistry, 2013, 90(4): 377-386.

[11] XIE L, ZHOU W H, ZHAO L Z, et al.Impact of okara on quality and in vitro starch digestibility of noodles:The view based on physicochemical and structural properties[J].International Journal of Biological Macromolecules,2023,237:124105.

[12] 王赛民,于洋,刘金光,等.固态发酵麦麸对面团及面条品质的影响[J].食品工业科技,2023,44(2):107-114.WANG Saimin, YU Yang, LIU Jinguang, et al.Effects of solid frmented bran on the quality of dough and noodles[J].Science and Technology of Food Industry,2023,44(2):107-114.

[13] 王崇崇.膳食纤维和阿魏酸对馒头品质及淀粉消化性的影响机理研究[D].无锡:江南大学,2022.WANG Chongchong.Effect mechanism of dietary fiber and ferulic acid on steamed bread quality and starch digestion[D].Wuxi: Jiangnan University,2022.

[14] FIGUEROLA F,HURTADO M L,ESTÉVEZ A M,et al.Fibre concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment[J].Food Chemistry, 2005, 91(3): 395-401.

[15] 熊雄.荔枝果汁副产物膳食纤维-结合酚消化酵解特性及其对面包面团品质的影响[D].广州:广州大学,2021.XIONG Xiong.Digestion and glycolysis characteristics of dietary fiber-bound phenol, a by-product of litchi juice, and its influence on bread dough quality[D].Guangzhou:Guangzhou University,2021.

[16] 王心乐.低GI 原料对面团和面包品质特性的影响研究[D].长春:吉林农业大学,2021.WANG Xinyue.Effects of low GI raw materials on dough and bread quality characteristics[D].Changchun:Jilin Agricultural University,2021.

[17] 张华,张艳艳,赵学伟,等.竹笋膳食纤维对面粉粉质特征及面团质构特性的影响[J].食品工业科技,2017,38(8):82-86.ZHANG Hua, ZHANG Yanyan, ZHAO Xuewei, et al.Effect of bamboo shoot dietary fiber on farinograph properties and texture properties of wheat flour dough[J].Science and Technology of Food Industry,2017,38(8):82-86.

[18] 王慧洁,张国治,张雨.鲜食甜玉米粉对面团特性及馒头品质的影响[J].河南工业大学学报(自然科学版),2019,40(6):19-25.WANG Huijie, ZHANG Guozhi, ZHANG Yu.Effect of fresh sweet corn flour on dough characteristics and steamed bread quality[J].Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition),2019,40(6):19-25.

[19] 马亚茹.豌豆皮膳食纤维在面条中应用特性的研究[D].天津:天津商业大学,2020.MA Yaru.Study on the application characteristics of pea hull dietary fiber in noodles[D].Tianjin: Tianjin University of Commerce,2020.

[20] 范玲,马森,王晓曦,等.麦麸添加量和粒度对发酵面团特性的影响[J].中国粮油学报,2016,31(7):19-24.FAN Ling, MA Sen, WANG Xiaoxi, et al.Effect of addition level and particle size of wheat bran on fermented dough properties[J].Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2016, 31(7):19-24.

[21] FERRER E G,BOSCH A,YANTORNO O,et al.A spectroscopy approach for the study of the interactions of bioactive vanadium species with bovine serum albumin[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2008,16(7):3878-3886.

[22] TATHAM A S, MIFLIN B J, SHEWRY P R.The β-turn conformation in wheat gluten protein: relationship to gluten elasticity[J].Cereal Chemistry,1985,62(5):405-412.

[23] BOCK J E,DAMODARAN S.Bran-induced changes in water structure and gluten conformation in model gluten dough studied by Fourier transform infrared spectroscopy[J].Food Hydrocolloids, 2013,31(2):146-155.

[24] 刘宁.麦麸膳食纤维对馒头发酵过程中蛋白特性及其品质的影响[D].郑州:河南工业大学,2020.LIU Ning.Effect of wheat bran dietary fiber on protein characteristics and quality of Chinese steamed bun during fermentation[D].Zhengzhou:Henan University of Technology,2020.

[25] WANG L J, TANG H Q, LI Y, et al.Milling of buckwheat hull to cell-scale: Influences on the behaviors of protein and starch in dough and noodles[J].Food Chemistry,2023,423:136347.

[26] FAN L, LI L, XU A M, et al.Impact of fermented wheat bran dietary fiber addition on dough rheological properties and noodle quality[J].Frontiers in Nutrition,2022,9:952525.

[27] ZURAK D, VLAJSOVIĆ D, DUVNJAK M, et al.Factors affecting starch digestibility rate of maize grain in poultry[J].World's Poultry Science Journal,2023,79(1):43-68.

[28] YASSAROH Y,NURHAINI F F,WOORTMAN A J J,et al.In vitro digestibility study of starch complexed with different guest molecules[J].Starch-Stärke,2022,74(9/10):210-208.

[29] HUANG X Y, LIU H S, MA Y, et al.Effects of extrusion on starch molecular degradation, order-disorder structural transition and digestibility-a review[J].Foods,2022,11(16):2538.

[30] SUN S L, HONG Y, GU Z B, et al.Different starch varieties influence the complexing state and digestibility of the resulting starchlipid complexes[J].Food Hydrocolloids,2023,141:108679.

Effects of Ganoderma lucidum Insoluble Dietary Fiber on the Properties of Dough

GAO Xiuwei,LIU Han,WANG Lingyu,SHENG Funan,ZHOU Zhongkai*
(College of Food Science and Technology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

Abstract:Different addition levels(1%,3%,5%)of Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber were added to dough,and the effects on dynamic rheology,texture properties,protein secondary structure,microstructure,and other indicators were measured to investigate the influence of G.lucidum insoluble fiber on dough properties.The results showed that with the increase in G.lucidum fiber content,the G"and G'of the dough increased,the tanδ value decreased,and the viscoelasticity and resistance to deformation of the dough improved.Moreover,the tensile strength of the dough increased,while the extensibility decreased.Strongly bound water migrated to free water,and the protein structure tended towards disorder.The addition of 3% had a relatively minor effect on the protein secondary structure.Compared with the control group,the addition of G.lucidum insoluble dietary fiber disrupted the continuous gluten network,exposing large starch molecules externally.The cooking loss rate of noodles increased,while hardness and chewiness decreased,and elasticity and cohesiveness increased slightly.Digestion experiments and Fourier transform infrared spectroscopy indicated a decrease in rapidly digestible starch content and an increase in resistant starch content in G.lucidum insoluble dietary fiber noodles.The degree of short-range order of starch increased,and the resistance to digestion of noodles was enhanced.

Key words:Ganoderma lucidum insoluble dietary fiber;dough;addition level;gluten network;quality

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.15.012

作者简介:高秀薇(2000—),女(汉),硕士,研究方向:粮油科学与工程。

*通信作者:周中凯(1964—),男,教授,博士,研究方向:谷物科学与营养。

引文格式:

高秀薇,刘晗,王玲玉,等.灵芝不溶性膳食纤维对面团及面条品质的影响[J].食品研究与开发,2024,45(15):85-92.

GAO Xiuwei,LIU Han,WANG Lingyu,et al.Effects of Ganoderma lucidum Insoluble Dietary Fiber on the Properties of Dough[J].Food Research and Development,2024,45(15):85-92.

责任编辑:张璐

收稿日期:2023-05-20