荞麦属于蓼科荞麦属，是一种药食两用植物[1]。荞麦起源于中亚地区，如今已经在全球范围内广泛种植。荞麦富含各种营养物质，如不饱和脂肪酸、B 族维生素和K 族维生素[2]。此外，荞麦种子的可食用部分是富含赖氨酸和精氨酸的优质蛋白质，因此荞麦可以很好地补充其他蔬菜没有的谷物蛋白质[3]。多项研究表明，荞麦籽是生物活性化合物的良好来源，其中多酚是主要的膳食抗氧化剂，具有防止氧化损伤的功能，从而可降低与氧化应激相关的癌症、心血管疾病和神经退行性疾病的风险[4]。荞麦不含麸质，因此可以开发适用于乳糜泻患者的产品[5]。
在我国，荞麦挂面销量约占杂粮挂面市场的3/4，深受消费者喜爱[6]。与小麦面粉相比，荞麦面的体外淀粉分解率显著降低，并且用荞麦粉（5%～30%）部分取代小麦粉制备的面条表现出较高的总多酚含量和抗氧化能力[7]。侯惠花等[8]研究发现添加黄原胶和谷朊粉后荞麦面条的面筋网络结构得到了改善，其面筋结构紧密、均一，且结构空隙较小。Wang 等[9]发现挤压荞麦粉可以极大地改善荞麦面的烹饪、质地和食用品质（硬度、弹性和弹性），并且中等动态黏度的挤压荞麦粉有助于面条的连续面筋网络和均匀的淀粉/蛋白质分布，具有更好的烹饪和食用性能。Jia 等[10]发现添加苦荞粉的面条蒸煮损失率小、咀嚼性好，食用后可以有效控制餐后血糖。荞麦粉不含面筋蛋白，无法直接形成面团，导致纯荞麦面条的生产很困难[11]。当荞麦粉的添加比例过高时，还会导致感官和质地品质降低。另一方面，由于荞麦具有独特的营养特性，因此需要更高的荞麦粉添加量。
黑荞麦不同于普通荞麦和苦荞麦，颜色呈褐色且没有苦味。此外，黑荞麦中含有丰富的膳食纤维、粗蛋白、多酚和类黄酮等物质，具有很好的抗氧化、抗菌和抗炎活性[12‐13]。然而，有关黑荞麦在面条品质方面的相关性研究较少，关于黑荞麦粉在面团和面条中的作用机制尚不明确。因此，本研究将深入探讨黑荞麦粉在鲜湿面条制备中的作用机制，对混合粉溶剂保持力、混合特性和面条蒸煮、质构特性、游离巯基和二硫键含量以及消化特性进行研究，以期为进一步挖掘黑荞麦粉在食品领域的潜力提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
高筋小麦粉：五得利面粉集团公司；黑荞麦粉：赤峰锦秋农副产品有限公司；α‐淀粉酶（30 U/mg）、淀粉葡糖苷酶（105 U/g）、胰蛋白酶（250 U/mg）：上海源叶生物科技有限公司；NaOH、HCl、葡萄糖、无水乙醇、3，5‐二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、磷酸盐缓冲液（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
FC1‐220 型电动压面机：武汉丰创机械设备有限公司；TA‐XTPlus 质构仪：英国STableMicro System 公司；Mixolab 2 混合试验仪：法国肖邦技术公司；UV‐2800 分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；CS 580 A 色差计：杭州彩谱科技有限公司；ZG‐LZ358 和面机：永康市红太阳机电有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 混合粉和面条制备
根据不同质量比混合黑荞麦粉和面粉，制备出含有0%、2%、4%、6%、8% 和10% 黑荞麦粉的混合粉。添加适量水，揉搓面团8～10 min，随后静置30 min。采用压面机，先在3 mm 和2 mm 处压制面片，重复5 次，然后在2 mm 处压制并切成直径为2 mm 的圆面条，备用。
1.2.2 混合粉溶剂保持力（solvent retention capacity，SRC）测定
混合粉溶剂保持力参照GB/T 35866—2018《粮油检验小麦粉溶剂保持力的测定》中的方法进行测定。
1.2.3 混合粉混合特性测定
混合特性参照GB/T 37511—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试混合试验仪法》中的方法进行测定。
1.2.4 面条色差测定
将面条干燥后粉碎过80 目筛网，采用色差计对样品的色泽进行测定，记录L*值、a*值和b*值。以未添加黑荞麦粉的面条作为参比样（L*参值、a*参值和b*参值），按照下式计算色差值ΔE。
1.2.5 面条蒸煮特性测定
面条蒸煮特性参照GB/T 40636—2021《挂面》进行测定。
1.2.6 面条质构特性测定
参考Wang 等[14]的方法进行测定并稍作修改。面条在最佳蒸煮时间下蒸煮后，过凉水10 s，然后进行剪切力测定和拉伸强度测定。
1.2.7 游离巯基和二硫键含量测定
参照施建斌等[15]的方法对游离巯基和二硫键含量进行测定。
1.2.8 面条淀粉消化特性和血糖生成指数测定
参照Fan 等[16]的方法进行测定。取0.5 g 熟面条于50 mL 离心管中，加入5 mL 0.01 mol/L NaOH 溶液、15 mL 0.1 mol/L 磷酸盐缓冲液（pH6.8）和适量α‐淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和胰蛋白酶，将样品置于恒温水浴（37 ℃）中振荡3 h。分别在0、20、60、90、120、150、180 min 时取出0.1 mL 消化液，加入0.5 mL 无水乙醇以灭活酶。采用3，5‐二硝基水杨酸法测定消化液中的葡萄糖含量并计算淀粉水解率。按照公式（2）～公式（7）计算淀粉水解率（hydrolysis of starch，HS）、快速消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）含量、慢速消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）含量、抗性淀粉（re‐sistant starch，RS）含量和血糖生成指数（estimated gly‐cemic index，eGI）。
式中：G 为取样点水解葡萄糖含量，mg；G0 为面条中游离葡萄糖含量，mg；G20 和G120 分别为水解20 min和120 min 时产生的葡萄糖含量，mg；T 为总淀粉含量，mg；H 为淀粉水解率，%；R 为快速消化淀粉含量，%；S 为慢速消化淀粉含量，%；K 为抗性淀粉含量，%；e 为血糖生成指数；A 为淀粉水解曲线下面积；D为淀粉水解指数，%。
1.3 数据处理
试验重复3 次，采用Origin 2018 作图，用SPSS 20进行Duncan 检验组间多重比较。
2 结果与分析
2.1 黑荞麦粉添加对混合粉溶剂保持力影响
黑荞麦粉添加对混合粉SRC 的影响见图1。
图1 黑荞麦粉添加对混合粉溶剂保持力的影响
Fig.1 Effect of black buckwheat flour addition on solvent retention capacity of mixed flour
相同溶剂不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
由图1可知，黑荞麦粉添加量0% 时蒸馏水、蔗糖、碳酸钠和乳酸SRC 分别为50.74%、85.07%、65.01% 和86.02%，随着黑荞麦粉添加量的增加混合粉的溶剂保持力呈下降的趋势，在黑荞麦粉添加量为10% 时，分别为45.96%、77.55%、53.05% 和63.05%。蔗糖SRC 与阿拉伯木聚糖含量相关，黑荞麦面条的低蔗糖SRC 归因于黑荞麦粉中阿拉伯木聚糖含量低[17]。破损淀粉易溶于pH 值高于淀粉羟基pKa 值的碳酸钠溶液中，因此碳酸钠SRC 与破损淀粉含量相关[18]。由于黑荞麦粉的破损淀粉含量低，因此随着黑荞麦粉添加量的增加，混合粉的碳酸钠SRC 下降。此外，乳酸SRC 反映了面筋的品质和功能，乳酸SRC 降低表明黑荞麦粉破坏了面筋网络结构的形成，这与已有的研究结果一致[19]。李悦等[20]在麦麸‐小麦粉混合体系中发现麦麸的加入使溶剂保持力呈上升的趋势，这可能与其自身含有的复杂纤维结构引起的吸附性能较高有关。石松业等[21]研究发现山药粉的加入增加了小麦粉的蔗糖SRC，这是因为山药粉中含有一定的非淀粉多糖戊聚糖，所以蔗糖SRC 随着山药粉添加量的增加不断增大；而乳酸SRC 会下降，这是因为山药粉里面不含面筋，从而对复配粉的面筋特性产生抑制作用。
2.2 黑荞麦粉添加对面团混合特性影响
黑荞麦粉添加对面团混合特性影响见表1。
表1 黑荞麦粉添加对面团混合特性的影响
Table1 Effect of black buckwheat flour addition on mixing characteristics of dough
注：同列不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
黑荞麦粉添加量/%0 2 4 6 8 10吸水率/%57.70±0.00a 57.00±0.00b 55.83±0.40c 55.00±0.00d 54.30±0.00e 52.87±0.64f形成时间/min 7.80±0.17a 6.73±0.04bcd 6.62±0.05cd 6.60±0.09d 6.80±0.12bc 6.92±0.06b稳定时间/min 5.48±0.12a 4.83±0.07b 4.74±0.01b 4.79±0.35b 4.76±0.17b 5.06±0.23b蛋白弱化度/（N·m）0.58±0.01d 0.64±0.01c 0.65±0.01c 0.67±0.01b 0.68±0.01b 0.70±0.01a淀粉糊化特性/（N·m）1.45±0.01c 1.49±0.01b 1.53±0.01a 1.54±0.01a 1.52±0.01a 1.47±0.02c热稳定性/（N·m）-0.05±0.03a-0.16±0.02b-0.23±0.00c-0.29±0.00d-0.32±0.00d-0.41±0.05e回生值/（N·m）1.63±0.07c 1.62±0.04c 1.69±0.02bc 1.79±0.01a 1.75±0.02ab 1.82±0.04a
从表1中可以看出，黑荞麦粉添加量0% 时吸水率为57.70%，随黑荞麦粉添加量的增加面团吸水率显著降低（P<0.05），在添加量10% 时为52.87%，降低了4.83%。添加黑荞麦粉后面团的形成时间呈先缩短后延长的趋势，在添加量为6%时最短，为6.60 min，总体而言面团的形成时间在黑荞麦粉加入后显著降低（P<0.05）；在添加量为0%时面团的稳定时间为5.48 min，之后显著降低（P<0.05），但是相互之间无显著差异（P>0.05）。蛋白的弱化度随着黑荞麦粉添加量的增加而增加，在添加量为10%时最大。这可能是由于黑荞麦粉中的膳食纤维含量远高于小麦粉，破坏了面筋蛋白形成的网络结构[22]，从而导致了面团形成时间缩短和吸水率降低。面筋蛋白主要由醇溶蛋白和谷蛋白组成，具有良好的面筋网络结构形成能力；而荞麦粉蛋白主要由白蛋白和球蛋白组成，缺乏面筋网络结构形成能力[23]。因此，在面团中用荞麦粉部分替代小麦粉，会使醇溶蛋白和谷蛋白的含量下降，从而导致面团的筋力降低。
淀粉糊化特性呈先增加后降低的趋势，在黑荞麦粉添加量为6% 时最大，为1.54 N·m，但添加量为4%～8% 无显著差异（P>0.05）。随着黑荞麦粉的增加面团的热稳定性显著下降（P<0.05），在添加量为10%的时候最低，为-0.41 N·m，负值表明其在加热过程中热稳定性增加，说明黑荞麦粉的添加可以提升面团的热稳定性。淀粉回生值在黑荞麦粉添加量为0%～4%时无显著差异（P>0.05），而在添加量为6%～10% 时显著增加（P<0.05），说明在低添加量时黑荞麦粉对面团的回生值无显著影响，但添加量过高会增加面团的回生值。回生值受不同因素的影响，如淀粉的植物来源、直链淀粉/支链淀粉比率以及直链淀粉和支链淀粉的平均链长等[24]。与小麦面团相比，在面团配方中添加黑荞麦粉导致回生值上升，可能归因于黑荞麦粉的脂质/直链淀粉复合物的形成能力较低[1]。
2.3 黑荞麦粉添加对面条色差的影响
表2 显示了黑荞麦粉对面条色差的影响。
表2 黑荞麦粉添加对面条色差的影响
Table2 Effect of black buckwheat flour addition on color difference of noodles
注：同列不同小写字母表示差异显著，P<0.05。\表示未检出。
黑荞麦粉添加量/%0 2 4 6 8 10 L*值87.60±0.32a 70.26±0.49b 63.72±0.27c 60.07±0.58d 56.78±0.49e 54.04±0.48f a*值0.33±0.01e 3.11±0.06d 3.84±0.04c 4.12±0.14b 4.36±0.06a 4.32±0.09a b*值6.09±0.20d 10.83±0.22c 11.56±0.10a 11.63±0.26a 11.74±0.09a 11.27±0.12b ΔE\18.18±0.63e 23.90±0.45d 27.53±0.58c 30.82±0.64b 33.55±0.65a
从表2可知，随着黑荞麦粉添加量的增加，面条的白度（L*）值逐渐减小，总体呈下降趋势；红色（a*）值逐渐增加，说明面条色泽逐渐偏向暗红；同时黄色（b*）值也逐渐上升。此外，总色差ΔE 显著增加（P<0.05），在添加量10%时最大，为33.55，说明黑荞麦粉添加能显著改变面条的颜色，因此消费者可以根据面条的颜色适量添加黑荞麦粉。相较于黑荞麦，普通荞麦制成的面条红值和黄值变化较小，且白度值无明显变化[25]。这是由于普通荞麦外壳色素较少，且自身呈黄白色，与小麦粉颜色相近，因此加入后对色差的影响小。闫铭欢等[26]研究发现甜荞全谷物粉的添加使得面条的表观亮度值降低，这是由于甜荞全谷物粉呈灰黄色，且含有黄褐色的种皮，当它与小麦面粉混合时，会改变混合粉的颜色，导致面条的表观亮度值降低。
2.4 黑荞麦粉添加对面条蒸煮特性的影响
黑荞麦粉添加对面条蒸煮特性的影响见表3。
表3 黑荞麦粉添加对面条蒸煮特性的影响
Table3 Effect of black buckwheat flour addition on cooking characteristics of noodles
注：同列不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
黑荞麦粉添加量/%0 2 4 6 8 10蒸煮时间/s 480.00±10.00a 456.67±5.77b 413.33±5.77c 390.00±0.00d 340.00±0.00e 303.33±5.77f断条率/%0.00±0.00c 1.67±1.44bc 3.33±1.44b 3.33±1.44b 4.17±1.44b 8.33±1.44a蒸煮吸水率/%222.47±5.40b 270.59±16.40a 177.62±6.52c 177.24±1.64c 196.19±9.62c 192.11±10.40c蒸煮损失率/%10.88±1.65a 11.90±0.23a 10.31±0.79a 6.24±0.87b 7.59±1.64b 7.02±1.46b
由表3可知，随着黑荞麦粉添加量的增加，面条的蒸煮时间显著缩短（P<0.05），从480.00 s 缩短到303.33 s，缩短了36.8%；断条率总体呈上升的趋势，在添加量10% 时最大，为8.33%；蒸煮吸水率在黑荞麦粉添加量2%时最大，为270.59%，而在添加量为4%～10%时，蒸煮吸水率显著下降（P<0.05），但是相互之间无显著差异（P>0.05）；面条的蒸煮损失率在黑荞麦粉添加量0%～4% 无显著差异（P>0.05），但在添加量为6%～10%时显著降低（P<0.05）。黑荞麦淀粉具有稳定的颗粒结构，可以均匀分布于面筋网络结构中，且排列紧密平整，从而使蒸煮损失率下降[6]；另一方面，由于蒸煮时间的缩短，导致淀粉颗粒暴露于水中的时间减少，这进一步减少了蒸煮损失。此外，黑荞麦粉富含膳食纤维，当黑荞麦粉添加量较低（2%）时，膳食纤维能够通过自身的亲水作用与面条中的淀粉和蛋白质相互作用形成复合物[26]，从而提高蒸煮吸水率；但随着添加量的增大（4%～10%），过多的膳食纤维和淀粉颗粒破坏了蛋白质‐淀粉网络结构的连续性，阻碍了面筋网络的形成，面条的持水性降低，进而降低了蒸煮吸水率[10]。
2.5 黑荞麦粉添加对面条质构特性的影响
黑荞麦粉添加对面条质构特性的影响见图2。
图2 黑荞麦粉添加对面条质构特性的影响
Fig.2 Effect of black buckwheat flour addition on texture characteristics of noodles
相同指标不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
由图2可知，随着黑荞麦粉添加量的增加，面条拉伸强度和拉伸距离呈下降的趋势，在未添加黑荞麦粉时，面条的拉伸强度和拉伸距离分别为23.41 g 和34.43 mm，而在添加量为10% 时，分别下降到了15.87 g 和21.77 mm。面条的剪切力随着黑荞麦粉添加量的增加呈先下降后上升再下降的趋势，在添加量为8%时最大，为319.38 g。这是由于荞麦蛋白无法形成有效的面筋网络，加入后会稀释小麦粉形成的面筋，从而削弱面条的面筋网络，使拉伸强度和拉伸距离下降。此外，荞麦粉中纤维颗粒的存在会破坏蛋白质‐淀粉网络的连续性，导致面条的质构特性下降[11]。薛超强[6]研究发现随着苦荞粉添加量增多面条的抗拉伸力和拉伸距离降低，这是由于苦荞粉中不含面筋，苦荞粉的加入会破坏面条的面筋蛋白网络。程佳钰等[27]研究发现利用超微粉碎技术制备的苦荞麦粉能够改善荞麦面条的质构特性，与常规荞麦面条相比，超微苦荞麦粉制备面条的硬度、弹性、胶着度、咀嚼性、回复性均显著增加，这是由于超微粉粒径小、均匀度高，有助于面团致密网状结构的形成。
2.6 黑荞麦粉添加对面条游离巯基和二硫键含量的影响
黑荞麦粉添加对面条游离巯基和二硫键含量的影响见图3。
图3 黑荞麦粉添加对面条巯基和二硫键含量的影响
Fig.3 Effect of black buckwheat flour addition on sulfhydryl groups and disulfide bonds content of noodles
相同指标不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
从图3中看出，随着黑荞麦粉添加量的增加，巯基含量逐渐降低，从3.55µmol/g 降低到1.48µmol/g，而二硫键含量则逐渐增加，在添加量为0% 时为1.01µmol/g，而添加量为10% 时明显增加。面筋蛋白主要包括麦醇溶蛋白和麦谷蛋白，麦醇溶蛋白是单肽链，分子质量较小，通过分子内二硫键、氢键和疏水作用形成球状结构，赋予面团延展性、流动性和膨胀性；麦谷蛋白则是非均质的大分子聚合体，分子中（链内和链间）含有大量的二硫键，容易发生聚集作用，构成面团网络的骨架作用，主要赋予面团弹性、黏合性和强度[28]。游离的巯基和二硫键都是蛋白质聚合所必需的物质，巯基/二硫键交换反应通常通过巯基氧化来实现[29]。巯基的减少和二硫键的增加说明黑荞麦粉加入后使游离—SH 基团部分氧化成了二硫键，这是因为面筋蛋白暴露在空气中，然后由于外力和水合作用，分子间距离减小，导致有组织的面筋网络结构数量逐渐增加，淀粉颗粒被面筋颗粒网络包围[30]。此外，荞麦淀粉颗粒的分子量与常规淀粉颗粒存在较大差异，与面团中的面筋蛋白发生更频繁的反应，导致了二硫键、离子键、氢键和疏水相互作用等化学键的变化更加复杂，这些化学键间的相互作用影响了面筋的网络结构，并导致游离巯基和二硫键的含量发生变化[31]。
2.7 黑荞麦粉添加对面条淀粉消化特性影响
黑荞麦粉添加对面条淀粉水解和血糖生成指数的影响见图4。
图4 黑荞麦面条淀粉水解曲线、淀粉组分和面条的血糖生成指数
Fig.4 Starch hydrolysis curve，starch components，and glycemic index of black buckwheat noodles
（A）水解曲线；（B）淀粉组分；（C）血糖生成指数。相同指标不同小写字母表示差异显著，P<0.05。
从图4（A）中可以看出，随着黑荞麦粉的加入面条的淀粉水解率显著降低，其中添加量2%～8% 的面条淀粉水解率之间无明显差异，添加量10%的面条水解率最低。黑荞麦粉富含膳食纤维，与小麦粉混合后形成网状结构，使消化酶不易作用，从而延缓淀粉消化。此外，黑荞麦粉中的植酸、单宁、多酚和黄酮等物质也会抑制消化酶的活性，从而延缓了消化，这与已有的研究结论一致[32]。
从图4（B）中可以看出，RDS 含量随着黑荞麦粉添加总体呈降低的趋势；而SDS 含量在黑荞麦粉添加量为2%～10%时明显降低，但是相互之间并无显著差异（P>0.05）。RS 含量在添加量0% 时最小，为21.97%，在添加量10%时最大，为35.68%，RS 含量随黑荞麦粉添加量的增加总体呈上升的趋势。这是由于黑荞麦粉中的RS 含量高于小麦粉，黑荞麦粉加入会提高面条的RS 含量，与已有的研究结果一致[33]。
由图4（C）可知，黑荞麦粉的加入可以显著降低面条的eGI 值（P<0.05），在添加量为2%～8%时无显著差异，eGI 值在82.00～83.86，而添加量为10% 时eGI 值最低，为79.65。由于黑荞麦粉中的碳水化合物含量较低，且含有较多的膳食纤维，这些成分可以减缓消化速度，从而降低血糖的上升速度。此外，黑荞麦面条中的淀粉颗粒较小，且淀粉结构较为特殊，不易被酶解，因此消化吸收较慢，也有助于降低血糖生成指数[34]。已有研究发现苦荞皮粉的加入有助于提高面条中蛋白网络的聚合度和稳定性，增强蛋白网络对淀粉粒的包裹，而且可以促进蛋白与糊化淀粉簇的紧密结合，从而显著提高面条中淀粉的抗消化性[35]。
3 结论
本研究发现，随着黑荞麦粉添加量的增加混合粉的SRC 下降；面团的吸水率呈降低的趋势，面团的形成时间呈先缩短后延长的趋势，蛋白的弱化度和面团的热稳定性随着黑荞麦粉添加量的增加而增加，在添加量为10%时达到最大，分别为0.70 N·m 和-0.41 N·m。面条的蒸煮损失率、蒸煮时间、拉伸强度和拉伸距离随着黑荞麦粉添加量的增加呈降低的趋势，断条率呈上升的趋势；巯基含量逐渐降低，二硫键含量逐渐增加。在面条消化特性的研究中发现，RS 含量随着黑荞麦粉添加量的增加而增加，从21.97%增加到35.68%；RDS含量逐渐下降，在添加量10% 时最低，为51.72%；而SDS 含量无显著差异（P>0.05）。此外，在添加黑荞麦粉后面条的血糖生成指数显著降低（P<0.05），在添加量0% 时为87.23，添加量10% 时为79.65，降低了8.69%。本研究为开发更健康、功能性的面食产品提供重要的参考和理论基础，并推动黑荞麦粉在食品工业中的应用。
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