藻类在面制品中的应用研究进展*

李 平，吕莹果,2，李雪琴,2，陈 洁,2，李闪闪

(1.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001;2.河南省面制主食工程技术研究中心，郑州 450001）

藻类是一类比较原始、古老的低等生物，广泛分布于大海、内陆水域和其他环境中[1]。藻类内含丰富的营养和生物活性物质，是重要的生物资源之一，可应用于药品、食品以及农业等方面。藻类中的活性成分具有抗肿瘤、抗病毒和抗氧化等活性功能，被广泛应用到医疗行业作为许多药物替代品[2]。利用绿藻的光合作用和蓝藻的固氮作用生产出的藻类活性细胞生物肥有利于农作物的生长，可促进农作物营养成分的全面提高[3]。同时藻类还可以清除有机污染物、重金属，可以被用于清洁环境。藻类还可以生产燃料、应用于化学行业、饲料行业等。根据Credence Research的数据，2018年全球藻类产品市场价值339亿美元，预计到2027年将达到565亿美元，从2019年到2027年的复合年增长率为6.0%[4]。藻类种类繁多，被人类食用的历史也由来已久，近些年作为食品加工的原料广受关注。

本文介绍了藻类的种类、营养成分和功能，重点探讨藻类在面制品中的应用现状和前景，旨在为藻类在面制品中的研究开发和应用提供参考。

1 藻类的分类

藻类种类繁多，主要分为8个藻门，分别是：蓝藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻门、金藻门、红藻门、褐藻门及甲藻门[5]。藻类有不同的分类标准，最常用的分类标准有生活环境、大小及形态、藻类所含色素类型等。根据藻类的生活环境，可将藻类分为海藻和淡水藻，大约有65%的藻类生活在咸水中，35%生活在淡水中。常见的海藻有海带、紫菜和龙须菜，淡水藻有小球藻和螺旋藻。藻类的形态和大小差异很大，有的是3～10 μm的单细胞物种，有的可长达60 m[6]。根据藻类的大小，藻类可分为微藻和大型藻类，微藻是指在显微镜下才能辨别形态的微小藻类，广泛分布于各类水域中，种类多样，生长速度快，光合作用效率高，是一类可自养的单细胞生物[7]。微藻大致分为4个藻门，包括蓝藻门、绿藻门、金藻门和红藻门[8]，其中小球藻和螺旋藻以其高蛋白含量、高营养价值以及易于培养等优势在全球微藻市场上占据主要地位，被誉为地球上最好的可持续蛋白质资源[9]。大型藻类是一类多细胞的海洋孢子植物，生活在潮间带、浅海海底[10]。大型藻类有海带、石花菜、紫菜、裙带菜等等，常作为菜肴供人们食用。藻类也可以依据所含的特定色素进行分类，分为褐藻、绿藻和红藻。褐藻，由于褐藻素的存在使其呈现棕色和黄棕色；绿藻呈现绿色，含有叶绿素a和叶绿素b；红藻，主要含有藻红素[11]。

目前可以食用的藻类有100多种，常见海产品如海带、紫菜、苔菜、江蓠、裙带菜、鹅掌菜、海白菜、海球藻、鹧鸪菜及海苔等，通常被加工成菜肴等食品，图1是一些食品中常见的藻类。

图1 食品中常用的藻类

对于那些在我国没有传统食用习惯，但其富含蛋白质、微量元素及其它重要营养素的藻类，国家卫健委对原料或提取物经过安全评估后，以新食品原料的形式批准并推广应用，目前我国审批通过的藻类相关原料包括：极大螺旋藻、钝顶螺旋藻等2种普通食品原料和盐藻及其提取物、DHA藻油、雨生红球藻、蛋白核小球藻、裸藻、球状念珠藻（葛仙米）、拟微球藻（Nannochloropsis gaditana）等7种新食品原料[12]。其具体使用规定见表1。

表1 我国已批准的藻类相关新食品原料及使用要求

2 藻类的营养成分与功能

2.1 藻类的营养成分

藻类中的营养成分因其种类和生长环境的不同而有所差异，主要成分见表2。一般来说，藻类中含有丰富的蛋白质、碳水化合物、人体必需的氨基酸脂质、多不饱和脂肪酸、矿物质、膳食纤维、多糖以及维生素和色素等，被称之为21世纪的健康食品[13]。

表2 藻类的主要营养成分

大多数藻类中碳水化合物的含量较为丰富。范晓等[14]对21种应用广泛的海藻进行了全面的营养成分分析，发现藻类中的主体营养成分为碳水化合物，占干重的20%～70%，是构成藻体骨架的纤维素和半纤维素的重要组成部分。

藻类中的蛋白质含量丰富，有些藻类中的蛋白质品质优于常规富含蛋白质的食物，如鸡蛋、大豆以及鱼类等，且藻类中的蛋白质含量有差异，蓝藻中的蛋白质含量较高，螺旋藻中的蛋白质含量高达70%以上，褐藻中的蛋白质含量最低，绿藻和红藻中的蛋白质含量处于两者中间[15]。藻类中还含有机体所需的必需氨基酸，经过研究表明，某些藻类的必需氨基酸含量高于FAO推荐模式中的含量，具有较高的营养价值[16]。藻类中的矿物质含量极为丰富，还富集了几十种常量元素和微量元素，如褐藻中的碘、硒、铁等，藻类是富含矿物质的资源，被称为天然矿物质食品[17]。藻类中几乎含有所有的必需维生素，如维生素A，维生素C、维生素E、维生素B2、烟酸、叶酸等等，藻类的营养价值丰富[18]。因此，藻类可以作为营养补充剂，补充人体所需的多种营养物质。

藻类中的脂肪酸含量较低，一般低于4%，不饱和脂肪酸的含量较高[19]。如紫菜中的不饱和脂肪酸含量占40%左右。

2.2 藻类的功能

（1）调节免疫功能。藻类中有多种能够增强免疫力的活性物质，比如多糖、虾青素等。王文博等检测了国内市场上19种藻类产品，比较研究活性物质含量与免疫功能之间的相关性，结果表明，活性物质是藻类产品免疫功能的基础[20]。藻类多糖能够刺激和调节免疫作用，不仅能够提高动物体非特异性的细胞免疫功能，还能促进特异性的体液免疫[21]。王柯英等研究发现50 mg/kg地木耳多糖就能提高免疫力低下的小鼠的NK细胞活性及巨噬细胞吞噬能力，具有明显的增强免疫力功效[22]。Liu H从雨生红球藻中提取多糖，显著激发了小鼠脾细胞增殖转换速率，增强了小鼠的免疫力[23]。

（2）改善血脂和血糖代谢功能。研究表明，藻类可通过提高机体抗氧化能力、平衡血糖及胰岛素水平等途径改善血糖和血脂紊乱[12]。陈浩然研究发现，海带多糖可缓解动脉粥样硬化引起的血管斑块形成，并降低炎症因子表达聚集改善血管动脉粥样硬化形成[24]。微藻富含的多不饱和脂肪酸具有，调节血压、胆固醇合成、可防止糖尿病、肥胖症等多种药理作用，如小球藻中富含DHA和EPA，可以防治各种心血管疾病，同时，小球藻还具有降血脂作用[25-26]。

（3）抗氧化功能。藻类在逆境胁迫和长期进化中产生了很多抗氧化物质，使其具备较好的抗氧化功能。Amoudi O A等在绿藻、褐藻和红藻中提取的硫酸多糖均具有抗氧化功能[27]。Noda H等研究表明紫菜中含有谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸，同时还发现紫菜中含有大量的牛磺酸，牛磺酸在抗氧化、抗衰老、促进大脑发育等方面均有良好的功效[28]。

（4）通便润肠功能。藻类中含有丰富的膳食纤维，膳食中补充藻类膳食纤维有利于肠道益生菌群的生长和维持，显著增加粪便体积，降低患结直肠癌的风险[29]。藻类的功能性成分与保健作用如图2。

图2 藻类的功能性成分及保健作用

3 藻类在面制品中的应用

藻类种类繁多，与陆生植物相比，藻类含有种类丰富的氨基酸、多不饱和脂肪酸、维生素、矿物质以及多种生物活性物质，它们在很早之前被当作蔬菜食用，近年来也成为食品行业开发和研究的热点[11]。国内外相关研究主要集中在从藻类中提取卡拉胶、海藻酸盐、琼脂等胶体，然后应用于食品配料，以及将藻类添加到食品中，从而提高食品的营养价值和品质[30]。

3.1 藻类在面制品中的应用方式

藻类可以直接磨成粉或制成糊状，作为食品原料添加到面制品中，可以起到营养强化的作用。同时藻类具有较强的吸水、凝胶、增稠、成膜能力，可以改善面制品的加工品质。

藻类不仅可以作为一种食品成分添加到面制品中，还可以提取其营养和生物活性成分，然后添加到面制品中。例如海藻酸盐，具有良好的吸水、持水、成膜等功能，还具有良好的组织改良、促进面筋网络形成的作用，可以增强面制品的弹性。杨艳[31]在燕麦面条中添加0.3%的海藻酸钠，发现海藻酸钠使面条的表面结构更加细密光滑，增加了面条的弹性和咬劲。

3.2 藻类在面制品中的应用研究

3.2.1提高面制品的营养价值

传统的面制品作为主食，原料单一、碳水化合物的含量高，营养成分不均衡，而藻类中含有丰富的营养成分，添加到面制品中可以提高面制品的营养价值。藻类中的蛋白质含量丰富，其蛋白质消化率高于肉类，因此，藻类可作为一种很好的“植物基蛋白补充剂”用于面制品的蛋白强化[32]。Mostolizadeh S等在意大利面的制作中添加螺旋藻粉，增加了意大利面的必需氨基酸和不饱和脂肪酸的含量，提高了意大利面的营养价值[33]。Kumoro A C等在面条中添加了螺旋藻、小球藻和麒麟菜，对比三种藻类对面条营养含量的影响，研究发现，三种藻类的加入提高了面条的蛋白质、脂肪和膳食纤维的含量，提高了面条的营养质量[34]。藻类还可以添加到饼干和面包中，制作出营养丰富的面制烘焙食品。汤永强在面粉中添加0.9%的小球藻粉制作饼干，在丰富饼干的口味的同时提高了饼干营养价值[35]。Ahin O I在饼干中加入螺旋藻，测定发现饼干蛋白质含量增加，营养价值提高[36]。Lafarga T等将微藻添加到面包和饼干中，经过模拟胃肠道消化后发现，微藻的加入提高了产品的酚类物质含量和体外抗氧化能力，使产品更加健康；通过感官评价表明，含微藻的面包和饼干与对照面包和饼干具有竞争优势，具有更好的营养价值[37]。具体研究情况见表3。

表3 藻类用于提高面制品营养品质的研究

3.2.2改善面制品的加工与质构特性

藻类添加到面制品中不仅可以提高其营养价值，还可以改善面制品加工特性，表4总结了藻类用于提高面制品加工特性与质构品质研究情况。

表4 藻类用于提高面制品加工与质构特性的研究

藻类具有较强的持水性，添加藻类能使面制品的持水性增大，在一定程度上改变面制品的加工和质构特性。Shahsavani L等将螺旋藻添加到面条中，发现随螺旋藻的添加，面条的吸水性增加，从而面条的拉伸强度增强，硬度降低，粘弹性得到改善[43]。藻类的亲水性强于面筋蛋白的亲水性，会优先吸附环境中的水分，当添加藻类时，吸水溶胀的时间更长，因此会影响到面团的形成时间和稳定时间，对面制品的品质造成一定的影响[44]。Jang Wook Lee等制备了坛紫菜面条，将坛紫菜粉按照不同比例添加到面粉中，研究其含量对坛紫菜面条蒸煮特性的影响，结果表明，增加坛紫菜粉会增加混合粉的吸水率和面团形成时间，降低面团稳定时间[45]。Hasmadi M等在面包制作过程中添加海藻，发现面团的吸水率提高，面团的形成时间和稳定时间随海藻添加而增加[44]。

藻类添加到面制品中可以增强面筋网络结构。这是由于藻类溶于水后具有很强的粘结性，可以改善面团的组织结构，增强面制品的强度和延展性，从而改善面制品的质构特性、蒸煮特性等。Prabhasankar P等研究了裙带菜在意大利面中的应用，发现当裙带菜的添加量为20%时，意大利面的淀粉颗粒和蛋白质的交互作用增强，减少了淀粉颗粒溶出，可明显改善部分面食口感，使面条更加劲道[38]。Graca C等在面包中添加小球藻粉，通过观察面团的微观结构发现，小球藻的添加增强了面团的面筋网络结构，使面包的粘弹性和韧性增强[46]。Zouari N等在制作意大利面时加入螺旋藻，由于面条面筋结构的强化，使意大利面硬度增加，蒸煮损失下降[47]。Rodriguez D M E等在不影响产品工艺质量的基础上，将螺旋藻加入到面团中，螺旋藻的加入不仅增加了意大利面的吸水率和膨胀指数，还有效地增加了面条的粘合性、牢固性和咀嚼性，同时也提高了意面的营养品质[39]。Lee Y J等认为添加螺旋藻后，改善了面条结构，同时测定面条的质构特性，发现面条的粘聚性、咀嚼性明显高于未添加组[48]。

3.2.3藻类对面制品感官品质的影响

表5列举了藻类对面制品感官品质影响。

表5 藻类对面制品感官品质影响的研究

大多数藻类有其特殊的风味和色泽，在面制品中添加藻类，也会对面制品的外观、颜色、质地、香气及风味等感官特性产生影响。在大多数的情况下，将藻类添加到面制品中会降低产品的整体接受度，受影响最大的属性是风味、口感和香气。然而当藻类的添加量较少时，也会增加面制品的接受度。Prabhasankar P等在面条中添加5%～10%的裙带菜，感官品质无明显差异，但是当添加比例增加到20%和30%时，其外观、口感和整体质量感官评价较低[38]。Kim认为在面包中添加0.5%～1%的藻类会提高面包的可接受性[53]。Pratiwi M L通过研究发现，在饼干中添加5%的藻类，感官评分较好[54]。

4 总结与展望

综上，藻类因其丰富的营养物质及营养价值，可应用于面条、面包和饼干等面制品中，不仅增加能够面制品的营养价值和保健功能，还能改善面制品的加工特性，影响面制品的感官品质，也为新品类食品的开发提供了很多的可能。以藻类开发的食品具有多重价值，既有利于缓解资源危机，其本质也符合当下的健康理念，藻类食品的应用前景非常广阔，其作为食品及绿色天然强化剂应用于面制品中将成为一种新兴的食品时尚和潮流。虽然藻类具有丰富的营养，但由于部分未经加工的藻类本身所具有的特殊藻腥味无法顺应大众主流，使得目前藻类在食品中的应用推广受限。目前，国内外对藻类在食品中的应用不断地进行探索，随着研究的推进和技术的不断完善，将会有越来越多的高品质藻类面制品为大众所接受。