低升糖指数杂粮挂面研制*

王婷婷，蒙太和，张国治

（1.河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001；2.中粮面业（武汉）有限公司，武汉 430000）

挂面已逐渐由单纯主食行列迈入兼具风味、营养和功能性的食品领域。目前，全麦挂面、杂粮挂面、果蔬挂面、儿童营养强化面等新配方层出不穷，发展趋势良好[1]。将原料进行复配可以在保证风味口感的基础上充分提升挂面的营养价值，关于挂面的复配也逐渐成为大众关注的热点。

Jenkins 等[2]研究发现低血糖生成指数饮食（Low glycemic index）可以改善Ⅱ型糖尿病患者的血糖控制能力，降低罹患心血管疾病的风险。Beniwal 等[3]研究结果表明，在面条中加入谷物和豆类可以显著降低淀粉及糖类的含量，增加膳食纤维和蛋白含量，面条的升糖指数也显著降低。相较于支链淀粉，直链淀粉可以显著降低餐后葡萄糖以及胰岛素反应，使个体具有较低的峰值葡萄糖水平及较小空腹波动水平，因此直链淀粉对于葡萄糖不耐受人群、碳水化合物敏感人群及糖尿病人群具有潜在价值[4]。Choo 等[5]通过实验发现，在面条中加入30%绿色香蕉粉或10%燕麦β-葡聚糖可显著降低面条淀粉水解率及GI 值。张鑫等[6]研发了营养均衡且估计血糖生成指数（eGI）值低达45 的藜麦面条。马雨洁[7]研发出了不同品种荞麦的纯荞麦面条，其淀粉水解率低于小麦面条，eGI 值在69.53～77.38 之内，显著低于小麦面条的eGI 值。赵芳芳[8]通过实验证明了添加70%苦荞的挂面可以协助调控Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平，且膳食干预后有助于糖化血红蛋白含量的降低。华燕菲[9]对小米、绿豆进行复配，研发出了兼顾营养与健康综合需求且GI 值为48.94 的低GI 值挂面。

目前常见的低升糖指数的食品原料中，荞麦中的各类活性物质赋予了其抗氧化、延缓衰老的功效，同时对于糖尿病、高血糖血脂类疾病有一定程度辅助功效[7]。荞麦中膳食纤维、抗性淀粉等成分对于预防糖尿病有一定功效，且其中的微量元素铬可以通过促进胰岛素分泌达到降血糖的目的[10]。作为药食同源的中药材，山药富含糖蛋白、多糖、皂苷等成分，在降血糖、抗氧化、增强免疫方面有理想功效[11-12]。山药的降血糖功效主要通过抑制α-葡萄糖苷酶活性得以实现，α-葡萄糖苷酶是调节食物来源血糖的主力酶，通过抑制其活力可以减缓葡萄糖的生成，调节餐后血糖水平，避免血糖的急剧上升[13]。山药多糖对α-葡萄糖苷酶的显著抑制作用，使其在降糖食品领域备受青睐[14]。高直链玉米淀粉由于其直链淀粉及抗性淀粉含量较高，消化率较低，被人体摄入后血糖值升高较为缓慢，可以显著改善血糖代谢，因此常作为低升糖指数的食品原料[15]。

考虑到目前市面上的低GI 挂面中杂粮成分过于单一，杂粮含量高易导致口感品质差的情况，采用荞麦、山药和高直链玉米淀粉三种低GI 原料与小麦粉进行复配，降低了荞麦含量以减轻苦涩口感，增加了山药的焦香口感，加入高直链玉米淀粉使得挂面的口感更加细腻，以期为Ⅱ型糖尿病患者及减肥人群提供一款功效与口感兼具的挂面。

1 材料与方法

1.1 实验材料

荞麦粉，榆农尚古农耕农业发展有限公司；山药粉，怀仁堂生物科技有限公司；高直链玉米淀粉，恒瑞淀粉公司；五得利六星小麦粉，五得利面粉企业；谷朊粉、黄原胶、魔芋胶和海藻酸钠，河南万邦化工科技有限公司；食盐，大连新春多品种盐有限公司；无水葡萄糖，北京索莱宝科技有限公司；α-葡萄糖苷酶（5 U/mg）、胃蛋白酶（3 200 U/mg）和胰酶（P1750），西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；淀粉葡糖苷酶溶液（3 260 U/mL），Megazyme 国际有限公司；其它试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FB224 电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；HM600 型和面机，青岛汉尚电器有限公司；FX-ST 系列高级面包醒发箱，广东乐创电器有限公司；JMTD168/140 实验面条机，北京东孚久恒仪器技术有限公司；恒温恒湿试验箱，常州赛维思环境试验设备有限公司；GI20，澳大利亚NI 公司和CSIRO 澳大利亚科学与工程研究院。

1.3 原料比例单因素实验

1.3.1 荞麦粉添加量对挂面GI 和感官评分的影响

以荞麦粉、山药粉、高直链玉米淀粉、谷朊粉、小麦粉组成混合粉，设定荞麦粉添加比例为10%、15%、20%、25%、30%，进行单因素实验，同时添加山药粉20%、高直链玉米淀粉30%、谷朊粉10%，并以小麦粉补充至100%，将混合粉制成挂面，研究不同荞麦粉添加量对挂面GI、感官评分的影响。

1.3.2 山药粉添加量对挂面GI 和感官评分的影响

参照1.3.1，固定荞麦粉为20%，设定山药粉添加比例分别为10%、15%、20%、25%、30%，进行单因素实验。

1.3.3 高直链玉米淀粉添加量对挂面GI 和感官评分的影响

参照1.3.2，固定山药粉为20%，设定高直链玉米淀粉添加比例为10%、20%、30%、40%、50%，进行单因素实验。

1.4 正交实验

在以上原料的最优添加量附近选取三个水平添加量进行正交实验，见表1，对配方挂面进行GI 值和感官评价分析，确定低GI 挂面的最优配方。

表1 正交实验因素水平 %

1.5 面条样品制备

以混合粉为基准量，加入1%食盐、30%水置于和面机中搅拌15 min，达到均匀面絮状；再置于醒发箱中醒发15 min；取出后将面絮压片和切条，烘干后装入自封袋室温储存。

1.6 感官评价

参照GB/T 35875—2018 和闫美姣等[16]的方法，适当调整后选取30 名志愿者进行感官评定。

1.7 GI 值测定

参照崔亚鹏等[17]的方法并稍作修改，称取相当于50 mg 碳水化合物的样品加入消化管中，加入2 mL 0.025 g/mL 的α-葡萄糖苷酶溶液（由pH=7.0 的碳酸盐缓冲液配制），打开搅拌器，调整到200～400 r/min，反应5 min，加入5 mL 1 mg/mL 的胃蛋白酶溶液(由0.02 mol/L,pH 2.0 的盐酸缓冲液配制）。待反应30 min，启动测试程序并计时；加入5 mL 氢氧化钠缓冲液（0.02 mol/L）、25 mL 醋酸钠缓冲液（pH 6.0）；最后加入5 mL 胰酶混合酶（由pH=6.0 的醋酸钠缓冲液配制）。设定程序在10 min、60 min、120 min、180 min、240 min、300 min 时自动取样，使用葡萄糖分析仪测定待测样品葡萄糖含量，按照GI20 机器进行相应换算得出预测血糖值pGI，公式如下：

上式中，C 为葡萄糖分析仪测定的葡萄糖浓度；V 为取样时刻样品的总体积；Ge 为葡萄糖当量（Glucose equivalent，碳水化合物总可用性/0.9）。

1.8 添加剂单因素实验

以混合粉总量为基准，在挂面中添加含量2%、6%、10%、14%、18%的谷朊粉，按1.5 步骤制成挂面后进行蒸煮损失和感官的测定，确定谷朊粉最优添加量；在谷朊粉最优添加量基础上，以混合粉总量为基准，添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的黄原胶，确定黄原胶最优添加量；在黄原胶最优添加量基础上，以混合粉总量为基准，添加0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的魔芋胶，确定魔芋胶最优添加量；在魔芋胶最优添加量基础上，以混合粉总量为基准，添加0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%的海藻酸钠，确定海藻酸钠最优添加量。

1.9 蒸煮损失的测定

参照沈耀衡等[18]、齐婧等[19]和李念瑜等[20]的方法测定蒸煮损失率。

1.10 响应面优化

结合单因素实验结果，选取谷朊粉、黄原胶、魔芋胶和海藻酸钠四种添加剂添加量为自变量，以蒸煮损失和感官为响应值，按照Design Expert 13 的Box-Behnken 响应面实验方案进行四因素三水平的响应面实验（见表2）。

表2 响应面试验因素水平表 %

1.11 数据处理

采用SPSS 25 进行数据处理，P<0.05 即为显著性差异。采用Origin 2021 进行绘图，Design Expert 13 进行响应面设计和数据分析。

2 结果与分析

2.1 低GI 挂面配方单因素实验

由图1（a）可知，荞麦粉添加量≥15%时，GI 值均在55 以下，符合低GI 食品的要求；感官评分在荞麦粉添加量为20%时有最高值。综合两个评价指标，荞麦粉最佳添加量为20%。

图1 不同原料粉添加量对挂面GI 值和感官评分的影响

由图1（b）可知，随着山药粉添加量的增加，挂面的GI 值逐渐下降，且在山药粉添加量≥20%时，GI 值达55 以下；感官评分随山药粉添加量的增加呈下降趋势，在25%出现波动（与20%添加量下感观评分结果无显著差异），这可能是由于山药添加量过多会引起挂面口感变黏，同时考虑到山药粉价格较高，因此，山药粉最佳添加量为20%。

由图1（c）可知，随着高直链玉米淀粉添加量的增加，挂面的GI 值逐渐降低，感官评分先升高后降低。当高直链玉米淀粉添加量为30%时挂面GI 值开始低于55，结合感官评分的结果，高直链玉米淀粉最佳添加量为30%。

2.2 正交实验

由表3 可知，以感官评价为指标时，影响挂面感官品质的主次因素为：山药粉添加量>高直链玉米淀粉添加量>荞麦粉添加量（B>C>A），感官评分最高的组合为A3B1C1；以GI 值为指标，影响挂面GI 值的主次因素为：山药粉添加量>高直链玉米淀粉添加量>荞麦粉添加量（B>C>A），GI 值最优的组合为A2B3C2。由此得到正交实验的最优组合为A3B1C1和A2B3C2。

表3 杂粮复配低GI 面条原料配比正交结果分析

2.2.1 验证实验

选取正交实验结果中感官评价最优（A3B1C1）和挂面GI 最优（A2B3C2）的两个配方进行验证试验。其中A3B1C1配方挂面的感官评分是93.2，GI 值为56.80；A2B3C2配方挂面的感官评分是89.3，GI 值为53.12。由于A3B1C1配方的GI 值>55，不符合低升糖指数食品GI<55 的要求，因此在感官评分差距不大的基础上，选取A2B3C2即荞麦粉20%、山药粉25%和高直链玉米淀粉30%作为挂面最优配方。

2.3 添加剂的单因素实验

由图2（a）知，随着谷朊粉添加量的增加，挂面蒸煮损失逐渐降低，在添加量10%左右呈现可接受的蒸煮损失率，且此时挂面的感官评分最高，因此选取10%作为谷朊粉的最佳添加量。

图2 不同添加剂添加量对挂面品质的影响

由图2（b）知，随着黄原胶添加量增加，挂面蒸煮损失逐渐降低，变化趋势不明显；故选取感官评分最高0.3%作为黄原胶最佳添加量。

由图2（c）知，随着魔芋胶添加量的增加，挂面蒸煮损失率无明显变化，因此选取感官评分最高的0.3%作为魔芋胶的最佳添加量。

由图2（d）知，随着海藻酸钠添加量的增加，挂面蒸煮损失率在1%添加量时有明显下降，随后趋于平缓，感官评分先升高后下降，因此选取感官评分最高的的1%作为海藻酸钠的最佳添加量。

2.4 响应面实验

响应面实验见表4。

表4 响应面实验结果

2.4.1 回归模型及方差分析

响应面试验的方差分析及显著性分析见表5 和表6，拟合得到的二次多项回归方程如下：

表5 蒸煮损失率方差分析

表6 感官评价方差分析

蒸煮损失=11.40-0.80A-0.00416B+0.065C-0.073D -0.33AB -0.13AC -0.022AD -0.087BC +0.092BD+0.16CD+1.45A2+1.22B2+0.34C2+0.09D2

感官评分=95.79-0.81A-0.12B+0.95C-1.35D-0.31AB+1.27AC-1.32AD+3.18BC+1.15BD+0.49CD-8.07A2-3.63B2-2.99C2-4.12D2

由蒸煮损失率表5 知，模型极显著。A、AB、A2、B2、C2项极显著（P<0.01），影响挂面蒸煮损失率的因素依次为：A(谷朊粉添加量)>D(海藻酸钠添加量)>C(魔芋胶添加量)>B(黄原胶添加量)[5]。

由感官评分表6 知，模型极显著。A、C、AC、AD项显著（P<0.05），D、BC、A2、B2、C2、D2项极 显著（P<0.01）影响挂面感官评分的因素依次为：D(海藻酸钠含量)>C(魔芋胶含量)>A(谷朊粉含量)>B(黄原胶含量)。

2.4.2 响应面交互作用分析

由图3 系列知，等高线呈椭圆状且曲面弧度较大，说明两元素间交互作用显著。随着谷朊粉和黄原胶添加量的增加，蒸煮损失先降低再升高；随着谷朊粉和魔芋胶添加量的增加、谷朊粉和海藻酸钠添加量的增加、黄原胶与魔芋胶添加量的增加，挂面的感官评分均呈现先增大后降低的趋势，因此存在感官评分的极大值。

图3 不同添加剂间交互作用对挂面指标的影响

2.4.3 验证实验

响应面试验优化后，杂粮复配低GI 挂面最优配方为：20%荞麦粉、25%山药粉、30%高直链玉米淀粉、10%谷朊粉、0.3%黄原胶、0.3%魔芋胶、1%海藻酸钠，其余以小麦粉补充。实际测得低GI 挂面的蒸煮损失为12.62%、感官评分为95.79，实际值与预测值较为接近[8]，模型预测较为准确。

3 结论

通过单因素、正交实验和响应面实验对低GI 挂面的配方进行了优化，杂粮复配低GI 挂面最优配方为：20%荞麦粉、25%山药粉、30%高直链玉米淀粉、10%谷朊粉、0.3%黄原胶、0.3%魔芋胶以及1%海藻酸钠，其余以小麦粉补充。按此配方制得的挂面GI值为53.02，感官评分为95.79，是一款营养均衡且风味较佳的低GI 挂面。