在过去的几十年中，代谢综合征的患病率正迅速上升[1]。调查显示，长期食用精制小麦挂面为主食的人群，其糖尿病、高血脂等慢性病的发病率逐年提高[2]，这使得人们对有保健功能的挂面产品的需求日益增加。
有研究表明，大麦可以提供大量的多酚类物质和β-葡聚糖，从而降低代谢综合征患者餐后胰岛素和甘油三酯水平[2]。课题组现有研究发现，大麦经植物乳杆菌发酵后的冻干粉（LFB）与未发酵大麦粉相比，其可溶性蛋白含量显著升高[3]，部分大麦蛋白分解为多肽；同时多酚溶出率增加，尤其是香草酸和阿魏酸，表现出较多的功能特性[4]。
对于挂面的品质特性，包括蒸煮品质、质构特性和感官评价指标。目前，消费者对面条的要求更注重于挂面质地，包括食品的触摸感、目视的外观感和口腔摄入的综合感觉，其评价方法通常分为主观评价法即感官评价，以及客观评价法即仪器分析，比如质地多面剖析法（TPA）可以表现出食品的感官知觉与力学和几何特性的关系，在挂面的评价中已广泛应用[5]。
挂面的消化特性是建立在体外淀粉模拟消化基础上，对其消化和吸收性进行预测，得到血糖生成指数预测值（EGI）的方法[6]。在饮食控制上，选择中、低血糖生成指数（GI）的食物对控制代谢综合征患者的血糖和血脂水平具有重要的意义。由于食物的餐后血糖反映与其消化吸收的速度显著相关，因此，评估食物的GI 尤为重要。
本研究使用LFB 与小麦粉混合制作复合挂面，以纯小麦挂面作为对照，探究不同LFB 添加量对挂面蒸煮品质、 质构特性和感官品质以及总淀粉和可消化淀粉含量的影响。通过淀粉的水解指数（HI）预测其GI，为代谢综合征患者适用食品的研究和开发提供理论依据。
高筋小麦粉，潍坊风筝面粉有限责任公司；大麦，盐城市双增农化科技有限公司；FD-8 真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司；DMT-5电动家用面条机，龙口市复兴机械有限公司；TAXT2i 质地分析仪，英国Stable Micro System 公司；PSX 智能型恒温恒湿箱，宁波莱福科技有限公司；DC-P3 型全自动色差计，北京市兴光测色仪器公司。
1.2.1 LFB 的制备 LFB 制备方法参照文献[4]，选取新鲜脱壳大麦，磨粉，向大麦粉中加入7 倍质量的蒸馏水，按1×107 接种活化至对数后期（活菌数达到1×109 CFU/mL）的植物乳杆菌dy-1（Lactobacillus plantarum dy-1），搅拌5min，30 ℃下发酵24 h，将发酵液进行冷冻干燥后粉碎即得LFB。
1.2.2 小麦粉和LFB 主要成分分析 水分测定（AACC 2002，方法44-15A）；灰分测定（AACC 2002，方法08-01）；粗蛋白测定（AACC 2002，方法46-12）；β-葡聚糖测定（AACC 2002，方法32-23）；结果均以干基计[7]。
1.2.3 LFB-小麦粉复合挂面的制备 参照文献[8-9]并有些许改动。制作挂面的工艺流程为：将高筋小麦粉和LFB 按0 ∶100，10 ∶90，20 ∶80，30 ∶70，40∶60，50∶50，60∶40 的比例充分混合，分别记为LFB 添加质量分数为0%（小麦面），10%，20%，30%，40%，50%和60%；面粉过60 目筛；使用和面机搅拌30 s 后，开始加水慢速（转速61 r/min）搅拌5 min，再用中速（转速126 r/min）搅拌2 min；将和制好的面坯经20 min 熟化（温度30 ℃，湿度84% RH，下同）后进行复合式压延；二次熟化30 min 后再次压延至厚1 mm 面片；使用4 mm 宽的刀片切条；采用恒温恒湿干燥法（温度28 ℃，湿度49% RH）使挂面含水量降至14%以下切断、计量、封装入袋。
1.2.4 挂面色泽的测定 参照文献[9]，取L*-b*为测量指标。试验重复6 次，取平均值。
1.2.5 挂面蒸煮品质的评价方法 参照AACC 2002 方法66-50[7]测定挂面最佳蒸煮时间、吸水率和蒸煮损失率。
1.2.6 挂面质构特性的评价方法
1.2.6.1 熟面条的TPA 试验 挂面的质构特性参考文献[11]的方法，取硬度、粘着性、回复性、弹性和咀嚼性为测量指标。
1.2.6.2 剪切试验测定 取剪切力为测量指标。
1.2.6.3 拉伸试验测定 取拉伸力为测量指标。
1.2.7 挂面感官品质的评价方法 本研究的品评小组由7～10 名成员组成，感官品评参照SB/T10137-1993。
1.2.8 挂面消化性能评价方法
1.2.8.1 淀粉含量的分析 总淀粉和可消化淀粉的测定方法参照 （AACC 2002，方法76-13）和（AACC2002，方法32-40）[7]。
1.2.8.2 体外模拟淀粉消化 挂面的体外淀粉消化方法参照文献[10]，称取0.5 g 熟面条样品至大试管内，加入2 mL 磷酸缓冲液（PBS，pH 6.9）；然后使用8 mol/L 盐酸调pH 至1.5，加入2 mL 胃蛋白酶（115 U/mL）混匀，于40℃条件下水浴振荡60 min。再使用10 g/100 g NaOH 调pH 至6.9，加入PBS 补足体积29 mL，加入1 mL α-淀粉酶（13 U/mL），于37 ℃条件下水浴振荡3 h。3 h 期间，每30 min 取1 mL 消化液沸水浴5 min 灭酶。以葡萄糖为标准品，采用DNS 法测定消化液中的还原糖含量，绘制淀粉水解曲线 （淀粉含量=葡萄糖含量×0.9）。
1.2.8.3 挂面淀粉消化模型的建立 参照文献[12-14]描述淀粉水解的动力学性质，使用方程拟合淀粉体外水解曲线{Dt=D∞〔1-exp（-Kt）〕}，其中Dt 代表在时间t 的淀粉消化百分比；D∞代表在最终时间淀粉消化的百分比；K 代表动力学常数；t代表时间。利用水解曲线下面积 （AUC）来评估HI，并参照白面包，根据EGI=39.71+0.549×HI，求得EGI。
所有的试验采用完全随机试验设计的形式，使用SPSS16.0 对结果进行方差分析，SigmaPlot V.12.5 进行模型拟合。
由表1知，小麦粉的水分含量显著高于LFB，这是由于冷冻干燥制得的样品含水量较低；LFB的粗蛋白含量比小麦粉高且差异显著；LFB 的β-葡聚糖含量较高，为6.49%，有研究表明，β-葡聚糖对改善淀粉消化特性有一定的作用[15]；而灰分含量高于小麦粉，为1.23%，这会影响面制品的色泽和表面光滑程度。
表1 小麦粉和LFB 的主要成分含量
Table 1 Principal composition of wheat flour and LFB based on dry weight basis
注：同列不同字母表示统计上有显著差异（P<0.05）（下同）；** 小麦粉的蛋白质换算系数为5.7，大麦粉和LFB 为5.83。
对象 水分/% 粗蛋白/%** 灰分/% β-葡聚糖/%小麦粉 13.80±0.03a 11.80±0.14a 0.59±0.06a 0.17±0.14a LFB 3.99±0.04b 14.53±0.48b 1.23±0.07b 6.49±0.13b
2.2.1 添加LFB 对挂面色泽的影响 面粉的色泽会影响挂面的颜色[16]，由图1可以看到，随着LFB添加量的增加，复合挂面的L*-b* 整体呈下降趋势，色泽逐渐由白色变成淡黄色，与对照组差异显著；分析主要原因为，本研究所用的大麦粉为富含麸皮的大麦全粉，而麸皮含量是影响大麦粉白度的主要因素，因此，随着LFB 添加比例的增加，混合粉颜色越暗，这与Dhingra 等[17]的研究结果一致。目前市场上全麦产品日趋增多，消费者对产品的白度要求减弱，色泽适度变化的接受度日益增加。
2.2.2 添加LFB 对挂面蒸煮品质的影响 由图2可知，由于混合粉中面筋蛋白含量相对减少，水煮过程中易使淀粉颗粒溶出，同时LFB 中的β-葡聚糖能够干扰面筋网络的形成，使得添加LFB 的挂面蒸煮损失率持续增大；当LFB 添加量逐步增加到30%，挂面的吸水率逐渐下降，究其原因主要是LFB 中蛋白质不能形成有效的面筋网络，而且蒸煮损失率增加；但添加量超过30%时，由于淀粉的糊化吸水，同时β-葡聚糖含量较小麦粉增加15.87 倍以上，且具有较高的亲水性，而蛋白质含量较小麦粉增加9.25%，且吸水和持水能力较好，挂面的吸水率升高[8]。
图1 LFB 添加量对挂面色泽的影响
Fig.1 Effect of additive amount of LFB on color of noodles
图2 LFB 添加量对挂面蒸煮品质的影响
Fig.2 Effect of additive amount of LFB on cooking quality of noodles
2.2.3 添加LFB 对挂面质构特性的影响 由表2知，挂面的硬度随LFB 添加量的增加呈现先增大后减小的趋势，由于LFB 和小麦粉混合形成较弱的面筋网络结构，面团的蓬松度降低，熟面条的硬度增加，但LFB 添加量达到40%时，复合挂面的面团不能形成连续的网状结构，因此硬度有一定程度的减小；挂面的回复性和咀嚼性与硬度呈现相同的变化趋势；挂面的粘着性和弹性随LFB 的添加而显著减小，当添加量超过30%时，粘着性下降幅度较陡，这是由于复合挂面的面团无法形成被面筋包裹的光滑表面；小麦面团由于其均匀连续的面筋结构使其在受到挤压之后具有良好的恢复形变能力，而复合挂面不容易恢复形变；由于LFB 的β-葡聚糖与小麦蛋白竞争有限的水，导致挂面的面筋网络不均匀不连续，因此拉伸力和剪切力显著下降，挂面容易折断，且这种趋势在LFB添加量超过30%时更为显著[18]。
2.2.4 添加LFB 对挂面感官品质的影响 从图3可以看出，LFB 添加量为10%时，大麦特有的清香使得感官评分稍有升高；但超过30%时，挂面膨胀变形严重，咬劲弹性不足，光滑程度差，综合感官评分急剧下降；因此LFB 在混合粉中所占比例越大，挂面的感官评分越低，其原因主要是LFB 的添加稀释了面筋蛋白浓度，同时面筋网络遭到一定程度的破坏[19]。
表2 不同LFB 添加量对挂面质构特性的影响
Table 2 Effect of additive amount of LFB on the noodle texture
注：LFB 旁边的数字代表复合挂面中LFB 添加量（g/100g 干基）（下同）。
对象 硬度/g 粘着性/g·s 回复性/% 弹性/% 咀嚼性 拉伸力/g 剪切力/g小麦面 1 114.18±68.79a -321.85±129.94a 34.23±1.92b 94.74±0.66a 684.94±58.14ab 27.38±5.41a 737.35±99.78a LFB10 1 140.49±79.89a -124.50±31.08b 38.93±5.36b 90.89±2.69b 614.11±104.62b 22.49±1.37b 549.19±25.65b LFB20 1 368.38±65.69c -120.06±61.80b 47.05±2.36a 90.32±2.20b 793.87±69.16a 22.20±2.12b 514.56±23.37b LFB30 1 356.37±83.08bc -70.34±11.45b 48.15±3.84a 88.24±3.29bc 789.19±107.19a 19.35±1.28b 465.53±17.26c LFB40 1 306.06±76.79bc -66.97±8.42b 35.77±4.48b 89.23±2.43b 634.40±71.74b 19.95±3.57b 455.66±6.46c LFB50 1 276.70±86.26bc -66.21±8.32b 34.38±7.52b 85.54±2.83c 581.86±123.34bc 19.97±0.86b 383.12±9.36d LFB60 1 266.57±49.73b -64.12±14.24b 27.06±4.18c 85.34±4.82c 498.82±67.85c 19.29±2.03b 264.01±15.02e
图3 LFB 添加量对挂面感官评分的影响
Fig.3 Effect of additive amount of LFB on sensory evaluation of noodles
2.3.1 LFB 添加量对挂面总淀粉和可消化淀粉含量的影响 由表3可知，复合挂面的总淀粉含量在73.47%和74.21%之间，作为对照的白面包为76.43%；复合挂面的可消化淀粉含量在69.41%和71.32%之间，而LFB 添加量在40%～60%时，可消化淀粉的含量分别为70.12%，69.72%和69.41%，分别比白面包下降了2.72%，4.12%和4.43%，这有利于降低复合挂面的GI 值[20]。随着LFB 添加量的增加，挂面蒸煮损失率升高，可溶性淀粉被溶解，同时，蛋白质和β-葡聚糖能够包裹淀粉，阻碍淀粉酶对淀粉的催化作用，从而降低可消化淀粉含量[21]。
表3 不同样品的总淀粉和可消化淀粉含量分析
Table 3 Analysis of noodle total and digestible starch
对象 可消化的淀粉/% 总淀粉/%白面包 73.84±0.27a 76.43±0.26a小麦面 71.74±0.31bc 74.37±0.29bc LFB10 71.32±1.19bcd 74.21±0.92bc LFB20 70.97±0.51cde 74.08±0.58bc LFB30 70.53±0.33def 73.93±0.49bc LFB40 70.12±0.03ef 73.80±0.41c LFB50 69.72±0.76f 73.62±0.96c LFB60 69.41±0.55f 73.47±0.33c
2.3.2 LFB 添加量对挂面淀粉水解率的影响 由图4可知，样品的淀粉水解曲线可以用一阶动力学模型来描述，添加LFB 的复合挂面和参照食物白面包的水解率在0～30 min 迅速升高，样品前处理时使用的胃蛋白酶将蛋白酶解，减弱了蛋白质对淀粉的包裹作用，使淀粉酶容易进入淀粉分子的内部进行水解，因此水解率迅速升高；30～90 min 内淀粉酶和淀粉持续反应，强度较最初稍缓和，水解率呈现小幅度上升的趋势；90 min 之后淀粉水解较为缓慢，随着水解时间的延长，淀粉分子发生凝沉，分子间结构进行重排，整体趋于稳定，水解曲线亦趋于平滑；而LFB 在较低添加量（10%～30%）时，淀粉的水解率和对照相比有所降低，在180 min 的水解时间内，水解率分别相应降低19.07%～62.01%、22.87%～52.19%和27.02%～55.37%；但在较高添加量（40%～60%）时，淀粉的水解率显著下降，分别比同时间里白面包水解率相应降低35.77%～78.86%、40.19%～69.72%和42.16%～75.39%，水解曲线在0～90 min 并没有上升到平台期，而是在整个水解过程中都显示较为缓慢和平滑，分析其原因是复合挂面的β-葡聚糖含量是小麦挂面的15.87～23.31 倍，β-葡聚糖能够干扰淀粉酶对淀粉的水解，从而降低挂面的GI值[22]。
图4 不同样品在0～180min 的水解曲线（D180）以及拟合曲线
Fig.4 The starch hydrolysis curves of samples at 180 min （D180）and prediction of the first-order kinetic model
2.3.3 LFB 添加量对挂面EGI 的影响 按照动力学方程对样品的水解曲线进行拟合，得到动力学参数见表4，该模型可以充分表示曲线中的数据，R2 在0.97～0.99 之间。由表4可知，白面包的淀粉水解时得到最高的水解平衡浓度（D∞），为76.60%，表明其消化性能很好；水解动力学常数（K）以白面包和小麦面较高，为0.0319 和0.0180，表明二者达到平衡浓度的速度最快。而复合挂面消化性能有所降低，达到平衡浓度所需时间较长，其中，当LFB 添加量达到40%时，其平衡浓度比白面包下降23.01%，K 与LFB 添加量呈极显著负相关（0.881）。
复合挂面的HI 和EGI 随LFB 添加量的增加而减小，且差异显著。以白面包作为参照食物，小麦挂面的EGI 为81.24；LFB 添加量在40%～60%时，复合挂面的EGI 分别为68.61，64.26 和62.81，与白面包相比下降了27.48%，32.08%和33.61%，属于中GI 食物。Zabidi[23]和Petitot[24]研究表明，挂面的特殊结构和组织状态决定了淀粉酶的活力和淀粉的水解率，而食物的消化率很大程度取决于可消化淀粉的含量，和本试验结果一致。因此，为在一定程度上改善代谢综合征患者的饮食结构，控制其糖脂代谢水平以及预防相关慢性病的产生，根据淀粉的消化特性，LFB 添加比例需要不少于40%。
LFB-小麦粉复合挂面的可消化淀粉含量随LFB 添加量的增多而减少，而且添加LFB 可显著降低其淀粉水解率和EGI 值，即通过添加足够量（40%以上）的LFB 可使纯小麦挂面由高GI 食物转变为中GI 食物。添加量为10%～20% LFB 的复合挂面其蒸煮与感官品质虽有下降，但总体影响不显著；而LFB 添加量超过20%的复合挂面其品质的下降与LFB 添加量呈正相关，随着添加量的增加，其蒸煮损失率逐渐增大，感官评分随之降低。因此，添加40%及以上的LFB 使得复合挂面EGI 降低的同时，蒸煮与感官品质也随之下降，故其制作工艺需进一步研发。
表4 不同样品淀粉体外消化的一阶动力学模型参数
Table 4 Digestibility parameters of the first-order kinetic model for the samples
注：* 一阶动力学方程的参数。
对象 R2 D∞/% K/min-1* AUC HI/% EGI白面包 0.9992 76.60 0.0319 11 223.33±68.06a 100.00±0.00a 94.61±0.00a小麦面 0.9992 67.67 0.0180 8 489.00±32.74b 75.64±0.33b 81.24±0.18b LFB10 0.9894 71.23 0.0128 7 748.67±197.28c 69.04±1.37c 77.61±0.75c LFB20 0.9924 65.52 0.0154 7 754.67±46.54c 69.10±0.06c 77.64±0.03c LFB30 0.9935 60.05 0.0150 7 023.00±53.36d 62.58±0.14d 74.06±0.07d LFB40 0.9696 58.97 0.0110 5 909.00±100.18e 52.65±0.62e 68.61±0.34e LFB50 0.9918 62.88 0.0072 5 020.00±98.06f 44.73±0.66f 64.26±0.36f LFB60 0.9865 56.01 0.0080 4 722.00±125.69g 42.07±0.89g 62.81±0.49g
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Effects of Lactobacillus plantarum dy-1 Fermented Barley on Quality and in Vitro Starch Digestion Properties of Noodle