探索菜籽蛋白分离物在创新意大利面配方中的潜力

《Applied Food Research》：Exploring the potential of rapeseed protein isolate in innovative pasta formulations

本研究评估了5%-20%菜籽蛋白 isolate（RPI）对意大利面烹饪性能、质地、感官及营养成分的影响。结果表明，5%-10% RPI替代可优化吸水率（WA）、降低烹饪损失（CL），提升蛋白质含量（最高达18%）且不影响结构稳定性，其中10% RPI样品综合性能最佳。然而，15%-20% RPI导致质地松散、颜色变深及感官接受度下降。FTIR证实RPI增强蛋白质-淀粉相互作用，DPPH测试显示其生物活性化合物含量显著增加，尤其是槲皮素和鼠李糖。研究为开发高蛋白可持续意大利面提供了理论依据。

　　这项研究探讨了在小麦基意大利面中加入不同比例的油菜籽蛋白浓缩物（RPI）对食品质量的影响，重点分析了其营养价值、烹饪性能、质地、流变学特性以及感官特性。通过实验，研究者评估了RPI在0%、5%、10%、15%和20%的替代水平下对意大利面的影响，并在多个方面进行了详细分析。

在研究中，RPI的加入显著提高了意大利面的总蛋白含量，并对面团的结构特性产生了影响。当RPI的替代比例为5%至10%时，意大利面在营养增强、质地、烹饪性能和感官接受度之间取得了良好的平衡。特别是10% RPI的添加表现出最优的特性，如最低的烹饪损失、最佳的水分吸收、高消化性以及显著提升的蛋白含量（达到18%），同时不损害结构完整性。然而，当RPI的添加比例超过15%时，意大利面的质地变得更硬，颜色变得更深，但整体的消费者接受度下降。尽管如此，体外消化分析表明，即使经过加工，油菜籽蛋白仍保持了较高的生物利用度。

研究者采用多种方法评估了意大利面的性能。在流变学分析方面，使用了动态流变仪和Mixolab设备，分别测量了面团的存储模量（G'）、损耗模量（G"）和损失正切（tan δ），以及在混合和加热过程中面团的特性。结果显示，随着RPI含量的增加，面团的G'和G"值显著上升，表明其弹性增强，能量耗散能力提高。然而，tan δ值也略有上升，说明RPI对面团的结构产生了一定的影响，可能通过干扰面筋网络的形成。温度扫描测试进一步表明，RPI的加入有助于在加热过程中形成更强的粘弹性网络，这可能对意大利面的最终质地和稳定性产生积极影响。

在烹饪性能方面，研究者分析了意大利面的最优烹饪时间（OCT）、水分吸收（WA）、烹饪损失（CL）和膨胀指数（SI）。随着RPI含量的增加，OCT显著缩短，这可能是因为RPI加速了面团的水合过程。WA和SI则在RPI添加量增加时呈现波动趋势，其中10% RPI的添加量表现出最佳的水分吸收和膨胀性能。然而，当RPI含量超过15%时，烹饪损失和膨胀指数开始下降，这可能与淀粉的过度提取有关，特别是在高温处理下，淀粉和蛋白质的相互作用可能影响意大利面的稳定性。

此外，研究者还分析了意大利面的颜色变化。通过Minolta色差计测量了L*（亮度）、a*（红绿轴）和b*（蓝黄轴）参数，结果表明随着RPI添加比例的增加，颜色变得更加深沉，这可能是由于RPI中某些化合物如类黄酮和酚类物质的氧化作用，以及在干燥过程中发生的美拉德反应。ΔE值的增加表明，RPI的加入显著改变了意大利面的颜色，使其在视觉上与原始样本产生明显差异。

在微观结构分析方面，研究者使用扫描电子显微镜（SEM）观察了不同RPI添加比例下的意大利面样品。结果显示，随着RPI添加比例的增加，意大利面的结构变得更加疏松和不连续。特别是在15%和20%的添加比例下，淀粉颗粒与蛋白质之间的结合力减弱，导致结构松散。这些变化可能影响意大利面的质地和烹饪性能，尤其是在高蛋白含量的配方中。

在生物活性化合物分析方面，研究者评估了总酚类物质（TPC）、总类黄酮（TFC）和DPPH自由基清除能力。尽管RPI本身不含大量的酚类物质，但其加入显著改变了意大利面的酚类物质含量，特别是某些类黄酮如山奈酚和槲皮素的增加。这些化合物具有抗氧化和抗炎特性，可能为RPI增强的意大利面提供额外的健康益处。然而，值得注意的是，控制样本中的一些化合物如山奈酚的含量高于RPI添加的样品，这可能需要进一步的研究以理解这一现象。

化学成分分析表明，RPI的加入显著提高了意大利面的蛋白质含量，同时降低了碳水化合物含量。对于蛋白质含量，RP20（20% RPI）达到了25.92%，这比控制样本高出约150%。这表明RPI是一种有效的蛋白质增强剂。然而，随着RPI添加比例的增加，碳水化合物含量相应减少，这可能影响意大利面的口感和烹饪特性。

体外蛋白消化性测试显示，随着RPI添加比例的增加，蛋白质的消化性先提高后下降。在5%到15%的添加范围内，RPI的加入提高了蛋白质的生物可及性，而在20%的添加比例下，消化性有所下降。这可能是因为高比例的RPI导致面团结构过于紧密，限制了消化酶的渗透能力。然而，研究结果表明，RPI仍具有较高的消化性，这使其成为一种潜在的优质蛋白质来源。

傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析进一步确认了RPI在意大利面中的存在，并揭示了其对食品化学结构的影响。光谱分析显示，RPI的加入增强了蛋白质和碳水化合物的结构特征，包括与氢键相关的O–H/N–H峰、与蛋白质二级结构相关的酰胺I/II带，以及与碳水化合物相关的C–O键峰。这些结果支持了RPI在增强意大利面营养价值方面的潜力。

在感官评估方面，研究者邀请了60名半训练有素的评审员对不同RPI添加比例的意大利面进行了评价。结果显示，所有样品的总体可接受性均较高，但高比例的RPI（如15%和20%）可能导致口感变软、面筋网络变弱，从而影响消费者对口感的评价。此外，高比例RPI的添加可能使意大利面的气味变得不那么吸引人，这可能与油菜籽蛋白的天然苦味或植物性气味有关。因此，建议在高比例RPI添加的情况下，采用其他策略如风味增强剂来提升感官特性。

综上所述，这项研究展示了RPI在提高意大利面蛋白质含量方面的潜力，特别是在5%至10%的添加比例下，能够实现营养提升与烹饪性能、质地和感官接受度之间的良好平衡。尽管高比例的RPI可能导致某些性能下降，但通过适当的配方调整和加工优化，仍有可能克服这些挑战。研究结果为食品生产商提供了一个新的视角，以开发高蛋白、营养丰富的意大利面产品，同时考虑可持续性和对传统蛋白质来源的替代需求。