番茄与亚麻籽副产物强化无麸质面食的技术特性、营养品质及淀粉消化性研究

《Food Science & Nutrition》：Technological and Nutritional Characteristics of Gluten-Free Pasta Enriched With Tomato and Linseed By-Products

本研究通过添加番茄渣粉（10%和15%）和亚麻籽饼粉（10%和15%）对无麸质（GF）面食进行营养强化，系统评估了其蒸煮特性、质构参数、膳食纤维含量及淀粉消化特性。结果表明，两种副产物均显著提高了产品的总膳食纤维（TDF）和抗性淀粉（RS）含量，并有效降低预测血糖指数（pGI），为开发兼具高营养与低血糖响应的功能性GF食品提供了新策略。

　　

1 引言

传统硬质小麦或软质小麦制成的面食不适合乳糜泻患者食用。乳糜泻是一种炎症性肠道疾病，特征是在遗传易感个体摄入含麸质谷物后引发小肠黏膜损伤。目前最有效的治疗方法是通过终身无麸质（GF）饮食避免小麦及相关谷物制品。近年来，GF面食的市场需求持续增长，2022年全球市场规模达15.2亿美元，预计年均复合增长率将达7.6%–9.2%。这一增长不仅源于乳糜泻人群，还受到小麦过敏、非乳糜泻麸质敏感群体及健康消费趋势的推动。

然而，GF产品通常存在碳水化合物和脂肪过量而钙、铁、纤维、维生素B₁₂、维生素D、锌和镁等营养素缺乏的问题，可能增加糖尿病、肥胖和心血管疾病风险。通过添加功能性成分强化GF面食的营养价值已成为重要策略。农业食品加工副产物（如番茄渣和亚麻籽饼）富含膳食纤维、蛋白质和生物活性物质，为其在GF面食中的应用提供了潜力。联合国数据显示全球每年浪费约10.5亿吨食物，其中60%以上发生在家庭层面，欧盟2022年食品浪费量达5900万吨（人均132公斤）。这些副产物仍富含营养成分，可被回收用于食品、制药和化妆品行业。

番茄渣占鲜番茄质量的2%–10%，是纤维（60–70 g/100 g干基）、抗氧化物质（5–10 g/100 g干基）和蛋白质（10–20 g/100 g干基）的良好来源。亚麻籽饼是亚麻籽油提取的副产物，富含蛋白质和水溶性纤维。已有研究通过添加豆类粉、发芽鹰嘴豆粉、甘薯粉等提高了GF面食的蛋白质、纤维和抗氧化活性，但营养强化与感官品质的平衡仍是挑战。

2 材料与方法

2.1 原材料

番茄渣粉（T）由Zimba Canning公司（阿尔及利亚）的番茄渣经45°C干燥10小时后粉碎制得。亚麻籽饼粉（L）由Health Embassy公司（英国）提供，为液压榨油后的残渣。对照组GF面食（C）由66.7%大米粉和33.3%蚕豆粉组成。强化样品分别用10%或15%的番茄渣粉（T10和T15）或亚麻籽饼粉（L10和L15）替代基础配方。

2.2 面食制备

面食生产工艺包括：将对照组面粉混合物加水至40%湿度，经PROGEL挤出机预处理（螺杆温度130°C；颗粒出口温度85°C–90°C；挤出压力10 bar；颗粒长度5 mm）。随后使用Mac30中试设备（配备预揉捏罐、真空揉捏罐、挤出缸和特氟隆模具）立即制备短切面食（通心粉形态）。所有样品在低温（最高60°C，17小时）下干燥，以减少热损伤并保留营养特性。

2.3 化学成分分析

采用AACC标准方法测定水分（44-15.02）、蛋白质（凯氏定氮法，46-11.02，转换系数6.25）、脂肪（酸水解后石油醚索氏提取，30-10.01）、灰分（08-01.01）和总膳食纤维（TDF，32-05.01）。碳水化合物通过差值计算，能量值按蛋白质4 kcal/g、碳水化合物4 kcal/g、脂肪9 kcal/g、纤维2 kcal/g换算。

2.4 面食品质参数测定

2.4.1 蒸煮损失和吸水率

最佳蒸煮时间（CT）确定为8分钟。蒸煮损失（CL）按AACC 66-50方法测定，为蒸干面食煮水后所得固形物重量（g/100 g干面食）。吸水率（WA）为蒸煮后面食重量增加的百分比。

2.4.2 色泽

使用Chroma Meter CR-II色度计在CIE-Lab系统下测量。L值表示亮度（0为黑色，100为白色），a和b分别为红-绿和黄-蓝色谱坐标。总色差（ΔE）按公式计算：ΔE = √[(L_i - L_C)² + (a_i - a_C)² + (b_i - b_C)²]。

2.4.3 质构

使用TA.XTPlus质构分析仪测定熟面食的硬度和粘附性。硬度为压缩样品所需的最大力（变形80%，测试速度2 mm/s），粘附性为探头从样品表面脱离所需的功（负面积）。

2.5 淀粉消化性与预测血糖指数（pGI）

采用AACC 32-40.01方法（略有修改）进行体外淀粉消化性分析。在0、20、30、60、90、120、150和180分钟时，通过胰腺α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶孵育后分光光度法测定葡萄糖释放量。快速消化淀粉（RDS）和慢速消化淀粉（SDS）分别基于孵育20分钟和120分钟的结果计算。抗性淀粉（RS）通过K-RSTAR试剂盒测定。水解指数（HI）为样品与参考样品（白面包）0–180分钟曲线下面积（AUC）的比值。预测血糖指数（pGI）按公式计算：pGI = 39.71 + 0.549×HI。

2.6 统计分析

使用STATGRAPHICS Centurion进行单因素方差分析（ANOVA），InfoStat进行Pearson线性相关分析。

3 结果与讨论

3.1 原材料与面食样品的化学成分

大米粉的蛋白质含量为7.7 g/100 g，蚕豆粉蛋白质含量为28.2 g/100 g。番茄渣粉的蛋白质、脂肪、灰分和TDF分别为16.1 g/100 g、5.00 g/100 g、4.04 g/100 g和62.9 g/100 g。亚麻籽饼粉的相应值为27.0 g/100 g、15.52 g/100 g、5.09 g/100 g和37.5 g/100 g。

所有面食样品的水分含量均为10.6%。强化后样品的纤维含量显著增加，其中T15样品的TDF最高（8.7 g/100 g），符合欧盟法规（EC No 1924/2006）“高纤维”声称要求（＞6 g/100 g）。L样品的TDF为3.8–5.1 g/100 g，属于“纤维来源”（＞3 g/100 g）。蛋白质含量方面，L强化样品（16.5–16.7 g/100 g）显著高于对照组（14.7 g/100 g）和T样品（15.0–15.3 g/100 g），源于亚麻籽饼的高蛋白特性。能量值上，T样品（344–346 kcal/100 g）低于对照组（354 kcal/100 g）和L样品（355–356 kcal/100 g）。

3.2 面食品质参数

3.2.1 吸水率与蒸煮损失

除L10样品吸水率显著增加外，其他样品与对照组无显著差异，可能与不溶性纤维的羟基通过氢键促进水合作用有关。蒸煮损失方面，L10和L15样品（4%–5%）与对照组无显著差异，且低于行业可接受阈值（8%），归因于蛋白质和脂质对淀粉颗粒的包覆作用减少溶出。相反，T样品蒸煮损失随添加比例增加（T10和T15分别增加100%和131%），源于高不溶性纤维削弱淀粉基质结构。

3.2.2 色泽

所有强化样品的L值低于对照组，表明色泽更深。a值从对照组的负值（绿色调）转为正值（红色调），源于番茄红素和类胡萝卜素等色素。b*值（黄色调）在L样品中较低，T样品蒸煮后显著高于对照组。色差ΔE均大于3，理论上可被消费者察觉，但市场已有蔬菜强化面食，可能提升接受度。

3.2.3 硬度与粘附性

所有强化样品的硬度均显著低于对照组，T15（纤维最高）硬度最低（降低34%），表明纤维削弱淀粉基质结构。粘附性均显著增加，L样品尤为明显，与蛋白质含量高度负相关（r = -0.988）。高蛋白成分和可溶性纤维（如亚麻籽饼中的水溶性纤维）通过增稠和水分保持作用贡献粘附性。

3.3 淀粉组分与预测血糖指数

所有强化样品的快速消化淀粉（RDS）显著降低，慢速消化淀粉（SDS）无显著变化，抗性淀粉（RS）显著增加。L样品对RS的提升效果优于T样品，源于其更高的脂质、蛋白质和可溶性纤维含量，这些成分通过包覆淀粉颗粒、竞争水分和形成直链淀粉-脂质复合物抑制消化酶作用。

预测血糖指数（pGI）显著降低：对照组为85.1，T10和T15分别为82.4和78.9，L10和L15分别为82.0和78.1。pGI降低与副产物添加量呈正相关，主要源于RDS减少和RS增加。这对需低血糖饮食的慢性疾病（如2型糖尿病、代谢综合征、肥胖）管理具有重要意义。

4 结论

本研究证实番茄渣和亚麻籽饼副产物可有效提升无麸质面食的营养价值。亚麻籽饼强化更好地改善了抗性淀粉含量和蒸煮品质（低蒸煮损失），而番茄渣强化则带来更高的总膳食纤维含量（符合“高纤维”标准）。所有强化样品均显著降低预测血糖指数，通过减少快速消化淀粉和增加抗性淀粉实现。该研究为开发功能型GF产品提供了科学依据，支持食品生产中的循环经济策略。