含白藜芦醇的亲水胶体对面包加工品质及淀粉水解抑制作用的调控研究

《Food Bioscience》：Effect of hydrophilic colloids containing resveratrol on dough processing and bread quality

本研究针对白藜芦醇(RSV)稳定性差、限制其在功能性食品中应用的问题，探讨了面包制作过程中混合与烘烤阶段对RSV稳定性的影响，并评估了玉米淀粉、黄原胶等低成本凝胶材料对RSV的保护作用。结果表明，混合是导致RSV损失的关键环节，而RSV富集凝胶可显著提高其在面团中的保留率（玉米淀粉凝胶达44.01%），并有效抑制α-淀粉酶活性，降低面包硬度、提高内聚性。该研究为开发具有代谢健康益处的功能性面包提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的今天，人们越来越希望通过日常膳食来获取具有特定健康益处的功能性成分。白藜芦醇（Resveratrol, RSV）作为一种天然多酚化合物，因其卓越的抗氧化、抗炎、抗糖尿病和心血管保护特性而备受关注。临床前和临床研究均表明，RSV在管理2型糖尿病方面具有潜力，例如降低空腹血糖、餐后血糖指数和改善血脂谱。然而，尽管其健康益处明确，RSV的“脆弱”本性却极大地限制了其在食品中的应用。RSV对紫外线、热和酶降解高度敏感，尤其是在食品加工过程中，其不稳定性导致生物利用度大打折扣。因此，如何将RSV有效地“护送”到最终食品产品中，并确保其在加工和消化过程中保持活性，成为了食品科学领域的一个关键挑战。

将RSV融入日常主食，如面包，无疑是一种理想的递送策略。面包是全球范围内广泛消费的食品，若能成功强化RSV，将为大众提供一种便捷的功能性食品选择。然而，面包制作过程本身对RSV来说却是一场“严酷考验”。从面团的混合（可能引入氧气导致氧化），到高温烘烤，每一个环节都可能造成RSV的降解或损失。此前的研究虽然探索了使用γ-环糊精、玉米蛋白纳米颗粒等复杂封装系统来保护RSV，但这些方法往往成本较高，不利于大规模生产应用。因此，寻找成本低廉、食品级且易于整合到现有面包生产工艺中的RSV保护载体，显得尤为重要。淀粉和亲水胶体（ hydrocolloids）因其出色的成膜性、安全性和成本效益，被认为是极具潜力的候选材料。本研究旨在系统地回答几个核心问题：面包制作过程中，哪个环节对RSV的稳定性影响最大？使用经济可行的淀粉和亲水胶体凝胶（如玉米淀粉、豌豆淀粉、黄原胶、刺槐豆胶）能否有效保护RSV，提高其在最终产品中的保留率？添加RSV及其凝胶载体对面包本身的品质（如质地、颜色）以及其功能性（如抑制淀粉水解、控制餐后血糖）会产生怎样的影响？这项研究由Sunita Karki等人完成，并发表在《Food Bioscience》上，为开发具有代谢健康益处的功能性烘焙食品提供了新的见解和实用方案。

为了回答上述问题，研究人员开展了一系列严谨的实验。研究团队采用了加拿大西部红春小麦粉作为基础原料，并使用了食品级RSV粉末。关键技术方法包括：利用Mixolab混合仪系统评估了不同混合速度（40, 80, 200 rpm）下，添加游离RSV或RSV富集凝胶对面团热机械特性（如吸水率、峰值扭矩、面团形成时间、稳定性和弱化度）的影响，并量化了混合后RSV的回收率。通过快速粘度分析仪（Rapid Visco Analyzer, RVA）模拟烹饪过程，分析了RSV不同存在形式（游离或包埋）对淀粉糊化特性（如峰值粘度、谷值粘度、回生值）的影响，并创新性地通过在RVA分析末期加入α-淀粉酶溶液，绘制消化曲线（digestogram），利用Box-Lucas模型计算水解动力学常数（k），以评估RSV对淀粉酶解的抑制效果。扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）被用于观察RSV负载玉米淀粉凝胶的微观结构。此外，研究还进行了小规模面包制作，对成品面包的比容、孔隙率、色泽（使用CIELab系统）和质构特性（硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等）进行了全面分析，并最终测定了面包中RSV的回收率。统计学分析采用单因素方差分析（ANOVA）和 Honestly Significant Difference (HSD) 检验。

1. 结果与讨论

3.1. RSV添加对小麦粉及混合过程中性能的影响

研究发现，混合是面包制作过程中对RSV回收率影响最大的阶段，平均回收率仅为33%，且混合速度对回收率无显著影响。这种损失可能源于混合过程中空气掺入导致的RSV氧化，以及RSV的羟基与面筋蛋白暴露的结合位点发生相互作用。Mixolab分析显示，添加游离RSV会降低面团稳定性，而RSV富集凝胶（尤其是刺槐豆胶凝胶）则能 counteract 这种负面影响，显著提高面团稳定性。在RSV回收率方面，玉米淀粉凝胶（RSV_CS）和黄原胶凝胶（RSV_XG）表现最佳，回收率分别达到44.01%和39.04%，显著高于游离RSV面团（34.97%）。这表明玉米淀粉可能通过物理屏障、氢键和疏水相互作用形成稳定的基质，有效保护RSV。

3.2. 温度升高对RSV稳定性及其作为淀粉水解抑制剂有效性的影响

RVA分析表明，游离RSV的加入显著降低了小麦粉的表观峰值粘度、谷值粘度和回生值，提示RSV与淀粉之间存在相互作用。而当RSV被玉米淀粉包埋时，这种降低效应得到缓解。消化动力学分析显示，所有含RSV的样品其淀粉水解速率常数（k）均显著低于对照组。其中，RSV负载的玉米淀粉凝胶（k=0.871 min^-1）和黄原胶凝胶（k=0.817 min^-1）的水解速率最低，表明这些凝胶能有效保护RSV在加热过程中保持活性，从而更好地抑制α-淀粉酶活性。SEM显微照片揭示了RSV加入后玉米淀粉凝胶形成了连续的、具有定向多孔结构的薄膜网络，这有助于RSV的稳定和包埋。

3.4. 面包特性及白藜芦醇回收率

在面包品质方面，添加游离RSV或RSV_CS对面包色泽和切片面积影响不大。然而，RSV_CS面包的孔隙率显著高于对照组和游离RSV面包。更重要的是，RSV_CS面包的硬度（1086 g）和咀嚼性（913 g）显著低于对照组（硬度2059 g，咀嚼性1475 g）和游离RSV面包（硬度2030 g，咀嚼性1488 g），同时其内聚性（0.84）和回复性（0.47）显著更高，表明面包质地更柔软、更具弹性。最终，RSV_CS面包中的RSV回收率达到45.56%（干基），显著高于游离RSV面包的41.11%（干基），相当于每100克干面包中含有约270毫克RSV。这证实了玉米淀粉凝胶在完整的面包制作过程中（包括混合和烘烤）对RSV具有持续的保护作用。

综上所述，本研究清晰地表明，将白藜芦醇（RSV）整合到面包中是可行的，但需要克服加工过程中的稳定性挑战。研究确认面团混合是导致RSV损失的关键环节，而烘烤温度并未显示出对RSV的显著降解。在评估的几种低成本凝胶材料中，玉米淀粉和黄原胶凝胶被证明是保护RSV、提高其回收率和增强其抑制α-淀粉酶活性的有效载体。特别是玉米淀粉凝胶（RSV_CS），它不仅显著提高了RSV在面包中的保留率，还意外地改善了面包的质地，使其更柔软、内聚性更佳，这可能会提升消费者的接受度。这项研究的意义在于，它提供了一种经济实用、符合食品级要求的策略，利用常见的食品成分（淀粉和亲水胶体）来稳定RSV，从而促进其在日常主食中的应用。通过这种方式开发出的功能性面包，不仅保留了RSV的健康潜能（如通过抑制淀粉水解帮助控制餐后血糖），还兼顾了产品本身的感官品质。这为开发针对代谢健康（如糖尿病管理）的功能性食品开辟了新的途径。未来的研究可以进一步关注消费者对RSV强化面包的接受度，并通过临床 trials 验证其在实际食用后对餐后血糖反应的影响，同时深入探究RSV与不同凝胶载体之间的化学和结构相互作用机制。