“十四五”国家重点研发计划项目|河南工业大学王晓曦教授：耐消化挂面专用小麦粉原料选择研究- 大数跨境

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“十四五”国家重点研发计划项目|河南工业大学王晓曦教授：耐消化挂面专用小麦粉原料选择研究

食品工业科技编辑部

2026-03-24

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》www.spgykj.com

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入选中国科技期刊卓越行动计划

本文获河南省科技研发计划联合基金项目；山东省基地和人才计划（博士后）项目；中国博士后科学基金面上项目；“十四五”国家重点研发计划项目。

摘要

为满足消费者对挂面日益增长的健康化需求，促进专用小麦粉产业高质量发展，选取全国范围内16种挂面专用小麦粉为研究对象，对其营养、加工和食用品质3个维度共40项品质指标进行测定，采用体外动态模拟消化系统对所制作挂面进行消化，借助相关性分析、主成分分析和聚类分析得到耐消化挂面专用小麦粉的关键指标及其推荐取值范围。结果表明，16种挂面专用粉的品质指标变异系数范围为1.13%~227.90%，具有代表性；相关性分析和主成分分析结合变异系数筛选出耐消化挂面专用小麦粉的关键指标为B淀粉、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间、峰值黏度和糊化焓值，聚类分析得到适合作为耐消化挂面专用粉的关键指标参考取值范围：B淀粉含量10.15%~16.91%、灰分含量0.42%~0.73%、粗细度10xx/11xx质量占比6.06%~26.20%、面团形成时间4.20~15.00 min、峰值黏度1492.00~2697.00 cP、糊化焓值1.34~2.85 J/g。本研究可为挂面专用粉耐消化性品质的预测以及营养功能性挂面的开发提供理论参考。

作为最古老且有效的食品保鲜技术，低温贮藏在维持肌肉食品、水果和蔬菜的安全及质量方面发挥着关键作用，根据贮藏环境温度的不同，现代工业中通常以冷藏（0~4 ℃）和冷冻（低于−18 ℃）两种方式来提高产品的品质稳定性。近年来，与传统肉制品相比，调理牛排因其食用方便、营养均衡等优势，越来越受到消费者的青睐。调理牛排产品通常采用冷藏或者冷冻方式进行贮运销售。传统的冷藏技术货架期较短，难以进行长线的冷链运输；此外，尽管冷冻技术可以大幅度延长货架期，但是贮藏过程中冰晶的生长/再结晶会对肌肉组织造成剧烈的机械损伤，解冻后过多的汁液损失会直接损害行业的经济效益和消费者的健康需求。因此，有必要开发新型的低温保存技术以维持食品原有的品质。

挂面专用小麦粉制作出的挂面相比普通粉口感劲道、色泽更好，不易断条和糊汤。现阶段挑选挂面专用小麦粉时大多从挂面感官角度（如色泽、外观及口感）和食用品质等方面对小麦粉品质指标进行把控。如王伟鹏等根据挂面工艺特点和用户对挂面颜色、外观及口感方面的要求，明确了适合手工挂面的专用小麦粉关键品质指标及其范围。金铭以挂面蒸煮与食用品质为依据，得出回生值和峰值黏度等作为挂面专用粉的筛选指标。目前我国关于挂面专用粉评价现行标准仅有1993年3月颁布的行标LS/T 3202-1993面条用小麦粉，也是以挂面面条品尝评分值作为参考，对专用小麦粉理化指标进行规定。另一方面，近年来肥胖和饮食相关疾病的发病率不断上升，随着消费者营养意识的提高，除了关注口感、色泽等因素，在挂面营养功能性方面也提出了更高的要求，具备低消化性的挂面更易受到消费者的青睐。因此，仅从挂面感官、食用等品质方面来规定专用粉已不能满足消费者的健康化需求，从原料端明确适合加工耐消化挂面专用粉的关键影响指标及阈值区间，对今后挂面专用粉的品质预测和市场开发有重要意义。

目前有关耐消化挂面原料粉方面的研究多是采用小麦粉与其他成分复配得到混合粉，如在小麦粉中添加苦荞粉、燕麦粉、青稞粉等杂粮，以及高直链玉米淀粉、谷朊粉和麦麸膳食纤维等功能性成分来降低淀粉消化速率，缺乏单纯从小麦粉原料品质端角度切入来进行耐消化挂面专用小麦粉选择的研究。另外，目前主成分分析与聚类分析相结合的方法在小麦粉原料指标筛选方面有着较广泛应用。李建华选用包含高、中、低筋的20种市售小麦粉，对其糊化特性和流变学特性等进行测定，结合主成分分析和聚类分析筛选出了适合于制作发酵包子小麦粉的指标范围。隋勇等测定了2个不同等级小麦粉和12个不同粉路小麦次粉的营养品质和加工特性，采用主成分分析提取了4个主成分，结合聚类分析成功筛选出不同粉路小麦次粉品质评价的主要指标。

基于此，本研究选取全国范围内16种挂面专用小麦粉为研究对象，对小麦粉的营养特性、加工品质和食用品质3个维度共40项品质指标进行测定，采用DHSI-IV动态模拟消化系统进行体外模拟消化，借助变异性分析、相关性分析和主成分分析筛选出耐消化挂面专用小麦粉关键性指标，结合聚类分析方法得到上述关键性指标的取值范围。以期直接从原料品质角度上判断是否为一款具有耐消化淀粉特性的挂面原料，从而为挂面专用粉的品质改良和产品预测提供参考，为后续低GI挂面的开发提供科学依据。

结果与分析

2.1 16种挂面专用小麦粉品质指标描述性分析

2.1.1 小麦粉营养品质指标描述性分析

16种挂面专用小麦粉营养指标（以干基计）如表2所示。淀粉相关指标中，总淀粉范围为74.47%~85.12%，直链淀粉范围为21.99%~33.91%，损伤淀粉范围为5.17%~6.69%，B淀粉范围为10.15%~19.78%。其中直链淀粉和B淀粉的变异系数为26.84%和16.61%，表明两者数据分布相对于总淀粉和损伤淀粉较为分散，离散程度较大。蛋白质范围为11.08%~14.17%，脂肪范围为0.91%~2.05%，氨基酸总量（TAA）范围为10.088~13.952 g/100 g，膳食纤维范围为1.40%~3.22%，烟酸（VB3）、泛酸（VB5）含量范围分别为127.23~389.26 μg/100 g和0.24~0.51 mg/100 g。另外硫胺素（VB1）仅在F2、F3、F9和F12四种粉中检出，核黄素（VB2）在所有样品里未检出（<0.050 mg/100 g）。脂肪、硫胺素、烟酸、泛酸、膳食纤维的变异系数均大于10%，分别为23.57%、227.90%、35.06%、18.69%和39.16%，蛋白质与氨基酸总量变异系数较小，分别为7.67%和8.81%，表明两指标数据分布较为集中。

表 2 16种挂面小麦粉营养品质指标

Table 2. Nutritional indicators of 16 types of wheat flours for dried noodles

注：变异系数（Coefficient of Variation，CV）（%）＝标准差/平均值×100；同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05），表3~表7同。

2.1.2 小麦粉加工品质指标描述性分析

灰分既是表征加工精度的重要指标，也可作为衡量小麦粉矿质元素含量的营养指标，由图1可得，16种挂面小麦粉灰分（以干基计）含量范围为0.29%~0.83%，变异系数为28.66%，从变异系数上来看小麦粉灰分含量跨度较大；湿面筋（以干基计）含量范围为29.75%~37.44%，变异系数为9.94%。小麦粉粗细度即粒度，以残留在规定筛层上的粉类占试样的质量分数表示，由表3可得，8类不同粗细度粉的变异系数，除‘-/9xx’为47.30%外，其余7类均大于50%，表明16种挂面小麦粉粗细度分布相差较大，受样品影响较大。

图 1 16种挂面小麦粉灰分和湿面筋含量

Figure 1. Ash content and wet gluten content of 16 types of wheat flours for dried noodles

注：图中不同小写字母表示差异显著（P<0.05）；图2同。

表 3 16种挂面小麦粉粗细度

Table 3. Fineness degree of 16 types of wheat flours for dried noodles

注：axx/bxx指通过axx筛网孔径而没有通过bxx筛网孔径小麦粉质量占比（%），如：‘-/9xx’指未通过9xx筛网孔径的小麦粉质量占比；‘9xx/10xx’指通过9xx筛网孔径而没有通过10xx 筛网孔径小麦粉质量占比，表8同。

小麦粉粉质特性是反映面团流变学特性的重要指标。如表4所示，16种挂面小麦粉流变学特性中，除粉质吸水率外，其余指标变异系数均大于50%，表明不同挂面小麦粉样品的粉质特性存在一定差异，数据跨度较大。其中粉质吸水率、形成时间和稳定时间分别在60.70%~66.20%、1.40~15.00 min和3.37~21.07 min之间，弱化度范围为15.00~142.00 FU，粉质指数范围为41.00~289.00 mm。淀粉糊化时黏度急剧上升，形成糊状，如表5所示，16种小麦粉RVA糊化特性中，峰值黏度、低谷黏度和最终黏度范围分别为1456.00~3422.50 cP、634.50~2091.00 cP和1472.50~3432.50 cP，三者变异系数均大于20%。崩解值、回生值和峰值时间范围分别为600.00~1398.00 cP、838.00~1582.50 cP和5.57~6.53 min，其中峰值时间的变异系数最小，为4.31%。DSC可以从热学角度表征淀粉的糊化性质，如表6所示，16种挂面小麦粉糊化初始温度、糊化峰值温度、糊化最终温度和糊化焓值的范围分别为51.47~58.64 ℃、61.73~64.20 ℃、67.53~70.18 ℃和0.89~4.12 J/g。糊化焓值的变异系数显著相比其他三个指标大，为83.04%。

表 4 16种挂面小麦粉粉质特性

Table 4. Farinograph properties of 16 types of wheat flours for dried noodles

表 5 16种挂面小麦粉糊化特性

Table 5. Pasting properties of 16 types of wheat flours for dried noodles

表 6 16种挂面小麦粉热特性

Table 6. Thermodynamic properties of 16 types of wheat flours for dried noodles

2.1.3 小麦粉食用品质指标描述性分析

挂面烹调过程中由于各种物理、化学和酶的修饰作用，会影响淀粉的消化率及其营养价值。由表7可得，16种挂面最佳烹调时间范围为4.75~7.50 min，变异系数为11.59%。烹调损失率范围为4.24%~7.40%，除F3、F4和F16样品外，其余挂面熟断条率均为0，16种挂面的烹调损失率和熟断条率均符合标准GB/T 40636-2021挂面，其中所规定范围为：烹调损失率≤10.0%，熟断条率≤5.0%。挂面烹调损失率和熟断条率的变异系数分别为12.57%和224.58%，三项指标变异系数均大于10%，不同挂面食用品质指标存在差异。综合上述三个维度品质指标，从变异系数来看16个挂面小麦粉的品质受样品影响较大，所选16种供试样品具有代表性。

表 7 16种挂面小麦粉食用品质

Table 7. Edible quality of 16 types of wheat flours for dried noodles

2.1.4 挂面淀粉水解率描述性分析

由图2得，16种挂面样品在120 min时淀粉水解率H120范围为19.46%~29.12%，变异系数为17.86%；随着消化时间的延长，在240 min消化终点时淀粉水解率H240范围为30.64%~47.08%，变异系数为17.08%，此消化趋势与黄艳梅的研究结果类似，从变异系数看16种样品在淀粉耐消化特性上存在一定差异。动态模拟消化模型挂面的终点淀粉水解率与以往有关其静态消化的研究数据相比而言偏低，原因可能是两者消化液酶的添加量和类型有所差异；另外Bornhorst等指出，食物在仿生胃模型内较长的停留时间很大程度上会抑制淀粉的水解率，这可能也是造成动态和静态两种消化模型淀粉水解率差异的原因。

图 2 16种挂面消化120 min和240 min时的淀粉水解率

Figure 2. Starch hydrolysis rate of 16 types of dried noodles at 120 min and 240 min digestion time

2.2 16种挂面专用小麦粉品质指标与淀粉水解率相关性分析

对小麦粉营养、加工、食用品质三个维度指标与挂面淀粉水解率进行Pearson相关性分析如表8所示。结果显示，H120与B淀粉、峰值黏度、挂面烹调时间呈显著正相关（P<0.05），与崩解值呈极显著正相关（P<0.01）；H240与峰值黏度、崩解值呈显著正相关（P<0.05），与B淀粉呈极显著正相关（P<0.01）。H120与氨基酸总量、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间呈显著负相关（P<0.05），与糊化焓值呈极显著负相关（P<0.01）；H240与直链淀粉、峰值时间呈显著负相关（P<0.05）。相关性分析表明各项指标之间相关性复杂且存在信息重叠，综上所述，从小麦粉40个品质指标中选择相关性高的直链淀粉、B淀粉、氨基酸总量、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间、峰值黏度、崩解值、峰值时间、糊化焓值、挂面烹调时间11个指标进行主成分降维分析，以进一步精简筛选品质指标。

表 8 小麦粉品质指标与淀粉水解率的相关系数

Table 8. Correlation coefficient between quality index of wheat flour and starch hydrolysis rate

注：^*表示在0.05水平上相关性显著，^**表示在0.01水平上相关性极显著。

2.3 不同挂面专用小麦粉品质指标主成分分析

2.3.1 主成分选择

主成分分析法（principal components analysis，PCA）是一种基础的多变量统计分析方法，通过降维减少变量个数，实现信息浓缩，适用于指标之间存在一定相关和信息重叠的情况。以特征值>1的方差贡献率确定最优主成分数，由表9和图3可得，第1主成分的特征值为3.224，方差贡献率为29.307%，为最重要的主成分；后两个主成分的重要性依次降低，前3个主成分对应的累计方差贡献率达到71.460%，表明3个主成分已经包含了绝大部分信息，因此可以用缩减得到的3个主成分代替进一步筛选适宜进行评价的指标。

表 9 主成分特征值及贡献率

Table 9. Principal component eigenvalue and contribution rate

图 3 主成分分析碎石图

Figure 3. Principal component analysis lithotripsy

由主成分因子载荷矩阵表可知，其绝对值越大，对该主成分影响越主要（表10）；因此，主成分1以B淀粉（CV=16.61%）的影响为主，峰值时间（CV=4.31%）、粗细度10xx/11xx（CV=90.62%）的影响为辅；主成分2以灰分（CV=28.66%）的影响为主，氨基酸总量（CV=8.81%）和糊化焓值（CV=83.04%）的影响为辅；主成分3以峰值黏度（CV=20.86%）为主，以面团形成时间（CV=98.17%）和崩解值（CV=9.60%）的影响为辅。结合变异系数和相关性分析结果，最终得到6种挂面专用小麦粉关键性指标分别为B淀粉、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间、峰值黏度、糊化焓值。

表 10 主成分因子载荷矩阵

Table 10. Principal component factor load matrix

注：加粗的数据为同一主成分中贡献率较大的品质指标。

2.3.2 主成分线性关系和综合得分F的计算

依据成分矩阵计算特征向量矩阵，另外将参与分析的原始变量进行数据标准化转变为无量纲值，对应记为X_{i（i=1~11）}，变量标准化值结合特征向量矩阵构建3个主成分的函数表达式Z_i（i=1~3）如下所示：

Z₁=0.374X₁−0.463X₂−0.162X₃−0.006X₄+0.390X₅+0.094X₆+0.180X₇−0.302X₈+0.415X₉−0.102X₁₀−0.231X₁₁

Z₂=−0.021X₁+0.038X₂+0.479X₃+0.513X₄−0.417X₅−0.033X₆+0.179X₇+0.078X₈+0.284X₉−0.437X₁₀+0.414X₁₁

Z₃=−0.071X₁−0.225X₂+0.204X₃−0.124X₄+0.110X₅+0.711X₆+0.738X₇+0.563X₈+0.284X₉−0.085X₁₀+0.158X₁₁

3个表达式中，X₁~X₁₁分别为直链淀粉、B淀粉、氨基酸总量、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间、峰值黏度、崩解值、峰值时间、糊化焓值、挂面烹调时间。

以每个主成分对应的方差贡献率占比计算其权重系数，结合上述函数表达式可得综合得分公式F：

结合上述所有主成分的函数表达式计算综合得分F如表11所示。其值越大，表示挂面具有越缓慢的淀粉消化特性，越耐消化。由综合得分情况表可知，16份挂面中，F5样品得分最高，达到了1.94分，其次是F8和F16样品，分别为0.98和0.79分；F7、F13、F11样品综合得分最低，为−0.89、−1.53和−2.21分。

表 11 16种挂面主成分综合得分

Table 11. Composite score of principal components for 16 types of dried noodles

2.4 不同挂面专用小麦粉聚类分析

聚类分析（cluster analysis，CA）是对未知变量相似程度进行定量分组的一种数学分类方法。以主成分得到的综合得分作为变量，采用组间联接（平方欧氏距离）法对供试的16个小麦粉样品进行系统聚类分析，结果如图4所示，当欧氏距离为7时，不同样品聚为3类。第一类为F3、F5、F8、F9、F10、F14、F16号样品；第二类为F1、F2、F4、F6、F12号样品；第三类为F7、F11、F13、F15号样品。为了选取耐消化挂面的小麦粉，要求淀粉消化速度缓慢，有助于维持血糖稳定，因此第一类挂面专用粉作为优质原料较为适合，可用作耐消化挂面专用小麦粉原料选择的依据。结合聚类结果得到关键指标推荐取值范围（表12）：B淀粉含量10.15%~16.91%、灰分含量0.42%~0.73%、粗细度10xx/11xx质量占比6.06%~26.20%、面团形成时间4.20~15.00 min、峰值黏度1492.00~2697.00 cP、糊化焓值1.34~2.85 J/g。

图 4 16种挂面专用小麦粉聚类分析树状图

Figure 4. Dendrogram of cluster analysis for 16 types of wheat flours for dried noodles

表 12 耐消化挂面专用小麦粉原料主要品质指标范围

Table 12. Main quality index range of wheat flour for dried noodles raw materials for low starch digestion

讨论与结论

目前挂面专用小麦粉的生产和品质把控多是以挂面感官、食用等品质为导向，缺乏有针对性的即适合高血糖和肥胖人群的耐消化挂面专用小麦粉挑选依据。体外动态模拟消化系统可以很好模拟胃肠道的蠕动、消化液的持续分泌和食物连续消化等动态过程，相比静态更接近于真实的体内消化情况，近些年有着越来越多的应用。食物在体内的消化吸收的程度和速率是影响食物GI最主要的因素，缓慢耐消化或者不消化吸收的碳水化合物都将降低食物的GI，从而有利于血糖的稳定。

许多研究表明，无论植物来源如何，淀粉颗粒尺寸越小，比表面积越大，对酶的敏感性越高，与淀粉酶结合程度就越高，从而会使淀粉消化程度增加。小麦淀粉根据颗粒尺寸来分类可分为A型和B型，B淀粉颗粒较小（<10 μm），呈球形或不规则的多面体，具有较大的比表面积，这就使其比大的淀粉颗粒具备更多酶作用位点，更易与酶接触，水解速度快，相比A淀粉（≥10 μm）而言容易被消化。本研究得出高B淀粉含量的挂面专用粉一定程度上更不耐消化，符合前人的研究结果。灰分是表征小麦粉加工精度的重要指标，高加工精度通常伴随着淀粉颗粒结构的破坏和损伤淀粉的增加，提高了小麦粉吸水率和酶敏感性，从而加速淀粉的消化。由此推测低灰分含量小麦粉的淀粉在某种程度上更耐消化，与本研究相关性分析得出的结果相符，在生产耐消化挂面专用小麦粉时建议遵循适度加工的原则。小麦粉的粗细度也会影响面条的淀粉消化，进而影响GI。Zhou等表明谷物或豆类粗颗粒粉的消化速度比细颗粒粉慢，其较完整的胚乳细胞壁结构是淀粉水解酶生物可及性的重要物理屏障。未穿过10xx筛网孔径的粉属于较粗颗粒粉，其质量占比越大的小麦粉的淀粉一定程度上更耐消化。粉质形成时间主要反映了面团形成过程中面筋网络的强度与延展性，本研究得出其对淀粉水解率有负向影响，可能是由于较长的形成时间通常意味着强韧的面筋网络，被包裹在内的淀粉颗粒难与酶接触从而阻碍淀粉的消化。挂面在高温烹调过程中会经历淀粉糊化，淀粉糊化程度是决定淀粉类食物消化率和营养特性的关键因素。Balet等指出较高的峰值黏度表明糊化过程淀粉颗粒溶胀程度高，面粉更容易发生淀粉水解；Guo等指出糊化焓值反映了小麦粉加热过程中的能量变化，值越高表明糊化水平越低。由此推测，低峰值黏度和高糊化焓值的挂面专用粉一定程度上更耐消化，符合本研究得出的结果，今后在挑选耐消化挂面专用粉时可重点考虑这些指标。

运用相关性分析、主成分分析、聚类分析等多元统计分析方法进行耐消化挂面专用小麦粉原料选择研究，可以规避主观因素的影响，使原料品质与成品品质之间的关联关系得以很好反映，便于综合评价多项指标，使评价结果更为科学、精准。后续研究还可继续完善，如扩大小麦粉样本容量和取样范围、采集食物体内消化数据来丰富数据库，同时继续基于多种多元统计分析方法相结合的方式进行分析，从而进一步为低消化性挂面专用小麦粉开发和品质预测提供便捷，满足专用粉行业的多样化需求。

本研究从原料品质端角度切入来筛选耐消化挂面专用小麦粉，以全国范围内征集的16种挂面专用小麦粉为实验材料，测定了40项品质指标，其变异系数范围为1.13%~227.90%。将挂面专用小麦粉品质指标与挂面淀粉水解率进行相关性分析，结果表明各项指标之间相关性复杂且存在信息重叠，采用主成分分析对相关性高的11个指标进一步降维分析以筛选关键指标，并结合变异系数最终筛选出耐消化挂面专用小麦粉关键性指标为B淀粉、灰分、粗细度10xx/11xx、面团形成时间、峰值黏度和糊化焓值；聚类分析法明确上述关键性指标推荐取值范围分别为B淀粉含量10.15%~16.91%、灰分含量0.42%~0.73%、粗细度10xx/11xx质量占比6.06%~26.20%、面团形成时间4.20~15.00 min、峰值黏度1492.00~2697.00 cP、糊化焓值1.34~2.85 J/g。研究结果可为挂面专用小麦粉的品质改良和产品预测提供参考，为后续低GI挂面的开发提供科学依据。

引用本文：佟乐，孙冰华，鲁浩文，等. 耐消化挂面专用小麦粉原料选择研究[J]. 食品工业科技，2026，47（3）：321−330. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020114.

Citation：TONG Le, SUN Binghua, LU Haowen, et al. Raw Material Selection of Appropriative Wheat Flour for Dried Noodles with Low Starch Digestion[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(3): 321−330. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020114.