通过添加糖醇来降低油炸方便面油含量的机制：微观结构、表面性质和分子结构

《Food Research International》：The mechanism of reducing the oil content of fried instant noodles by adding sugar alcohol: microstructure, surface properties and molecular structure

本研究探究糖醇对油炸方便面油含量的影响机制，发现其通过增强氢键、优化淀粉和蛋白质结构、减少孔隙率及油润性，有效抑制油吸收，降低脂肪含量。

　　

何瑞|马晓蒙|陈菊|郑成荣|张定武|刘崇|洪静|孙炳华|刘梅|尚佳颖|刘梓鹏|郑雪玲

河南工业大学食品科学与工程学院，中国郑州450001

摘要

糖醇具有防龋特性、低血糖反应、低热量值以及不参与美拉德反应的特点。我们的初步实验表明，赤藓糖醇（ET）、木糖醇（XT）和乳糖醇（LT）能够显著降低油炸方便面的油脂含量，但其作用机制尚不清楚。因此，本研究旨在通过从宏观、微观和分子层面探讨这些糖醇如何改变油脂分布、孔隙特性以及淀粉和蛋白质的分子结构，从而阐明其降低油脂含量的机制。低场核磁共振（NMR）和磁共振成像（MRI）结果显示，糖醇有效降低了方便面的脂肪含量，并改变了油脂在面团中的宏观分布。糖醇增加了油脂与面团之间的接触角，从而降低了油脂的润湿性和扩散能力。此外，糖醇还减少了方便面的表面粗糙度，使其内部结构更加紧密，孔隙率和总孔隙度降低。这种相对完整、孔隙较少的微观结构形成了有效的物理屏障，抑制了油脂的吸收和渗透，进而降低了方便面的脂肪含量。淀粉的傅里叶变换红外光谱分析显示，糖醇显著增强了1653 cm^?1处的吸收峰，表明系统内的氢键作用得到增强。进一步的研究发现，糖醇在油炸过程中促进了淀粉分子排列的紧密化，从而降低了淀粉的吸油能力，并限制了淀粉-脂质复合物的形成。此外，糖醇还提高了蛋白质的β-折叠含量，表明其二级结构得到了改善。

引言

方便面是全球广泛消费的方便食品。根据世界方便面协会（WINA）的数据，2024年全球方便面需求达到了1236.7亿份，平均每天消费3.37亿份。根据生产工艺，方便面可分为油炸型和非油炸型，其中油炸型占市场主导地位。油炸方便面的生产过程包括混合、静置、压片、切割、蒸煮、冷却和包装等步骤。油炸过程会引起一系列物理化学变化，赋予产品酥脆的口感、金黄色的外观和独特的油炸风味。然而，这一过程也会导致方便面脂肪含量较高。长期食用油炸方便面可能导致过量摄入脂肪，增加肥胖、高胆固醇和心血管疾病等健康风险（Gulia等人，2014年）。

为了降低油炸方便面的脂肪含量，人们探索了多种策略，包括使用添加剂、改进生产工艺和采用替代油炸介质（Obadi等人，2022年）。例如，Marciniak-Lukasiak等人（2021年）发现，将转谷氨酰胺酶（TGase）与大米蛋白或大麻蛋白结合使用可显著降低方便面的油脂含量。Lim等人（2017年）使用大豆油-棕榈蜡油凝胶作为油炸介质，发现与棕榈油相比，该油凝胶使方便面的油脂含量降低了16%。Vernaza和Chang（2017年）比较了常压油炸和真空油炸工艺，发现真空油炸方便面的油脂吸收减少了3%。在这些方法中，添加添加剂被认为是一种经济有效、操作简便且效果显著的策略。我们的初步数据表明，添加赤藓糖醇、木糖醇和乳糖醇可显著降低油炸方便面的油脂含量（P < 0.05），且不会明显影响其口感或甜度（相关结果将在另一篇文章中发表）。此外，由于高热量成分（如脂肪9 kcal/g、蛋白质4 kcal/g和淀粉4 kcal/g）被低热量糖醇（尤其是赤藓糖醇，其热量仅为0.2 kcal/g）部分替代，方便面的总热量显著降低。尽管取得了这些积极成果，但其降低油脂含量的具体机制仍不明确。

糖醇是一种化学定义为糖类衍生物的物质，其中羰基被羟基取代。它们具有多种功能特性，如低热量值、防龋作用、低血糖反应和良好的加工性能。因此，它们被广泛用于烘焙产品（如面包、饼干和蛋糕）中，作为蔗糖的替代品以降低热量并提高产品质量。然而，关于糖醇在油炸方便面中的应用尚未有相关研究。值得注意的是，油炸方便面的生产过程与烘焙产品有很大不同，尤其是高温油炸步骤可能会影响糖醇与面粉成分（如淀粉）之间的相互作用。因此，阐明其降低油脂含量的机制至关重要。

油炸食品的油脂吸收是一个复杂现象，受多种因素影响，包括食品成分、微观结构和油脂类型。最新研究表明，油炸食品的微观结构变化对其油脂吸收能力起着关键作用。具体而言，油炸过程中的热传递和质量传递会改变食品的微观结构（如表面形态、孔隙分布和孔隙率），进而影响油脂吸收（Dehghannya和Ngadi，2021年）。油炸方便面的主要原料是小麦粉。油炸过程中，小麦粉中的淀粉和蛋白质性质发生变化，影响油脂的吸收。Yang等人（2019年）发现，油炸会破坏淀粉的晶体结构，促进淀粉-脂质复合物的形成。此外，高温和较高的直链淀粉含量会促进更多淀粉-脂质复合物的形成，导致油炸方便面的油脂含量增加。油炸过程中，面筋蛋白发生展开和降解，破坏了面筋网络中的非共价键。高温还会降低蛋白质链的柔韧性，使面筋网络变得松散（Zhou等人，2020年）。Huang等人（2025年）将大豆蛋白分离物（SPI）加入小麦粉中，并使用转谷氨酰胺酶（TG）交联面筋蛋白和SPI，形成了更加紧密均匀的面筋网络，显著降低了油炸小麦粉样品的油脂吸收。

基于上述研究背景，本研究从多个角度系统探讨了糖醇影响油炸方便面油脂分布和渗透的机制，包括宏观观察、界面性质、微观结构特征以及淀粉（热性质、糊化程度、晶体特性）和蛋白质的分子结构。研究结果有望为开发更健康、低脂肪的油炸食品提供新的见解和策略，并加深对油炸食品降脂机制的理解。

材料

小麦粉（淀粉含量70.58%，蛋白质含量12.41%，水分含量13.39%，灰分含量0.53%）由陕西天山瑞面粉有限公司（中国陕西省咸阳市）提供。食用盐购自河南盐物流配送有限公司（中国河南省郑州市）。碳酸钠和碳酸钾来自河南万邦化工科技有限公司（中国河南省郑州市）。天一家牌棕榈油购自沈泽县的威佳油厂

LF-NMR和MRI分析

图1A1–A3展示了含有不同糖醇的油炸方便面的横向弛豫时间（T₂）谱图。所有方便面在0.1–10 ms范围内均显示出两个次要峰，这些峰对应于结合水。T₂的大小与水的移动性成反比，T₂值越短，表示水的移动性越低，水与基质的结合越强（Li等人，2018年）。与紧密结合水相关的T₂₁峰（0.1–1 ms）在实验条件下向更短的弛豫时间方向移动

结论

总体而言，在宏观层面上，糖醇减少了方便面饼中的油脂分布。在表面性质方面，接触角的增加表明面团的拒油性增强，从而降低了油脂的润湿性。在微观层面上，糖醇降低了方便面的表面粗糙度和总孔隙率，同时提高了微观结构的紧密度，形成了有效的物理屏障，阻止了油脂的渗透。在分子层面上，糖醇

作者贡献声明

何瑞：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法设计、实验设计、数据分析、数据整理。马晓蒙：方法设计、实验设计。陈菊：方法设计、实验设计。郑成荣：资源协调。张定武：资源协调、审稿与编辑、项目监督、资金筹集、概念构思。洪静：资源协调。孙炳华：资源协调。刘梅：资源协调。尚佳颖：资源协调。刘梓鹏：资源协调。

未引用参考文献

van der Sman和Mauer，2019

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了河南工业大学与上海康世食品科技有限公司合作的研究项目（项目编号51100219）、国家现代农业（小麦）产业技术体系建设专项基金（CARS-03-38）以及河南省博士后研究启动基金（HN2025025）的支持。