低分子質量瓜爾豆膠膳食纖維對面團流變學特性和饅頭品質影響

胡慧芳 王玉川 江正強 閆巧娟

(中國農業大學工學院1，北京 100083) (中國農業大學食品科學與營養工程學院2，北京 100083)

瓜爾豆(Cyamopsistetragonoloba)是一年生草本植物，主要產于印度、巴基斯坦一帶。瓜爾豆膠是從瓜爾豆中提取出的一種非離子的天然多糖。瓜爾豆膠化學結構中的主鏈是D-吡喃甘露糖之間以β-1,4糖苷鍵連接形成，側鏈是D-吡喃半乳糖以α-1,6糖苷鍵與主鏈上的甘露糖連接而成，其中甘露糖和半乳糖的比例約為2∶1。低分子質量瓜爾豆膠膳食纖維(partially hydrolyzed guar gum，PHGG)是瓜爾豆膠經過β-甘露聚糖酶水解其主鏈間的β-1,4糖苷鍵得到的產物。PHGG較瓜爾豆膠具有低分子質量、低黏度的特點。PHGG是一種非凝膠型的可溶性膳食纖維，不僅具有良好的物理化學性質，而且已經被報道具有多種生理功能，如具有降低餐后血糖指數、改善便秘、降低人體內脂質和膽固醇含量以及促進腸道益生菌增殖的作用[1-4]。PHGG作為一種食品添加劑，其毒理學及安全性評價表明PHGG對人體沒有健康危害，且對沙門氏菌沒有誘變性[5]。

饅頭(Chinese steamed bread，CSB)是我國的傳統主食，在北方人民的膳食中有重要的地位。由于小麥粉加工水平以及加工精度提高，導致小麥粉中失去了大量B族維生素、礦物質和膳食纖維等營養物質，降低了饅頭的營養價值。而且饅頭是一種高升糖指數食品，限制了糖尿病和高血糖患者的食用量。由于生活水平的提高，人們對饅頭品質的要求越來越高，目前主要通過添加酶制劑、親水膠體、膳食纖維等添加劑改善饅頭品質。其中α-淀粉酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶等酶制劑已經廣泛應用于饅頭中[6]。何承云等[7]發現黃原膠、海藻酸鈉和卡拉膠對饅頭均有抗老化的作用。Liu等[8]研究了短鏈菊粉對饅頭品質的影響，發現短鏈菊粉有增大比容、改善品質和延緩老化的作用。也有研究將大豆豆皮、麥麩和甘薯等膳食纖維添加到饅頭中以提高饅頭的品質[9-11]。

目前國內外關于PHGG在面制品中的應用報道不多。Mudgil等[12]利用快速黏度儀、混合實驗儀和微型粉質儀研究PHGG對小麥粉的糊化特性、熱機械特性和流變學特性的影響，結果表明PHGG替代小麥粉量的1%～5%時，小麥粉糊化時的峰值黏度、崩解值、終止黏度和回升值隨PHGG添加量增加逐漸降低；隨PHGG添加量增加小麥粉的吸水率和淀粉酶活力增加，淀粉回生值和蛋白弱化值減小；PHGG的添加增大了面團峰值高度、形成時間和面團的穩定性，但面團的柔軟度卻下降。本實驗通過研究PHGG對面團流變學和饅頭質構、老化、感官評價以及消化的影響，探討其對饅頭品質的影響和機理，為PHGG饅頭的實際生產提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

PHGG是瓜爾豆膠由本實驗室的RmMan5A β-甘露聚糖酶水解后，經濃縮和噴霧干燥制得的白色粉末，PHGG的平均分子質量為2.5×104u，含有24.9%的寡糖(DP<7)和90.6%的總膳食纖維[13]。

小麥粉：北京古船食品有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；葡萄糖試劑盒：中生北控生物科技股份有限公司；淀粉葡糖苷酶(分析純)：上海源葉生物科技有限公司；胃蛋白酶、胰液素和蔗糖酶(分析純)：美國Sigma公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

mixolab混合實驗儀：法國肖邦技術公司；多功能攪拌機B10：廣東力豐機械制造有限公司；醒發箱：江蘇三麥食品機械有限公司；質構儀TMS-PRO：美國FTC公司；高速離心機：上海安亭科學儀器廠；紫外分光光度計TU-1810：北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 mixolab測PHGG對面團流變學的影響

采用105 ℃烘干法測小麥粉水分，測得小麥粉含水量為13.5%。用mixolab測得空白小麥粉的C1值為1.10 Nm時，小麥粉的吸水率為59.6%。

mixolab儀器測定條件[14]如表1所示。

表1 mixolab儀器條件參數

混合實驗儀測面團在不同攪拌時間和溫度下的扭矩曲線圖如圖1所示。

注：C1：稠度最大值，用于測定吸水率；C2：稠度最小值，用于測定在機械力和溫度下蛋白質的弱化；C3：峰值黏度，測定淀粉糊化特性；C4：保持黏度，測定淀粉糊化膠的穩定性；C5：回生終點黏度，測定冷卻過程淀粉糊化膠的回生特性。

圖1 混合試驗儀扭矩曲線圖

1.3.2 饅頭制作工藝

500 g小麥粉中加入4 g的酵母、235 g水，低速攪拌成團，高速攪拌5 min，分割100 g/個，搓圓，放入38 ℃、80%RH醒發箱醒發45 min，最后上鍋蒸15 min。其中PHGG替代小麥粉量分別為0%、1%、2%、3%、4%、5%添加到小麥粉中。

1.3.3 饅頭比容測定

蒸好的饅頭放在室溫下冷卻1 h后，用天平稱量饅頭的質量，用菜籽排體積法測量饅頭的體積，饅頭比容為體積與質量的比值。

陳凱歌導演作為“第五代”導演的中堅力量，在早期不僅參與、引導著電影藝術的革新，并且作為當代著名導演，其作品所呈現的電影觀念和思想追求仍然參與并影響著當代中國電影面貌的建構，研究陳凱歌導演電影的人文內涵，有一定的意義和價值。

1.3.4 饅頭高徑比測定

用游標卡尺測量饅頭的直徑和高度，饅頭的高徑比為饅頭高度與直徑的比值。

1.3.5 饅頭質構測定

將饅頭切成20 mm厚的饅頭片，采用FTC質構儀的圓柱形探頭和TPA模式測量饅頭的質構，測試速度為1 mm/s，形變量為30%。測量饅頭的硬度、彈性、內聚性、黏附性和咀嚼性等指標。

1.3.6 饅頭感官品質評價

參考李里特等[15]制定的饅頭感官品質評價方法，由10名評審員組成評價小組，評價方法見表2。

表2 饅頭感官品質評價標準

1.3.7 饅頭儲藏期間硬度測定

1.3.8 饅頭體外消化實驗

參考Englyst等[16]研究關于淀粉體外消化實驗的文獻：準確稱取800 mg饅頭碎屑放入50 mL磨口三角瓶中，加入5 mL胃蛋白酶酶液和5個玻璃珠，放入37 ℃水浴搖床，160 r/min振蕩30 min，加入20 mL 0.1mol/L pH 5.2的乙酸鈉溶液終止胃消化，保溫5 min，加入5 mL復合酶液(胰液素、淀粉葡糖苷酶、蔗糖酶)開始胰消化，在消化120 min時取100 μL消化液放入900 μL乙醇中振蕩滅酶，放入高速離心機中5 000 g離心5 min，棄去沉淀取上清液。采用GOD-POD(葡萄糖試劑盒)方法測上清液中的葡萄糖含量，用升糖指數(glycemic index,GI)表示饅頭的體外消化情況。

升糖指數GI=39.71+0.549HI；HI=水解產生總的葡萄糖/饅頭質量

1.3.9 數據分析

實驗均重復3次，采用SPSS 20.0軟件對數據處理分析。

2 結果與分析

2.1 PHGG對面團流變學特性的影響

PHGG對面團流變學特性的影響結果如表3所示。可以看出，隨著PHGG添加量增加C1值降低，即面團的吸水率降低，這和Mudgil等[12]的研究結果相反，這可能是因為本實驗使用的PHGG中含有較多的寡糖(DP<7)；CS和C2值也降低，說明PHGG替代小麥粉后增加了面筋蛋白的弱化。從C1-CS值的變化來看，面筋蛋白弱化值在恒溫階段先減小后增大，說明添加適量的PHGG能增加面團的穩定性；從CS-C2值的變化來看，面筋蛋白弱化值在加熱階段隨PHGG添加量增加而增大，這是由于PHGG稀釋面筋蛋白導致的。面團的形成時間和穩定時間均是先增大后減小，說明適量添加PHGG可以增加面團的延展性，增強面筋蛋白抵抗物理攪拌能力[17]。C3和C4值隨PHGG添加量增加稍有降低，可能是由于PHGG對淀粉的稀釋作用。PHGG對C3-C4值的影響不大，說明其對本研究中使用的小麥粉中淀粉酶活性影響不大。C5值隨PHGG添加量增加而減小，這是由于PHGG具有較強持水性，能夠較好的保持周圍水分狀態從而阻止周圍水分遷移，從而減少淀粉回生。

2.2 PHGG對饅頭比容和高徑比的影響

PHGG對饅頭比容和高徑比的影響如圖2所示，PHGG添加量為3%時，饅頭的比容最大，相比對照增大15.5%。PHGG對饅頭的高徑比影響較小，在添加量為2%時饅頭的高徑比最大。因為PHGG添加量在1%～3%時，面團具有較好的延展性，能增強面筋網絡結構，使面團的持氣性增加，從而使饅頭的比容和高徑比增大。但過量的PHGG使面筋強度降低，比容下降。

圖2 PHGG對饅頭比容和高徑比的影響

2.3 PHGG對饅頭質構的影響

PHGG對饅頭質構的影響結果如表4所示，隨著PHGG添加量增加，饅頭硬度、彈性、內聚性和咀嚼性逐漸降低，而黏附性增加。一方面是因為添加適量PHGG使饅頭比容增大，得到的饅頭具有較大面筋網絡骨架，致使面筋強度低；另一方面是因為添加PHGG的面團在加熱過程中，面筋的弱化值增大，面筋蛋白的結合強度降低，從而使饅頭的硬度和彈性降低。

表3 PHGG對面團流變學特性影響的實驗結果

表4 PHGG對饅頭的質構的影響

2.4 PHGG對饅頭感官品質評價的影響

PHGG對饅頭感官評價的影響如表5所示，饅頭中PHGG添加量為3%時，饅頭的綜合感官評價指標最好。饅頭表皮和瓤的白度評分隨PHGG添加量增加而增大，表皮光澤、表皮狀況、組織結構以及彈性和凝聚性評分隨PHGG添加量增加先增大后減小。這是因為添加適量的PHGG使饅頭比容增大，組織均勻，表皮氣孔致密，表現出良好的光澤，使饅頭評分增大。但PHGG添加過量時，饅頭表皮會產生氣泡和皮瓤分離的現象，使評分降低，同時饅頭顏色評分也降低了。饅頭香味評分隨PHGG添加量增加呈增大趨勢，可能是PHGG的添加促進了風味物質的釋放。PHGG添加量較低時，饅頭口味評分變化不大，但添加量高時，評分降低，可能是饅頭發酵過度變酸的原因。

2.5 PHGG對饅頭儲藏期間硬度的影響

PHGG對饅頭儲藏期間硬度的影響如圖3所示，隨著儲藏時間的延長，饅頭的硬度增加；在2 d內硬度增加速度最大；饅頭在儲藏4 d時，添加量為5%的饅頭硬度為對照的52.5%；在同一儲藏時間，隨PHGG添加量增加，饅頭硬度依次減小；PHGG添加量在2%及以上時，饅頭儲藏2 d后硬度基本不再變化。影響饅頭老化的因素很多，其中水分遷移、淀粉回生、親水性物質的存在以及蛋白質與淀粉的相互作用是主要因素，其中饅頭質地測試中的硬度和饅頭老化呈極顯著的關系[18]。饅頭的硬化速率和水分狀態密切相關，水與饅頭中的成分結合越緊密越不容易遷移，淀粉回生越慢。由于PHGG具有較高的親水性，能夠延緩水分遷移，為淀粉提供一個高水分環境，能夠抑制淀粉回生，從而延緩饅頭老化[19]。

圖3 PHGG對饅頭儲藏期間硬度的影響

2.6 PHGG對饅頭體外消化的影響

PHGG對饅頭升糖指數的影響如表6所示。隨著PHGG添加量增加，GI值呈現逐漸降低趨勢。添加量為3%時，GI值為對照的93.3%。一方面是因為PHGG添加稀釋了淀粉含量，另一方面可能是因為PHGG與小麥粉中的成分發生相互作用，改變了淀粉的微觀結構，從而減少了淀粉與淀粉酶的接觸，削弱淀粉的水解作用，降低饅頭的GI值[20-21]。

表5 PHGG對饅頭感官品質評價的影響

表6 PHGG對饅頭升糖指數的影響

注：結果均表示為3組平行實驗的平均值±標準偏差，不同字母表示存在顯著性差異(P<0.05)。

3 結論

研究PHGG對面團流變學特性以及饅頭品質的影響，結果表明添加適量的PHGG可以顯著改善饅頭的品質。mixolab實驗結果表明，PHGG會增大面筋蛋白弱化值，但能抑制淀粉回生，適量添加時可以增強面團穩定性。添加適量的PHGG能明顯增大饅頭的比容、延緩饅頭老化以及降低饅頭的升糖指數。因此，建議PHGG在饅頭中的最適添加量為3%。