低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分變化的影響*

宋 娜，李竹生 ，張艷麗，丁志理

（1.鄭州職業技術學院，鄭州 450121；2.益海嘉里食品營銷有限公司，鄭州 450000）

低聚木糖作為一種能選擇性地促進腸道雙歧桿菌增殖的功能性食品，具有熱值低、耐熱、耐酸，在水溶液中形成螺旋結構，增強持水性，改善食品流變學特性等良好性質，能夠提高食品品質，被廣泛應用于食品工業[1]。饅頭作為我國北方人的主食，具有不可替代的地位。饅頭坯在蒸制過程中水分遷移情況對于成品饅頭的品質以及儲藏特性有著重要的影響。蘇東民等[2]研究表明饅頭坯在蒸制過程中由于淀粉不斷的吸水發生糊化反應，水分含量不斷增加。樊元元[3]研究表明蒸制后的饅頭只存在弱結合水和強結合水，而且強結合水結合更緊密、含量更多。李竹生等[4]研究表明添加 2.0%的低聚木糖，可以降低蒸烤饅頭的水分活度，并使其貨架期明顯延長。本研究旨在探討低聚木糖的添加對于蒸制過程中饅頭坯水分遷移特性的的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

小麥面粉（特一粉），博大面業集團有限公司；安琪高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；低聚木糖，95%低聚木糖糖粉，江蘇康維生物有限公司。

1.1.2 設備

SS-0.5T和面機，三麥機械股份有限公司；FX-15S熱風循環醒發箱，深圳市金旺廚房設備用品有限公司；AY120電子分析天平，日本島津制作所；VTMR23-010V-T核磁共振變溫分析儀；蘇州紐邁電子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 饅頭制作流程

稱取400 g面粉，3.2 g（占面粉質量0.8%，以下同）酵母，在和面機中混勻，加水 180 mL（45%），攪拌10 min后，定量分成100 g面團，手工揉成圓饅頭。將饅頭坯置于35℃、相對濕度85%的醒發箱中醒發40 min，用沸水蒸制。

1.2.2 低聚木糖饅頭制作流程

稱取低聚木糖糖粉8.0 g(占面粉質量2.0%，以下同)加入水180 mL（45%）溶解，稱取面粉 400 g，酵母3.2 g（0.8%），在和面機中攪拌12 min后，同1.2.1方法分塊成型，發酵，蒸制。

1.2.3 饅頭坯樣品制備

分別在饅頭坯蒸制 0 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min 取樣，從饅頭坯頂部切去1.0 cm厚度，取適量饅頭瓤作為樣本，測定饅頭坯的水分含量、水分活度和水分分布情況。

1.2.4 饅頭坯水分含量的測定

參照 GB 5009.3-2016中的 105℃恒重法測定，結果取3個平行樣的平均值。

1.2.5 饅頭坯水分活度的測定

采用水分活度儀測定水分活度[5]。

1.2.6 饅頭坯水分遷移的測定

使用核磁共振波譜法（NMR）測試蒸制過程中饅頭坯的水分分布情況[6]。剪取1.0 g饅頭坯樣品條，用保鮮膜包好放入樣品管中進行測試。

測試參數如下:

采樣點數：TD=81664，重復掃描次數：NS=20，

回波個數：TW（ms）=1 500.000，弛豫衰減時間：D0=1s，

反演點數:400，弛豫時間點數:200，迭代次數:1000000。

2 結果與討論

2.1 低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分含量的影響

圖1所示:蒸制 0～10 min，零添加和添加2.0%低聚木糖饅頭坯的水分含量均呈增大趨勢，零添加的饅頭坯水分含量從38.36%增加到39.02%；添加2.0%低聚木糖饅頭坯水分含量從38.34%增加到39.26%。蒸制10～30 min，饅頭坯水分含量趨于穩定，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯水分含量高于零添加饅頭坯的水分含量。

圖1 低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分含量的影響

蒸制剛開始時，饅頭坯與蒸鍋內熱蒸汽之間存在溫度差，熱蒸汽迅速在饅頭皮表面冷凝，形成一層水霧吸附在饅頭皮上，隨著蒸制的進行，饅頭坯內外層形成壓力差，使得水蒸氣不斷向饅頭坯內部轉移，當遇到低溫區域冷凝下來，形成新的冷凝區域，并逐漸向饅頭芯轉移，使得饅頭坯的水分含量不斷增加。另外，由于饅頭中淀粉糊化程度快速增加，饅頭坯吸收大量水分，水分含量上升較快。低聚木糖有較高的持水性，在一定條件下，可吸收自身3.4～9.9倍的水分[7]。添加2.0%低聚木糖更增加了饅頭坯鎖水性，水分含量增大更多。

2.2 低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分活度的影響

圖2所示：2.0%低聚木糖的添加有明顯降低蒸制過程中饅頭坯水分活度的作用。蒸制0～10min，零添加和添加2.0%低聚木糖饅頭坯的水分活度均呈增大趨勢，零添加的饅頭坯水分活度從0.956增加到0.968，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯分活度從0.884增加到0.915。蒸制10～30 min，零添加饅頭坯水分活度趨于穩定，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯水分活度繼續增大到0.916，蒸制20 min后有下降趨勢。蒸制25 min后，水分活度趨于穩定，達到0.906。

圖2 低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分活度的影響

蒸制0～10 min時，由于蒸鍋內氣壓的上升和溫度的傳遞，饅頭坯接觸蒸鍋內熱蒸汽，溫度很快上升，蛋白質逐漸變性，淀粉不斷吸水糊化，水分存在狀態較為穩定，結合水占比較大，水分活度較低；隨著水蒸汽的不斷傳遞，水分在饅頭坯內部遷移，水分活度增大。隨著蒸制時間的延長，水與淀粉和蛋白質結合程度趨于穩定，水分活度趨于穩定；添加低聚木糖的饅頭坯，面團中的水分被低聚木糖吸收，直鏈淀粉間由于水分減少，更易于相互靠攏以氫鍵結合，相比于零添加的饅頭坯，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯水分活度明顯下降。蒸制0～20 min時，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯與蒸鍋內的熱蒸汽進行水分的傳遞，水分活度有所增加，在蒸制25 min后，低聚木糖本身的持水性作用使饅頭坯吸附更多的水，而轉變為結合水。隨著饅頭坯中蛋白質變性，形成致密的網絡結構，與水分子的結合能力更加緊密，水分活度有所下降。

2.3 低聚木糖對蒸制過程中饅頭坯水分分布的影響

水分子的不同存在狀態直接影響著食品的品質與穩定性。核磁共振檢測到饅頭樣品中水分的弛豫性質，擬和后得到水分弛豫時間常數，分別為T21、T22和 T23（T21＜T22＜T23），它們相對應的質子信號分別為A21、A22、A23，總質子信號為 A。

弛豫時間的大小表示水分子的流動性大小。根據弛豫時間的不同可以將食品中的水分為深層結合水T21，弱結合水T22及自由水T23三種存在狀態，Engelsen等[8]認為，T21表示的是與蛋白質相結合的水分子，T22表示的是與可溶性糖類及淀粉分子相結合的水分子，T23表示的是淀粉與蛋白質之間相互交換分配的水分子。

由圖3可知：當醒發好的饅頭坯未進行蒸制時，饅頭坯的水分分布為強結合水、弱結合水和自由水；蒸制后，饅頭坯的水分分布為強結合水和弱結合水，不存在自由水；在蒸制過程中T21呈增大趨勢，T22呈減小趨勢，A21呈顯著升高趨勢，A22呈顯著降低趨勢。蒸制0～8 min內，T21增加較快，T22呈減小趨勢；A21增大較快，A22降低較快；蒸制 8～30 min 內，T21繼續增大，T保持穩定，A21呈現小幅度升高，A22小幅降低。

圖3 無添加低聚糖饅頭坯在蒸制過程中水分分布圖

在蒸制開始時，饅頭坯與蒸鍋內熱蒸汽充分接觸，溫度很快升高，蛋白質快速變性，逐漸形成具有穩定結構的面筋骨架，淀粉吸水糊化，糊化的淀粉鑲嵌在蛋白質網絡中，饅頭坯中的自由水率先被吸收，部分水分子與淀粉及蛋白質分子緊密結合在一起，變為不可流動的結合水，隨著糊化度的不斷升高，淀粉分子吸收越來越多的水分子，部分結合程度低的弱結合水轉化為與蛋白質淀粉分子緊密結合的強結合水，故開始蒸制時，A21增大較快，A22降低較快；隨著蒸制的進行 T21，T22，A21，A22基本不再變化，說明與淀粉和蛋白質結合不緊密的水分子隨著蒸制溫度升高，逐步轉化為與蛋白質、淀粉緊密相連的內部水分子，即不易流動的次級結合水轉變強結合水，并且這一過程達到一種動態平衡。

由圖4可知：添加2.0%低聚木糖的饅頭坯在蒸制0 min時含有強結合水、弱結合水和自由水，當蒸制開始以后，自由水很快消失，只存在強結合水和弱結合水； 蒸制 0～10 min內，T21從 0.07 ms增大至0.17 ms，T22從 8.68 ms 增 大 到 10.01 ms，A21從11.19%增大至31.55%，A22從87.70%下降至68.45%；蒸制 20～30 min 內，T21，T22，A21，A22基本保持不變。

比較圖3和圖4，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯NMR檢測結果：質子信號A21減小緩慢，A22增大緩慢，A23增大，弛豫時間T21減小緩慢，T22增大緩慢，T23減小。說明在蒸制過程中，由于2.0%低聚木糖的添加，饅頭坯中與可溶性糖類及淀粉分子相結合的弱結合水水的含量增加，弱結合水轉變成強結合水的體系穩定時間更短。

圖4 添加2.0%低聚木糖饅頭坯在蒸制過程中水分分布變化

3 結論

比較零添加和添加2.0%低聚木糖的饅頭坯，在蒸制過程中，水分含量均增大，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯水分含量增大更多；零添加饅頭坯水分活度增大，添加2.0%低聚木糖的饅頭坯水分活度先增大、后減小，并低于零添加饅頭坯水分活度；水分分布情況為弱結合水向強結合水的轉化，添加低聚木糖的饅頭坯在蒸制過程中有更多的自由水轉化成弱結合水，部分弱結合水轉化為與淀粉蛋白質分子緊密結合的強結合水時間更快。