米糠可溶性膳食纖維對饅頭抗老化特性的影響

高超凡，周 穎，魏婉琪，姜城紅，楊曼晴，賈俊強, ，吳瓊英

（1.江蘇科技大學生物技術學院，江蘇鎮江 212004；2.江蘇科技大學糧食學院，江蘇鎮江 212004）

米糠是大米加工的副產物，約占糙米總量的10%[1-2]。它口感較為粗糙，所以常被用作動物飼料，附加值極低[2-3]。作為一種農產品副產物，米糠成本低廉，是膳食纖維的優質資源之一[4-5]。膳食纖維具有清腸通便、降低血液中膽固醇以及患心臟病、肥胖癥風險等功能[6]。膳食纖維中的可溶性膳食纖維在食品加工過程中具有調節質地、膠凝、增稠和乳化的功能[5]。因此，將其應用于食品以改變食品的特性并調節人體健康的研究受到越來越多學者的關注。賈夢云[7]研究了發酵后的米糠可溶性膳食纖維可改善餅干面團的硬度、粘性、咀嚼性以及彈性、內聚性和回復力；流變分析也表明，米糠膳食纖維可以增加面團系統的粘度和面團的流動性[8]。Choi等[9]發現米糠膳食纖維的添加可以減少香腸的水分、灰分、碳水化合物、能量值以及蒸煮損失率。鄧輝等[10]研發的米糠纖維乳酸發酵飲料口感好，有濃郁的米糠味。此外，米糠膳食纖維新的應用領域也已經被開發出來，如養生粥[11]、口服片[12]、泡騰片[13]等各種各樣的新型功能食品，從而達到米糠膳食纖維的最大利用率，充分發揮其多種保健功效。

饅頭是中國最重要的主食之一，其深受華中、華北等地人們的喜愛。目前，能夠延緩饅頭老化的主要是一些抗老化保鮮劑，如酶制劑、乳化劑和親水膠體等[14]。周穎等[15]發現米糠可溶性膳食纖維能夠延緩小麥淀粉的老化，并且對小麥支鏈淀粉的抗老化效果更佳。Kou等[16]發現不同聚合度菊粉的添加可以在較長儲存期（＞1 d）內降低饅頭的老化速率。面團中加入麥麩膳食纖維的研究已經有了報道[17]，但米糠可溶性膳食纖維對面制品影響的研究少有報道。本研究在之前研究結論的基礎上[15]將最優抗支鏈淀粉老化的脫脂米糠可溶性膳食纖維添加到面粉中制成饅頭，通過測定饅頭的膨脹體積、質構、硬化速率、色差、比容、感官評價等指標，來評定隨貯藏天數的增加不同比例米糠膳食纖維對饅頭老化的影響，從而評價其對饅頭抗老化特性的影響，為米糠可溶性膳食纖維的充分利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉 濰坊風箏面粉有限責任公司；新鮮米糠（碳水化合物81.1%、脂肪0.7%、蛋白質7.2%、灰分4.6%） 恒冠米業公司；酵母 安琪酵母股份有限公司；α-淀粉酶 北京索萊寶科技有限公司；堿性蛋白酶（4000 U/g） 諾維信（中國）生物技術有限公司；無水乙醇、正丁醇、石油醚、異戊醇、氯化鈉、氫氧化鈉、溴化鉀 國藥集團化學試劑有限公司。

LyoQuest型真空冷凍干燥機 西班牙Telstar公司；HH·S21-6-S型電熱恒溫水浴鍋 上海精其儀器有限公司；DF-101S集熱式磁力加熱攪拌器 金壇市白塔新寶儀器廠；CP153分析天平 常州奧豪斯儀器有限公司；H-1600RW微型高速臺式冷凍離心機 上海利鑫堅離心機有限公司；TMS-Pro型質構分析儀 美國FTC公司；PHS-3C型pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；NR 10QC色差儀3NH科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 米糠可溶性膳食纖維的制備 參考周穎等[15]的方法制備米糠可溶性膳食纖維。采用α-淀粉酶和堿性蛋白酶在其最適條件下分步酶解脫脂米糠水溶液3.5和2.5 h，沸水浴滅酶后，冷卻離心，所得沉淀干燥后即為米糠膳食纖維。將其配制成1%的水溶液，向其中加入無水乙醇使溶液中乙醇體積分數達到40%，在4 ℃下靜置過夜后離心，40 ℃烘干沉淀，即為米糠可溶性膳食纖維組分。根據Sephadex G-100柱層析法建立葡聚糖標準品分子質量對數（IgWM）和分配系數（Kd）之間的關系，得出該條件下制備的米糠可溶性膳食纖維的相對分子質量約為8.02×104Da，并在課題組前期研究基礎上確定了通過上述方法制備的米糠可溶性膳食纖維對淀粉老化具有良好的延緩作用[15]。

1.2.2 米糠膳食纖維饅頭的制作 將米糠可溶性膳食纖維分別以0%、1%、3%、5%、7%、10%的比例與1000 g面粉混合制成6份不同膳食纖維含量的混合粉，用35 ℃的溫水活化3 g安琪酵母，然后倒入混合粉中開始和面。操作完成后將面團放入盆中，用保鮮膜密封好后放入37 ℃的水浴鍋中發酵1.5 h。結束發酵后，將其切分制成外表光滑且質量均為40 g的面胚。將面胚置于同樣的條件下進行二次發酵15 min后在沸水浴條件下入鍋蒸15 min，取出冷卻備用。

1.2.3 面團膨脹體積測定 參考Fendri等[18]的方法做出一些修改。和好的面團被放入燒杯中，將其輕輕壓平到一定高度并記下刻度后繼續在原始條件下發酵，每15 min在燒杯上標記一次面團表面膨脹的位置，最后向燒杯中加水至每個標記的刻度，再轉入量筒測量其膨脹體積。

1.2.4 饅頭比容測定 采用小米法[19]測定饅頭體積。將小米倒滿燒杯用直尺將燒杯口刮平，轉移小米到干燥的容器中備用。饅頭稱重記錄后放入燒杯，將干燥容器中的小米倒滿燒杯并刮平杯口，量筒測量溢出和容器中剩余小米的體積，即為饅頭的體積。比容計算公式如下：

式中：P表示饅頭比容，mL/g；V表示饅頭體積，mL；m表示饅頭質量，g。

1.2.5 饅頭感官評價 邀請20位經過培訓的研究生通過感官來評定米糠膳食纖維饅頭，將色澤、口感、形狀、松軟度、內部結構作為評分指標，對其進行打分，最終分值取平均分，小數點后一位。饅頭感官評價標準如表1。

表1 饅頭感官品質評價標準Table 1 Sensory quality evaluation standard of Chinese steamed bread

1.2.6 饅頭質構測定 饅頭在4 ℃貯藏5 d，每天在相同的時間測定饅頭的質構特征。將3 cm×3 cm×3 cm的饅頭塊置于質構儀測物臺中央，用質構剖面分析進行測定，選擇圓形厚片狀探頭對饅頭樣品進行按壓測定其彈性、硬度和咀嚼度等特征參數。感應元件量程、檢測速度以及形變百分量分別為100 N、60 mm/s、60%。

1.2.7 饅頭硬化速率測定 參照1.2.6的方法用質構儀測定在4 ℃下放置1和25 h的饅頭的硬度，其硬化速率按此公式計算[20]。

饅頭硬化速率 = （放置25 h饅頭硬度-放置1 h饅頭硬度）/24

式中：饅頭硬化速率，N/h；饅頭硬度，N。

1.2.8 饅頭色差測定 采用自動色差儀測定饅頭切片色差值L*、a*和b*值，每個樣品重復3次。計算褐變指數（BI），公式如下[21]：

式中：L*表示亮度，（ 0～100：黑色～白色）；a*表示紅綠值，（變化范圍-100～+100：綠色～紅色）；b*表示黃藍值，（變化范圍-100～+100：藍色～黃色）。

1.3 數據處理

數據處理采用SPSS 26.0軟件和Origin 2018軟件進行統計分析，以P＜0.05為顯著水平。 每個樣品測定三次，平均值±SD為最終結果。

2 結果與分析

2.1 米糠可溶性膳食纖維添加量對面團膨脹體積的影響

面團發酵的生化反應是一個復雜的過程，影響因素主要是酵母產氣量和持氣力兩個方面[22]。由于面團中的面筋網絡結構把氣體包裹在內，使之不能逸出，從而使面團出現了蜂窩組織，導致面團體積膨脹增大。圖1展示了不同比例的膳食纖維對面團膨脹體積和饅頭比容的影響。在發酵的前90 min，幾組面團的體積增長速度過快，可能是由于這個時期的酵母菌正處于對數生長期，產氣能力較強使面團迅速膨脹[23]；但90 min后，酵母發酵產生的酒精以及其他雜菌產生的有機酸使面團酸值降低，從而抑制微生物生長，此時酵母生長進入穩定期，產氣恒定，因此面團體積增長較為緩慢[23]。從圖1可以看到，添加了米糠可溶性膳食纖維的面團的體積比未添加的都要大，這是因為膳食纖維的添加使形成的網絡結構能包裹氣體，使之不能逸出，面團的持氣能力增加[24]，導致面團體積膨脹增大。此外，當米糠可溶性膳食纖維的用量超過5%后，面團的膨脹體積開始減小，這說明過多可溶性膳食纖維的添加會稀釋面筋蛋白，導致面團形成面筋網狀結構的能力萎縮，使面團的體積變小[25]。

圖1 不同米糠可溶性膳食纖維添加量下面團膨脹體積的變化Fig.1 Changes in the dough expansion volume under different rice bran soluble dietary fiber dosages

2.2 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭比容的影響

由于面胚在制作時質量相同，所以當饅頭體積越大，其比容就越大。圖2顯示了不同米糠可溶性膳食纖維添加量下饅頭比容的變化，與圖1面團的膨脹體積變化相似。添加米糠膳食纖維的饅頭形成的網絡結構具有持氣能力，可幫助改善饅頭體積，使其比容增大。但用量過多會導致面團形成面筋網狀結構的能力萎縮[25]，不利于饅頭體積的增大。從圖2可以看出，最適宜的添加量為面粉質量的5%。

圖2 不同米糠可溶性膳食纖維添加量下饅頭比容的變化Fig.2 Changes of the specific volume of Chinese steamed bread under different rice bran soluble dietary fiber dosages

2.3 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭感官品質的影響

圖3顯示，隨著膳食纖維添加量的增加，饅頭的色澤急劇下降；而其他幾個感官指標呈現出先增大后減小的趨勢?？扇苄陨攀忱w維添加量為5%時，其形狀、口感、內部結構和松軟度與未添加的無太大差別；當添加量大于5%后，饅頭的松軟度、內部結構的評分快速降低，這可能與膳食纖維添加后形成的網狀結構有很大的關系[25]。從綜合評分來看，隨著膳食纖維用量的增加，綜合評分在不斷下降，這種趨勢尤其在用量大于5%時最為顯著。由此可見，添加適量的米糠可溶性膳食纖維能夠增加饅頭中膳食纖維的含量，滿足大眾對主食中膳食纖維的需求，但對于添加后饅頭色澤問題的改進還有待繼續探究。

圖3 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭感官品質的影響Fig.3 Effect of rice bran soluble dietary fiber dosage on the sensory quality of Chinese steamed bread

2.4 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭貯藏中質構的影響

在一定范圍內，面團質構特性參數能較好地反映面團品質特性[26]。從圖4～圖6中可以看出，隨著貯藏天數的增加，饅頭的硬度和咀嚼度整體呈上升的趨勢，而彈性逐漸降低。饅頭在貯藏過程中,內部水分會不斷散失，所以其硬度也會逐漸增大,彈性降低，這是饅頭老化、食用品質降低的主要原因[27]。但從米糠可溶性膳食纖維的添加上來看，添加了米糠膳食纖維的饅頭在貯藏期間的各個指標均比未添加膳食纖維的有所改善，其硬度和咀嚼度均有不同程度的降低，彈性變大，這是因為膳食纖維中存在大量的親水基團，增加了面團的吸水量[28]，使得饅頭的質地和口感更加柔軟；同時也表明米糠膳食纖維的加入強化了面筋網絡結構，對改善饅頭的老化有一定的效果[24]。隨著添加量的增加，饅頭的硬度和咀嚼度先降低后增加，彈性的變化趨勢則相反，添加量為5%時，有最佳效果。其中，米糠膳食纖維添加量為5%的饅頭在貯藏第5 d時，其硬度和咀嚼性比對照組分別降低了33.30%、36.48%，彈性增加了9.00%。如李華鑫等[29]發現在面包中添加一定量的檸檬膳食纖維后，面包的各個指標均比對照樣品的要好，不僅產出率較高、口感柔軟、有筋道、不粘牙,而且可以有效抑制面包的老化,延長面包的保質期。當添加量超過5%，纖維的網狀結構過于致密，使饅頭成品硬度和咀嚼性變大，彈性下降，品質變差。

圖4 不同米糠可溶性膳食纖維用量下饅頭硬度的變化Fig.4 Changes in the hardness of Chinese steamed bread under different rice bran soluble dietary fiber dosages

圖5 不同米糠可溶性膳食纖維用量下饅頭彈性的變化Fig.5 Changes in the elasticity of Chinese steamed bread under different rice bran soluble dietary fiber dosages

圖6 不同米糠可溶性膳食纖維用量下饅頭咀嚼度的變化Fig.6 Changes in the chewiness of Chinese steamed bread under different rice bran soluble dietary fiber dosages

2.5 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭硬化速率的影響

饅頭硬化是饅頭老化最明顯的表現之一，饅頭芯硬化速率越小饅頭老化回升率越低[30]。從圖7可以看出，未添加米糠可溶性膳食纖維的饅頭的硬化速率最高，即將達到0.2 N/h；加了米糠膳食纖維后，饅頭的硬化速率下降，當添加量為5%時，饅頭硬化速率最低，為0.13 N/h，比對照組降低了約35%，這可能是因為一定量的米糠可溶性膳食纖維加入面粉中，制成饅頭中可溶性膳食纖維的相對含量增加，其鏈長更易于與蛋白質等大分子結合，優化了面筋網絡結構的組成，改善面團性能[31]。此外，膳食纖維中的凝膠能形成穩定的具有三維結構的凝膠網絡，延緩饅頭在貯藏過程中的失水速率和水分遷移速率，使持水性提高，硬度增加相對變小[29-31]。而繼續增加膳食纖維的用量，硬化速率反而上升。因此米糠可溶性膳食纖維添加量為5%時饅頭的硬化速率最小，故為最佳選擇，這也與硬度的研究結果相一致（圖2）。

圖7 不同米糠可溶性膳食纖維用量下饅頭硬化速率的變化Fig.7 Changes in the hardening rate of Chinese steamed bread under different rice bran soluble dietary fiber dosages

2.6 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭色差的影響

饅頭的色差對饅頭的外觀和色澤有很大的影響，進而影響人們的食欲。因此色差也是饅頭感官品質的一個重要部分。從表2中可以看出，隨著混合粉中米糠膳食纖維用量的增加，L*值逐漸減小，亮度變暗；而a*、b*值則明顯變大，說明饅頭的綠值減小，顏色發黃，這與2.3中對感官評價的色澤結果相一致（表2）。BI值的增大也說明饅頭顏色正在變深，這很可能是因為米糠膳食纖維中的糖類物質與小麥面粉中的蛋白質在加熱過程中發生了美拉德反應，生成一種類黑精的物質[32]，從而減弱了饅頭的亮度。由此可知，米糠膳食纖維對于饅頭外觀顏色的影響較為明顯，所以應該綜合其他指標選取合適的添加量。

表2 米糠可溶性膳食纖維添加量對饅頭色澤及褐變程度的影響Table 2 Effect of rice bran soluble dietary fiber dosages on color and browning degree of Chinese steamed bread

3 結論

本研究采用酶法從脫脂米糠中提取膳食纖維，通過醇沉分離出相對分子質量為8.02×104Da的可溶性膳食纖維，研究其對饅頭品質變化和老化特性的影響。發現與未添加米糠可溶性膳食纖維的饅頭相比，米糠可溶性膳食纖維的添加使面團的膨脹體積變大，饅頭的比容和彈性增加，硬度和咀嚼性下降，同時色澤也變差。隨著添加量的增加，饅頭的品質在添加量為5%時達到最優值，大幅度地提高了饅頭的抗老化特性。但在感官評價方面，5%的米糠可溶性膳食纖維對于口感、外形以及內部結構等與對照組相比均無顯著差別（P＞0.05），而色澤還需進一步改善。由此可見，適量米糠可溶性膳食纖維的添加不僅有助于延緩饅頭的老化，而且還滿足人們對主食中膳食纖維的需求，而過量則會產生不好的效果。