不同食用膠體對饅頭食用品質及消化特性的影響

楊錦勝，沙文軒，吳林珊，史祥忠，3，鄧通，李冰，3，郭秀云，3

（1.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225100；2.無錫商業職業技術學院，江蘇 無錫 214151；3.江蘇省淮揚菜產業化工程中心，江蘇 揚州 225100）

饅頭作為亞洲一種具有鮮明文化特色的發酵小麥粉蒸制品，其消費極為廣泛。據統計，饅頭約占小麥總消費量的40%[1]。饅頭的基本原料是小麥粉、水、酵母和糖，通過混合、成型、發酵，最后蒸制而成[2]。傳統的中國饅頭血糖生成指數（glycemic index，GI）值為88，屬于高GI 食物（GI>70），若長期作為主食食用不利于糖尿病人對血糖的控制，還會引起過度肥胖風險[3-4]。國際糖尿病聯盟（ international diabetes federation，IDF）報告指出，截止到2021 年中國糖尿病報告患者人數達1.41 億人，占全球報告患者總人數的26.3%，且國內糖尿病患病率持續上升。高GI 食物不是糖尿病人良好的飲食選擇。因此，采取有效的飲食措施，是干預糖尿病病發的關鍵[3]。

親水膠體作為加工業中重要的食品添加劑，可以改善食品的固有特性，如形態、水結合能力、淀粉微晶的熔融焓、黏度和凝膠強度等[4]。目前針對低GI 食品的開發，國內已經有學者以黃豆粉、小麥粉、小米粉為原料研發低GI 雜糧復合饅頭[5]。但以小麥面粉為基本粉，通過添加親水性食品添加劑以降低饅頭GI 值的研究比較少見。在增強面團處理性能和面粉產品質量方面，許多國外學者研究了不同親水膠體對面團特性的影響。 Ferrero 等[6]研究證明了親水膠體是小麥制品制作中有效、多功能和安全的添加劑。除此之外，親水膠體作為一種膳食纖維來源，能夠有效地調控身體代謝血糖[7]。Sim 等[8]研究指出當添加量同為2% 時，盡管擴散比和比容明顯降低，但海藻酸鈉在延緩饅頭老化方面要更優于魔芋葡甘聚糖。Liu 等[9]研究通過摻入親水膠體獲得改良的無麩質饅頭，并發現了羥丙基甲基纖維素是馬鈴薯饅頭制作的最佳親水膠體。這些研究報道均反映出親水膠體在影響饅頭淀粉消化、老化和食用品質各方面具有巨大的潛力。

目前國內外針對利用添加多種食用膠體來影響饅頭各類指標的研究很少。因此本文旨在評估不同食用膠體對饅頭食用品質和消化特性的影響，通過研究添加不同食用膠體（黃原膠、瓜爾豆膠、聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、羧甲基纖維素）饅頭的熱量、色澤、質構特性、pH值、蒸煮損失率、酵母產氣力、淀粉消化、淀粉老化、感官特性等相關指標，分析不同食用膠體作為饅頭改良劑時的功能特性，為食用膠體在傳統工藝饅頭上的應用提供創新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：濰坊風箏面粉有限公司；活性干酵母（食品級）：安琪酵母股份有限公司；黃原膠（食品級）：山東阜豐發酵有限公司；瓜爾膠（食品級）：北京瓜爾潤科技股份有限公司；聚丙烯酸鈉（食品級）：南通奧凱生物技術開發有限公司；海藻酸鈉（食品級）：河南金丹乳酸科技股份有限公司；羧甲基纖維素（食品級）：河南萬邦實業有限公司。糖化酶（100 000 U/mL）、A3176 型α-淀粉酶（40 000 U/mg）：美國Sigma-Aldrich 公司；酒石酸鉀鈉、3，5-二硝基水楊酸、無水亞硫酸鈉、苯酚、石油醚（沸程30~60 ℃）、葡萄糖、硫酸鈉、乙酸鉛、甲基紅冰乙酸、硫代硫酸鈉標準滴定溶液（均為分析純）：中國醫藥集團有限公司。

1.2 儀器與設備

ZG-TP101 精密天平：哈爾濱眾匯衡器有限公司；C21S-C2170 九陽電子爐：九陽股份有限公司；MKHKM200 型和面機：松下電器（中國）有限公司；SPl8.S型醒發箱：珠海三麥機械有限公司；CA-HM 全自動快速食品熱量成分檢測儀：北京盈盛恒泰科技責任有限公司；3nH 電腦色差儀：深圳市三恩時科技有限公司；TMS—PRO 質構儀：美國FTC 公司；GM321 紅外線測溫槍：無錫非常祥科技有限公司；PHS-25pH 計：上海儀電科學儀器股份有限公司；AccuFat-1050 磁共振分析儀：江蘇麥格邁醫學科技有限公司；HH-6 數顯恒溫水浴鍋：江蘇國華電器有限公司；H2050R 型臺式高速冷凍離心機：湖南湘儀離心機儀器有限公司；V-5100 紫外可見分光光度計：上海精科實業有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 饅頭的制作方法

饅頭配方：以小麥面粉為基準，添加1% 活性干酵母、50% 水及0.3% 的食用膠體。

饅頭制作參考徐丹等[10]的一次發酵法并稍作修改，空白對照組的饅頭不含食用膠體。采用機械力的加工方法，利用和面機快速均勻攪拌15 min 至面團表面光滑，靜止5 min 后將面團分割成60 g 的劑子，整好型后放入蒸屜中，于醒發箱醒發40 min，醒發溫度為38 ℃，相對濕度80%。醒發完成的生坯沸水蒸制15 min，關火等待1 min 再揭蓋取出饅頭，冷卻后待測。

1.3.2 熱量測定

參考史祥忠等[11]的方法，首先將全自動快速食品熱量成分檢測儀打開預熱30 min，并放入白板，校正，再將樣品切片用粉碎機碾磨成粉末，將粉末放入全自動快速食品熱量成分檢測儀，測定重復5 次后取平均值，記錄水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物、卡路里數值。

1.3.3 色澤測定

采用電腦色差儀測定饅頭的色澤。取樣品中間部分，對其6 個不同點進行測量，饅頭的色澤由亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃藍度（b*）表示。每個樣品重復測量5 次后取平均值。白度按公式（1）計算。

式中：W為白度；L*為亮度；a*為紅綠度；b*為黃藍度。

1.3.4 質構測定

采用質構儀測定饅頭硬度、彈性等指標。參考徐丹等[10]的方法并稍作修改，將蒸好的饅頭常溫下冷卻1 h后，用切片機切成厚度為12.5 mm 的均勻薄片，選取中間兩片的固定位置進行測定。測試采用P/25 型探頭，測試前、中、后速率分別為1.0、1.0 mm/s 和1.0 mm/s；形變程度：60%，起始力：0.1 N；壓縮兩次，間隔時間為5 s。

1.3.5 pH 值測定

pH 值測定參照王崇崇等[12]的方法進行。待饅頭常溫冷卻40 min 后，用鑷子去除表皮并準確稱取10 g內部樣品于燒杯中，加入100 mL 去離子水，均質60 s后用pH 計測量pH 值。

1.3.6 蒸煮損失率測定

稱量并記錄蒸制前后的質量，每組記錄3 次，按如下公式計算蒸煮損失率。

式中：L為蒸煮損失率，%；m1為蒸前樣品質量，g；m2為蒸后樣品質量，g。

1.3.7 酵母產氣能力測定

參考王秋玉[13]的方法，并稍作修改，將10 g 生面團放入250 mL 量筒中，壓實，放入醒發箱（溫度38 ℃、相對濕度80%）中，從放入醒發箱的第10 min 開始計時，發酵120 min，記錄樣品初始和不同時間段的體積，兩者差即為樣品的體積增加量。

1.3.8 淀粉消化特性

參考沙文軒等[14]的方法，并稍作修改，稱取1 g樣品（儲藏期內饅頭淀粉各組分含量試驗樣品為4 ℃存放7 d 的樣品），加入10 mL 醋酸鈉緩沖溶液，置于沸水浴中加熱30 min，冷卻，置于37 ℃氣浴恒溫振蕩箱中10 min，加入4 mL 糖化酶（15 U/mL）和1 mL α-淀粉酶（290 U/ mL），置于37 ℃條件下恒溫振蕩，分別于0、10、20、30、60、90、120、180 min 取樣0.5 mL，加入4.5 mL 無水乙醇，4 000 r/min 離心15 min，用二硝基水楊酸比色法測定樣品中葡萄糖含量。計算公式如下。

式中：X為快消化淀粉，%；X1為緩慢消化淀粉，%；X2為抗性淀粉，%；G20為酶解20 min 后的上清液葡萄糖含量，mg；G120為酶解120 min 后上清液葡萄糖含量，mg；FG為游離葡萄糖含量，mg；T為總淀粉含量，mg。

參考Go?i 等[15]設定白面包為參比樣品，建立的動力學模型計算出淀粉水解指數（hydrolysis index，HI），按照下列公式計算血糖生成指數（G）。

式中：H為水解率，%；Gt為樣品酶水解t 時間產生的葡萄糖含量，mg；H1為水解指數，%；As為樣品水解曲線下的面積；Awb為白面包水解曲線下的面積；G為血糖生成指數。

1.3.9 感官評定

請10 名接受過食品感官評價培訓的人員對產品進行感官評定，評分標準參考李萍等[16]的全麥饅頭感官品質評價方法標準并作出一定修改，根據饅頭的特征，從色澤、外觀、結構以及口感4 個方面對饅頭進行綜合評分，滿分為100 分。饅頭感官評分標準見表1。

1.4 數據分析

本次試驗通過Excel 2010 整理試驗數據，Origin軟件繪制圖表，SPSS 23.0 對數據進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同食用膠體對饅頭熱量的影響

表2 列出了各組饅頭中的熱量及基礎營養成分的變化。

表2 不同食用膠體對饅頭熱量及基礎營養成分含量的影響Table 2 Effects of different edible colloids on the heat and the basic nutrient composition content of steamed bread

由表2 可知，食用膠體的添加對饅頭熱量的影響并不顯著，但饅頭的水分含量發生了一定變化，水分含量可以直觀地反映出饅頭的品質。與對照相比，添加黃原膠和瓜爾豆膠饅頭中水分含量降低，而添加聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉和羧甲基纖維素饅頭中水分含量升高，表明不同親水膠體對饅頭中水分含量的影響不同，這與陳洪博等[17]的研究相似，其中添加0.3% 的海藻酸鈉后饅頭中水分含量最大，原因可能是海藻酸鈉具有極強的親水性，并且吸水作用可以有效地提高饅頭的持水性，同時確保酵母等微生物生長所需要的濕潤環境。綜上所述，5 種食用膠體對饅頭熱量的影響無顯著性差異（P>0.05），但添加0.3% 的海藻酸鈉后，饅頭的水分含量與對照相比提高了3.92%，改善饅頭的持水性效果最好。

2.2 不同食用膠體對饅頭色澤的影響

表3 分別列出了食用膠體對饅頭亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃藍度（b*）、白度（W）的影響。

表3 不同食用膠體對饅頭色澤的影響Table 3 Effects of different edible colloids on the color of steamed bread

由表3 可知，各樣品之間的色度值區別不大。其中，添加瓜爾豆膠和羧甲基纖維素的兩組樣品饅頭的L*都有所升高，這與陳艷[18]的研究一致。瓜爾豆膠有著與面粉中的淀粉形成競爭關系的能力，爭奪和面時添加的水分，導致面粉不能夠充分的吸水膨脹，L*有所提高[19]。但是瓜爾豆膠組和羧甲基纖維素組饅頭的L*與對照組相比無顯著性差異（P>0.05），說明食用膠體的加入對饅頭亮度的影響很小。同時，瓜爾豆膠組和羧甲基纖維素組饅頭的W也有明顯的升高，且兩組的顏色變化參數趨勢基本一致，由此推斷出添加羧甲基纖維素與瓜爾豆膠對饅頭色澤的效用是一致的。綜上所述，添加瓜爾豆膠和羧甲基纖維素這兩種食用膠體能更好地改善饅頭色澤的亮白。

2.3 不同食用膠體對饅頭質構特性的影響

不同食用膠體對饅頭質構特性的影響見表4。

表4 不同食用膠體對饅頭質構特性的影響Table 4 Effects of different edible colloids on the texture properties of steamed bread

硬度和咀嚼性能很好地反映出饅頭的口感，如表4所示，只有黃原膠組饅頭的硬度和咀嚼性與對照組相比分別提高了33.94% 和18.83%，而其他組均有所下降，硬度和咀嚼性與饅頭品質成負相關，即這些指標數值越大，饅頭吃起來越硬，越缺乏綿軟彈爽的口感。在添加量均為0.3% 時，羧甲基纖維素組饅頭的硬度、咀嚼性、膠著度最小，它能在降低硬度的同時，最大程度地保留饅頭的彈性和回復性。添加不同食用膠體后饅頭彈性降低的原因可能是部分親水膠體可以通過限制水的可溶性來降低體系的彈性[20]，回復性降低的原因與彈性類似，都是由饅頭的體系特點決定的。從膠著度的角度分析，除黃原膠組外的其他組饅頭的膠著性均下降。這可能是由于黃原膠本身的增稠特性，尤其是在低質量濃度下具有很高的黏度[21]，膠著度也隨之升高。

2.4 不同食用膠體對饅頭pH 值的影響

pH 值是反映饅頭酸堿性的指標，對比GB/T 21118—2007《小麥粉饅頭》，饅頭的pH 值在5.6~7.2，各組添加不同食用膠體的饅頭pH 值都符合國家標準。不同食用膠體對饅頭pH 值的影響見圖1。

圖1 不同食用膠體對饅頭pH 值的影響Fig.1 Effect of different edible colloids on the pH of steamed bread

由圖1 可知，添加食用膠體對饅頭pH 值的影響十分顯著，各種食用膠體的添加，饅頭的pH 值都有所升高。饅頭的發酵程度和速率也可以通過pH 值間接反映，較快的發酵速度會使饅頭的pH 值由于產酸而迅速下降，由于酸化促進了蛋白質作為風味化合物的前體形成游離氨基酸，因而也會影響產品的風味[12]。結果發現，與對照相比，瓜爾豆膠組的pH 值上升數值最小，羧甲基纖維素組的pH 值上升數值最大。楊健等[22]通過研究發現面團的pH 值在6.40~6.60 之間，制得的饅頭膨松度最好。因此，添加食用膠體能有效改善饅頭的pH 值，但會一定程度地影響發酵速度和風味。

2.5 不同食用膠體對饅頭蒸煮損失的影響

蒸煮損失是影響饅頭品質的重要因素之一，不同食用膠體對饅頭蒸煮損失的影響見圖2。

圖2 不同食用膠體對饅頭蒸煮損失的影響Fig.2 Effects of different edible colloids on the cooking loss of steamed bread

如圖2 所示，不同親水膠體的添加對饅頭的蒸煮損失會產生很大影響。除瓜爾豆膠、羧甲基纖維素組外，當添加量均為0.3% 時，各組的蒸煮損失率與對照相比存在顯著差異，其中黃原膠組饅頭的蒸煮損失最大，聚丙烯酸鈉組饅頭的蒸煮損失率最小。這可能是因為親水膠體所形成的具有黏彈性的三維凝膠網絡結構與淀粉凝膠網絡結構交叉貫穿具有協同作用，更致密的網絡結構將淀粉顆粒包裹的更緊密，從而更大程度地限制了饅頭內部淀粉分子的溶出，使蒸煮損失率降低，當親水膠體的添加量過高時，親水膠體會和淀粉凝膠網絡競爭吸水，導致淀粉形成的凝膠網絡結構被破壞，淀粉分子在蒸煮過程中也更易溶出，蒸煮損失率增加[23]。結果表明，聚丙烯酸鈉和海藻酸鈉對降低饅頭蒸煮損失的作用效果比較明顯，其中添加0.3% 的聚丙烯酸鈉對改善饅頭的蒸煮損失效果最好。

2.6 不同食用膠體對饅頭酵母產氣能力的影響

圖3 為添加不同食用膠體對饅頭發酵面團酵母產氣能力的影響。

圖3 不同食用膠體對饅頭酵母產氣能力的影響Fig.3 Effects of different edible colloids on the gas production by yeast of steamed bread

由圖3 可知，20~60 min 期間，各組面團在發酵過程中的體積迅速變大，羧甲基纖維素組的面團體積最大，導致面團體積膨大的原因是大量CO2氣體的產生。面團發酵期間，面粉本身的液化酶α-淀粉酶將破損淀粉轉化成糊精，再由糖化酶β-淀粉酶轉化糊精為麥芽糖，然后由麥芽糖酶把麥芽糖分解為葡萄糖，最后由酒精轉化酶分解葡萄糖為酒精和CO2[24]。60~80 min 期間，各組面團在發酵過程中的體積上升幅度明顯減弱，其中黃原膠組、瓜爾豆膠組的面團在發酵過程中的體積上升幅度明顯高于對照組。張文雅[25]認為面團的酵母產氣能力不僅與酵母活性有關，也與面團面筋網絡結構相關，是兩者共同作用的結果。酵母產氣能力變化可能是因為經過充分水化后，黃原膠通過氫鍵維系形成棒狀雙螺旋結構，而瓜爾豆膠通過主鏈之間氫鍵等非共價鍵的作用形成連續性的三維網絡結構與面筋蛋白相互作用，從而形成更加穩定的面筋網絡結構[26]。80~100 min 期間，各組面團在發酵過程中的膨脹體積上升幅度趨于平穩，只有聚丙烯酸鈉組的體積在上升。100~120 min 期間，各組面團在發酵過程當中的體積上升幅度再次回升，其中瓜爾豆膠組、聚丙烯酸鈉組和羧甲基纖維素組的面團在發酵過程中的體積上升幅度明顯低于對照組，說明了本試驗中酵母產氣能力的變化是不同食用膠體和發酵時間相互作用的結果。

2.7 不同食用膠體對饅頭淀粉消化特性的影響

圖4 和表5 分別是添加不同食用膠體對饅頭淀粉水解率和淀粉消化特性的影響。

圖4 不同食用膠體對饅頭淀粉水解率的影響Fig.4 Effects of different edible colloids on the starch hydrolysis rate of steamed bread

表5 不同食用膠體對饅頭淀粉消化特性的影響Table 5 Effects of different edible colloids on the starch digestive characteristics of steamed bread

由圖4 可知，隨著不同食用膠體的加入，饅頭各個時間點的淀粉水解率呈上升態勢，這與饅頭中的還原糖含量，內部體系，糊化程度有關，總體而言，由于食用膠體的吸水性，且蒸制過程中饅頭內部溫度的升高，淀粉分子開始吸水糊化，水分先進入無定形區域，當無定形區域膨脹到一定程度后，水分會在壓力的作用下逐漸進入結晶區域，使得淀粉顆粒內部結構變得更加紊亂，淀粉分子失去原有的半結晶結構，顆粒內部有序的結晶結構被不斷破壞，無序性不斷增加，使得淀粉酶與淀粉分子作用位點結合更加容易，促進了淀粉酶對淀粉的水解，從而提高淀粉的水解率[27]。結合表5 可知，與對照組饅頭淀粉相比，加入5 種不同的食用膠體后，大多數饅頭淀粉中RDS 和SDS 含量顯著增加，RS 含量均顯著減少，其中只有黃原膠組的RDS 下降，且含量最低，SDS 較對照組上升最多，同時RS 含量顯著減少，原因可能是它與其他類型的親水膠體不同，能夠完全包裹住天然淀粉顆粒，且黃原膠親水性較好，可以結合淀粉中的自由水，使之含量減少，從而進一步影響直鏈與支鏈淀粉的重結晶[28]，影響淀粉消化。結果表明，不同食用膠體的添加能夠提高饅頭淀粉的水解率，相比較而言，黃原膠組提供更低的快消化淀粉，瓜爾豆膠組提供更高的RS 和更低的血糖指數。

2.8 不同食用膠體對儲藏期內饅頭淀粉各組分含量的影響

按照1.3.1 饅頭制作方法制作樣品，測定各組新鮮饅頭4 ℃條件下冷藏7 d 后饅頭淀粉各組分（快消化淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉）含量，表6 是5 種食用膠體對儲藏期內饅頭淀粉各組分含量的影響。

表6 不同食用膠體對儲藏期內饅頭淀粉各組分含量的影響Table 6 Effects of different edible colloids on the content of starch components in steamed bread during storage

由表6 對照表5 可知，7 d 后各組饅頭淀粉中RDS 含量明顯降低，SDS 和RS 含量明顯升高，結果表明，添加5 種不同的食用膠體對儲藏期內饅頭淀粉各組分含量有明顯影響。由表6 可知，在儲藏7 d 后，饅頭淀粉中SDS 含量最高的是海藻酸鈉組，較對照組提高了2.73%，緩慢消化淀粉可以完全被小腸吸收，雖然消化速率緩慢，但可以提高釋放能量的時間，增強飽腹感[29]。各組饅頭中，儲藏7 d 后饅頭淀粉中RS 含量最高的是瓜爾豆膠組，這是因為瓜爾豆膠對淀粉的早期回生有促進作用，可能是由于不同多糖之間的熱力學不相容性效應引起的[30]。RS 增多不利于淀粉消化，但有利于慢性疾病患者的健康，包括糖尿病和肥胖癥[31]。從RDS 含量的角度分析，在儲藏7 d后，羧甲基纖維素組饅頭RDS 的含量仍保持較高的指數，同時RS 含量最低，原因可能是羧甲基纖維素可以有效地抑制淀粉的回生和延緩淀粉老化的現象[32]，對優化儲藏期內饅頭淀粉各組分含量效果好，由此推斷羧甲基纖維素組饅頭在儲藏期內淀粉消化特性最佳。

2.9 不同食用膠體對饅頭感官評分的影響

食品的感官評價用于描述和判斷食品質量，反映對食物享受和食用的要求。不同食用膠體對饅頭感官評分的影響見圖5。

圖5 不同食用膠體對饅頭感官評分的影響Fig.5 Effects of different edible colloids on the sensory score of steamed bread

如圖5 所示，5 組不同食用膠體饅頭的感官評分與對照組相比均呈上升趨勢，從色澤，外觀、氣味、口感上各樣品之間存在較大區別。其中，黃原膠組饅頭與對照組相比有更好的口感，但遠不如羧甲基纖維素組饅頭的口感出色；瓜爾豆膠組和羧甲基纖維素組饅頭與其它組別相比色澤更加突出，同時羧甲基纖維素組饅頭擁有更好的內部結構，綜合評分最高。5 組饅頭的外形沒有明顯凸起或凹陷，其面香味濃，口味香甜，柔軟適中，口感良好，符合普通人群對饅頭類主食的感官需求。

3 結論

本試驗將不同食用膠體對饅頭中淀粉理化特性的影響作為切入點，通過添加5 種不同的食用膠體（黃原膠、瓜爾豆膠、聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、羧甲基纖維素），對饅頭的熱量、色澤、質構特性、pH 值、蒸煮損失率、酵母產氣能力、淀粉消化、儲藏期內淀粉各組分含量、感官特性等進行了對比測定分析，發現在0.3% 當量下，添加5 種食用膠體有利于饅頭形成細膩多孔的結構，可以更好地改善麥粉饅頭的pH 值。其中添加黃原膠的饅頭具有更高的硬度和咀嚼性，添加聚丙烯酸鈉對改善饅頭的蒸煮損失效果最好，添加瓜爾豆膠和羧甲基纖維素這兩種食用膠體饅頭的色度值更突出，熱量沒有顯著性變化（P>0.05），5 種食用膠體中，添加瓜爾豆膠可以提供更低的eGI 值，但對優化儲藏期饅頭淀粉中RS 含量問題不明顯；添加羧甲基纖維素對優化儲藏期內饅頭淀粉各組分含量效果好，RDS 含量仍保持較高數值，RS 含量最低，分別為54.02% 和18.75%，由此推斷出羧甲基纖維素組饅頭在儲藏期內淀粉消化特性最佳。以上5 種食用膠體饅頭的感官評分均高于對照組，為食用膠體在優化淀粉食品儲藏期內的淀粉消化特性，改善饅頭食用品質方面奠定基礎。