添加高粱麸皮对南方馒头抗氧化活性和加工品质的影响

张平平 马鸿翔 姚金保

(江苏省农业生物学重点实验室 江苏省农业科学院 江苏省现代作物生产协同创新中心，南京 210014)

添加高粱麸皮对南方馒头抗氧化活性和加工品质的影响

张平平 马鸿翔 姚金保

(江苏省农业生物学重点实验室 江苏省农业科学院 江苏省现代作物生产协同创新中心，南京 210014)

为了明确小麦粉中添加高粱麸皮对制品保健功能和加工品质的影响，设计高粱麸皮添加量0(对照)、10%、15%和20%的4种试验，分析了试验样品在南方馒头加工制作过程中总酚含量和抗氧化活性的变化，评价了样本的南方馒头加工品质。结果表明，总酚含量和抗氧化活性在蒸制后显著降低，但在馒头中的含量仍较高。对照、10%、15%和20%麸皮添加量下，新鲜蒸制的南方馒头的ORAC值(氧化自由基吸收能力)分别为12.6、66.9、83.0和107.6 μmol Trolox g-1。15%～20%的麸皮添加量显著降低了南方馒头的加工品质，10%的麸皮添加量对南方馒头所有评价参数的负面影响均未达显著水平，馒头总分与对照的差异亦不显著。因此，可采用添加10%的高粱麸皮制作具有高保健功能的南方馒头。

高粱麸皮 南方馒头 抗氧化活性 加工品质

小麦粉馒头作为传统主食占我国小麦消费总量的近40%，因消费习惯和地域差异又分为北方馒头和南方馒头2大类[1-2]。南方馒头做工精致、风味独特，常作为酒店甜点或速冻类糕点，近年消费量逐年增加。随着生活水平的提高，食品营养和保健功能强化已经成为生物产业、粮食产业和食品工业的主要任务之一，几乎涵盖了所有种类的动植物食品。馒头作为最主要的主食之一，提高其营养及保健功能已成为当前研究热点之一，各种杂粮馒头凭借其外观、营养保健功能，以及消费者对健康食品的追求心理，使之受到市场的青睐[3-6]。这些种类馒头的一个主要卖点在于增加膳食纤维、维生素和矿物质，但从膳食和营养结构看，其营养保健功能仍然有限。

高粱是我国北方和西南地区的主要作物之一，主要用于酿酒和饲料工业，少部分作为杂粮食用。添加高粱粉制作馒头虽有报道，但对产品的营养价值未作深入研究，一般认为可增加有限的膳食纤维和微量元素[5-6]。高粱麸皮约占高粱籽粒质量的12%，含有大量的原花青素、花青素、单宁、酚类、甾醇等，具有较高的抗氧化能力[7]，高粱麸皮因此也具有抗癌防癌功效[8-9]。流行病学调查表明，以高粱为主食的地区癌症发病率显著低于其他地区，尤其是食道癌的患病率极低[10-11]。高粱中独特的活性成分能够通过日常饮食改善机体的生理代谢环境或阻断肿瘤的发生和发展[12]。麸皮中所含的单宁还可改善小麦粉及制品的淀粉结构，提高抗性淀粉的含量，降低淀粉消化吸收率和增加膳食纤维的含量，利于糖尿病人的康复[13]。高粱全籽粒面粉及精制麸皮已经成为西方国家糖尿病、肥胖症、面筋过敏症人群，以及普通消费者的健康饮食原材料[14]。

尽管高粱麸皮具有特殊的高抗氧化活性，亦含有大量的膳食纤维及微量元素，但在国内外鲜见作为食用原料以及高粱麸皮营养强化馒头和相关加工方法的报道。本研究拟通过把高粱麸皮添加到小麦粉中，通过配方改良获得加工品质和适口性较好的营养强化南方馒头，并对产品加工过程中的抗氧化活性变化规律进行分析，为高粱麸皮综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

基础小麦粉或对照小麦粉为中筋小麦粉：宁夏塞北雪面粉有限公司；精制高粱麸皮(SUMAC Milled SORGHUM BRAN)：Nu life market；耐高糖高活性干酵母、双效泡打粉：安琪酵母股份有限公司；出口型“金帝皇”高级饼干起酥油：英联马利食品(上海)有限公司；白砂糖：CJ第一制糖株式会社；谷朊粉：新乡丰丘粉业。

1.2 仪器与设备

近红外分析仪Perten DA7200：美国Perten Instruments公司；微量揉面仪(10 g)、针式和面机(100 g)：美国National Manufacturing公司。

1.3 试验方法

1.3.1 馒头配方

高粱麸皮及小麦粉按干基0∶100 (对照)、10∶90、15∶85和20∶80混合获得4个样本，即高粱麸皮置换小麦粉比例分别为0、10%、15%和20%。过夜平衡后测定样本的含水量，3次重复。

用高粱麸皮替代部分基础小麦粉会导致面团筋力降低、馒头内部结构劣化和口感风味下降，因此对南方馒头配方[15]进行了优化。每种配方的馒头制作含100 g (14%湿基)预混样本、1 g酵母、2 g起酥油、1.5 g泡打粉和18 g白砂糖。谷朊粉添加量则根据高粱麸皮的添加量，即对照小麦粉的置换量和小麦粉的蛋白质含量(12.7%，干基))计算，实际用量分别为0 (对照)、1.3(10%高粱麸皮)、2.0(15%高粱麸皮)和2.7 g(20%高粱麸皮)。

1.3.2 馒头加工评价

馒头面团制作所需溶液及蒸馏水均置于32 ℃恒温搅拌器搅拌或恒温水浴锅。使用针式和面机制作4种配方样本(100 g，14%湿基)的生坯面团，和面时间分别为相应配方的和面仪最佳和面时间减去0.5 min，总加水量为最佳吸水率的75%。和制的面团在压片机(北京东方孚德JCXZ-95) 7 mm轧距下不定向对折压片12次后，手工揉制成柱状面团，并等分为6只馒头生坯。将馒头生坯置于不锈钢蒸屉中，并在35 ℃和相对湿度80%条件下醒发50 min，然后蒸制15 min获得馒头制品。每个样本重复加工2次。以6人评价小组对蒸制的馒头制品进行感官评价，参考李卓等[15]的评价方法并作调整，评价指标为比容(15分)、外形(5分)、颜色偏爱度(5分)、光滑度(15分)、弹性(15分)、内部结构(15分)、香气(5分)、黏着性(10分)和口感(15分)。

1.3.3 总酚含量和抗氧化能力分析

分别在小麦粉或混合粉(T1)、和面结束时的生面团(T2)、醒发箱中醒发后的生坯(T3)、蒸制完成后的馒头(T4)，以及室温储存3 d后的馒头(T5)5个时间点取样，进行总酚含量和抗氧化能力分析。各样品在60 ℃烘箱中干燥至恒重，并用FOSS Cyclotec1093型实验旋风磨制粉(0.5 mm孔径筛网)。参考Kaluza等[16]的方法测定总酚含量，参考Awika等[17]和Ou等[18]的方法分别进行ABTS和ORAC(氧化自由基吸收能力，oxygen radical absorbance capacity)抗氧化能力分析。总酚含量及抗氧化能力测定值均为干基。

1.4 数据统计分析方法

用Statistical Analysis System 9.0软件进行基本统计分析，并对总酚含量和抗氧化活性能力在配方间和不同取样时间进行显著性比较(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 参试样本的和面参数确定

依据对照样本的和面参数，对添加麸皮样本的加水量进行了调整。可以看出，随着麸皮比例的提高，样本吸水率和和面峰值时间相应提高(表1)，一方面由于谷朊粉对面筋强度具有改善作用，另一方面则可能是由于麸皮对面筋形成具有阻碍作用，延长了最大面筋强度的形成时间。麸皮和谷朊粉由于含有较多的纤维素、矿物质和面筋蛋白，提高了样本的吸水能力。

表1 试验样本的和面仪吸水率和和面时间(含谷朊粉)

注：不同字母表示样本间差异达0.05显著水平(LSD法)。

2.2 总酚含量及抗氧化活性分析

随着配方中高粱麸皮比例的提高，馒头加工过程中不同时间点取样中的总酚含量、ABTS和ORAC值均成倍提高(表2)，10∶90、15∶85和20∶80样本的新鲜馒头总酚含量分别较对照高5.2、7.4倍和9.3倍。馒头制作过程对总酚含量也有显著影响。对照(0∶100)样本在馒头加工过程中总酚含量显著降低；而添加高粱麸皮的3个样本总酚含量在醒发后含量最高，蒸制显著降低其含量。室温储存3 d对馒头的总酚含量无显著影响(表2)。

不同麸皮添加量样本的ABTS值在馒头加工过程中的变化不同。对照的5个取样时间点之间无显著差异；10∶90样本的ABTS随加工过程逐渐降低，在生面团和新鲜馒头中无显著差异，但储存3 d后显著降低；15∶85样本的ABTS则在馒头生坯中含量最高，蒸制后显著降低；20∶80样本的ABTS亦表现随加工过程逐渐降低，且在储存3 d后总显著降低。

ORAC的变化规律与总酚含量和ABTS相似。生面团显著提高了对照样本的ORAC，但蒸制后有所降低。3种添加高粱麸皮的样本经蒸制后ORAC显著降低，室温储存对ORAC值无显著影响。

表2 馒头制备过程中各个时间点的总酚含量、ABTS值和ORAC值(干基)

注：T1:小麦粉或混合粉;T2: 和面结束后的面团; T3: 醒发箱发酵后的馒头生坯; T4: 新鲜蒸制的馒头; T5: 室温储存3 d后的馒头。数据后不同字母表示差异达0.05显著水平(LSD法)。

2.3 南方馒头品质评价

高粱麸皮不同添加比例对南方馒头感官评价指标和总分的影响不同。添加高粱麸皮后不改变馒头的比容，且改善了馒头的外形，馒头挺立度提高，棱角分明。对照及添加麸皮后的馒头制品均表现出较好的颜色。高粱麸皮并未对南方馒头的外观品质造成负面影响，仅20∶80样本的表面光滑度略有降低，但对其质地和口感均有一定的负效应。其中，20∶80样本的弹性、内部结构、香味、黏着性和口感均比对照显著降低，内部结构和口感较对照亦显著降低。15%～20%的麸皮添加量显著降低了南方馒头的总分，添加10%麸皮对馒头加工品质无显著影响(表3)。

表3 高粱麸皮添加对南方馒头加工品质的影响

注：同行数据后不同字母表示同一评价指标不同样本间差异达0.05显著水平(LSD法)。

3 讨论

小麦制品营养强化是当前粮食生产和食品工业的重要内容。遗传改良是有效的途径之一，亦可通过在小麦粉中添加其他组分[19-20]。张剑等[4]、石晓等[5]和王岩等[6]分别通过添加大豆粉、玉米粉和高粱粉以期提高馒头的营养价值，但并未对制品的营养成分或保健功能做分析。这些研究都得出了最佳的添加比例，目标是满足人们对健康和食品品质的双重需求，但这些添加组分亦可通过其他烹饪方法直接食用以满足健康需求。而高粱麸皮中的多种植化物质所具有的保健功能远高于其他作物[7,9]。

ABTS和ORAC是测定抗氧化活性的2种基本方法，呈极显著正相关，ORAC值较ABTS高3～4倍[17]，本研究也有相似结果。SUMAC高粱麸皮是目前已知抗氧化能力最高的天然食物原料，其抗氧化能力最高可达3.124×103μmol TE·g-1，是蓝莓的33倍，是橄榄油的840倍，同时可提供较多的膳食纤维和矿物质。本研究所用的麸皮抗氧化能力为0.665×103μmol TE·g-1，在南方馒头中添加后显著提高了制品的抗氧化能力。馒头加工过程中同一时间点的总酚含量、ABTS和ORAC值均随麸皮添加量的增加显著提高。食品加工方法对高粱麸皮抗氧化活性的影响不同，Awika等[17]通过比较烘焙食品(面包、曲奇)和膨化食品对高粱麸皮抗氧化活性的影响，发现200～220 ℃烘焙10～20 min会导致高粱麸皮ORAC损失72.9%，而100～170 ℃膨化1～2 min会导致高粱麸皮ORAC值损失37%～57%。本研究对南方馒头的研究表明，在高温蒸汽条件下(100～105 ℃，15 min)ORAC值损失13.0%～19.6%，总酚含量损失12.4%～18.3%。表明较高的加工温度导致高粱麸皮抗氧化活性的降低，中式蒸煮有利于保持高粱麸皮的保健功能。

从加工品质看，10%的麸皮添加量虽对南方馒头的结构、质地和口感有负面影响，但并未达显著水平。添加麸皮改善了馒头外形，这可能是麸皮和谷朊粉两者共同作用的结果，如麸皮添加提高了面团吸水率，但该结论还有待进一步探讨。在本研究条件下，高粱麸皮10%的添加量较适合制作保健馒头，若以其他小麦粉或高粱麸皮应对配方做必要调整。按照馒头制备配方中的物料估算，对照和10%麸皮添加量的新鲜馒头每份(6个)分别可提供1.40×103、7.40×103μmol Trolox·g-1的抗氧化能力(ORAC值)，即每个馒头可分别提供0.23×103、1.23×103μmol Trolox·g-1的抗氧化能力。以每个成人每天约需摄入5 000个ORAC单位计算，每天食用约4个质量约30 g的10%添加量的高粱麸皮馒头即可满足一天的抗氧化ORAC单位需求量。Barros等[13]和Yousif等[20]对单宁类高粱品种的研究还表明，无论利用麸皮中原花青素的混合提取物，还是直接添加全高粱粉，都可显著提高抗性淀粉的含量，增加膳食纤维。因此，在本研究条件下，小麦粉中添加10%的高粱麸皮可用于保健南方馒头的加工，如果选用抗氧化活性更高的麸皮，其保健价值更高。

3 结论

中筋小麦粉“塞北雪”中添加10%的高粱麸皮可显著提高南方馒头的总酚含量和抗氧化活性，该添加量对南方馒头所有评价参数和总分的影响均未达显著水平。

志谢：感谢德克萨斯农工大学的Joseph M. Awika博士提供麸皮试验材料并对部分试验工作的指导。

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Effect of Sorghum Bran Substitution on Antioxidant Activity and Processing Quality of Southern-Style Steamed Bread

Zhang Pingping Ma Hongxiang Yao Jinbao

(Jiangsu Provincial Key Laboratory for Agrobiology Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production, Nanjing 210014)

For clarifying the effect of sorghum bran substitution on healthcare function and end-use quality of products, sorghum bran was substituted to 0% (control), 10%, 15%, and 20% of four flour in processing Chinese southern-style steamed bread. The polyphenol content and antioxidant activities of the samples were determined, and the quality of steam bread was evaluated. The polyphenol content and antioxidant activities in dough significantly decreased after steaming. However, polyphenol content and antioxidant activities remained in high levels in the steamed bread. The oxygen radical absorbance capacity (ORAC) values of the steamed bread made of the control and, 10%, 15%, and 20% sorghum bran substitution samples were 12.6, 66.9, 83.0, and 107.6 μmol/Trolox g-1, respectively. Sorghum bran substitution at the percentage of 15% to 20% significantly degraded the quality of steamed bread. However, 10% sorghum bran subsitution had no significant effect on the quality parameters and total score of steamed bread. It is suggested that 10% sorghum bran substation is the optimum formula to make southern-style steamed bread with health function.

sorghum bran, Chinese southern-style steamed bread, antioxidant activity, processing quality

S512; S514

A

1003-0174(2016)06-0024-05

国家自然科学基金(31101146)，江苏省自然科学基金(BK2011667)，国家小麦产业技术体系(CARS-03)

2014-10-13

张平平，男，1977年出生，副研究员，小麦遗传育种