功能性馒头研究进展

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(1.河南工业大学生物工程学院,河南郑州 450001;2.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450001)

功能性食品是指具有特定保健效果的食品,除具有一般食物的营养价值外,还具备调节机体、增强免疫力、预防疾病发生和缓解病症的作用,既适用于特定需求的人群也有益于普通民众[1]。近年来,我国功能性食品的消费者越来越多,不仅有老年人,还包括部分儿童和中青年[2]。此外,随着对营养需求的改变,人们不再满足于面食的主食功能,更希望其对机体有明显的调节功能[3]。因此,将在我国膳食结构中占有很大比重的面制主食——馒头向功能性方向发展,有非常广阔的应用前景。

以小麦粉为主要原料,通过添加不同种类含生物活性成分的物质制作的功能性馒头不仅能够增加馒头的花色品种,还有利于增强馒头的营养价值和保健功能,即通过其中有效生物成分的协同作用,实现降低肥胖、血脂症、糖尿病以及肠胃病等慢性疾病患病风险的作用[4]。本文针对目前研究较多的功能性馒头种类、加工工艺及其功能特性展开综述,以期对功能性馒头的开发推广提供一定的参考。

1 血糖控制功能

血糖是人体能量的来源,必须保持在一定的水平才能维持各器官组织的正常运行,过高易引发糖尿病、心血管疾病以及糖尿病肾病等疾病,危害身体健康。血糖值(Glycemic index,GI)低于70的食物,碳水化合物消化和代谢的速率缓慢,有利于餐后血糖维持在正常水平[5]。而普通馒头中的淀粉含量较高,血糖值在90.0左右,属于高GI食品,长期食用易增加糖尿病的发病风险[6]。饮食控制是延缓糖尿病病发的最有效的手段之一。因此研制具有降血糖功能的馒头,有利于延缓糖尿病及其并发症的发生。目前,添加到馒头中辅助降血糖的原料主要有青稞、高粱、薯类、桑叶、山药、枸杞子和南瓜等[7]。

1.1 膳食纤维类

研究表明,长期食用高膳食纤维食物可以有效控制血糖水平[8]。将富含膳食纤维的原料添加到馒头中既丰富了糖尿病患者的主食种类,又可以提高馒头的保健价值。

膳食纤维类馒头中最具代表性的是青稞馒头,青稞又称裸大麦,膳食纤维含量高达15%,是普通小麦的15倍[9]。刘娟等[10]发现,青稞全麦馒头的GI在82.52～83之间,比小麦馒头的GI低10%,对餐后血糖指数的升高有缓释作用。但青稞中缺少形成面筋网络结构的蛋白,因此青稞的添加量不宜过多,以20%为宜[11-12]。

表1 控糖类馒头加工及改良工艺Table 1 Processing and improvement of sugar-controlling steamed bread

1.2 抗性淀粉类

抗性淀粉是指不易被消化吸收的淀粉,存在于种子以及全谷物中,属于低热食品。富含抗性淀粉的食物,能够调节血糖水平、降低胰岛素反应和控制体重,是糖尿病人理想的食品[13]。相比于膳食纤维,抗性淀粉能够改善食物的口感、脆性和延展性[14]。因此,含抗性淀粉的功能性馒头也易被人们接受。

1.2.1 高粱馒头 高粱属于禾本科谷物,与小麦相比,高粱中含有较多的抗性淀粉[15]。徐雪娣等[16]发现当高粱粉添加量为45.74%时,GI为57.07,属于中GI(55～70)水平。但高粱中含有一种具有苦涩味的多酚类抗营养因子——单宁,十分影响高粱馒头的口感。因此,可以通过添加谷朊粉、山药泥、抗氧化剂、α-淀粉酶、羧甲基纤维素钠、黄原胶等对高粱馒头进行改良[17],改良后口感极佳且GI降低至54.98,达到了低水平,更加适合糖尿病人日常食用。

1.2.2 马铃薯馒头 中国是马铃薯生产大国,年产量达9913万吨[18]。自2015年起,我国就已经启动了马铃薯主食化战略,将马铃薯粉应用于功能性馒头中意义非凡。马铃薯粉中抗性淀粉高达22.50%,远高于小麦中抗性淀粉的含量(1.00%左右),具有良好的保健价值[19-20]。Lee等[21]表示马铃薯淀粉可以通过增加胰岛素敏感性来调节餐后血糖水平。但马铃薯淀粉颗粒大,成型难、口感差,王洁等[22]将马铃薯淀粉通过微波、韧化或者老化等方式处理和预糊化处理使其感官品质得到了提高,制成的马铃薯馒头GI为68.26。

1.3 植物多糖类

植物多糖广泛存在于自然界,如豆薯、南瓜、苦瓜、山药、雪莲果和百合等,有大量的研究表明植物多糖具有降血糖、抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性、促进胰岛素分泌等功能特性[23]。将含有植物多糖类的物质添加到面粉中制成的馒头不仅营养可口,还兼具降糖功效[24]。

1.3.1 山药馒头 山药中的山药多糖具有调节机体免疫、血糖平衡、抗衰老等多种作用[25]。关倩倩等[26]将山药粉添加至面粉中研制出低蛋白、低升糖指数的糖尿病肾病患者专用的山药馒头。并通过羧甲基纤维素钠、黄原胶、菊粉、硬脂酰乳酸钠等改良剂来提高山药馒头的口感和降糖功效,最终GI为60.37[27]。

1.3.2 南瓜馒头 南瓜性温,味甜适口,其中活性成分有南瓜多糖、南瓜蛋白、维生素及其矿物质,生物碱等[28]。陈颖等[29]以南瓜、绿豆等为原料研制出口感细腻,有南瓜清香的保健馒头,其GI低于55,降糖效果显著。

近年来,功能性食品发展迅速,各种降糖保健类食品层出不穷,如添加了胡芦巴胶、桑叶与黑木耳的降血糖功能食品等[30]。而具有控制血糖功能性的馒头出现不仅有利于解决糖尿病人饮食中主食单一的问题,还丰富了保健食品的种类。控糖类馒头的相关工艺如表1所示。

2 降压、降脂功能

目前,高血压、高血脂已经成为威胁人类生命的“第一杀手”。研究发现[31],高血压、高血脂合并发生率极高,极易导致机体功能异常,心血管疾病发生率倍增。单纯的药理治疗有很大的副作用,而含有活性成分的降压降脂保健馒头的开发不仅符合药食同源的理念,还有助于提高普通馒头的营养价值,同时利于调节机体,增强体质,满足人们的健康需求。

2.1 真菌多糖类

食用菌中含有丰富的真菌多糖,具有降低胆固醇和血脂,增强心血管的功能,是降血压的活性成分之一[32]。因此利用食用菌类物质制成的馒头更适合高血压高血脂患者食用。

表2 降压降脂类馒头加工及改良工艺Table 2 Process and improvement of antihypertensive and lipid-lowering steamed bread

2.1.1 杏鲍菇馒头 杏鲍菇中杏鲍菇粗多糖含量高达13.18%,是一种营养丰富的食用菌[33]。研究证实[34],杏鲍菇多糖对细胞中脂质的积累有明显的抑制作用。聂远洋等[35]将5%的杏鲍菇粉与紫薯粉结合制得了安全营养、品质俱佳的杏鲍菇紫薯保健馒头。但杏鲍菇粉本身富含的多糖、膳食纤维和非面筋蛋白,对面团中的面筋蛋白有稀释作用,添加过多会影响面筋网络的形成,致使蒸制的馒头弹性差、比容低;其次,菇粉味太浓,添加量过多对馒头的表观和味道也会产生一定影响,综合考虑,杏鲍菇添加量在2%～5%时最佳[36]。

2.1.2 香菇馒头 香菇中蛋白质、氨基酸、香菇多糖、多酚、维生素和矿物质含量丰富。张剑等[37]将香菇超微粉添加到小麦粉中进行蒸制,获得一款高蛋白、低脂肪、高钙的营养保健馒头,与普通小麦粉馒头相比其赖氨酸含量提高了66.88%。王宝刚等[38]利用香菇、黄豆粉调配制成口感香甜、色泽微黄的香菇保健馒头,但香菇添加过多会影响发酵,当添加量为4%时,该馒头既有淡淡的菇香,又松软可口。

2.2 黄酮类

黄酮类化合物是植物活性成分之一,黄酮类化合物种类较多,包括大豆异黄酮、葛根总黄酮、雪菊黄酮、桑叶黄酮等[39]。宗惠[40]研究表明,黄酮类物质在降压降脂、抗心血管疾病等方面效果显著。

2.2.1 葛根馒头 葛根中黄酮类化合物尤其是大豆异黄酮,对人体心脑血管、微循环能起明显的调理作用,含葛根类的食品是人们日常降压、降脂的首选功能食品[41]。莫茹茵[42]以14.3%的葛根粉添加在小麦粉中制成质地松软、具有葛根香味的葛根馒头,其异黄酮含量比普通馒头提高了344.44%。由于葛根含有膳食纤维,制成的馒头明显筋力不足、弹性差,此类馒头长期放置易老化,胡二坤等[43]在后续研究中发现添加木聚糖酶、谷氨酰胺转氨酶及海藻酸钠等改良的葛根馒头具有更好的弹性和柔软度。

2.2.2 豆粉馒头 豆类是含黄酮类物质较多的食物之一,如黄豆、黑豆、绿豆等。郭红珍等[44]将30%绿豆粉与15%海带浆混合,并对绿豆进行脱臭处理,制得具有绿豆清香的海带绿豆馒头,其总黄酮的含量为0.087%。大豆是典型的高蛋白低脂肪食物,张娟等[45]将10%的大豆与小麦粉混合,制得的大豆营养馒头的蛋白质提高了23.98%,其感官评分达到了89.6。降压降脂类馒头相关工艺见表2。

3 抗氧化功能

氧自由基即活性氧(Reactive oxygen species,ROS),过量的自由基会给机体造成不可逆转的氧化损伤,加速机体的衰老[46]。研究表明,食用富含天然抗氧化剂的物质,如酚类化合物,能够降低一些慢性病的风险[47]。将含有天然抗氧化剂的物质添加到馒头中,既能改善馒头的口感,又能增加馒头的抗氧化性。

在抗氧化方面多酚类物质最具代表性,多酚常被作为抗氧化剂、抑菌剂、防腐剂等广泛应用于食品、药品、营养保健等众多领域[48]。

邹磊[49]将葡萄皮渣添加到馒头中,证实随着葡萄皮渣添加量的增加,馒头的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率能够达到42.12%±0.66%,Fe3+还原能力也显著提高,虽然葡萄皮颜色较深,但添加量在2%～6%时,制得的馒头的综合评分与普通馒头无显著差异。

苦荞麦是一种重要的功能性食品,籽粒中多酚含量可达3.3 mg/g,叶中多酚含量可达39.5 mg/g[50]。许芳溢等[51]在研究不同梯度苦荞粉添加量(4%、8%和12%)的苦荞馒头和小麦馒头之间功能品质差异时,发现添加苦荞粉制作的馒头中的多酚类物质含量是小麦馒头的4.6倍,且通过清除DPPH自由基和β胡萝卜素漂白能力两个体外模型的实验证实苦荞馒头和小麦馒头抗氧化性能存在显著的差异。抗氧化类馒头的加工工艺见表3。

表3 抗氧化类馒头加工及改良工艺Table 3 Process and improvement of antioxidant steamed bread

4 其他

目前功能性馒头的研究开发虽然主要集中在控糖、降压降脂和抗氧化方面,但很多研究学者在其他方面也有尝试。如,李晟等[52]通过试验证明药膳馒头能改善脾虚型胃手术后倾倒综合征受试者近期生活质量且干预后受试者腹痛明显缓解,症状降低可维持3个月。

5 功能性馒头研究过程中存在的问题

近年来,随着主食市场的不断扩大,单一的米、面制品已经不能满足消费者的需求,兼具药食两用的功能性主食日益受到人们的欢迎。目前,已研究报道的营养保健馒头也有很多,但实际应于生产的却很少。功能性馒头的发展依然存在一定的问题:a.加工工艺不够成熟,如马铃薯馒头、南瓜绿豆馒头、桑叶馒头、山药魔芋馒头、香菇馒头等,它们的制作工艺大多是简单地将一种或几种含功能性成分的原料粉碎后混合进面粉中,揉制、发酵、蒸制成型。因此,功能性馒头的制作工艺并不成熟,还有待进一步完善。b.功能性馒头的保健功能有待于进一步评价。目前,对于功能性馒头的研究大部分关注的是加工工艺及配方,极少有对其保健价值进行科学严谨的评价和临床验证,如对添加降压性活性成分的馒头未验证降压效果。总而言之,对功能性馒头的研究还处于起步阶段。

6 展望

功能性馒头的开发符合人们健康饮食的理念,强化主食的营养和保健作用将成为未来面制主食的发展方向。因此,未来在加强功能性馒头研究的深度和广度时可以从以下几个方面展开:a.结合现代生物学技术(如宏基因组学技术)、中医药学技术等继续开发多种具有保健功效的功能性馒头,如能够改善和调节肠道菌群的益生馒头、添加多种中药成分(茯苓、枸杞、薏仁、黄芪、当归等)的药膳馒头,以期能够将传统主食与现代生物学、中医药特色完美融合,提高馒头的营养价值。b.结合食品加工新技术优化功能性馒头在加工生产过程中的口感、风味、质地等品质,在提高其品质和保健价值的同时,使其更符合我国居民的饮食习惯。c.结合动物实验以及毒理学评价,建立科学有效的分析和评价体系,明确功能性馒头的生理效价和特定的生物学功能,以期功能性馒头能够在临床上得到推广,对部分慢性病的防治有一定的干预作用。d.规范生产工艺,在保证功能性馒头的营养价值的同时应该做到标准化、规范化,保证食品安全。