低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分变化的影响*

宋 娜，李竹生 ，张艳丽，丁志理

（1.郑州职业技术学院，郑州 450121；2.益海嘉里食品营销有限公司，郑州 450000）

低聚木糖作为一种能选择性地促进肠道双歧杆菌增殖的功能性食品，具有热值低、耐热、耐酸，在水溶液中形成螺旋结构，增强持水性，改善食品流变学特性等良好性质，能够提高食品品质，被广泛应用于食品工业[1]。馒头作为我国北方人的主食，具有不可替代的地位。馒头坯在蒸制过程中水分迁移情况对于成品馒头的品质以及储藏特性有着重要的影响。苏东民等[2]研究表明馒头坯在蒸制过程中由于淀粉不断的吸水发生糊化反应，水分含量不断增加。樊元元[3]研究表明蒸制后的馒头只存在弱结合水和强结合水，而且强结合水结合更紧密、含量更多。李竹生等[4]研究表明添加 2.0%的低聚木糖，可以降低蒸烤馒头的水分活度，并使其货架期明显延长。本研究旨在探讨低聚木糖的添加对于蒸制过程中馒头坯水分迁移特性的的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

小麦面粉（特一粉），博大面业集团有限公司；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，江苏康维生物有限公司。

1.1.2 设备

SS-0.5T和面机，三麦机械股份有限公司；FX-15S热风循环醒发箱，深圳市金旺厨房设备用品有限公司；AY120电子分析天平，日本岛津制作所；VTMR23-010V-T核磁共振变温分析仪；苏州纽迈电子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 馒头制作流程

称取400 g面粉，3.2 g（占面粉质量0.8%，以下同）酵母，在和面机中混匀，加水 180 mL（45%），搅拌10 min后，定量分成100 g面团，手工揉成圆馒头。将馒头坯置于35℃、相对湿度85%的醒发箱中醒发40 min，用沸水蒸制。

1.2.2 低聚木糖馒头制作流程

称取低聚木糖糖粉8.0 g(占面粉质量2.0%，以下同)加入水180 mL（45%）溶解，称取面粉 400 g，酵母3.2 g（0.8%），在和面机中搅拌12 min后，同1.2.1方法分块成型，发酵，蒸制。

1.2.3 馒头坯样品制备

分别在馒头坯蒸制 0 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min 取样，从馒头坯顶部切去1.0 cm厚度，取适量馒头瓤作为样本，测定馒头坯的水分含量、水分活度和水分分布情况。

1.2.4 馒头坯水分含量的测定

参照 GB 5009.3-2016中的 105℃恒重法测定，结果取3个平行样的平均值。

1.2.5 馒头坯水分活度的测定

采用水分活度仪测定水分活度[5]。

1.2.6 馒头坯水分迁移的测定

使用核磁共振波谱法（NMR）测试蒸制过程中馒头坯的水分分布情况[6]。剪取1.0 g馒头坯样品条，用保鲜膜包好放入样品管中进行测试。

测试参数如下:

采样点数：TD=81664，重复扫描次数：NS=20，

回波个数：TW（ms）=1 500.000，弛豫衰减时间：D0=1s，

反演点数:400，弛豫时间点数:200，迭代次数:1000000。

2 结果与讨论

2.1 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分含量的影响

图1所示:蒸制 0～10 min，零添加和添加2.0%低聚木糖馒头坯的水分含量均呈增大趋势，零添加的馒头坯水分含量从38.36%增加到39.02%；添加2.0%低聚木糖馒头坯水分含量从38.34%增加到39.26%。蒸制10～30 min，馒头坯水分含量趋于稳定，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分含量高于零添加馒头坯的水分含量。

图1 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分含量的影响

蒸制刚开始时，馒头坯与蒸锅内热蒸汽之间存在温度差，热蒸汽迅速在馒头皮表面冷凝，形成一层水雾吸附在馒头皮上，随着蒸制的进行，馒头坯内外层形成压力差，使得水蒸气不断向馒头坯内部转移，当遇到低温区域冷凝下来，形成新的冷凝区域，并逐渐向馒头芯转移，使得馒头坯的水分含量不断增加。另外，由于馒头中淀粉糊化程度快速增加，馒头坯吸收大量水分，水分含量上升较快。低聚木糖有较高的持水性，在一定条件下，可吸收自身3.4～9.9倍的水分[7]。添加2.0%低聚木糖更增加了馒头坯锁水性，水分含量增大更多。

2.2 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分活度的影响

图2所示：2.0%低聚木糖的添加有明显降低蒸制过程中馒头坯水分活度的作用。蒸制0～10min，零添加和添加2.0%低聚木糖馒头坯的水分活度均呈增大趋势，零添加的馒头坯水分活度从0.956增加到0.968，添加2.0%低聚木糖的馒头坯分活度从0.884增加到0.915。蒸制10～30 min，零添加馒头坯水分活度趋于稳定，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度继续增大到0.916，蒸制20 min后有下降趋势。蒸制25 min后，水分活度趋于稳定，达到0.906。

图2 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分活度的影响

蒸制0～10 min时，由于蒸锅内气压的上升和温度的传递，馒头坯接触蒸锅内热蒸汽，温度很快上升，蛋白质逐渐变性，淀粉不断吸水糊化，水分存在状态较为稳定，结合水占比较大，水分活度较低；随着水蒸汽的不断传递，水分在馒头坯内部迁移，水分活度增大。随着蒸制时间的延长，水与淀粉和蛋白质结合程度趋于稳定，水分活度趋于稳定；添加低聚木糖的馒头坯，面团中的水分被低聚木糖吸收，直链淀粉间由于水分减少，更易于相互靠拢以氢键结合，相比于零添加的馒头坯，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度明显下降。蒸制0～20 min时，添加2.0%低聚木糖的馒头坯与蒸锅内的热蒸汽进行水分的传递，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馒头坯吸附更多的水，而转变为结合水。随着馒头坯中蛋白质变性，形成致密的网络结构，与水分子的结合能力更加紧密，水分活度有所下降。

2.3 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分分布的影响

水分子的不同存在状态直接影响着食品的品质与稳定性。核磁共振检测到馒头样品中水分的弛豫性质，拟和后得到水分弛豫时间常数，分别为T21、T22和 T23（T21＜T22＜T23），它们相对应的质子信号分别为A21、A22、A23，总质子信号为 A。

弛豫时间的大小表示水分子的流动性大小。根据弛豫时间的不同可以将食品中的水分为深层结合水T21，弱结合水T22及自由水T23三种存在状态，Engelsen等[8]认为，T21表示的是与蛋白质相结合的水分子，T22表示的是与可溶性糖类及淀粉分子相结合的水分子，T23表示的是淀粉与蛋白质之间相互交换分配的水分子。

由图3可知：当醒发好的馒头坯未进行蒸制时，馒头坯的水分分布为强结合水、弱结合水和自由水；蒸制后，馒头坯的水分分布为强结合水和弱结合水，不存在自由水；在蒸制过程中T21呈增大趋势，T22呈减小趋势，A21呈显著升高趋势，A22呈显著降低趋势。蒸制0～8 min内，T21增加较快，T22呈减小趋势；A21增大较快，A22降低较快；蒸制 8～30 min 内，T21继续增大，T保持稳定，A21呈现小幅度升高，A22小幅降低。

图3 无添加低聚糖馒头坯在蒸制过程中水分分布图

在蒸制开始时，馒头坯与蒸锅内热蒸汽充分接触，温度很快升高，蛋白质快速变性，逐渐形成具有稳定结构的面筋骨架，淀粉吸水糊化，糊化的淀粉镶嵌在蛋白质网络中，馒头坯中的自由水率先被吸收，部分水分子与淀粉及蛋白质分子紧密结合在一起，变为不可流动的结合水，随着糊化度的不断升高，淀粉分子吸收越来越多的水分子，部分结合程度低的弱结合水转化为与蛋白质淀粉分子紧密结合的强结合水，故开始蒸制时，A21增大较快，A22降低较快；随着蒸制的进行 T21，T22，A21，A22基本不再变化，说明与淀粉和蛋白质结合不紧密的水分子随着蒸制温度升高，逐步转化为与蛋白质、淀粉紧密相连的内部水分子，即不易流动的次级结合水转变强结合水，并且这一过程达到一种动态平衡。

由图4可知：添加2.0%低聚木糖的馒头坯在蒸制0 min时含有强结合水、弱结合水和自由水，当蒸制开始以后，自由水很快消失，只存在强结合水和弱结合水； 蒸制 0～10 min内，T21从 0.07 ms增大至0.17 ms，T22从 8.68 ms 增 大 到 10.01 ms，A21从11.19%增大至31.55%，A22从87.70%下降至68.45%；蒸制 20～30 min 内，T21，T22，A21，A22基本保持不变。

比较图3和图4，添加2.0%低聚木糖的馒头坯NMR检测结果：质子信号A21减小缓慢，A22增大缓慢，A23增大，弛豫时间T21减小缓慢，T22增大缓慢，T23减小。说明在蒸制过程中，由于2.0%低聚木糖的添加，馒头坯中与可溶性糖类及淀粉分子相结合的弱结合水水的含量增加，弱结合水转变成强结合水的体系稳定时间更短。

图4 添加2.0%低聚木糖馒头坯在蒸制过程中水分分布变化

3 结论

比较零添加和添加2.0%低聚木糖的馒头坯，在蒸制过程中，水分含量均增大，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分含量增大更多；零添加馒头坯水分活度增大，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度先增大、后减小，并低于零添加馒头坯水分活度；水分分布情况为弱结合水向强结合水的转化，添加低聚木糖的馒头坯在蒸制过程中有更多的自由水转化成弱结合水，部分弱结合水转化为与淀粉蛋白质分子紧密结合的强结合水时间更快。