不同食用胶体对馒头食用品质及消化特性的影响

杨锦胜，沙文轩，吴林珊，史祥忠，3，邓通，李冰，3，郭秀云，3

（1.扬州大学 旅游烹饪学院，江苏 扬州 225100；2.无锡商业职业技术学院，江苏 无锡 214151；3.江苏省淮扬菜产业化工程中心，江苏 扬州 225100）

馒头作为亚洲一种具有鲜明文化特色的发酵小麦粉蒸制品，其消费极为广泛。据统计，馒头约占小麦总消费量的40%[1]。馒头的基本原料是小麦粉、水、酵母和糖，通过混合、成型、发酵，最后蒸制而成[2]。传统的中国馒头血糖生成指数（glycemic index，GI）值为88，属于高GI 食物（GI>70），若长期作为主食食用不利于糖尿病人对血糖的控制，还会引起过度肥胖风险[3-4]。国际糖尿病联盟（ international diabetes federation，IDF）报告指出，截止到2021 年中国糖尿病报告患者人数达1.41 亿人，占全球报告患者总人数的26.3%，且国内糖尿病患病率持续上升。高GI 食物不是糖尿病人良好的饮食选择。因此，采取有效的饮食措施，是干预糖尿病病发的关键[3]。

亲水胶体作为加工业中重要的食品添加剂，可以改善食品的固有特性，如形态、水结合能力、淀粉微晶的熔融焓、黏度和凝胶强度等[4]。目前针对低GI 食品的开发，国内已经有学者以黄豆粉、小麦粉、小米粉为原料研发低GI 杂粮复合馒头[5]。但以小麦面粉为基本粉，通过添加亲水性食品添加剂以降低馒头GI 值的研究比较少见。在增强面团处理性能和面粉产品质量方面，许多国外学者研究了不同亲水胶体对面团特性的影响。 Ferrero 等[6]研究证明了亲水胶体是小麦制品制作中有效、多功能和安全的添加剂。除此之外，亲水胶体作为一种膳食纤维来源，能够有效地调控身体代谢血糖[7]。Sim 等[8]研究指出当添加量同为2% 时，尽管扩散比和比容明显降低，但海藻酸钠在延缓馒头老化方面要更优于魔芋葡甘聚糖。Liu 等[9]研究通过掺入亲水胶体获得改良的无麸质馒头，并发现了羟丙基甲基纤维素是马铃薯馒头制作的最佳亲水胶体。这些研究报道均反映出亲水胶体在影响馒头淀粉消化、老化和食用品质各方面具有巨大的潜力。

目前国内外针对利用添加多种食用胶体来影响馒头各类指标的研究很少。因此本文旨在评估不同食用胶体对馒头食用品质和消化特性的影响，通过研究添加不同食用胶体（黄原胶、瓜尔豆胶、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素）馒头的热量、色泽、质构特性、pH值、蒸煮损失率、酵母产气力、淀粉消化、淀粉老化、感官特性等相关指标，分析不同食用胶体作为馒头改良剂时的功能特性，为食用胶体在传统工艺馒头上的应用提供创新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉：潍坊风筝面粉有限公司；活性干酵母（食品级）：安琪酵母股份有限公司；黄原胶（食品级）：山东阜丰发酵有限公司；瓜尔胶（食品级）：北京瓜尔润科技股份有限公司；聚丙烯酸钠（食品级）：南通奥凯生物技术开发有限公司；海藻酸钠（食品级）：河南金丹乳酸科技股份有限公司；羧甲基纤维素（食品级）：河南万邦实业有限公司。糖化酶（100 000 U/mL）、A3176 型α-淀粉酶（40 000 U/mg）：美国Sigma-Aldrich 公司；酒石酸钾钠、3，5-二硝基水杨酸、无水亚硫酸钠、苯酚、石油醚（沸程30~60 ℃）、葡萄糖、硫酸钠、乙酸铅、甲基红冰乙酸、硫代硫酸钠标准滴定溶液（均为分析纯）：中国医药集团有限公司。

1.2 仪器与设备

ZG-TP101 精密天平：哈尔滨众汇衡器有限公司；C21S-C2170 九阳电子炉：九阳股份有限公司；MKHKM200 型和面机：松下电器（中国）有限公司；SPl8.S型醒发箱：珠海三麦机械有限公司；CA-HM 全自动快速食品热量成分检测仪：北京盈盛恒泰科技责任有限公司；3nH 电脑色差仪：深圳市三恩时科技有限公司；TMS—PRO 质构仪：美国FTC 公司；GM321 红外线测温枪：无锡非常祥科技有限公司；PHS-25pH 计：上海仪电科学仪器股份有限公司；AccuFat-1050 磁共振分析仪：江苏麦格迈医学科技有限公司；HH-6 数显恒温水浴锅：江苏国华电器有限公司；H2050R 型台式高速冷冻离心机：湖南湘仪离心机仪器有限公司；V-5100 紫外可见分光光度计：上海精科实业有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 馒头的制作方法

馒头配方：以小麦面粉为基准，添加1% 活性干酵母、50% 水及0.3% 的食用胶体。

馒头制作参考徐丹等[10]的一次发酵法并稍作修改，空白对照组的馒头不含食用胶体。采用机械力的加工方法，利用和面机快速均匀搅拌15 min 至面团表面光滑，静止5 min 后将面团分割成60 g 的剂子，整好型后放入蒸屉中，于醒发箱醒发40 min，醒发温度为38 ℃，相对湿度80%。醒发完成的生坯沸水蒸制15 min，关火等待1 min 再揭盖取出馒头，冷却后待测。

1.3.2 热量测定

参考史祥忠等[11]的方法，首先将全自动快速食品热量成分检测仪打开预热30 min，并放入白板，校正，再将样品切片用粉碎机碾磨成粉末，将粉末放入全自动快速食品热量成分检测仪，测定重复5 次后取平均值，记录水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、卡路里数值。

1.3.3 色泽测定

采用电脑色差仪测定馒头的色泽。取样品中间部分，对其6 个不同点进行测量，馒头的色泽由亮度（L*）、红绿度（a*）、黄蓝度（b*）表示。每个样品重复测量5 次后取平均值。白度按公式（1）计算。

式中：W为白度；L*为亮度；a*为红绿度；b*为黄蓝度。

1.3.4 质构测定

采用质构仪测定馒头硬度、弹性等指标。参考徐丹等[10]的方法并稍作修改，将蒸好的馒头常温下冷却1 h后，用切片机切成厚度为12.5 mm 的均匀薄片，选取中间两片的固定位置进行测定。测试采用P/25 型探头，测试前、中、后速率分别为1.0、1.0 mm/s 和1.0 mm/s；形变程度：60%，起始力：0.1 N；压缩两次，间隔时间为5 s。

1.3.5 pH 值测定

pH 值测定参照王崇崇等[12]的方法进行。待馒头常温冷却40 min 后，用镊子去除表皮并准确称取10 g内部样品于烧杯中，加入100 mL 去离子水，均质60 s后用pH 计测量pH 值。

1.3.6 蒸煮损失率测定

称量并记录蒸制前后的质量，每组记录3 次，按如下公式计算蒸煮损失率。

式中：L为蒸煮损失率，%；m1为蒸前样品质量，g；m2为蒸后样品质量，g。

1.3.7 酵母产气能力测定

参考王秋玉[13]的方法，并稍作修改，将10 g 生面团放入250 mL 量筒中，压实，放入醒发箱（温度38 ℃、相对湿度80%）中，从放入醒发箱的第10 min 开始计时，发酵120 min，记录样品初始和不同时间段的体积，两者差即为样品的体积增加量。

1.3.8 淀粉消化特性

参考沙文轩等[14]的方法，并稍作修改，称取1 g样品（储藏期内馒头淀粉各组分含量试验样品为4 ℃存放7 d 的样品），加入10 mL 醋酸钠缓冲溶液，置于沸水浴中加热30 min，冷却，置于37 ℃气浴恒温振荡箱中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 ℃条件下恒温振荡，分别于0、10、20、30、60、90、120、180 min 取样0.5 mL，加入4.5 mL 无水乙醇，4 000 r/min 离心15 min，用二硝基水杨酸比色法测定样品中葡萄糖含量。计算公式如下。

式中：X为快消化淀粉，%；X1为缓慢消化淀粉，%；X2为抗性淀粉，%；G20为酶解20 min 后的上清液葡萄糖含量，mg；G120为酶解120 min 后上清液葡萄糖含量，mg；FG为游离葡萄糖含量，mg；T为总淀粉含量，mg。

参考Goñi 等[15]设定白面包为参比样品，建立的动力学模型计算出淀粉水解指数（hydrolysis index，HI），按照下列公式计算血糖生成指数（G）。

式中：H为水解率，%；Gt为样品酶水解t 时间产生的葡萄糖含量，mg；H1为水解指数，%；As为样品水解曲线下的面积；Awb为白面包水解曲线下的面积；G为血糖生成指数。

1.3.9 感官评定

请10 名接受过食品感官评价培训的人员对产品进行感官评定，评分标准参考李萍等[16]的全麦馒头感官品质评价方法标准并作出一定修改，根据馒头的特征，从色泽、外观、结构以及口感4 个方面对馒头进行综合评分，满分为100 分。馒头感官评分标准见表1。

1.4 数据分析

本次试验通过Excel 2010 整理试验数据，Origin软件绘制图表，SPSS 23.0 对数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同食用胶体对馒头热量的影响

表2 列出了各组馒头中的热量及基础营养成分的变化。

表2 不同食用胶体对馒头热量及基础营养成分含量的影响Table 2 Effects of different edible colloids on the heat and the basic nutrient composition content of steamed bread

由表2 可知，食用胶体的添加对馒头热量的影响并不显著，但馒头的水分含量发生了一定变化，水分含量可以直观地反映出馒头的品质。与对照相比，添加黄原胶和瓜尔豆胶馒头中水分含量降低，而添加聚丙烯酸钠、海藻酸钠和羧甲基纤维素馒头中水分含量升高，表明不同亲水胶体对馒头中水分含量的影响不同，这与陈洪博等[17]的研究相似，其中添加0.3% 的海藻酸钠后馒头中水分含量最大，原因可能是海藻酸钠具有极强的亲水性，并且吸水作用可以有效地提高馒头的持水性，同时确保酵母等微生物生长所需要的湿润环境。综上所述，5 种食用胶体对馒头热量的影响无显著性差异（P>0.05），但添加0.3% 的海藻酸钠后，馒头的水分含量与对照相比提高了3.92%，改善馒头的持水性效果最好。

2.2 不同食用胶体对馒头色泽的影响

表3 分别列出了食用胶体对馒头亮度（L*）、红绿度（a*）、黄蓝度（b*）、白度（W）的影响。

表3 不同食用胶体对馒头色泽的影响Table 3 Effects of different edible colloids on the color of steamed bread

由表3 可知，各样品之间的色度值区别不大。其中，添加瓜尔豆胶和羧甲基纤维素的两组样品馒头的L*都有所升高，这与陈艳[18]的研究一致。瓜尔豆胶有着与面粉中的淀粉形成竞争关系的能力，争夺和面时添加的水分，导致面粉不能够充分的吸水膨胀，L*有所提高[19]。但是瓜尔豆胶组和羧甲基纤维素组馒头的L*与对照组相比无显著性差异（P>0.05），说明食用胶体的加入对馒头亮度的影响很小。同时，瓜尔豆胶组和羧甲基纤维素组馒头的W也有明显的升高，且两组的颜色变化参数趋势基本一致，由此推断出添加羧甲基纤维素与瓜尔豆胶对馒头色泽的效用是一致的。综上所述，添加瓜尔豆胶和羧甲基纤维素这两种食用胶体能更好地改善馒头色泽的亮白。

2.3 不同食用胶体对馒头质构特性的影响

不同食用胶体对馒头质构特性的影响见表4。

表4 不同食用胶体对馒头质构特性的影响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馒头的口感，如表4所示，只有黄原胶组馒头的硬度和咀嚼性与对照组相比分别提高了33.94% 和18.83%，而其他组均有所下降，硬度和咀嚼性与馒头品质成负相关，即这些指标数值越大，馒头吃起来越硬，越缺乏绵软弹爽的口感。在添加量均为0.3% 时，羧甲基纤维素组馒头的硬度、咀嚼性、胶着度最小，它能在降低硬度的同时，最大程度地保留馒头的弹性和回复性。添加不同食用胶体后馒头弹性降低的原因可能是部分亲水胶体可以通过限制水的可溶性来降低体系的弹性[20]，回复性降低的原因与弹性类似，都是由馒头的体系特点决定的。从胶着度的角度分析，除黄原胶组外的其他组馒头的胶着性均下降。这可能是由于黄原胶本身的增稠特性，尤其是在低质量浓度下具有很高的黏度[21]，胶着度也随之升高。

2.4 不同食用胶体对馒头pH 值的影响

pH 值是反映馒头酸碱性的指标，对比GB/T 21118—2007《小麦粉馒头》，馒头的pH 值在5.6~7.2，各组添加不同食用胶体的馒头pH 值都符合国家标准。不同食用胶体对馒头pH 值的影响见图1。

图1 不同食用胶体对馒头pH 值的影响Fig.1 Effect of different edible colloids on the pH of steamed bread

由图1 可知，添加食用胶体对馒头pH 值的影响十分显著，各种食用胶体的添加，馒头的pH 值都有所升高。馒头的发酵程度和速率也可以通过pH 值间接反映，较快的发酵速度会使馒头的pH 值由于产酸而迅速下降，由于酸化促进了蛋白质作为风味化合物的前体形成游离氨基酸，因而也会影响产品的风味[12]。结果发现，与对照相比，瓜尔豆胶组的pH 值上升数值最小，羧甲基纤维素组的pH 值上升数值最大。杨健等[22]通过研究发现面团的pH 值在6.40~6.60 之间，制得的馒头膨松度最好。因此，添加食用胶体能有效改善馒头的pH 值，但会一定程度地影响发酵速度和风味。

2.5 不同食用胶体对馒头蒸煮损失的影响

蒸煮损失是影响馒头品质的重要因素之一，不同食用胶体对馒头蒸煮损失的影响见图2。

图2 不同食用胶体对馒头蒸煮损失的影响Fig.2 Effects of different edible colloids on the cooking loss of steamed bread

如图2 所示，不同亲水胶体的添加对馒头的蒸煮损失会产生很大影响。除瓜尔豆胶、羧甲基纤维素组外，当添加量均为0.3% 时，各组的蒸煮损失率与对照相比存在显著差异，其中黄原胶组馒头的蒸煮损失最大，聚丙烯酸钠组馒头的蒸煮损失率最小。这可能是因为亲水胶体所形成的具有黏弹性的三维凝胶网络结构与淀粉凝胶网络结构交叉贯穿具有协同作用，更致密的网络结构将淀粉颗粒包裹的更紧密，从而更大程度地限制了馒头内部淀粉分子的溶出，使蒸煮损失率降低，当亲水胶体的添加量过高时，亲水胶体会和淀粉凝胶网络竞争吸水，导致淀粉形成的凝胶网络结构被破坏，淀粉分子在蒸煮过程中也更易溶出，蒸煮损失率增加[23]。结果表明，聚丙烯酸钠和海藻酸钠对降低馒头蒸煮损失的作用效果比较明显，其中添加0.3% 的聚丙烯酸钠对改善馒头的蒸煮损失效果最好。

2.6 不同食用胶体对馒头酵母产气能力的影响

图3 为添加不同食用胶体对馒头发酵面团酵母产气能力的影响。

图3 不同食用胶体对馒头酵母产气能力的影响Fig.3 Effects of different edible colloids on the gas production by yeast of steamed bread

由图3 可知，20~60 min 期间，各组面团在发酵过程中的体积迅速变大，羧甲基纤维素组的面团体积最大，导致面团体积膨大的原因是大量CO2气体的产生。面团发酵期间，面粉本身的液化酶α-淀粉酶将破损淀粉转化成糊精，再由糖化酶β-淀粉酶转化糊精为麦芽糖，然后由麦芽糖酶把麦芽糖分解为葡萄糖，最后由酒精转化酶分解葡萄糖为酒精和CO2[24]。60~80 min 期间，各组面团在发酵过程中的体积上升幅度明显减弱，其中黄原胶组、瓜尔豆胶组的面团在发酵过程中的体积上升幅度明显高于对照组。张文雅[25]认为面团的酵母产气能力不仅与酵母活性有关，也与面团面筋网络结构相关，是两者共同作用的结果。酵母产气能力变化可能是因为经过充分水化后，黄原胶通过氢键维系形成棒状双螺旋结构，而瓜尔豆胶通过主链之间氢键等非共价键的作用形成连续性的三维网络结构与面筋蛋白相互作用，从而形成更加稳定的面筋网络结构[26]。80~100 min 期间，各组面团在发酵过程中的膨胀体积上升幅度趋于平稳，只有聚丙烯酸钠组的体积在上升。100~120 min 期间，各组面团在发酵过程当中的体积上升幅度再次回升，其中瓜尔豆胶组、聚丙烯酸钠组和羧甲基纤维素组的面团在发酵过程中的体积上升幅度明显低于对照组，说明了本试验中酵母产气能力的变化是不同食用胶体和发酵时间相互作用的结果。

2.7 不同食用胶体对馒头淀粉消化特性的影响

图4 和表5 分别是添加不同食用胶体对馒头淀粉水解率和淀粉消化特性的影响。

图4 不同食用胶体对馒头淀粉水解率的影响Fig.4 Effects of different edible colloids on the starch hydrolysis rate of steamed bread

表5 不同食用胶体对馒头淀粉消化特性的影响Table 5 Effects of different edible colloids on the starch digestive characteristics of steamed bread

由图4 可知，随着不同食用胶体的加入，馒头各个时间点的淀粉水解率呈上升态势，这与馒头中的还原糖含量，内部体系，糊化程度有关，总体而言，由于食用胶体的吸水性，且蒸制过程中馒头内部温度的升高，淀粉分子开始吸水糊化，水分先进入无定形区域，当无定形区域膨胀到一定程度后，水分会在压力的作用下逐渐进入结晶区域，使得淀粉颗粒内部结构变得更加紊乱，淀粉分子失去原有的半结晶结构，颗粒内部有序的结晶结构被不断破坏，无序性不断增加，使得淀粉酶与淀粉分子作用位点结合更加容易，促进了淀粉酶对淀粉的水解，从而提高淀粉的水解率[27]。结合表5 可知，与对照组馒头淀粉相比，加入5 种不同的食用胶体后，大多数馒头淀粉中RDS 和SDS 含量显著增加，RS 含量均显著减少，其中只有黄原胶组的RDS 下降，且含量最低，SDS 较对照组上升最多，同时RS 含量显著减少，原因可能是它与其他类型的亲水胶体不同，能够完全包裹住天然淀粉颗粒，且黄原胶亲水性较好，可以结合淀粉中的自由水，使之含量减少，从而进一步影响直链与支链淀粉的重结晶[28]，影响淀粉消化。结果表明，不同食用胶体的添加能够提高馒头淀粉的水解率，相比较而言，黄原胶组提供更低的快消化淀粉，瓜尔豆胶组提供更高的RS 和更低的血糖指数。

2.8 不同食用胶体对储藏期内馒头淀粉各组分含量的影响

按照1.3.1 馒头制作方法制作样品，测定各组新鲜馒头4 ℃条件下冷藏7 d 后馒头淀粉各组分（快消化淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉）含量，表6 是5 种食用胶体对储藏期内馒头淀粉各组分含量的影响。

表6 不同食用胶体对储藏期内馒头淀粉各组分含量的影响Table 6 Effects of different edible colloids on the content of starch components in steamed bread during storage

由表6 对照表5 可知，7 d 后各组馒头淀粉中RDS 含量明显降低，SDS 和RS 含量明显升高，结果表明，添加5 种不同的食用胶体对储藏期内馒头淀粉各组分含量有明显影响。由表6 可知，在储藏7 d 后，馒头淀粉中SDS 含量最高的是海藻酸钠组，较对照组提高了2.73%，缓慢消化淀粉可以完全被小肠吸收，虽然消化速率缓慢，但可以提高释放能量的时间，增强饱腹感[29]。各组馒头中，储藏7 d 后馒头淀粉中RS 含量最高的是瓜尔豆胶组，这是因为瓜尔豆胶对淀粉的早期回生有促进作用，可能是由于不同多糖之间的热力学不相容性效应引起的[30]。RS 增多不利于淀粉消化，但有利于慢性疾病患者的健康，包括糖尿病和肥胖症[31]。从RDS 含量的角度分析，在储藏7 d后，羧甲基纤维素组馒头RDS 的含量仍保持较高的指数，同时RS 含量最低，原因可能是羧甲基纤维素可以有效地抑制淀粉的回生和延缓淀粉老化的现象[32]，对优化储藏期内馒头淀粉各组分含量效果好，由此推断羧甲基纤维素组馒头在储藏期内淀粉消化特性最佳。

2.9 不同食用胶体对馒头感官评分的影响

食品的感官评价用于描述和判断食品质量，反映对食物享受和食用的要求。不同食用胶体对馒头感官评分的影响见图5。

图5 不同食用胶体对馒头感官评分的影响Fig.5 Effects of different edible colloids on the sensory score of steamed bread

如图5 所示，5 组不同食用胶体馒头的感官评分与对照组相比均呈上升趋势，从色泽，外观、气味、口感上各样品之间存在较大区别。其中，黄原胶组馒头与对照组相比有更好的口感，但远不如羧甲基纤维素组馒头的口感出色；瓜尔豆胶组和羧甲基纤维素组馒头与其它组别相比色泽更加突出，同时羧甲基纤维素组馒头拥有更好的内部结构，综合评分最高。5 组馒头的外形没有明显凸起或凹陷，其面香味浓，口味香甜，柔软适中，口感良好，符合普通人群对馒头类主食的感官需求。

3 结论

本试验将不同食用胶体对馒头中淀粉理化特性的影响作为切入点，通过添加5 种不同的食用胶体（黄原胶、瓜尔豆胶、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素），对馒头的热量、色泽、质构特性、pH 值、蒸煮损失率、酵母产气能力、淀粉消化、储藏期内淀粉各组分含量、感官特性等进行了对比测定分析，发现在0.3% 当量下，添加5 种食用胶体有利于馒头形成细腻多孔的结构，可以更好地改善麦粉馒头的pH 值。其中添加黄原胶的馒头具有更高的硬度和咀嚼性，添加聚丙烯酸钠对改善馒头的蒸煮损失效果最好，添加瓜尔豆胶和羧甲基纤维素这两种食用胶体馒头的色度值更突出，热量没有显著性变化（P>0.05），5 种食用胶体中，添加瓜尔豆胶可以提供更低的eGI 值，但对优化储藏期馒头淀粉中RS 含量问题不明显；添加羧甲基纤维素对优化储藏期内馒头淀粉各组分含量效果好，RDS 含量仍保持较高数值，RS 含量最低，分别为54.02% 和18.75%，由此推断出羧甲基纤维素组馒头在储藏期内淀粉消化特性最佳。以上5 种食用胶体馒头的感官评分均高于对照组，为食用胶体在优化淀粉食品储藏期内的淀粉消化特性，改善馒头食用品质方面奠定基础。