低 GI 烤制杂粮复合馒头工艺配方优化

发布时间：2021-09-10

　　摘要为了提高低血糖生成指数(GlycemicIndex,GI)烤制杂粮复合馒头的品质，本文以青稞粉、藜麦粉和荞麦粉为主要原料，采用单因素和正交实验对烤制杂粮复合馒头的配方和工艺进行了优化。结果表明，烤制杂粮复合馒头的最优配方及工艺条件为：青稞粉添加量5%，藜麦粉添加量5%，荞麦粉添加量20%;改良剂加量0.6%，酵母添加量1.5%，发酵时间45min。此条件下制得的馒头的感官评分为84.62分，eGI值是38.62，低GI烤制杂粮复合馒头中外观呈现良好的球状，表面光滑，光泽良好，富有弹性，内部气孔细小均匀，具有较强的嚼咬性，爽口不黏牙。烤制杂粮复合馒头的纤维含量较高，脂肪含量低于纯小麦粉馒头和同配方蒸煮馒头，蛋白质含量均显著高于两者;总淀粉含量和β-葡聚糖含量均显著高于纯小麦粉馒头，并且含有多酚类物质，对α-葡萄糖苷酶活性有一定的抑制作用。

　　关键词：青稞馒头配方工艺品质分析低GI值

　　低血糖生成指数(GI)的食品是糖尿病患者的较好选择，有助于降低餐后血糖高峰值[4]。一般认为，低GI食物是指GI<55，其在食用后消化较慢，引起的血糖反应较小,有利于血糖的控制[1]。低GI食品在预防和治疗糖尿病方面具有重要作用，已被作为指导糖尿病人饮食的有效指标，可作为糖尿病人膳食干预的指导依据[2,3]。

　　馒头是我国传统主食产品，以小麦粉、酵母(或老面)和水，为主要原料，其加工方式以蒸制为主，高温焙烤是常见的面包生产方式，高温焙烤会发生一系列复杂的物理、化学反应，包括美拉德反应，产生特殊风味物质，其产品结构相对也较为膨松[4]。因此，本研究拟对馒头进行烤制，制备一种口感风味俱佳的主食产品。普通馒头的原料小麦粉中淀粉含量高，经过发酵熟化之后淀粉糊化程度高，容易被人体消化吸收而导致体内血糖快速升高，不适合糖尿病人食用[5]。目前关于低GI馒头的相关研究较少，已有报道采用高粱粉[6]、山药泥[7]、小米粉、黄豆粉[8]等为主要原料，制得的馒头的GI值为46.5~54.98，但研究报道多集中于原料配方的筛选，较少研究其产品品质。

　　青稞为一种重要的高原谷类作物，GI值为29，属于低GI值作物，极具有开发成低GI产品的潜力。它具有高蛋白质、高维生素、高纤维、低糖和低脂等优点，且其中的β-葡聚糖具有降胆固醇、降血压、调节血糖的作用[9,10]。研究表明，食用青稞可有效地控制代谢综合征患者的血糖和血脂水平[11]。同时，荞麦营养丰富，其中芦丁具有降低血糖、血脂和胆固醇的功效[12];藜麦含有丰富的人体必需的氨基酸、多不饱和脂肪酸、维生素、矿物质等营养成分，能够平衡健康人群营养素的摄入状况[13]。因此，本研究选用含有降血糖功能因子的青稞粉、藜麦粉和荞麦粉，优化烤制低GI烤制杂粮复合馒头的配方和工艺，并测定其营养成分及多酚、黄酮和β-葡聚糖含量，对其质构特性和体外抑制α-葡萄糖苷酶活性进行分析，为低GI烤制杂粮复合馒头的工业化生产提供参考，并以期为进一步推进杂粮主食化作出示范引导。

　　1材料与方法

　　1.1材料与仪器

　　特制一等粉、青稞粉、荞麦粉、藜麦粉、高活性干酵母、馒头改良剂、泡打粉(复配膨松剂)、瓜尔豆胶、没食子酸、芦丁、蔗糖酶(活性≥10万u/g)、糖化酶(活性≥10万u/g)、葡萄糖含量检测试剂盒、总淀粉和β-葡聚糖试剂盒、胃蛋白酶(活性≥10万u/g)、α-葡萄糖苷酶(活性33U/mg)、PNPG、胰酶(活性≥10万u/g);其他试剂均为分析纯。

　　SM-668和面机，豪华型食品发酵箱，CK-2型远红外线食品烘炉，JMTY型面包体积测定仪，HH-6数显恒温水浴锅，SHA-C恒温振荡器，电热鼓风干燥箱，DL-5M低速冷冻离心机，N4S紫外可见分光光度计，TMS-Pro质构仪，Vapodest50s凯氏定氮仪，FibrethermFT12粗纤维定仪测定，SOX412Macro全自动脂肪提取仪，MultiskanSky酶标仪。

　　1.2方法

　　1.2.1馒头的制作

　　烤制杂粮复合馒头的制作：称取一定量的青稞粉、荞麦粉、藜麦粉、小麦粉和活性干酵母、馒头改良剂和1g/100g泡打粉混匀后加入水，充分搅拌和面，成团后反复揉面，直到面团表面光滑。将揉好的面团平均分割成5份，然后将其揉成馒头坯，放入托盘中，送入发酵箱，在温度为36℃和雾化湿度70%的条件下发酵一定时间。最后在底火180℃，面火150℃的条件下烤制30min，取出冷却到室温，得杂粮复合馒头样品。同配方蒸煮馒头在发酵结束后直接在沸水上蒸煮30min;纯小麦烤制馒头全部用小麦粉替代杂粮粉，其余条件同烤制杂粮复合馒头。

　　1.2.2配方单因素实验设计

　　活性干酵母1g/100g、馒头改良剂0.5g/100g，以感官评分和GI值为指标，考察青稞粉添加量分别为10%、30%、50%、70%、90%时对烤制杂粮复合馒头的影响，选出适宜的青稞粉添加量。

　　活性干酵母1g/100g、馒头改良剂0.5g/100g，青稞粉10%，考察荞麦粉添加量分别为10%、30%、50%、70%、90%时对馒头品质的影响。

　　相关期刊推荐：《中国粮油学报》(月刊)创刊于1985年，是中国科学技术协会主管、中国粮油学会主办的国内外公开发行的学术期刊，是全国食品工业类中文核心期刊。主要致力粮油食品行业的基础研究和应用技术研究的报道，注重对行业的前沿领域和交叉学科领域方面的追踪报道，内容涵盖了谷物、油脂、饲料、储藏、信息自动化等学科的最新科研进展，是科研院所、大专院校和企业研发机构的相关研究人员交流粮油科技前沿、高端的最新成果的平台。

　　活性干酵母1g/100g、馒头改良剂0.5g/100g、青稞粉10%、荞麦粉30%，考察藜麦粉添加量分别为10%、20%、30%、40%、50%时对烤制杂粮复合馒头感官评分和GI值的影响。

　　1.2.3配方正交实验设计

　　在单因素实验基础上，选取青稞粉添加量、荞麦粉添加量和藜麦粉添加量3个因素进行正交实验，实验因素水平表见表1，对馒头进行感官评定及eGI值测定。

　　1.2.4工艺单因素实验设计

　　在烤制低GI烤制杂粮复合馒头配方确定的基础上，分别考察馒头改良剂添加量(0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%)，活性干酵母添加量(0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%)和发酵时间(20、35、50、65、80min)，对馒头感官品质和eGI值的影响。

　　1.2.5工艺正交实验设计

　　在加工工艺单因素实验基础上，选取馒头改良剂添加量、酵母添加量和发酵时间3个因素进行正交实验，实验因素水平表见表2。对馒头进行感观评价和体外eGI值测定。

　　1.2.6比容测定

　　馒头比容的测定按照GB/T21118——2007《小麦粉馒头》附录A：小麦粉慢头比容测定，其中馒头质量用电子天平测定，馒头体积使用面包体积测量仪，采用菜籽置换法测定。

　　1.2.8馒头感官品质评价方法

　　馒头品质采用感观评价方法进行评定，参照李次力[16]制定的评价尺度稍作改变后对样品进行感官评价，感官评价小组由具有一定感官评价经验的7人组成，参照表3进行评定，在7人的评分中去除最高分和最低分，以剩余5人评分的平均值作为结果。

　　1.2.9质构特性测定方法

　　馒头的质构评价参考张纷等[17]的测定参数,采用质构仪中的压力测试TPA测试模式进行测试，选取冷却后的杂粮复合馒头进行实验，在馒头中心和两侧分别切取厚度为15mm的馒头片，选用直径为100mm的圆柱形探头进行馒头的质构测定。质构仪参数如下：测试前速度1.0mm/s、测试速度1.0mm/s，测试后速度1.0mm/s，测试距离20.0mm，质构力感元为250N，压缩率60.0%。记录3次测试的结果进行分析。根据馒头的特性，选取以下质构特性参数：硬度、黏附性、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性。

　　1.2.10营养成分测定方法

　　1.2.10.1基本营养成分测定方法

　　参照GB/T5009.3—2016直接干燥法测定水分含量;参照GB/T5009.88—2003食品中纤维的测定方法测定纤维含量;参照GB/T5009.6—2003索氏提取法测定脂肪含量;参照GB/T5009.4—2010测定灰分含量;参照GB/T5009.5—2016测定总蛋白含量;用试剂盒测定总淀粉和β-葡聚糖含量。

　　1.2.10.2酚类物质提取

　　将烤制后的馒头样品进行干燥，粉碎后提取其中的游离酚和结合酚，参照杨希娟等[18]的方法进行，并测定其多酚含量。

　　1.2.10.3总酚含量的测定实验参照Adom等的方法进行。总酚含量测定采用Folin-Ciocalten法，以没食子酸为标准品，总酚和黄酮含量以每100g提取物(干基)中所含相当于食子酸的含量(mg)表示。黄酮含量测定采用NaNO2-AL(NO3)3-NaOH比色法，以芦丁为标准品，黄酮含量以每100g提取物(干基)中所含相当于芦丁的含量(mg)表示。

　　1.2.11体外抑制α-葡萄糖苷酶活性的测定消化液的制备：取0.5g馒头样品，加水5mL进行溶解，然后加入0.5mL模拟唾液，37℃、100r/min恒温振荡5min，口腔消化结束后，用4mol/LHCl调消化液pH至2.0，加入7.5mL模拟胃液，于37℃、100r/min恒温振荡120min，待胃消化结束后,用1mol/LNaHCO3调消化液pH至7.6，加入7.5mL模拟肠液，于37℃、100r/min恒温振荡120min，沸水浴5min进行灭酶处理，然后于3000r/min离心20min,取上清液于-20℃下保存，作为最终消化样品。

　　2结果与分析

　　2.1低GI烤制杂粮复合馒头的配方优化

　　2.1.1配方单因素实验

　　由图1可知，随着青稞粉添加量的增加，馒头中的面筋含量也随之减少，烤制杂粮复合馒头的感官品质和eGI值均呈下降趋势。青稞粉在青稞粉添加量为10%时，烤制青稞馒头的感官评分最高，eGI值也较低。随着荞麦粉添加量的逐渐增多，杂粮复合馒头的感官品质不断下降，在荞麦粉添加量为30%时，eGI值较低。随着藜麦粉添加量的增加，杂粮复合馒头的感官品质不断下降，eGI值亦呈下降趋势，藜麦具有苦味，添加量越大苦味越重，严重影响感官品质。为了保证青稞馒头的口感和低GI值的要求，烤制馒头选定藜麦粉添加量为10%。

　　2.1.2配方正交实验

　　根据单因素实验分析结果，选青稞粉添加量、荞麦粉添加量和藜麦粉添加量3个因素，设计L9(34)正交实验，正交实验结果见表4。由极差分析可以看出，影响烤制杂粮复合馒头感官评分的先后次序为RB=RC>RA，其中，荞麦粉添加量和青稞粉添加量影响较大，而藜麦粉添加量影响较小。此时，烤制低GI烤制杂粮复合馒头的最佳加工配方为A1B1C1，即藜麦粉添加量5%，青稞粉添加量5%，荞麦粉添加量20%。影响烤制杂粮复合馒头GI值的次序为RA>RC>RB，其中，藜麦粉添加量影响最大，青稞粉添加量影响最小。此时，烤制低GI烤制杂粮复合馒头最佳加工配方为A1B3C2，即藜麦粉添加量5%，青稞粉添加量15%，荞麦粉添加量30%。

　　2.1.3配方验证实验

　　根据正交实验结果，在烤制杂粮复合馒头中选取高感官评分组合A1B1C1和低GI组合A1B3C2进行验证实验，对馒头配方进行进一步判断，烤制杂粮复合馒头配方验证结果见表5。可知，两种组合的感官评分和eGI值的差异均显著，且A1B1C1组合相对具有较高的感官评分和较低的eGI值。杂粮粉的比例过高，在焙烤的过程中会产生表面形成硬壳，而内部的水分散发不出来的现象，从而使得烤制杂粮复合馒头的瓤黏牙，且弹性极差，影响馒头的感官品质。因此，烤制低GI复合馒头的加工配方为：藜麦粉添加量5%，青稞粉添加量5%，荞麦粉添加量20%。

　　2.2低GI烤制杂粮复合馒头的工艺优化

　　2.2.1工艺单因素实验

　　在烤制杂粮复合馒头原料配方确定的情况下，考察改良剂、酵母添加量和发酵时间对杂粮复合馒头的影响。由图2A可知，馒头改良剂添加量在0.7%时，杂粮复合馒头的感官评分最高，且此时馒头的eGI值也最低。馒头改良剂对杂粮馒头的弹性、咀嚼性和内部结构的影响较大，改良剂过少馒头的弹性、咀嚼性较差;过多则馒头的外观形状会有塌陷。馒头改良剂的添加量会使杂粮复合馒头的内部结构和口感改变。由图2B可知，杂粮复合馒头的感官评价总分随着酵母添加量的增加呈现出先升高后降低的趋势。酵母的添加量在1.5%时杂粮复合馒头的感官评分最高，eGI值也较低。随着酵母添加量的增加，酵母生长的速度增快，并在生长过程中利用面团中的糖类进行发酵，产生大量的二氧化碳[19]，面团在发酵的过程中形成面筋网络，将产生的二氧化碳保留在组织内部，从而形成馒头疏松多孔的结构，提高了面团的持气能力，馒头的体积随之增大;但由于面筋含量有限，随着酵母添加量的持续增加，馒头内部气孔变大，同时表面出现塌陷的情况，故出现杂粮馒头感官评价总分下降的现象[15]。由图2C可知，杂粮复合馒头的感官评价总分随着发酵时间的增加呈现先增加后下降的趋势。当发酵时间为35时杂粮复合馒头的感官评分最高，eGI值也较低。当发酵时间为20时，馒头的感官评价总分较低，是由于馒头发酵不完全，导致馒头内部结构紧密，无法形成疏松多孔的结构。当发酵时间大于35时，随着发酵时间的延长，感官评价总分下降，是由于过度发酵降低了面团的持气力，导致馒头的品质的降低。发酵时间的延长能增加酵母在面团中的繁殖时间，随着发酵时间的逐渐增加，面团中的产气量变大，面团内的气孔壁因此变薄，面团的持气性也随之增强[20]，但随着时间继续延长，面团成熟过度后，持气性则相对差。只有当酵母的产气力和面团的持气力同时最大时[21]，面制品的体积才能达到最大，同时产品的内部结构，表面色泽都达到最佳[15]。——论文作者：金慧敏1党斌1,2张文刚1,2张杰1,2杨希娟1,2