低GI青稞復(fù)合饅頭配方工藝優(yōu)化及其品質(zhì)分析

金慧敏，黨 斌，2*，張文剛，2，張 杰，2，楊希娟，2，馬 萍，劉 煜

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016； 2.青海省青藏高原農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810016;3.青海華實(shí)科技投資管理有限公司，青海華實(shí)青稞生物科技開發(fā)有限公司，青海 西寧 810016)

青稞又稱作裸大麥，是青藏高原最具特色的農(nóng)作物，它具有高蛋白質(zhì)、高纖維、高維生素、低脂和低糖等優(yōu)點(diǎn)，貼近于現(xiàn)代健康文明生活所提倡的“三高兩低”膳食結(jié)構(gòu)[1]。青稞中所含的β-葡聚糖、酚類、黃酮類、GABA及活性多肽等活性成分對(duì)人體大有裨益[2]，同時(shí)膳食纖維含量達(dá)到15%，并且維生素B1、維生素B2、煙酸和微量元素鈣、磷、鐵等的含量都較高，是谷類作物中的佳品[3]，對(duì)降低血膽固醇、預(yù)防糖尿病和高血脂等均有良好的作用。因此，青稞作為一種特色雜糧可滿足人們對(duì)營養(yǎng)健康的需求[4]，開發(fā)潛力巨大。

饅頭是我國的傳統(tǒng)主食，是以小麥粉為主要原料，發(fā)酵后經(jīng)蒸汽熟化制得的面制品。普通小麥饅頭的淀粉含量高，且經(jīng)過發(fā)酵蒸煮后淀粉糊化程度較高，易被人體消化吸收而導(dǎo)致體內(nèi)血糖驟然升高，具有很高的血糖生成指數(shù)(Glycemic Index,GI)，不適宜糖尿病人群食用。一般認(rèn)為，GI<55的食物是低GI食物。低GI的食物在食用后，消化較慢，避免了血糖的劇烈波動(dòng)，有利于血糖的控制，具有預(yù)防糖尿病、抑制肥胖、抗高血壓等諸多益處，對(duì)保持身體健康具有重要作用[5]。目前，已有以小米粉、黃豆粉[6]、高粱粉[7]等為主要原料制得低GI饅頭，可以作為特殊人群的主食適量食用。青稞GI值為(29±7)[8]，屬于低GI值作物，具有開發(fā)成低GI產(chǎn)品的潛力。以高原青稞粉為主要原料研制低GI復(fù)合饅頭鮮見報(bào)道?；诖?，本文以青稞粉為主要原料，采用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化青稞復(fù)合饅頭的配方和加工工藝，并分析低GI青稞復(fù)合饅頭的質(zhì)構(gòu)特性、營養(yǎng)和抗氧化活性，使其兼具良好感官品質(zhì)和低升糖指數(shù)功效，以滿足糖尿病人群的消費(fèi)需求，以期為低GI青稞復(fù)合饅頭的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

特制一等粉(甘肅紅太陽面業(yè)集團(tuán)有限公司)；青稞面粉、蕎麥面粉、藜麥面粉(青海新綠康食品有限責(zé)任公司)；改良劑、高活性干酵母、泡打粉(安琪酵母股份有限公司)；瓜爾豆膠、蔗糖酶(活性≥10 萬U/g)、糖化酶(活性≥10 萬U/g)、葡萄糖含量試劑盒(北京索萊寶科技有限公司)；胃蛋白酶(活性≥10 萬U/g)、胰酶(活性≥10 萬U/g)(上海源葉生物科技有限公司)。

JMTY型面包體積測(cè)定儀(杭州大吉光電儀器有限公司)；N4S紫外可見分光光度計(jì)(上海儀電分析儀器有限公司)；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀(美國FTC公司)；Vapodest 50s凱氏定氮儀；Fibretherm FT12粗纖維定儀測(cè)定；SOX412Macro全自動(dòng)脂肪提取儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 低GI青稞復(fù)合饅頭的制作 稱取一定量的青稞粉、蕎麥粉、藜麥粉、小麥粉、活性干酵母、改良劑、泡打粉(1 g/100 g)混勻后加入水，充分?jǐn)嚢?，成團(tuán)后反復(fù)揉搓，直到面團(tuán)表面光滑。將揉好的面團(tuán)平均分割成5份，然后將其揉成饅頭坯，放在托盤上，放入發(fā)酵箱，在溫度36 ℃和霧化濕度70%的條件下發(fā)酵一定時(shí)間。最后在沸水上蒸30 min左右，取出冷卻至室溫，得到青稞復(fù)合饅頭樣品。

1.2.2 配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)單因素試驗(yàn)。固定1 g/100 g活性干酵母和0.5 g/100 g改良劑添加量，分別分析青稞粉添加量(10%、30%、50%、70%、90%)、蕎麥粉添加量(10%、20%、30%、40%、50%)和藜麥粉添加量(10%、20%、30%、40%、50%)對(duì)青稞復(fù)合饅頭感官評(píng)分和GI值的影響。本試驗(yàn)選取單因素試驗(yàn)結(jié)果的最優(yōu)水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。

(2)正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取青稞粉添加量、蕎麥粉添加量和藜麥粉添加量等3個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)(表1)，對(duì)青稞復(fù)合饅頭進(jìn)行感官評(píng)分和GI值測(cè)定。

表1 配方正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.3 工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)單因素試驗(yàn)。在低GI青稞復(fù)合饅頭配方確定的基礎(chǔ)上，分別考察改良劑添加量(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%)和發(fā)酵時(shí)間(20、35、50、65、80 min)對(duì)青稞復(fù)合饅頭感官品質(zhì)和GI值的影響。本試驗(yàn)選取單因素試驗(yàn)結(jié)果的最優(yōu)水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。

(2)正交試驗(yàn)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取改良劑添加量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間等3個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)(表2)，對(duì)青稞復(fù)合饅頭進(jìn)行感觀評(píng)定和GI值測(cè)定。

表2 工藝正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.4 饅頭感官評(píng)價(jià)方法 參照汪磊等[9]制定的評(píng)定指標(biāo)對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 饅頭的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 品質(zhì)評(píng)價(jià)方法 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定參考張紛等[10]的測(cè)定參數(shù)，比容的測(cè)定按照GB/T 21118—2007《小麥粉饅頭》附錄A[11]的參數(shù)，體外GI值的測(cè)定參照Chung等[12]的方法，營養(yǎng)成分的測(cè)定參照胡云峰等[4]的方法，酚類物質(zhì)的提取及抗氧化活性測(cè)定參照楊希娟等[13]的方法。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±SD)表示，3次重復(fù)。利用Spss 17.0、Excel 2016和Origin 6.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖形制作。

實(shí)例 2：‘But,my dear Elizabeth,’she added,‘what sort of girl is Miss King?I should be sorry to think our friend mercenary.’

2 結(jié)果與分析

2.1 低GI青稞復(fù)合饅頭的配方優(yōu)化

2.1.1 配方單因素試驗(yàn) 由圖1a可知，隨著青稞粉添加量的增加，青稞復(fù)合饅頭中的面筋含量也隨之減少，感官品質(zhì)下降，GI值亦呈下降趨勢(shì)。青稞粉添加量為30%時(shí)，青稞復(fù)合饅頭的感官品質(zhì)較高，且此時(shí)的GI值相對(duì)較低。由圖1b可知，隨著蕎麥粉添加量的逐漸增多，青稞復(fù)合饅頭的感官品質(zhì)不斷下降，GI值整體呈下降趨勢(shì)，蕎麥粉添加量在10%和20%時(shí)，饅頭的感官評(píng)分相同，但后者GI值明顯更低，因此蕎麥粉添加量選取20%。由圖1c可知，隨著藜麥粉添加量的增加，青稞復(fù)合饅頭的感官品質(zhì)不斷下降，GI值的變化比較大。由于藜麥粉具有一定的苦味，青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)分不高，在藜麥粉添加量為10%和20%時(shí)，感官評(píng)分差異不大，但后者GI值更低，所以選取的藜麥粉添加量為20%。

圖1 配方單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Results of formula single-factor experiment

2.1.2 配方正交試驗(yàn) 根據(jù)配方單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，選取青稞粉添加量、蕎麥粉添加量和藜麥粉添加量等3個(gè)因素，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)(表4)。

由表4可知，影響青稞復(fù)合饅頭感官評(píng)分的先后次序?yàn)镽B=RC>RA，其中蕎麥粉添加量和青稞粉添加量影響較大，而藜麥粉添加量影響較小。低GI青稞復(fù)合饅頭的最佳加工配方為A1B1C1，即藜麥粉添加量15%，青稞粉添加量25%，蕎麥粉添加量15%。影響青稞復(fù)合饅頭GI值的次序?yàn)?RB>RA>RC，其中青稞粉添加量影響最大，蕎麥粉添加量影響最小。因此，低GI青稞復(fù)合饅頭最佳加工配方為A3B3C1，即藜麥粉添加量25%，青稞粉添加量35%，蕎麥粉添加量15%。

表4 配方正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證后可知，A1B1C1組合GI值為39.46，感官評(píng)分為76.6分；A3B3C1組合GI值為37.15，感官評(píng)分為65.63分。兩種組合感官評(píng)分和GI值差異均顯著。A3B3C1組合雜糧粉的比例高達(dá)75%，青稞復(fù)合饅頭中的面筋含量太低，會(huì)產(chǎn)生黏牙、比容小、顏色暗、彈性和咀嚼性都很差的現(xiàn)象，感官評(píng)分僅為65.63分，嚴(yán)重影響了青稞復(fù)合饅頭的食用品質(zhì)。而A1B1C1組合雜糧粉比例為55%，其感官評(píng)分為76.60分，與正交試驗(yàn)結(jié)果相比，感官品質(zhì)在可接受的范圍內(nèi)，且GI值相對(duì)較低。因此，低GI青稞復(fù)合饅頭的加工配方為藜麥粉添加量15%，青稞粉添加量25%，蕎麥粉添加量15%。

2.2 低GI青稞復(fù)合饅頭的工藝優(yōu)化

2.2.1 工藝單因素試驗(yàn) 由圖2a可知，在確定低GI青稞復(fù)合饅頭原料配方的情況下，改良劑添加量在0.7%時(shí)，饅頭的感官品質(zhì)最好，GI值相對(duì)較低。由圖2b可知，青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)價(jià)總分隨著發(fā)酵時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。發(fā)酵時(shí)間為35 min時(shí)，青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)分最高，GI值最低。由圖2c可知，青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)價(jià)總分隨著酵母添加量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。酵母添加量在1.5%時(shí)，青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)分最高，GI值也相對(duì)較低。

圖2 工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Results of process single-factor experiment

2.2.2 工藝正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，選取改良劑添加量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間等3個(gè)因素，設(shè)計(jì)正交L9(34)試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

由表5可知，影響青稞復(fù)合饅頭感官評(píng)分的先后次序?yàn)镽A>RC>RB，改良劑添加量的影響最大，酵母添加量影響最小。低GI值青稞復(fù)合饅頭最佳加工配方為A3B2C1，即改良劑添加量0.8%，酵母添加量1.5%，發(fā)酵時(shí)間25 min。影響青稞復(fù)合饅頭GI值的先后次序?yàn)镽C>RB>RA，發(fā)酵時(shí)間的影響最大，改良劑添加量影響最小。因此，低GI值青稞復(fù)合饅頭最佳加工配方為A3B1C2，即改良劑添加量0.8%，酵母添加量1.3%，發(fā)酵時(shí)間35 min。

表5 工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證后可知，A3B2C1組合的感官評(píng)分為80.40分，GI值為32.55；A3B1C2組合的感官評(píng)分為81.20分，GI值為31.94。兩種組合的感官評(píng)分和GI值差異均不顯著，且A3B1C2組合在高感官評(píng)分和低GI值方面都優(yōu)于A3B2C1組合。

2.3 低GI青稞復(fù)合饅頭的質(zhì)構(gòu)特性

由表6可知，將在最佳條件下制得的低GI青稞復(fù)合饅頭與小麥饅頭進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，青稞復(fù)合饅頭的硬度、黏附性、膠黏性和咀嚼性顯著高于小麥饅頭。在質(zhì)構(gòu)特性評(píng)價(jià)中，彈性、硬度和咀嚼度是衡量面制品綜合品質(zhì)的重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)，硬度和咀嚼性越小，表明面制品越柔軟，適口性越好。[14]

表6 低GI青稞復(fù)合饅頭的質(zhì)構(gòu)特性

2.4 低GI青稞復(fù)合饅頭的成分測(cè)定及抗氧化活性

2.4.1 低GI青稞復(fù)合饅頭的成分測(cè)定 從表7可以看出，青稞復(fù)合饅頭的灰分、纖維、脂肪和總淀粉含量均顯著高于對(duì)照組，其中纖維含量為(1.61±0.11)%，為對(duì)照組的4.5倍；脂肪含量為(0.83±0.72)%，是對(duì)照組的4.37倍；總淀粉含量為(41.39±1.90)%，是對(duì)照組的1.60倍。游離酚含量和結(jié)合酚含量也顯著高于普通小麥饅頭，且游離酚含量是對(duì)照組的6.5倍。

表7 低GI青稞復(fù)合饅頭的成分

2.4.2 低GI青稞復(fù)合饅頭的抗氧化活性分析 由表8可知，低GI青稞復(fù)合饅頭具有一定的DPPH·清除能力、鐵離子還原能力及ABTS+·清除能力。三種抗氧化指標(biāo)中，低GI青稞復(fù)合饅頭中總酚對(duì)DPPH·清除能力最強(qiáng)，其次為鐵離子還原能力，ABTS+·清除能力相對(duì)較弱，但都顯著高于對(duì)照組。

表8 低GI青稞復(fù)合饅頭的抗氧化活性

3 討論與結(jié)論

(1)以小麥粉為原料的饅頭中淀粉含量高，容易被人體消化吸收而導(dǎo)致體內(nèi)血糖快速升高，不適合糖尿病人群食用。前人關(guān)于低GI饅頭的相關(guān)研究較少，已有報(bào)道以高粱粉[7]、山藥泥、小米粉、黃豆粉等[6]為主要原料制得饅頭的GI值為46.5～54.98，但研究報(bào)道多集中于原料配方的篩選，較少研究其產(chǎn)品品質(zhì)。因此，本文選用含有降血糖功能因子的青稞粉、藜麥粉和蕎麥粉，優(yōu)化低GI雜糧復(fù)合饅頭的配方和加工工藝，并對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于雜糧粉的面筋蛋白含量較少，雜糧粉含量的增多會(huì)降低青稞復(fù)合饅頭的蓬松度，使感官品質(zhì)下降，GI值亦呈下降趨勢(shì)；同時(shí)添加一定量的雜糧粉能夠降低饅頭的GI值，可以有效延緩餐后血糖的升高，宜于糖尿病人群食用。

(2)經(jīng)過工藝優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，改良劑對(duì)青稞饅頭的彈性、咀嚼性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響較大。改良劑過少的青稞復(fù)合饅頭的彈性、咀嚼性較差；過多則饅頭的外觀形狀會(huì)有塌陷。青稞復(fù)合饅頭的感官評(píng)價(jià)總分隨著酵母添加量的增加和發(fā)酵時(shí)間的延長呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。酵母添加量越大，酵母生長的速度增快，并在生長過程中利用面團(tuán)中的糖類進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生大量的二氧化碳[15]，面團(tuán)在發(fā)酵的過程中形成面筋網(wǎng)絡(luò)，將產(chǎn)生的二氧化碳保留在組織內(nèi)部，從而形成饅頭疏松多孔的結(jié)構(gòu)，提高了面團(tuán)的持氣能力，饅頭的體積隨之增大；但由于面筋含量有限，隨著酵母添加量的持續(xù)增加，饅頭內(nèi)部氣孔變大，同時(shí)表面出現(xiàn)塌陷的情況，故出現(xiàn)雜糧饅頭感官評(píng)價(jià)總分下降的現(xiàn)象[12]。發(fā)酵時(shí)間的延長能增加酵母在面團(tuán)中的繁殖時(shí)間，隨著發(fā)酵時(shí)間的逐漸增加，面團(tuán)中的產(chǎn)氣量變大，面團(tuán)內(nèi)的氣孔壁由此變薄，面團(tuán)的持氣性也隨之增強(qiáng)[16]，但隨著時(shí)間繼續(xù)延長，面團(tuán)成熟過度后，持氣性則相對(duì)較差。只有當(dāng)酵母的產(chǎn)氣力和面團(tuán)的持氣力同時(shí)最大時(shí)，面制品的體積才能達(dá)到最大，同時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面色澤都達(dá)到最佳[17]。

(3)本試驗(yàn)制作的低GI青稞復(fù)合饅頭與小麥饅頭相比具有豐富的營養(yǎng)成分，硬度和咀嚼度顯著高于小麥饅頭，與張慧娟等[18]、劉娟等[19]的研究結(jié)果一致，可能是由于青稞粉中缺少面筋蛋白，不易形成良好的組織結(jié)構(gòu)。青稞雜糧饅頭的多酚含量也高于已報(bào)道的黑藜麥混配粉饅頭(165.41 mg GAE eq./100 g)[20]和苦蕎饅頭(115.69 mg GAE eq./100 g)[21]，有研究表明，在面制品中添加蕎麥粉[21]、藜麥粉[20]和青稞粉能夠改善DPPH·清除能力。本試驗(yàn)制得的低GI青稞復(fù)合饅頭具有預(yù)防由氧化應(yīng)激引起的慢性疾病的潛力。