低GI 魔芋豌豆蛋白馒头的研制

韩西平,张莹,王晴晴,计红芳,2,张令文

（1.河南科技学院食品学院,河南 新乡 453003；2.国家猪肉加工技术研发专业中心,河南 新乡 453003）

馒头作为传统主食,是中国大众美食的代表,具有价格低廉且营养丰富的特点,被认为是一种健康美味的食品.随着人们饮食习惯的改变,肥胖、糖尿病等发病率逐年增加[1].因此,低GI 食品也成为更多人的选择.根据GI 值的不同,食物被分为低GI（＜55）、中GI（55～70）和高GI（＞70）[2]三种.研究表明,长期食用低GI 食物对于调节血糖、抑制肥胖、抗高血压、降低心血管疾病等有重要作用[3].

魔芋又名花梗连、蛇玉米和鬼芋等,可药食兼用.魔芋粉是魔芋通过物理加工获得的产物,研究表明魔芋粉中有丰富的碳水化合物、葡甘露聚糖、膳食纤维以及必需的微量元素等[4-6].魔芋粉不仅能够预防动脉硬化、防癌抗癌等功能,还可以排毒养颜、调节机体免疫力、减肥等.低热、低糖、低脂的魔芋粉对大部分人群来说是一种极好的既饱口福、又治病健体的食品原材料.

豌豆蛋白营养成分丰富,不仅含有丰富的蛋白质,还有矿物质、氨基酸和胆碱物质等[7],具有提高机体能力、解毒利尿、减肥等功效.例如豌豆蛋白含有丰富的胆碱物质,具有降低血压、血脂和营养神经的作用,经常食用可以调理睡眠质量.

本研究以传统馒头为研究对象,以全麦粉为原料,通过添加魔芋粉和豌豆蛋白等辅料,制备低GI 馒头,为低GI 馒头的工业化生产提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料全麦粉,山东鲁王集团有限公司；魔芋粉,山东祥宇生物科技有限公司；豌豆蛋白,山东金都塔林食品有限公司；赤藓糖醇,山东三元生物科技股份有限公司；活性干酵母购买于新乡胖东来超市.

1.1.2 主要设备HMJ-A50B1 和面机,小熊电器股份有限公司；SPX-150-C 智能型恒温恒湿培养箱,上海力辰科技设备有限公司；JJ2000 电子天平,苏州乐祺仪器有限公司；TA-XT 质构仪,英国SMS 公司.

1.2 试验方法

1.2.1 馒头制作工艺原料准备与配比→和面→发酵→成型→蒸制→成品.

称取一定量的全麦粉、魔芋粉、豌豆蛋白、赤藓糖醇和酵母倒入和面机中,干粉搅拌1 min 后加入水,充分搅拌和面至表面光滑.将面团放入恒温恒湿培养箱发酵,将发酵好的面团均匀分割揉成馒头坯,放入蒸锅中蒸制30 min,取出冷却到室温,得到馒头样品.

1.2.2 单因素试验设计

1.2.2.1 魔芋粉添加量的确定在前期预试验基础之上设计单因素试验,根据馒头制作工艺,确定豌豆蛋白添加量为6.00%,发酵时间为1.5 h,在其他条件不变的情况下,选取魔芋粉添加量分别为0.00%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%,以质构和感官品质确定魔芋粉最佳添加量.

1.2.2.2 豌豆蛋白添加量的确定在馒头制作工艺的基础上,保持魔芋粉的最优添加量为1.00%,发酵时间为1.5 h,在其他条件不变的情况下,选取豌豆蛋白添加量分别为0.00%、2.00%、4.00%、6.00%、8.00%,以质构和感官品质确定豌豆蛋白最佳添加量.

1.2.2.3 发酵时间的确定在馒头制作工艺的基础上,魔芋粉最优添加量为1.00%,豌豆蛋白最优添加量为4.00%.在其他条件不变的情况下,选取发酵时间分别为0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h,以质构和感官品质确定最佳发酵时间.

1.2.3 质构的测定将馒头切成边长为2×2×2 cm 的正方体.TPA 试验: 使用的探头为P36R 型,TPA 测试的操作模式:测试前速率1.0 mm/s；测试速率1.0 mm/s；测试后速率1.0 mm/s；压缩比50%；两次压缩之间的时间间隔2 s；触发类型设置Auto；起点感应力5 g；数据采集速率200 pps,平行测试三次[8].

1.2.4 体外模拟消化过程制备还原糖参照Minekus 等[9]的消化过程的体外模拟方法,每组平行模拟3次,试验过程中保持样品水浴恒温在37 ℃.具体步骤:

（1）口腔模拟称取2 g 待测样品,加入3 mL 磷酸缓冲液（0.1 mol/L）和α- 淀粉酶,设定2 min 消化时间；

（2）胃部模拟口腔模拟完成后,加入胃蛋白酶- 瓜尔胶混合溶液,用1 mol/LHCl 调pH 值至1.5,设定1 h 消化时间；

（3）肠道模拟胃部模拟完成后,加入10 mL 磷酸缓冲液,用质量分数50%的NaOH 调节溶液pH 值至7.0,加入MgCl2-CaCl2、胰蛋白酶和淀粉转葡萄糖苷酶；37 ℃水浴保温,分别于消化时间点0、15、30、60、90、120、150 和180 min 时均匀取样2 mL,沸水浴6 min 酶灭活,自然冷却至室温,以备还原糖测定.

1.2.5 血糖生成指数计算以1.2.4 中还原糖为样品,参考Goni 等[10]的血糖生成指数方法进行测定.以葡萄糖为标准品,采用3,5- 二硝基水杨酸法测定消化体系中还原糖的含量.按照公式（1）计算淀粉的水解率（Hydrolysis rate of Starch,HRS）,用HRS 表示

式（1）中:m1/mg 为取样点消化的葡萄糖质量；m/mg 为含总淀粉量.

以淀粉水解率为纵坐标、时间为横坐标绘制样品水解曲线.计算样品和标准食品在0～180 min 期间淀粉水解曲线下的面积（AUC样品和AUC参考）.按照公式（2）计算样品淀粉水解指数（Hydrolysis Index,HI）.依据公式（3）计算样品的eGI.

1.2.6 感官评分 参考李次力[11]的方法并略作修改,由10 人组成评定小组,对试验得到的产品,根据表1的感官评分标准进行评分.

表1 馒头感官评分标准Tab.1 Sensory scoring standard of steamed bread

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 魔芋粉添加量对馒头质构和感官品质的影响魔芋粉添加量对馒头质构的影响如表2 所示.

表2 魔芋粉添加量对馒头质构的影响Tab.2 Effects of konjac powder addition on texture of steamed bread

如表2 所示,馒头的硬度、咀嚼性在魔芋粉添加量质量分数为0%～2.0%时逐渐增大.当添加量的质量分数为2.0%时,硬度和咀嚼性都显著高于其他组（P＜0.05）.馒头的弹性、回复性随着魔芋粉添加量的增大先增加后降低.在魔芋粉添加量为1%时,馒头的弹性、回复性最好.在馒头中添加魔芋粉,可以改善馒头的质构性质,这可能与魔芋粉中含有魔芋葡甘聚糖有关.魔芋葡甘聚糖有良好的持水性,可以有效降低馒头的掉渣情况[12],还能起到包埋风味的作用.不过当魔芋粉添加过多时,魔芋粉吸收过多的水分,使面筋蛋白无法吸收足够的水分形成面筋网络结构,阻碍酵母的繁殖,使馒头内部结构变得过于紧密,硬度和咀嚼性增大,口感变差,降低了馒头的品质[13].

魔芋粉添加量对馒头感官品质的影响如图1 所示.

图1 魔芋粉添加量对馒头感官品质的影响Fig.1 Effects of konjac flour addition on sensory evaluation of steamed bread

由图1 可以看出,随着魔芋粉添加量的增加,馒头的感官评分先升高后降低,添加量质量分数为1%时馒头品质最好.在馒头中添加少量的魔芋粉可以使馒头弹韧性增强,形成均匀内部组织,有咬劲又柔软爽口且具有了特殊风味；当添加过多时,由于其吸收过多的水分,使馒头起发不够,造成馒头体积缩小,硬度增加,同时还会影响馒头的表面变得坑洼不平整,降低馒头的感官品质[13].刘宣伯[14]的研究结果显示,魔芋葡甘聚糖添加到馒头中可以改变淀粉颗粒的构象,破坏蛋白质分子之间的交联,使面筋网状结构遭到破坏,从而对馒头的质构和感官品质产生影响.李维颖[15]的研究结果表明,魔芋精粉能够吸收大量的水分,却无法形成面筋结构,一定程度上降低了面团的膨松能力,减少酵母的繁殖,因此需要较长的发酵时间.

2.1.2 豌豆蛋白添加量对馒头质构和感官品质的影响

豌豆蛋白添加量对馒头质构的影响如表3 所示.

表3 豌豆蛋白添加量对馒头质构的影响Tab.3 Effects of pea protein addition on texture of steamed bread

如表3 所示,馒头的硬度、咀嚼性随着豌豆蛋白添加量的增加而显著增大（P＜0.05）,弹性和回复性随着豌豆蛋白添加量的增加呈现先上升后下降趋势,豌豆蛋白添加质量分数为4%时,弹性和回复性达到最大值,此时馒头表面光滑,内部结构均匀,弹韧性好.但豌豆蛋白粉无面筋组织,无法形成薄膜状面筋网络,包裹CO2能力差,且豌豆蛋白缺乏淀粉酶,添加过多会降低面团的产气和持气能力[16,17],导致馒头体积变小、表面颜色变暗、质地变硬、弹性变小、咀嚼性变差、品质下降.豌豆蛋白添加量质量分数为4%时,馒头品质最佳.

豌豆蛋白添加量对馒头感官品质的影响如图2 所示.

图2 豌豆蛋白添加量对馒头感官品质的影响Fig.2 Effects of pea protein addition on sensory evaluation of steamed bread

由图2 可以看出,馒头的感官评分随着豌豆蛋白添加量的增加先增加后降低,在豌豆蛋白添加量为4%时,馒头的感官评分最高.此时馒头表面光滑,内部结构气孔均匀,口感柔软有嚼劲,品质最好.在馒头中添加豌豆蛋白可以增加馒头中的蛋白质含量,豌豆蛋白质中含有许多极性物质和带电基团,可以增强馒头的保水性,延缓老化,延长馒头的货架期；添加过多则会导致馒头不能充分发酵,使馒头体积减小,口感变粗糙,会有浓烈的豆腥味[18],且会造成馒头变成暗黄色,降低馒头的感官品质.与纯小麦馒头进行比较,豌豆蛋白粉馒头在蛋白质、膳食纤维、赖氨酸、不饱和脂肪酸含量上均有明显提高[7].豌豆蛋白及豌豆粉添加到面粉中,能够提高面粉的蛋白质和氨基酸含量与面粉的粉质特性[19].豌豆蛋白的添加可以提高馒头的营养价值,在减小升糖指数的同时还具有降低食用者血压、血脂的功效,非常适宜肥胖人群食用.

2.1.3 发酵时间对馒头质构和感官品质的影响

发酵时间对馒头质构的影响如表4 所示.

表4 发酵时间对馒头质构的影响Tab.4 Effects of fermentation time on texture of steamed bread

由表4 可知,馒头的硬度随发酵时间的增长而减小,弹性和回复性先上升后下降,发酵时间为1 h 馒头的弹性和回复性达到峰值.适度发酵可以使面团内部形成大小均匀的气孔结构,促进面筋蛋白结构的稳定.发酵时间不足,酵母因不能充分产气而支撑起面团的内部结构,造成馒头膨胀度不够,体积减小,硬度较大,咀嚼感较差[20]；当发酵时间过长时,由于酵母的持续产气和面团的持气性下降,导致面团内部孔洞不均匀,表面坑洼,降低馒头的弹性和恢复性[21].因此发酵时间1 h 为最佳发酵时间.发酵时间对馒头感官品质的影响如图3 所示.

图3 发酵时间对馒头感官品质的影响Fig.3 Effects of fermentation time on sensory evaluation of steamed bread

由图3 可知,随着发酵时间的增加,馒头的感官品质先上升后下降,发酵1 h 时馒头的感官评分最高,与质构显示的结果一致.馒头发酵0.5 h 感官品质较低,这可能是因为添加豌豆蛋白导致的,豌豆蛋白粉无面筋组织,且缺乏淀粉酶,会阻碍酵母的正常繁殖,使面团在0.5 h 以内不能正常膨松[7],造成馒头体积过小,弹性不足.另外,馒头的感官品质降低也可能是发酵时间过长,面筋蛋白的网络结构遭到酶解、酸及醇等代谢产物的破坏[22],导致馒头内部结构不均匀,局部过硬,易掉渣,口感变酸,感官评分下降.四兴学[23]研究结果显示,发酵时间为80 min 时,面团的弹性模量G′随角频率的增加逐渐增加,面筋蛋白与淀粉颗粒结合紧密且表面光滑,弹性较为稳定且硬度最小,此时为小米馒头提供香气的酯类和醛类物质含量最高且种类最多.当超过100 min 时,面团呈现松软状态,无法支撑内部结构.

2.2 正交试验结果

根据单因素试验分析结果,选取魔芋粉添加量、豌豆蛋白添加量和发酵时间3 个因素,设计L9（34）正交试验,因素与水平见表5.

表5 因素与水平表Tab.5 Factor and level table

表6 正交试验结果Tab.6 Results of orthogonal test

由极差分析可以看出,影响馒头感官评分和GI 值的先后次序均为RA＞RB＞RC,其中,魔芋粉添加量影响较大,而发酵时间影响较小.综合考虑,低GI 魔芋豌豆蛋白馒头的最佳加工配方为A2B2C3,即魔芋粉添加量为1.0%,豌豆蛋白添加量为4%,发酵时间为1.5 h.

3 结论

本文以馒头质构、感官品质和GI 值为研究指标,通过单因素试验和正交试验选择最适合的魔芋粉添加量、豌豆蛋白添加量和发酵时间.结果显示,低GI 魔芋豌豆蛋白馒头的最优配方为:魔芋粉添加量为1.0%,豌豆蛋白添加量为4%,发酵时间为1.5 h.此条件下制作的馒头表面光滑,富有弹性,色泽明亮,内部气孔大小均匀,口感较好,GI 值为49.68＜55,属于低GI 食品,适合肥胖人群及糖尿病人食用.