山药皮粉的物化特性及其对馒头品质的影响

刘砚耕，李辉，高琦，胡桂娟，王晓文，张俊伟，薛友林，*

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁沈阳110036；2.辽宁商贸职业学院，辽宁沈阳110161）

山药皮粉的物化特性及其对馒头品质的影响

刘砚耕1，李辉1，高琦2，胡桂娟1，王晓文1，张俊伟1，薛友林1，*

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁沈阳110036；2.辽宁商贸职业学院，辽宁沈阳110161）

通过现代分析方法对山药皮粉的成分和物化特性进行测定，并把一定比例的山药皮粉加入馒头中，研究了其对馒头品质的影响。结果表明，山药皮粉中含淀粉42.62%，蛋白18.83%，膳食纤维19.97%，灰分7.90%，水分4.80%；山药皮粉的物化特性为持水性1.89 g/g，持油性1.20 g/g，吸水膨胀力1.65 g/g，葡萄糖吸收能力0.35mmol/g；添加一定量的山药皮粉会对馒头的弹性、气味等品质起到一定的改善作用，综合感官评价结果以及膳食纤维和蛋白的补充情况，确定添加到馒头中的山药皮粉含量为3%时效果最佳。

山药皮粉；组成成分；物化特性；馒头；感官评价

山药，即薯蓣，别名怀山药、淮山药、土薯、山薯、山芋、玉延，是多年生草本植物。山药中含有淀粉、蛋白质、多糖、脂肪等主要成分，还含有铁、钠、钾、锌、磷等16种人体不可缺少的微量元素[1-2]。山药性平味甘，能补脾益肾，健脾止泻，补脾养胃，补肾涩精[3]，具有增强免疫、调整肠胃、降血糖、抗衰老、降脂[4-5]、抗肿瘤、抗氧化等功能[6]。

山药皮粉中有多种生物活性成分，如皂苷、多糖、多酚和黄酮，且含有大量淀粉和蛋白。目前，山药相关产品（山药粉、山药片、山药饮料等）的生产工艺已相当成熟，山药中生物活性成分的提取、研发也相继进行，但对山药皮进行综合利用的研究报道尚少。在山药加工中产生的山药皮仅少量用作饲料添加成分廉价出售，其余则作为废料丢弃，这不但使山药皮中的一些蛋白、膳食纤维和淀粉等有效成分不能被有效利用而浪费，而且在丢弃时造成环境的污染，也是对资源的极大浪费[7]。如能对其加以利用，不仅可保护环境，而且可提高原料利用率，增加经济效益。

馒头是我国传统的主食食品，在膳食中占有重要地位。在馒头的制作中加入一定量的山药皮粉不仅可以起到改善馒头品质的作用，还可以增加馒头中的蛋白和膳食纤维含量，而膳食纤维具有润肠通便、调节控制血糖浓度、降血脂等多种生理功能[8-9]。

本文对山药皮粉的成分和功能特性进行测定，并把一定比例的山药皮粉加入馒头中，研究了其对馒头品质的影响，为山药保健食品的开发提供理论依据[10]。

1 材料与方法

1.1 原料

新鲜山药：河南焦作；香雪麦香自发粉：中国粮油食品集团有限公司；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 试剂

硫酸铜、硫酸钾、硫酸、硼酸、氢氧化钠、盐酸、甲基红-溴甲酚绿乙醇混合指示剂、亚甲基蓝、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、葡萄糖、乙醇：均为分析纯，沈阳化学试剂公司。

1.3 主要仪器

GZX-9076MBE电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SZ-500A-3超高速多功能粉碎机：永康市善竹贸易有限公司；CP114电子天平：上海奥豪斯仪器有限公司；ATC手持糖量计：上海天垒仪器仪表有限公司；TG16G台式高速离心机：长沙英泰仪器有限公司；3nhNR20XE精密色差仪：深圳三思驰科技有限公司；SHH-150L生化培养箱：巩义市予华仪器有限责任公司；CT3质构分析仪：BROOKFIELD公司；MC-SP2115电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司。

1.4 方法

1.4.1 样品预处理

将新鲜山药清洗沥干后去皮，收集皮层，置于60℃烘箱中烘干，获得干燥的山药皮。然后再把干燥的山药皮在粉碎机中粉碎5min，过40目筛，置于4℃环境中低温保存备用。

1.4.2 山药皮粉基本成分的测定

水分含量的测定：GB 5497-1985《粮食、油料中水分测定》，105℃烘箱标准法。

灰分含量的测定：GB/T 22510-2008《谷物、豆类及副产品灰分含量的测定》，550℃灼烧法。

淀粉含量的测定：GB/T 5514-2008《粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》，酸水解法。

蛋白质含量的测定：GB/T 5511-2008《谷物和豆类氮含量测定和粗蛋白质含量计算凯氏法》，凯氏定氮法，蛋白质转换系数取6.25。

总膳食纤维、可溶性膳食纤维、非可溶性膳食纤维含量的测定：GB/T 22224-2008《食品中膳食纤维的测定》，酶重量法。

1.4.3 山药皮粉理化特性的测定

1.4.3.1 持水力（WHC）的测定

准确称取0.10g山药皮粉于烧杯中，用10mL、25℃的去离子水饱和山药皮粉1 h，置于滤纸上沥干，将结合了水的山药皮粉放置在恒重过的烧杯中称重，按如下公式计算持水力。

式中：m1为山药皮粉干重，g；m2为山药皮粉吸水后的湿重，g。

1.4.3.2 持油力（OHC）的测定

准确称取0.10 g山药皮粉于试管中，加入10mL花生油，室温放置30min，倒出试管中多余油并用滤纸吸干游离的花生油，称重，按如下公式计算持油力。

式中：m1为山药皮粉干重，g；m2为山药皮粉吸油后的湿重，g。

1.4.3.3 吸水膨胀力的测定

准确称取1.00 g山药皮粉于100mL量筒中，记录干样品体积，然后加入50mL、25℃的去离子水，振荡均匀后于室温放置24 h，记录量筒中样品的体积。按如下公式计算吸水膨胀力。

式中：V1为山药皮粉体积，mL；V2为山药皮粉吸油后的湿重，mL；m为山药皮粉干重，g。

1.4.3.4 葡萄糖吸收能力的测定

称取一定质量的山药皮粉，用乙醇洗去皮粉中的可溶性低分子糖，将山药皮粉在测定前用85%的乙醇反复抽提3次，每次10 min，抽提温度为80℃，在3 000 r/min条件下离心10min去上清液，残渣60℃烘干备用。称取1 g经上述处理过的山药皮粉加入到100mL、1mmoL/L的葡萄糖溶液混合，于室温下放置6 h，在3 500 r/min条件下离心15min[11]，用手持糖量计对上清液中的葡萄糖含量进行测定。按如下公式计算葡萄糖吸收能力。

式中：C1为葡萄糖溶液浓度，mmoL/L；C2为上清液葡萄糖浓度，mmoL/L；m为山药皮粉的质量，g。

1.4.4 山药皮粉馒头性质测定

1.4.4.1 山药皮粉馒头的制作

准确称取50g面粉，分别加入1%、2%、3%、4%、5%的山药皮粉、1%酵母、25mL水，调制成面团，在38℃条件下发酵1 h。手工制成馒头状醒发10min[12]，在沸水锅中蒸20min并冷却至室温。

1.4.4.2 山药皮粉馒头比容的测定

采用小米置换法测定馒头体积，用电子天平称量馒头质量。按如下公式计算比容。

式中：v为样品体积，mL；m为样品质量，g。

1.4.4.3 山药皮粉馒头色泽的测定

选用色差法作为色泽的衡量标准。使用色差仪测定不同山药皮粉含量的馒头的色度。色差仪色度指示E、L、a、b 4组指标分别指代总色差、白度、红绿度及黄蓝度。

1.4.4.4 山药皮粉馒头质构的测定

在馒头中心部分切取5个10mm×10mm×10mm的正立方体，将其放在质构仪上，在TPA模式下采用P35探头进行压缩试验，测试前速度2.00mm/s，测试和测试后速度1.0mm/s，压缩距离60%。第一次压缩完毕后，探头回到起始位置，等待10 s后进行第二次压缩。第一次压缩得到硬度1，第二次压缩得到硬度2，然后根据两次压缩测量结果的峰值和峰面积计算内聚性、弹性、回复性。

1.4.4.5 山药皮粉馒头的感官评价

结合GB/T 10221-2012《感官分析术语》中的感官评价描述，按产品的感官质量进行打分，各项评分标准见表1。

表1 山药皮粉馒头感官评价指标和评分标准Table1 Sensory evaluation index and criterion of steamed bread with yam peelpowder

2 结果与分析

2.1 山药皮粉的基本组成

山药皮粉的基本组成及其与马铃薯皮粉[12]的基本组成对比情况见表2。

表2 山药皮粉和马铃薯皮粉的基本组成Table2 General composition of yam peelpowder and potato peelpowder

对比山药皮粉和马铃薯皮粉中各成分发现，在总的膳食纤维含量上，马铃薯皮含总的膳食纤维26.60%，高于山药皮粉的19.97%。在淀粉含量方面，马铃薯皮的含量为51.80%，高于山药皮粉的42.62%的含量。但在蛋白含量方面对比发现，山药皮粉则略高于马铃薯皮。在灰分和水分方面两者差别较小。总体上，山药皮粉的各组分含量与马铃薯皮相差不大。

2.2 山药皮粉的物化特性

山药皮粉的物化特性及其与甘薯膳食纤维提取物的物化特性[14]对比情况见表3。

表3 山药皮粉和甘薯膳食纤维提取物的物化特性Table3 Physicochem icalpropertiesof yam peelpowder and sweet potato dietary fiber extract

对比山药皮粉和甘薯膳食纤维提取物的物化及功能特性发现，在持油性、持水性、膨胀力、脂肪结合能力以及葡萄糖吸收能力方面，甘薯膳食纤维的物化特性均明显高于山药皮粉。这主要是因为甘薯膳食纤维提取物中含有80%左右的膳食纤维，含量明显高于山药皮粉中的19.97%，由于膳食纤维在吸水、吸油以及结合脂肪和葡萄糖方面有很强的能力，所以山药皮粉和甘薯膳食纤维提取物的物化及功能特性之间有明显差别。如果能对山药皮粉中的膳食纤维进行提取，山药皮粉的各方面物化特性将会明显提高。

2.3 山药皮粉的加入对馒头品质的影响

2.3.1 山药皮粉馒头的比容分析

山药皮粉馒头的比容测定结果见表4。

从比容的测定结果来看，随着山药皮粉添加比例的增加，馒头的比容逐渐下降，可能原因是山药皮粉中含有一定量的膳食纤维，膳食纤维的添加影响了面团的发酵，使体积减小，从而减少了蒸发面积，使水分难以蒸出；同时，由于膳食纤维的持水力较强也使得水分难以蒸出，较多的水分使最终烘焙得面包质量增大。其次，膳食纤维的添加也影响了面筋的形成，使面团的持气性减弱，难以保留膨胀后的气体，从而使面包的体积减小[15]。

表4 山药皮粉馒头的比容Table4 Specific volum eof steamed bread w ith yam peelpowder

2.3.2 山药皮粉馒头的色泽分析

添加不同比例山药皮粉的馒头成品图见图1，使用精密色差仪测定山药皮粉馒头的色度结果见表5。

图1 添加不同比例山药皮粉的馒头Fig.1 Photosof steamed bread adding different proportion of yam peelpowder

表5 山药皮粉馒头的色泽Table5 The color of steam ed bread w ith yam peelpowder

用色差仪先测量馒头颜色各参数的数值，结果显示随着面粉中山药皮粉添加量的提高，馒头的L值大致逐渐减小，馒头色泽逐渐偏黑，a值逐渐偏大，馒头色泽偏红，b值逐渐变小，馒头色泽偏蓝。按公式E= [（L-L1）2+（a-a1）2+（b-b1）2]1/2计算出总色差得出，随着面粉中山药皮粉添加量的提高，馒头的总色差逐渐增大。

2.3.3 山药皮粉馒头质构的分析

山药皮粉馒头的质构测定结果见表6。

表6 山药皮粉馒头的质构Table6 The textureof steamed bread with yam peelpowder

质构，包括硬度、回复性、弹性、内聚性等参数，可以用来判断馒头品质的可接受性。其中回复性和内聚性正相关于馒头品质，即其数值越大，馒头吃起来越柔软而筋道且爽口；硬度越大，馒头吃起来越硬，缺乏弹性[16]。随着馒头中山药皮粉添加量的增多，馒头的硬度逐渐降低，弹性，回复性，内聚性逐渐升高，原因是膳食纤维的化学结构中含有许多的亲水基团，使吸水和持水性增强；膳食纤维中含有阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、酸性果胶类物质和半乳糖甘露聚糖等多糖化合物，他们都是多聚糖凝胶体，在添加量适宜时，这些多糖聚合物依靠主链间氢键等非共价作用力能形成连续的、具有一定弹性的三维凝胶网络结构，它们能起类似面筋网络结构的功能，改良面团的特性[17]；另外，其中还含有阿拉伯木聚糖，这种不溶性的戊聚糖是已知的面团品质改良剂[18]。山药皮粉的添加在一定程度上提高馒头的弹性和回复性，降低硬度，从而起到改善馒头品质的作用。

2.3.4 山药皮粉馒头的感官评价结果

山药皮粉馒头的感官评价结果见表7。

表7 山药皮粉馒头的感官评价Table7 Sensory evaluation of steamed bread with yam peel powder

从表中可以看出，馒头的品质与山药皮粉的添加量呈一定的相关性，适量添加山药皮粉可以改善馒头的品质。由表7可知，在山药皮粉的添加量为2%时，馒头的感官评分最高，而添加量为1%、2%和3%时，馒头的总体可接受性之间无明显差异，且均高于不添加山药皮粉的馒头的感官评分，当添加量达到4%、5%时，馒头的感官评分明显降低。考虑到各个因素的综合情况以及对馒头中膳食纤维和蛋白的补充，可以向馒头中添加3%的山药皮粉。

3 结论

山药皮粉中富含多种营养成分，本文通过现代分析方法对山药皮粉的成分和功能特性进行测定，并把一定比例的山药皮粉加入馒头中，研究了其对馒头品质的影响。结果表明，山药皮粉中含淀粉42.62%，蛋白18.83%，膳食纤维19.97%，灰分7.90%，水分4.80%；山药皮粉的功能特性为持水性1.89g/g，持油性1.20g/g，吸水膨胀力1.65 g/g，结合脂肪能力1.63 g/g，葡萄糖吸收能力0.35mmol/g；添加一定量的山药皮粉会对馒头的弹性、气味等品质起到一定的改善作用，综合感官评价结果以及膳食纤维、淀粉和蛋白的补充情况，确定添加到馒头中的山药皮粉含量为3%时效果最佳。对山药皮粉进行综合利用，不仅可保护环境，而且可提高原料利用率，增加经济效益，同时也为现代人健康饮食提供更多选择。

[1]沙世炎.中草药有效成分分析[M].北京:人民卫生出版社,1985: 139

[2]江海燕,王婴.山药及其制剂的质量研究进展[J].河北中医药学报,2008,23(3):48-50

[3]王洪新,王远辉.山药多糖研究进展[J].食品与生物技术学报,2011, 30(3):321-325

[4]成河,吴云,张友明,等.山药加工与开发利用[J].食品工业,2004 (8):12-15

[5]陈艳,姚成.淮山药中氨基酸含量的测定[J].氨基酸和生物资源, 2004,26(2):47-48

[6]王镇宙,黄绍华.山药中的保健功能成分及其在食品加工中的应用[J].食品工业,2004(4):51-52

[7]孙荣,高艳华,张九勋,等.山药皮中重要功能性成分的研究进展[J].食品与药品,2016,16(3):228-231

[8] 马力,陈永忠,陈隆升.膳食纤维的提取及其功能特性分析[J].农产品加工,2011(5):15-18

[9]曹媛媛,木泰华.甘薯膳食纤维的开发[J].食品研究与开发,2006, 27(9):152-154

[10]E V Ezieshi,B TOkorokpa,JM Olomu.Nutritional Evaluation of Yam Peel Meal for Pullet Chickens:2.Effect of Feeding Varying Levelson SexualMaturity and Laying Performance[J].International Journal of Applied Agricultural and Apicultural Research,2011 (1&2):46-53

[11]赵健,赵刚,郑国华.超高压处理对红薯渣膳食纤维理化性质的影响[J].食品科学,2009,30(17):109-112

[12]韩俊娟.甘薯膳食纤维及果胶的提取工艺研究[D].北京：北京林业大学,2008

[13]Mary E C,Dale V,Michael P D,et al.Potato Peel Dietary Fiber Composition：Effects of Peeling and Extrusion Cooking Processes [J].J.Agric.Food Chem,1997(45):1404-1408

[14]MeiX,Mu TH,Han JJ.Composition and Physicochemical Properties of Dietary Fiber Extracted from Residues of 10 Varieties of Sweet Potato by a Sieving Method[J].JAgric Food Chem,2010(58): 7305-7310

[15]宋欢.添加膳食纤维对面团特性及面包品质的影响[D].重庆:西南大学,2008

[16]王晓燕.高膳食纤维对面包面团发酵烘焙及储藏特性的研究[D].无锡:江南大学,2012

[17]韩俊娟.甘薯膳食纤维及果胶提取工艺研究[D].北京:北京林业大学,2008

[18]郑建仙,丁甘霖.多功能大豆纤维添加剂的应用研究[J].粮食与饲料工业,1995(8):27-31

The Physicochem ical Properties of Yam Peel Powder and Its Effects to the Quality of Steamed Bread

LIU Yan-geng1，LIHui1，GAOQi2，HUGui-juan1，WANGXiao-wen1，ZHANG Jun-wei1，XUEYou-lin1，*
（1.Collegeof Light Industry，LiaoningUniversity，Shenyang110036，Liaoning，China；2.Liaoning Vocational College ofBusiness，Shenyang110161，Liaoning，China）

In the presentstudy，the basic composition and physicochemicalpropertiesofyam peelpowderwere measured usingmodern analysismethods.A specified proportion of the yam peel powderwasadded to steamed bread to study its effecton the quality of steamed bread.The results showed that the contents of starch，crude protein，dietary fiber，ash and water in yam peel powder were 42.62%，18.83%，19.97%，7.90%and 4.80%，respectively.Thewater-holding capacity，oil-holding capacity，swelling capacity，and glucose absorption capacitywere1.89 g/g，1.20 g/g，1.65 g/g，0.35mmol/g，respectively.Adding a specified proportion of the yam peelpowderwould improve thequalitiesofsteamed bread such aselasticity and smell.According to the resultsofsensory evaluation aswellas the consideration for the supplementofdietary fiberand protein，3%addition ofyam peelpowder to steamed bread wasdetermined thebest.

yam peelpowder；basiccomposition；physicochemicalproperty；steamedbread；sensoryevaluation

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.24.001

2016-03-21

国家自然科学基金青年项目（31201285）；教育部留学回国人员科研启动基金（2013693）；辽宁省教育厅科学研究一般项目（L2014009）；辽宁大学大学生创新创业训练计划项目（X201510140175，X201510140178，X201510140179）

刘砚耕（1994—），男（汉），本科生，从事农产品加工研究。

*通信作者：薛友林（1980—），男，副教授，博士，从事农产品加工及食物营养研究。