不同品种藜麦粉对馒头品质及抗氧化活性的影响

2020-03-02陈银焕杨修仕郭慧敏任贵兴李进才

食品与发酵工业 2020年2期

陈银焕，杨修仕，郭慧敏，任贵兴*，李进才

1(中国农业科学院作物科学研究所，北京， 100081)2(天津大学化工学院，天津， 300350)

藜麦(ChenopodiumquinoaWilld.)藜麦是苋科藜属一年生作物，原产于南美洲安第斯山区，在当地已有5 000多年的食用历史[1]。藜麦富含蛋白质，必需氨基酸全面且比例均衡，还富含多酚和类胡萝卜素等功能性成分，具有抗氧化和增强免疫等生理功效[2-3]。藜麦抗旱耐贫瘠，自联合国粮农组织宣布2013年为“国际藜麦年”以来，2017年藜麦在我国的种植面积已有9 000 hm2，成为许多贫困地区的扶贫种植作物[4]。

随着社会经济水平的不断提高，人们越来越讲究如何“吃好”，针对馒头等主食营养及健康功效改善的研究日益受到重视。近年来，越来越多的研究将杂粮粉或有效成分添加到小麦粉中，开发具有营养与保健功能的馒头。许芳溢等[5]将8%苦荞粉添加到小麦粉中，使苦荞馒头的血糖生成指数和抗氧化活性显著降低和升高，且口感适中。WU等[6]在小麦粉中添加20%高粱粉制备馒头，发现馒头的总多酚含量及抗氧化活性显著增加。有关藜麦混配粉馒头的研究也有开展。藜麦面筋蛋白含量极少，其发酵加工制品需要与小麦粉进行混配[7-8]。刘胜男等[9]对添加不同比例黄色藜麦粉的混配粉面团粉质和拉伸特性以及馒头感官品质和质构特性进行了分析，张纷等[10]对添加不同比例含麸皮黄色藜麦全粉的混配粉面团流变学特性及馒头感官品质和质构特性进行了研究，表明适量添加藜麦粉可以改善馒头品质。以上研究仅对藜麦混配粉馒头的加工品质进行了分析，并未系统研究藜麦混配粉馒头的营养价值及功能活性。

藜麦品种多样，籽粒颜色丰富，其中最为常见的藜麦有白藜麦、红藜麦和黑藜麦[11]。不同颜色藜麦的食味和功能性成分含量不相同，一般深色藜麦的抗氧化活性较大，而在抗氧化活性中起主要作用的活性成分是多酚类物质[11-12]。本文选取了具有代表性的白藜麦、红藜麦和黑藜麦制作的藜麦混配粉馒头进行比较研究。将3种藜麦粉分别按一定比例与高筋小麦粉混合制成3种藜麦混配粉，通过分析藜麦混配粉的面团粉质特性、馒头质构特性、感官品质和多酚含量以及抗氧化活性，以期为研发营养健康藜麦混配粉馒头提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

高筋小麦粉、富强粉，益海嘉里(北京)粮油食品工业有限公司；白藜麦、红藜麦和黑藜麦，山西亿隆藜麦开发有限公司。

CT193型旋风磨，福斯分析仪器(苏州)；HM740型厨师机，青岛汉尚电器；CF-3500型家用发酵箱，中山卡士电器；欧式复底双篦蒸锅，潮安县潮发不锈钢实业；2300型全自动凯氏定氮仪，福斯分析仪器(苏州)；Farinograph®-E粉质仪，德国布拉本德；TA-XT plus型质构仪，英国Stable Micro System公司；R-300EL旋转蒸发仪， BUCHI Labortechnik AG；酶标仪，美谷分子仪器(上海)有限公司；VarioskanTMLUX型多功能微孔板读数仪，赛默飞世尔科技公司；F96型酶标板，赛默飞世尔科技公司。

1.2 实验方法

1.2.1 馒头制备

藜麦用旋风磨粉碎过100目筛后，将藜麦粉按10%、20%、30%(质量分数)的添加比例与高筋小麦粉混合制成藜麦混配粉。参照馒头用小麦粉标准LS/T 3204—1993的制作方法，称取高筋小麦粉和各种藜麦混配粉各500 g，加入酵母4.8 g，加水量根据面团粉质结果适当调整，用厨师机和面10 min，再用手揉成面团，于38 ℃、相对湿度80%的家用发酵箱中发酵1 h。取出面团，揉和后分割成均等6份，揉搓成圆形馒头坯，置于38 ℃、相对湿度80%的发酵箱中醒发15 min后，于欧式复底双篦蒸锅加盖蒸20 min，取出后盖上干纱布，室温冷却1 h。取高筋小麦粉和藜麦混配粉的新鲜面团、发酵面团和馒头各约50 g，于冷冻干燥机冻干，研磨成粉，用于多酚及抗氧化活性测定。

1.2.2 面粉营养成分测定

高筋小麦粉和藜麦混配粉的含水率测定采用国标GB/T 5009.3—2016法，蛋白质含量测定采用国标GB/T 5009.5—2016，脂肪含量测定采用国标GB/T 5009.6—2016，淀粉含量测定采用Megazyme试剂盒(AOAC Method 996.11)。

多酚含量测定参照ABDERRAHIM等[12]和翟玮玮等[13]的方法。可溶性多酚提取：称取样品5 g，加入体积分数为50%的甲醇溶液100 mL(用1 mol/L HCl调pH值为2)，室温下振摇提取2 h，超声(频率40 kHz)处理15 min后，6 000×g离心15 min，残渣重复提取2次，合并3次收集的上清液，用正己烷脱脂4次后用乙酸乙酯萃取，萃取液用旋转蒸发仪蒸干，用体积分数为50%的甲醇溶解定容至5 mL备用。

不溶性多酚提取：将提取可溶性多酚后的滤渣浸入1.5 mol/L NaOH溶液，充氮条件下水解2.5 h，4 500×g离心10 min收集上清，用3 mol/L HCl调pH至2，用正己烷脱脂4次后用乙酸乙酯萃取，萃取液用旋转蒸发仪蒸干，最后用甲醇溶解定容至5 mL。采用福林-酚试剂法测定可溶性多酚和不溶性多酚含量，以没食子酸为标品，单位为100g面粉样品中没食子酸当量(gallic acid equivalent，GAE)的mg数(mg GAE/100g)。

1.2.3 面团粉质特性的测定

面团粉质特性参照国标GB/T 14614—2006法进行测定，称取样品粉10 g，加入6 mL的蒸馏水和面，并调整加水量使面团最大稠度在 (500±20)BU，记录面团的吸水率、形成时间和稳定时间。

1.2.4 馒头感官评价

馒头比容测定，采用小米置换法测定馒头体积[14]，电子天平称量馒头重量，比容(mL/g)=体积/质量。

馒头感官评价采用张纷等[9]制定的评分标准，由于添加红藜麦粉和黑藜麦粉的馒头颜色与添加白藜麦粉的差异较大，分别将原标准的浅黄色修改为略带红色或略带黑色，感官评价由经过培训的10名实验室人员进行打分(不包括比容)。

1.2.5 馒头的质构分析测试

馒头质构分析测试参照刘胜男等[9]的方法，蒸熟的馒头于室温冷却1 h后，将其切成20 mm厚均匀薄片，取中心部位进行测试。采用P/36R型探头，测试前速度1 mm/s，测试时速度1 mm/s，测试后速度1 mm/s，压缩率50%，压缩2次，间隔时间5s，触力设定5 g。

1.2.6 抗氧化活性测定

添加20%藜麦粉的3种藜麦混配粉面团及馒头的抗氧化活性测定参照王立峰等[15]的方法。根据样品中多酚的含量，用75 mmol/L磷酸缓冲液(pH值7.4)对可溶性和不溶性多酚样品进行稀释。将荧光指示剂200 μL和稀释后的样品液20 μL加入酶标板，37 ℃反应20 min后加入偶氮类化合物2,2′-偶氮二异丁基脒二盐酸盐20 μL。利用多功能微孔板读数仪，设定激发波长485 nm和发射波长515 nm，每隔2 min测定1次荧光值，共测定60次，标品为水溶性VE。抗氧化活性单位为每100 g样品中水溶性VE当量(trolox equivalent，TE)的mol数(μmol TE/100g)。

1.2.7 实验数据处理

以上各指标均重复取样测定3次，结果以平均值±标准偏差表示，采用SPSS 19.0软件进行显著性差异P<0.05水平的多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 高筋小麦粉与3种藜麦粉的营养成分

高筋小麦粉与3种藜麦粉的营养成分如表1所示。4种面粉的含水率无显著差异；3种藜麦粉的蛋白质和脂肪含量均显著高于高筋小麦粉；红藜麦粉和黑藜麦粉的蛋白质含量显著高于白藜麦粉；高筋小麦粉的淀粉含量显著高于3种颜色藜麦粉，白藜麦粉显著高于黑藜麦粉；3种颜色藜麦粉的可溶性多酚和不溶性多酚含量均为高筋小麦粉、白藜麦粉、红藜麦粉和黑藜麦粉(依次显著增高)。这与石振兴等[16]和TANG等[17]报道的结果一致，显示了藜麦粉用于制作馒头食品在营养方面的优良性。

表1 高筋小麦粉与3种藜麦粉的营养成分

注：同一列数据后的不同小写英文字母间在P<0.05水平有显著性差异；各成分含量均以干基计。

2.2 高筋小麦粉和3种藜麦混配粉面团的粉质特性

高筋小麦粉和3种藜麦混配粉面团的粉质特性如图1所示。3种藜麦混配粉面团的吸水率均显著高于高筋小麦粉面团，且均随着藜麦粉添加比例的增大显著增高；相同藜麦粉添加比例的3种藜麦混配粉面团之间的吸水率无显著差异。刘胜男等[9]和张纷等[10]也报道了藜麦混配粉面团的吸水率高于高筋小麦粉面团，这可能是由于藜麦富含膳食纤维，在小麦粉中添加藜麦粉后提高了面团的持水性，同时藜麦的淀粉颗粒小于小麦，有利于淀粉与水充分接触[18-19]。藜麦混配粉面团吸水率较高这一特性表明，藜麦混配粉制作面团的用水量要多于高筋小麦粉。

添加10%藜麦粉的3种藜麦混配粉面团的形成时间与高筋小麦粉面团无显著差异，但随着藜麦粉添加比例的增大，3种藜麦混配粉面团的形成时间均显著减少。3种藜麦混配粉面团的稳定时间均显著少于高筋小麦粉面团，且均随着藜麦粉添加比例的增大显著减少。面团的形成时间和稳定时间受面筋含量及面筋网络结构的影响较大[20]，而藜麦的蛋白质主要是清蛋白和球蛋白，谷蛋白和醇溶蛋白等面筋蛋白含量很低[8]，且藜麦的膳食纤维和脂肪含量较高，可能会阻碍面筋网络结构形成[20]，由此造成了3种藜麦混配粉面团的形成时间和稳定时间，随着藜麦粉添加比例的增大而减少。

添加10%藜麦粉的3种藜麦混配粉面团之间的形成时间和稳定时间均无显著差异。添加20%藜麦粉的红藜麦和黑藜麦混配粉面团的形成时间显著大于白藜麦混配粉面团，添加30%藜麦粉的3种藜麦混配粉面团的形成时间为白藜麦、黑藜麦和红藜麦混配粉依次显著延长。添加20%和30%藜麦粉的红藜麦和黑藜麦混配粉面团的稳定时间显著大于白藜麦混配粉面团。结果表明，与红藜麦混配粉和黑藜麦混配粉面团相比，白藜麦粉的添加更容易导致面团形成时间和稳定时间的减少，这可能是由于白藜麦粉的淀粉含量相对较高，对面筋网络结构形成产生的负面影响更大[21]。面团粉质特性参数与面粉的淀粉含量呈极显著负相关[22]。白藜麦粉的非面筋蛋白和淀粉总含量均高于红藜麦和黑藜麦粉，白藜麦粉的添加降低了混配粉面团中面筋蛋白的相对含量，导致了混配粉面团的弱化，使得面团的形成时间和稳定时间减少。此外，多酚类物质可能参与了面筋蛋白水合过程，形成高分子聚合体，可在一定程度上缓解因面筋含量降低而导致的混配粉面团形成时间和稳定时间的降低[23]。添加20%和30%藜麦粉的红藜麦和黑藜麦混配粉的多酚含量均高于白藜麦混配粉，可在一定程度上增加面团的形成时间和稳定时间。

A-吸水率；B-形成时间；C-稳定时间

2.3 高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的质构特性

高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的质构特性如图2所示。3种藜麦混配粉馒头的硬度均显著大于高筋小麦粉馒头，且均随着藜麦粉添加比例的增大显著增大；添加10%和20%藜麦粉的3种藜麦混配粉馒头之间的硬度无显著差异，添加30%藜麦粉的红藜麦和黑藜麦混配粉馒头的硬度显著小于白藜麦混配粉馒头。添加10%和20%藜麦粉的白藜麦混配粉馒头和红藜麦混配粉馒头的弹性均与高筋小麦粉馒头之间无显著差异；添加30%藜麦粉的白藜麦混配粉馒头和黑藜麦混配粉馒头的弹性均显著小于高筋小麦粉馒头；相同藜麦粉添加比例的3种藜麦混配粉馒头之间的弹性无显著差异。硬度越大，馒头口感越硬，而弹性越大，馒头口感越柔软。馒头的硬度和弹性与面团中的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白形成的面筋网络结构相关，其中麦谷蛋白提供面团的弹性和筋力，麦醇溶蛋白提供面团的延伸性[24]。由于藜麦中面筋蛋白含量极少[3]，藜麦粉吸水后无法形成具有网络结构的面筋体，因此，添加藜麦粉后降低了混配粉面团的面筋强度，影响面团气室的形成，从而导致藜麦混配粉馒头的硬度和弹性，随着藜麦粉添加比例的增大分别增加和降低。

3种藜麦混配粉馒头的黏聚性与高筋小麦粉馒头无显著差异。添加10%和20%藜麦粉的3种藜麦混配粉馒头的回复性与高筋小麦粉馒头无显著差异，添加30%藜麦粉的3种藜麦混配粉馒头的回复性均显著小于高筋小麦粉馒头；相同藜麦粉添加比例的3种藜麦混配粉馒头之间的黏聚性和回复性均无显著差异。回复性反映了馒头在第1次压缩过程中回弹的能力，与馒头的弹性之间存在极显著相关性[25]。刘胜男等[9]也发现添加25%～30%藜麦粉的混配粉馒头的硬度显著增加、弹性和回复性显著降低，这与本研究结果一致，表明3种藜麦粉的添加比例均不宜超过20%。

A-硬度；B-弹性；C-黏聚性；D-回复性

2.4 高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的感官评价

高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的感官评价如图3所示。3种藜麦混配粉馒头的感官评分均显著低于高筋小麦粉馒头，且随着藜麦粉添加比例的增大显著降低。这主要是由于藜麦混配粉面团吸水率增加、面筋含量降低，使馒头的比容和弹韧性得分下降。高筋小麦粉馒头的感官评价总分大于91分，添加20%藜麦粉的3种藜麦混配粉馒头的感官评价总分均下降到85分以下，而添加30%藜麦粉的白藜麦、红藜麦和黑藜麦混配粉馒头的感官评价总分分别迅速下降至73.8、77.3和74.4分。这可能与藜麦中高含量的多酚类物质有关，而多酚类物质使馒头的风味降低，导致人们对藜麦混配粉馒头的接受程度降低[26]；也可能与藜麦中含有的苦味皂苷有关[27]。

添加10%和20%藜麦粉的3种藜麦混配粉馒头之间的感官评价总分无显著差异，添加30%藜麦粉的红藜麦混配粉馒头的感官评价总分显著大于白藜麦和黑藜麦混配粉馒头。这主要是因为其弹韧性得分相对较高，这与质构特性分析中红藜麦混配粉馒头弹性较优的结果一致。综合质构特性和感官评价的结果来看，3种藜麦粉的添加比例均不宜超过20%。

图3 高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的感官评价

2.5 高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的多酚含量

高筋小麦粉和3种藜麦混配粉馒头的多酚含量如图4所示。3种藜麦混配粉馒头的可溶性多酚和不溶性多酚含量均高于高筋小麦粉馒头，均随着藜麦粉添加比例的增大显著增高；当藜麦粉添加比例为30%时，3种藜麦混配粉馒头的总多酚含量是高筋小麦粉馒头的2.39～5.23倍。藜麦混配粉馒头的总多酚含量均低于相同添加比例的纯藜麦粉，这表明加工过程对馒头的多酚含量可能存在一定的影响，ZHU等[28]在对紫薯粉馒头的研究中也报道了类似的结果。

相同藜麦粉添加比例的3种藜麦混配粉馒头之间的可溶性多酚和不溶性多酚含量均为白藜麦混配粉馒头、红藜麦混配粉馒头和黑藜麦混配粉馒头依次显著增高。添加10%藜麦粉的白藜麦混配粉馒头的不溶性多酚含量与高筋小麦粉馒头之间无显著差异，而红藜麦和黑藜麦混配粉馒头的不溶性多酚含量均显著高于高筋小麦粉馒头，且随着藜麦粉添加比例的增大显著增高。因此，食用藜麦混配粉馒头可大量补充人体多酚类物质的摄入，并且可能会降低心血管疾病的发生率。

A-可溶性多酚；B-不溶性多酚

2.6 藜麦混配粉馒头加工过程中多酚含量及抗氧化活性的变化

为了解加工对藜麦混配粉馒头多酚可利用性的影响，基于面团粉质特性、馒头质构特性和感官评价以及多酚含量结果，研究了添加20%藜麦粉的3种藜麦混配粉在馒头加工过程中(发酵和蒸制)多酚含量和抗氧化活性的变化，结果见图5。

3种藜麦混配粉在馒头加工过程中的可溶性多酚和不溶性多酚含量均为白藜麦、红藜麦和黑藜麦混配粉依次显著增高。3种藜麦混配粉在新鲜面团和发酵面团阶段的可溶性多酚含量均显著高于馒头，且在发酵面团阶段的可溶性多酚和不溶性多酚含量较新鲜面团分别增加和降低，但差异不显著。发酵过程中，在酵母菌的作用下，面团中的淀粉、蛋白质、多糖等大分子组分发生部分降解，有利于不溶性多酚从结合态向游离态转化，因而可在一定程度上增加可溶性多酚含量、降低不溶性多酚含量[29]。面团经蒸制后，3种混配粉馒头的可溶性多酚含量分别显著低于发酵面团，而不溶性多酚含量均显著高于新鲜面团和发酵面团。这是由于在蒸制过程中，淀粉糊化和蛋白质变性可能会促进游离态多酚与之结合，导致不溶性多酚含量增加，而可溶性多酚的提取率降低[30]。同时，可溶性多酚在高温作用下还可能发生降解，进而导致其含量降低[31]。整体来看，3种藜麦混配粉馒头的总多酚含量较新鲜面团均有不同程度的降低，这与FU等[32]对四季桔麸皮面团(添加比例为6%)的研究结果一致。这表明藜麦混配粉馒头的制作过程会导致多酚含量降低，但下降幅度较小，均有较好的保留，仍显示出藜麦混配粉馒头可作为多酚功能性成分摄入的极佳膳食来源。

多酚是已知的具有抗氧化等生理活性的营养组分，将藜麦粉尤其是红色和黑色藜麦粉添加到小麦粉中加工制作馒头，将有利于提高馒头的营养品质。由图5可知，黑藜麦混配粉在馒头加工过程中的3个阶段的可溶性多酚和不溶性多酚抗氧化活性均为最高、红藜麦混配粉馒头次之、白藜麦混配粉馒头最低。TANG等[33]发现黑藜麦的不溶性多酚含量较红藜麦和白藜麦高，其抗氧化活性也相对最高，这与本研究的藜麦粉以及藜麦混配粉馒头的相关结果一致。

白藜麦混配粉和黑藜麦混配粉馒头的可溶性多酚抗氧化活性均显著小于新鲜面团和发酵面团阶段，且新鲜面团和发酵面团之间无显著差异；红藜麦混配粉则是发酵面团显著大于新鲜面团和馒头，而新鲜面团与馒头之间无显著差异。白藜麦混配粉和黑藜麦混配粉馒头的不溶性多酚抗氧化活性均显著大于新鲜面团和发酵面团，且新鲜面团和发酵面团之间无显著差异；红藜麦混配粉则是3个阶段之间无显著差异。

白藜麦混配粉和黑藜麦混配粉在馒头加工过程中的总多酚抗氧化活性较新鲜面团均有不同程度的降低，但下降幅度较小，均有较好的保留；而红藜麦混配粉馒头的总多酚抗氧化活性与新鲜面团无显著差异，表明红藜麦混配粉在馒头加工过程中的多酚抗氧化活性稳定性较好。WU等[6]的研究发现，添加20%白高粱粉和红高粱粉制备的馒头ORAC值(氧化自由基吸收能力)分别可达12.64 和89.48 μmol TE/g，均显著高于小麦馒头(10.54 μmol TE/g)，表明高粱粉的添加可显著改善馒头的抗氧化活性。本研究中，小麦馒头的ORAC值为968.2 μmol TE/100g(数据未给出)，添加20%白藜麦粉、红藜麦粉和黑藜麦粉制备的馒头的ORAC值分别为1 292.6、2 035.5和2 624.4 μmol TE/100g，均显著高于小麦馒头。总体而言，添加3种藜麦粉均可显著改善馒头的抗氧化活性，其中，黑藜麦混配粉馒头的抗氧化活性更高。