添加高粱麩皮對南方饅頭抗氧化活性和加工品質的影響

張平平 馬鴻翔 姚金保

(江蘇省農業(yè)生物學重點實驗室 江蘇省農業(yè)科學院 江蘇省現代作物生產協同創(chuàng)新中心，南京 210014)

添加高粱麩皮對南方饅頭抗氧化活性和加工品質的影響

張平平 馬鴻翔 姚金保

(江蘇省農業(yè)生物學重點實驗室 江蘇省農業(yè)科學院 江蘇省現代作物生產協同創(chuàng)新中心，南京 210014)

為了明確小麥粉中添加高粱麩皮對制品保健功能和加工品質的影響，設計高粱麩皮添加量0(對照)、10%、15%和20%的4種試驗，分析了試驗樣品在南方饅頭加工制作過程中總酚含量和抗氧化活性的變化，評價了樣本的南方饅頭加工品質。結果表明，總酚含量和抗氧化活性在蒸制后顯著降低，但在饅頭中的含量仍較高。對照、10%、15%和20%麩皮添加量下，新鮮蒸制的南方饅頭的ORAC值(氧化自由基吸收能力)分別為12.6、66.9、83.0和107.6 μmol Trolox g-1。15%～20%的麩皮添加量顯著降低了南方饅頭的加工品質，10%的麩皮添加量對南方饅頭所有評價參數的負面影響均未達顯著水平，饅頭總分與對照的差異亦不顯著。因此，可采用添加10%的高粱麩皮制作具有高保健功能的南方饅頭。

高粱麩皮 南方饅頭 抗氧化活性 加工品質

小麥粉饅頭作為傳統(tǒng)主食占我國小麥消費總量的近40%，因消費習慣和地域差異又分為北方饅頭和南方饅頭2大類[1-2]。南方饅頭做工精致、風味獨特，常作為酒店甜點或速凍類糕點，近年消費量逐年增加。隨著生活水平的提高，食品營養(yǎng)和保健功能強化已經成為生物產業(yè)、糧食產業(yè)和食品工業(yè)的主要任務之一，幾乎涵蓋了所有種類的動植物食品。饅頭作為最主要的主食之一，提高其營養(yǎng)及保健功能已成為當前研究熱點之一，各種雜糧饅頭憑借其外觀、營養(yǎng)保健功能，以及消費者對健康食品的追求心理，使之受到市場的青睞[3-6]。這些種類饅頭的一個主要賣點在于增加膳食纖維、維生素和礦物質，但從膳食和營養(yǎng)結構看，其營養(yǎng)保健功能仍然有限。

高粱是我國北方和西南地區(qū)的主要作物之一，主要用于釀酒和飼料工業(yè)，少部分作為雜糧食用。添加高粱粉制作饅頭雖有報道，但對產品的營養(yǎng)價值未作深入研究，一般認為可增加有限的膳食纖維和微量元素[5-6]。高粱麩皮約占高粱籽粒質量的12%，含有大量的原花青素、花青素、單寧、酚類、甾醇等，具有較高的抗氧化能力[7]，高粱麩皮因此也具有抗癌防癌功效[8-9]。流行病學調查表明，以高粱為主食的地區(qū)癌癥發(fā)病率顯著低于其他地區(qū)，尤其是食道癌的患病率極低[10-11]。高粱中獨特的活性成分能夠通過日常飲食改善機體的生理代謝環(huán)境或阻斷腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[12]。麩皮中所含的單寧還可改善小麥粉及制品的淀粉結構，提高抗性淀粉的含量，降低淀粉消化吸收率和增加膳食纖維的含量，利于糖尿病人的康復[13]。高粱全籽粒面粉及精制麩皮已經成為西方國家糖尿病、肥胖癥、面筋過敏癥人群，以及普通消費者的健康飲食原材料[14]。

盡管高粱麩皮具有特殊的高抗氧化活性，亦含有大量的膳食纖維及微量元素，但在國內外鮮見作為食用原料以及高粱麩皮營養(yǎng)強化饅頭和相關加工方法的報道。本研究擬通過把高粱麩皮添加到小麥粉中，通過配方改良獲得加工品質和適口性較好的營養(yǎng)強化南方饅頭，并對產品加工過程中的抗氧化活性變化規(guī)律進行分析，為高粱麩皮綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

基礎小麥粉或對照小麥粉為中筋小麥粉：寧夏塞北雪面粉有限公司；精制高粱麩皮(SUMAC Milled SORGHUM BRAN)：Nu life market；耐高糖高活性干酵母、雙效泡打粉：安琪酵母股份有限公司；出口型“金帝皇”高級餅干起酥油：英聯馬利食品(上海)有限公司；白砂糖：CJ第一制糖株式會社；谷朊粉：新鄉(xiāng)豐丘粉業(yè)。

1.2 儀器與設備

近紅外分析儀Perten DA7200：美國Perten Instruments公司；微量揉面儀(10 g)、針式和面機(100 g)：美國National Manufacturing公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 饅頭配方

高粱麩皮及小麥粉按干基0∶100 (對照)、10∶90、15∶85和20∶80混合獲得4個樣本，即高粱麩皮置換小麥粉比例分別為0、10%、15%和20%。過夜平衡后測定樣本的含水量，3次重復。

用高粱麩皮替代部分基礎小麥粉會導致面團筋力降低、饅頭內部結構劣化和口感風味下降，因此對南方饅頭配方[15]進行了優(yōu)化。每種配方的饅頭制作含100 g (14%濕基)預混樣本、1 g酵母、2 g起酥油、1.5 g泡打粉和18 g白砂糖。谷朊粉添加量則根據高粱麩皮的添加量，即對照小麥粉的置換量和小麥粉的蛋白質含量(12.7%，干基))計算，實際用量分別為0 (對照)、1.3(10%高粱麩皮)、2.0(15%高粱麩皮)和2.7 g(20%高粱麩皮)。

1.3.2 饅頭加工評價

饅頭面團制作所需溶液及蒸餾水均置于32 ℃恒溫攪拌器攪拌或恒溫水浴鍋。使用針式和面機制作4種配方樣本(100 g，14%濕基)的生坯面團，和面時間分別為相應配方的和面儀最佳和面時間減去0.5 min，總加水量為最佳吸水率的75%。和制的面團在壓片機(北京東方孚德JCXZ-95) 7 mm軋距下不定向對折壓片12次后，手工揉制成柱狀面團，并等分為6只饅頭生坯。將饅頭生坯置于不銹鋼蒸屜中，并在35 ℃和相對濕度80%條件下醒發(fā)50 min，然后蒸制15 min獲得饅頭制品。每個樣本重復加工2次。以6人評價小組對蒸制的饅頭制品進行感官評價，參考李卓等[15]的評價方法并作調整，評價指標為比容(15分)、外形(5分)、顏色偏愛度(5分)、光滑度(15分)、彈性(15分)、內部結構(15分)、香氣(5分)、黏著性(10分)和口感(15分)。

1.3.3 總酚含量和抗氧化能力分析

分別在小麥粉或混合粉(T1)、和面結束時的生面團(T2)、醒發(fā)箱中醒發(fā)后的生坯(T3)、蒸制完成后的饅頭(T4)，以及室溫儲存3 d后的饅頭(T5)5個時間點取樣，進行總酚含量和抗氧化能力分析。各樣品在60 ℃烘箱中干燥至恒重，并用FOSS Cyclotec1093型實驗旋風磨制粉(0.5 mm孔徑篩網)。參考Kaluza等[16]的方法測定總酚含量，參考Awika等[17]和Ou等[18]的方法分別進行ABTS和ORAC(氧化自由基吸收能力，oxygen radical absorbance capacity)抗氧化能力分析?？偡雍考翱寡趸芰y定值均為干基。

1.4 數據統(tǒng)計分析方法

用Statistical Analysis System 9.0軟件進行基本統(tǒng)計分析，并對總酚含量和抗氧化活性能力在配方間和不同取樣時間進行顯著性比較(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 參試樣本的和面參數確定

依據對照樣本的和面參數，對添加麩皮樣本的加水量進行了調整。可以看出，隨著麩皮比例的提高，樣本吸水率和和面峰值時間相應提高(表1)，一方面由于谷朊粉對面筋強度具有改善作用，另一方面則可能是由于麩皮對面筋形成具有阻礙作用，延長了最大面筋強度的形成時間。麩皮和谷朊粉由于含有較多的纖維素、礦物質和面筋蛋白，提高了樣本的吸水能力。

表1 試驗樣本的和面儀吸水率和和面時間(含谷朊粉)

注：不同字母表示樣本間差異達0.05顯著水平(LSD法)。

2.2 總酚含量及抗氧化活性分析

隨著配方中高粱麩皮比例的提高，饅頭加工過程中不同時間點取樣中的總酚含量、ABTS和ORAC值均成倍提高(表2)，10∶90、15∶85和20∶80樣本的新鮮饅頭總酚含量分別較對照高5.2、7.4倍和9.3倍。饅頭制作過程對總酚含量也有顯著影響。對照(0∶100)樣本在饅頭加工過程中總酚含量顯著降低；而添加高粱麩皮的3個樣本總酚含量在醒發(fā)后含量最高，蒸制顯著降低其含量。室溫儲存3 d對饅頭的總酚含量無顯著影響(表2)。

不同麩皮添加量樣本的ABTS值在饅頭加工過程中的變化不同。對照的5個取樣時間點之間無顯著差異；10∶90樣本的ABTS隨加工過程逐漸降低，在生面團和新鮮饅頭中無顯著差異，但儲存3 d后顯著降低；15∶85樣本的ABTS則在饅頭生坯中含量最高，蒸制后顯著降低；20∶80樣本的ABTS亦表現隨加工過程逐漸降低，且在儲存3 d后總顯著降低。

ORAC的變化規(guī)律與總酚含量和ABTS相似。生面團顯著提高了對照樣本的ORAC，但蒸制后有所降低。3種添加高粱麩皮的樣本經蒸制后ORAC顯著降低，室溫儲存對ORAC值無顯著影響。

表2 饅頭制備過程中各個時間點的總酚含量、ABTS值和ORAC值(干基)

注：T1:小麥粉或混合粉;T2: 和面結束后的面團; T3: 醒發(fā)箱發(fā)酵后的饅頭生坯; T4: 新鮮蒸制的饅頭; T5: 室溫儲存3 d后的饅頭。數據后不同字母表示差異達0.05顯著水平(LSD法)。

2.3 南方饅頭品質評價

高粱麩皮不同添加比例對南方饅頭感官評價指標和總分的影響不同。添加高粱麩皮后不改變饅頭的比容，且改善了饅頭的外形，饅頭挺立度提高，棱角分明。對照及添加麩皮后的饅頭制品均表現出較好的顏色。高粱麩皮并未對南方饅頭的外觀品質造成負面影響，僅20∶80樣本的表面光滑度略有降低，但對其質地和口感均有一定的負效應。其中，20∶80樣本的彈性、內部結構、香味、黏著性和口感均比對照顯著降低，內部結構和口感較對照亦顯著降低。15%～20%的麩皮添加量顯著降低了南方饅頭的總分，添加10%麩皮對饅頭加工品質無顯著影響(表3)。

表3 高粱麩皮添加對南方饅頭加工品質的影響

注：同行數據后不同字母表示同一評價指標不同樣本間差異達0.05顯著水平(LSD法)。

3 討論

小麥制品營養(yǎng)強化是當前糧食生產和食品工業(yè)的重要內容。遺傳改良是有效的途徑之一，亦可通過在小麥粉中添加其他組分[19-20]。張劍等[4]、石曉等[5]和王巖等[6]分別通過添加大豆粉、玉米粉和高粱粉以期提高饅頭的營養(yǎng)價值，但并未對制品的營養(yǎng)成分或保健功能做分析。這些研究都得出了最佳的添加比例，目標是滿足人們對健康和食品品質的雙重需求，但這些添加組分亦可通過其他烹飪方法直接食用以滿足健康需求。而高粱麩皮中的多種植化物質所具有的保健功能遠高于其他作物[7,9]。

ABTS和ORAC是測定抗氧化活性的2種基本方法，呈極顯著正相關，ORAC值較ABTS高3～4倍[17]，本研究也有相似結果。SUMAC高粱麩皮是目前已知抗氧化能力最高的天然食物原料，其抗氧化能力最高可達3.124×103μmol TE·g-1，是藍莓的33倍，是橄欖油的840倍，同時可提供較多的膳食纖維和礦物質。本研究所用的麩皮抗氧化能力為0.665×103μmol TE·g-1，在南方饅頭中添加后顯著提高了制品的抗氧化能力。饅頭加工過程中同一時間點的總酚含量、ABTS和ORAC值均隨麩皮添加量的增加顯著提高。食品加工方法對高粱麩皮抗氧化活性的影響不同，Awika等[17]通過比較烘焙食品(面包、曲奇)和膨化食品對高粱麩皮抗氧化活性的影響，發(fā)現200～220 ℃烘焙10～20 min會導致高粱麩皮ORAC損失72.9%，而100～170 ℃膨化1～2 min會導致高粱麩皮ORAC值損失37%～57%。本研究對南方饅頭的研究表明，在高溫蒸汽條件下(100～105 ℃，15 min)ORAC值損失13.0%～19.6%，總酚含量損失12.4%～18.3%。表明較高的加工溫度導致高粱麩皮抗氧化活性的降低，中式蒸煮有利于保持高粱麩皮的保健功能。

從加工品質看，10%的麩皮添加量雖對南方饅頭的結構、質地和口感有負面影響，但并未達顯著水平。添加麩皮改善了饅頭外形，這可能是麩皮和谷朊粉兩者共同作用的結果，如麩皮添加提高了面團吸水率，但該結論還有待進一步探討。在本研究條件下，高粱麩皮10%的添加量較適合制作保健饅頭，若以其他小麥粉或高粱麩皮應對配方做必要調整。按照饅頭制備配方中的物料估算，對照和10%麩皮添加量的新鮮饅頭每份(6個)分別可提供1.40×103、7.40×103μmol Trolox·g-1的抗氧化能力(ORAC值)，即每個饅頭可分別提供0.23×103、1.23×103μmol Trolox·g-1的抗氧化能力。以每個成人每天約需攝入5 000個ORAC單位計算，每天食用約4個質量約30 g的10%添加量的高粱麩皮饅頭即可滿足一天的抗氧化ORAC單位需求量。Barros等[13]和Yousif等[20]對單寧類高粱品種的研究還表明，無論利用麩皮中原花青素的混合提取物，還是直接添加全高粱粉，都可顯著提高抗性淀粉的含量，增加膳食纖維。因此，在本研究條件下，小麥粉中添加10%的高粱麩皮可用于保健南方饅頭的加工，如果選用抗氧化活性更高的麩皮，其保健價值更高。

3 結論

中筋小麥粉“塞北雪”中添加10%的高粱麩皮可顯著提高南方饅頭的總酚含量和抗氧化活性，該添加量對南方饅頭所有評價參數和總分的影響均未達顯著水平。

志謝：感謝德克薩斯農工大學的Joseph M. Awika博士提供麩皮試驗材料并對部分試驗工作的指導。

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Effect of Sorghum Bran Substitution on Antioxidant Activity and Processing Quality of Southern-Style Steamed Bread

Zhang Pingping Ma Hongxiang Yao Jinbao

(Jiangsu Provincial Key Laboratory for Agrobiology Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production, Nanjing 210014)

For clarifying the effect of sorghum bran substitution on healthcare function and end-use quality of products, sorghum bran was substituted to 0% (control), 10%, 15%, and 20% of four flour in processing Chinese southern-style steamed bread. The polyphenol content and antioxidant activities of the samples were determined, and the quality of steam bread was evaluated. The polyphenol content and antioxidant activities in dough significantly decreased after steaming. However, polyphenol content and antioxidant activities remained in high levels in the steamed bread. The oxygen radical absorbance capacity (ORAC) values of the steamed bread made of the control and, 10%, 15%, and 20% sorghum bran substitution samples were 12.6, 66.9, 83.0, and 107.6 μmol/Trolox g-1, respectively. Sorghum bran substitution at the percentage of 15% to 20% significantly degraded the quality of steamed bread. However, 10% sorghum bran subsitution had no significant effect on the quality parameters and total score of steamed bread. It is suggested that 10% sorghum bran substation is the optimum formula to make southern-style steamed bread with health function.

sorghum bran, Chinese southern-style steamed bread, antioxidant activity, processing quality

S512; S514

A

1003-0174(2016)06-0024-05

國家自然科學基金(31101146)，江蘇省自然科學基金(BK2011667)，國家小麥產業(yè)技術體系(CARS-03)

2014-10-13

張平平，男，1977年出生，副研究員，小麥遺傳育種