低血糖生成指數雜糧饅頭的研制

張三杉，余夢玲，雷 激，張 巧，李 賢，何雨婕

（西華大學食品與生物工程學院，四川成都 610039）

隨著生活方式的改變，一些不良飲食習慣導致肥胖、糖尿病等發病率逐年增加，威脅著人類的健康[1]。為滿足此類慢性病患者對主食的日常需求，以及普通人群對健康低糖食品的需求，低血糖生成指數（glycemic index，GI）食品的開發應運而生。GI表示食用含50 g碳水化合物的食物后，在一定時間內（一般為2 h）體內血糖應答水平與食用相當量的葡萄糖或白面包引起的血糖應答水平的比值[2]。根據GI值的不同，食物被分為高 GI（GI＞70）、中 GI（55～70）和低 GI（GI＜55）[3]。研究表明，長期食用低 GI食物對于調節血糖、降低心血管疾病、抑制肥胖、抗高血壓等有重要作用[4]。

傳統饅頭具有很高的GI值（88），不適合糖尿病等慢性病人群食用。若能開發出具有低GI值的饅頭，將為此類慢性病患者提供一種好的食物選擇。目前國內外對低GI食品的開發研究還在進一步的探索中，Reshmi等[5]向小麥粉中添加柚子果肉可得到感官品質良好的低GI面包；Zhu等[6]將奇亞籽加入饅頭中可顯著降低饅頭的GI值；閆晨苗[7]認為菊粉作為天然的可溶性膳食纖維和益生元，攝入后不會使血糖和胰島素水平增加，適合糖尿病等慢性病患者食用；Srikaeo等[8]在米粉中添加直鏈淀粉和抗性淀粉（resistant starch，RS）可以制得低GI值產品。但國內外市場部分低GI食品仍然存在品類單一、口感不佳等問題，因此，改善低GI食品感官品質、增加低GI食品種類將成為低GI食品研發的關鍵問題和主要挑戰[2]。

蕎麥富含膳食纖維（質量分數9%～11%）[9]、蛋白質（質量分數11.76%～16.13%）、抗性淀粉（占總淀粉質量的7.5%～35%）[10]、蕎麥堿（13.66～19.57 mg/g）[11]等物質，均能降低GI[12]。新鮮的柚子果肉中含有膳食纖維（400 mg/100 g）、蛋白質（700 mg/100 g）、類胰島素、柚皮苷等成分，可以降低血糖血脂[13]。奇亞籽富含多不飽和脂肪酸、膳食纖維（質量分數18%～30%）、蛋白質（質量分數19%～23%）和酚類化合物（2.97～3.4 mg/g）等[14]，在抗氧化、降血壓、降血糖、抑制肥胖和改善血脂代謝異常等方面發揮了重要作用[15]。淀粉經過糊化、回生可產生RS[16]，RS結構致密，很難被淀粉酶降解，熱穩定性好，在高溫、油炸等過程中依然能保持其抗消化性[17]，使淀粉消化速率降低，從而使食物具有較低的GI值。因此本研究針對慢性病患者營養需求，以傳統主食饅頭為研究對象，綜合考慮影響GI的因素，以全麥粉和蕎麥粉為原料，通過添加柚子、奇亞籽、菊粉等輔料，制備低GI饅頭。分析不同處理對饅頭感官特性和GI等指標的影響，探討適宜的加工處理方式，為糖尿病、肥胖等慢性疾病的預防和控制提供一種有效的食物選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

富強粉 中糧（成都）糧油工業有限公司；小麥全麥粉 新鄉良潤全谷物食品有限公司；蕎麥 五常市彩橋米業有限公司；南非紅心西柚 深圳百果園實業發展有限公司；奇亞籽 山西眾恬農業科技有限公司；菊粉（來源于菊芋） 重慶驕王天然產物股份有限公司；酵母 安琪酵母股份有限公司；白面包 成都市桃李食品有限公司；糖化酶（9032-08-0） 液化型，100 000 U/mL，北京世紀奧科生物技術有限公司；胰酶（8049-47-6） 8×U.S.P.，Sigma 公司；胃蛋白酶（9001-75-6）（1：10000）、高溫-淀粉酶（9001-19-8）（4 U/mg） 成都艾科達化學試劑有限公司；3,5-二硝基水楊酸（DNS）試劑 廈門海標科技有限公司；磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、碳酸鈉、鹽酸、氯化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、冰乙酸、醋酸鈉、無水乙醇等 分析純，成都科隆化學品有限公司。

UV-2600型紫外分光光度計 上海譜元儀器有限公司；TD-5M型臺式低速離心機 四川蜀科儀器有限公司；TB-214電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；FSH-2A均質機 河北慧采科技有限公司；WH-2漩渦振蕩器 常州華奧儀器制造有限公司；HNY-2102C制冷恒溫搖床 天津市歐諾儀器儀表有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋 常州普天儀器制造有限公司；TA-XT2i型質構儀 英國Stable Micro System有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 饅頭的制作 工藝流程：原料粉混勻→和面→發酵→成型→醒發→汽蒸→自然冷卻→成品。

和面：以原料粉總量為基礎，將53%的溫水（37 ℃）與0.8%的酵母混合加入原料粉中，揉至面團表面光滑；發酵：將面團醒發60 min（37 ℃、相對濕度80%）；成型：將面團揉成大小均勻一致的饅頭坯；醒發：相同條件下（37 ℃、相對濕度80%），醒發25 min；蒸制：沸水蒸制20 min，取出自然冷卻。

1.2.2 實驗分組 對照組：以富強粉為原料按1.2.1制作普通饅頭，測定饅頭感官和GI。

全麥粉組：以小麥全麥粉為原料按1.2.1制作全麥饅頭，測定饅頭的感官、GI、比容、質構等指標。

以下處理組按ABCDE的順序依次進行，每一組都在前一組的最優條件下展開實驗，按1.2.1的條件制作饅頭：

處理組A：將蕎麥粉以不同的比例（0、10%、20%、30%、40%、50%）取代全麥粉組中的全麥粉，按1.2.1制作饅頭，主要以GI和感官兩個指標為標準，輔助結合比容、質構等指標（下同），探究最適的蕎麥粉取代比例。

處理組B：在A的最優條件下，添加0、10%、20%、30%、40%、50%（以蕎麥粉和全麥粉的總質量為100%計，下同）的新鮮柚子果肉替代部分和面用水（以柚子中的含水量為89%計，分別替代總水量的 15%、28%、39%、48%、56%），按 1.2.1制作饅頭，探究最適的柚子果肉添加量。

處理組C：在B的最優條件下，添加0、15%、20%、25%、30%、35%的完整奇亞籽顆粒于原料混合粉中，按1.2.1制作饅頭，探究最適的奇亞籽添加量。

處理組 D：在 C的最優條件下，添加 0、3%、6%、9%、12%、15%的菊粉于原料混合粉中，按

1.2.1制作饅頭，探究最適的菊粉添加量。

處理組E：在D的最優條件下，將饅頭于4 ℃冷藏 0、12、24、36、48、60 h，測定饅頭的抗性淀粉含量與GI值，結合感官探究適宜的冷卻回生處理時間。

1.2.3 測定指標

1.2.3.1 饅頭體外GI值測定 分別配制1 g/L的胰酶液和糖化酶液，按 1:3配比離心（3000 r/min、10 min）制成混合酶液。取適量饅頭樣品，溶解于pH 5.2的醋酸鹽緩沖液中，配制成質量分數為2%的饅頭樣品溶液（饅頭蒸制冷卻1 h后測定），用均質機均質處理形成均勻的懸浮液，加入3 mL上述混合酶液，在37 ℃水浴條件下振蕩反應，于反應后的0、10、20、30、60、90、120、180 min分別取樣 0.20 mL，與4 mL無水乙醇混合離心（3000 r/min、20 min）后取上清液，3 mL蒸餾水洗滌沉淀，離心后合并上清液，混勻后備用。

取2 mL上清液與1.5 mL DNS試劑于沸水浴中反應7 min，冷卻后定容至25 mL，測定OD540nm值[18]。用Origin 2021軟件計算出0～180 min的淀粉體外消化曲線下的面積（AUC），按公式計算出淀粉水解指數（hydrolysis index，HI）和預測血糖生成指數（expected glycemic index，eGI，下文簡稱 GI）[19]。

式中：AUC樣品表示饅頭樣品0～180 min的淀粉體外消化曲線下的面積；AUC白面包表示白面包0～180 min的淀粉體外消化曲線下的面積。

1.2.3.2 饅頭感官評價 選定10名評審員組成評價小組，參照GB/T 35991-2018《糧油檢驗 小麥粉饅頭加工品質評價》進行打分，滿分為100分，得分高于90分為優，80～90分為良好，低于80分不被接受。評分標準見表1。

表1 饅頭感官品質評分標準Table 1 Scoring standard of sensory quality of steamed bun

1.2.3.3 比容測定 參照王家寶[20]，采用油菜籽替換法，測定饅頭的體積，按下式計算比容。

式中：λ為比容，mL/g；V 為饅頭體積，mL；m 為饅頭質量，g。

1.2.3.4 質構特性測定 饅頭常溫冷卻1 h后縱切，每片25 mm，切面朝上進行TPA測試，樣品重復測定三次后取平均值。參數設定：探頭型號為P/36 R ，探頭高度30 mm，測試前、中、后速度分別為2.0、1.0、1.0 mm/s，觸發感應力 5 g，壓縮比 55%，兩次壓縮時間間隔5 s[21]。

1.2.3.5 RS的測定（TSA法） RS與非抗性淀粉含量參考程燕鋒等[22]的TSA法進行測定，結果以抗性淀粉含量占總淀粉含量的百分比計。

1.3 數據處理

感官評價重復10次，其余指標重復測定3次，數據以均值±標準差表示，采用SPSS 17.0對各組間數據多重比較采用LSD檢驗，P＜0.05差異有統計學意義，結果采用Origin 2021軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 全麥饅頭與普通饅頭的比較

如表2 所示，富強粉 GI值高（75.42±0.33），而全麥粉GI值低（45.33±0.23），這是因為全麥粉中的小麥胚芽與皮層賦予其豐富的膳食纖維、蛋白質和酚類化合物等[23-24]，其中可溶性膳食纖維吸水膨脹后會截留消化酶，從而抑制碳水化合物的消化，降低GI[25]；蛋白質分子間可形成致密網絡將淀粉顆粒包裹其中，阻止酶與淀粉接觸，使淀粉消化速度降低；Pradeep等[26]的研究表明，植物酚類化合物能抑制α-葡萄糖苷酶活性，減緩淀粉分解，顯著降低淀粉水解率；以上物質的存在降低了全麥粉的GI。故本文選擇全麥粉為原料，以期降低饅頭的GI值。

表2 原料粉GI值Table 2 GI value of raw powder

表3顯示，與普通饅頭比較，全麥饅頭的GI值顯著降低（P＜0.05），這可能與全麥粉中的膳食纖維、蛋白質和多酚等成分有關；全麥饅頭的感官評分雖然下降，但總體接受程度較高。實驗結果還顯示全麥饅頭GI值為81.72，遠高于全麥粉，這是因為全麥粉是生粉，在制成饅頭過程中經過發酵蒸制使得淀粉水解、糊化程度升高導致GI值變大。Miao等[27]對蠟質玉米淀粉進行研究也表明淀粉的消化速度隨糊化度升高而升高，完全糊化淀粉的消化速度顯著高于生淀粉的消化速度；部分糊化的淀粉，其消化速度和血糖反應也比完全糊化的淀粉低。

表3 普通饅頭與全麥饅頭的GI與感官評分Table 3 GI and sensory quality between ordinary steamed bun and whole-wheat steamed bun

2.2 蕎麥添加對饅頭的影響

2.2.1 蕎麥添加對饅頭GI的影響 與普通饅頭相比，全麥饅頭GI值雖然降低，但仍為高GI食物，故考慮進一步降低饅頭GI值。向原料中加入蕎麥，結果如表4所示，隨著蕎麥添加量的增加，饅頭的HI與GI總體呈現減小的趨勢，當蕎麥添加量為50%時，饅頭GI最低，為74.17。這可能是由于蕎麥堿能顯著抑制α-葡萄糖苷酶的活性，從而降低了淀粉水解度[28]；同時蕎麥中豐富的抗性淀粉具有抗酶解性[29]，使得饅頭的HI和GI值顯著降低。

表4 蕎麥添加對饅頭HI和GI的影響Table 4 Effects of buckwheat on HI and GI value of steamed bun

2.2.2 蕎麥添加對饅頭感官和質構的影響 由表5可知，隨著蕎麥粉添加量的增加，饅頭感官品質下降、比容減小、硬度與咀嚼性增大。面筋蛋白是由麥醇溶蛋白、麥谷蛋白與水結合形成的產物，而蕎麥缺乏麥醇溶蛋白，蕎麥中的麥谷蛋白（11%～21%）、清蛋白和球蛋白等（占總蛋白的40%～62%）的黏性差，無面筋性，很難像小麥粉那樣形成面筋結構，導致混合面團加工品質下降，饅頭口感粗糙[9,30]。當添加量為40%時，饅頭質地較硬，感官評分低于80分，無法接受，這與王杰瓊[9]的研究結果相似。綜合表4和表5的結果選擇30%的蕎麥粉取代全麥粉。

表5 蕎麥添加對饅頭感官和質構的影響Table 5 Effects of buckwheat on sensory and texture of steamed bun

2.3 柚子添加對饅頭的影響

2.3.1 柚子添加對饅頭GI的影響 前述處理的饅頭GI值為75.46，未達到低GI食品的標準，所以進一步改進配方，用新鮮柚子代替部分水和面。結果如表6所示，添加柚子果肉可顯著降低饅頭的HI與GI值，當添加量為40%時，饅頭的HI與GI最低，GI值由 75.46 降至 67.59（P＜0.05），為中 GI食物。這可能與柚子中的酚類化合物、黃酮類化合物等α-葡萄糖苷酶抑制劑和膳食纖維等物質有關[5]。國外也有報道將新鮮柚子添加到面包中，20%的添加量可使白面包和黑面包的GI值顯著降低（分別從66.06和 62.41降至 62.97和 58.20）[5]，與本實驗結果一致。

表6 柚子添加對饅頭HI和GI的影響Table 6 Effects of pomelo on HI and GI value of steamed bun

2.3.2 柚子添加對饅頭感官和質構的影響 由表7可看出在50%范圍內增加柚子果肉可顯著（P＜0.05）降低饅頭的硬度和咀嚼性，饅頭質地變軟。當柚子添加量為40%時，饅頭感官評分最高，果肉的酸甜賦予饅頭豐富的口感；當添加量為50%時，比容減小、感官下降，這可能是由于饅頭內部結構變差、缺乏彈性，澀味與酸味增加，對饅頭的可接受性產生負面影響，因此選擇40%的柚子，此時代替了48%的和面用水。

表7 柚子添加對饅頭感官和質構的影響Table 7 Effects of pomelo on sensory and texture of steamed bun

2.4 奇亞籽添加對饅頭的影響

2.4.1 奇亞籽添加對饅頭GI的影響 由表8可看出，隨著奇亞籽添加量的增加，饅頭的HI與GI顯著降低（P＜0.05），這是因為奇亞籽遇水產生的黏液會增加面團的黏度，減少淀粉和水解酶之間的相互作用；同時在饅頭的制作過程中，奇亞籽中的多酚等生物活性成分的釋放也抑制了淀粉的水解[31]，從而降低了饅頭的HI和GI。Zhu等[6]在饅頭中添加30%奇亞籽，饅頭的GI降低，與本實驗的研究結果相似。

表8 奇亞籽添加對饅頭HI和GI的影響Table 8 Effects of chia seeds on HI and GI value of steamed bun

2.4.2 奇亞籽添加對饅頭感官和質構的影響 如表9所示，隨著奇亞籽添加量的增加，饅頭的感官評分、比容與彈性下降，硬度和咀嚼性增加。這是由于奇亞籽降低了饅頭表面的平滑度，使質地變粗糙；當添加量為35%時，一些苦味成分如多酚等會在咀嚼過程中被釋放出來[6]，使得饅頭感官不被接受；奇亞籽的增加會引起谷蛋白的稀釋，也會破壞淀粉網絡結構，降低面團的持氣能力，使得饅頭質地變得更致密，造成比容顯著減小。綜合各指標，選擇30%的奇亞籽添加量，此時饅頭為中GI食物。

表9 奇亞籽添加對饅頭感官和質構的影響Table 9 Effects of chia seeds on sensory and texture of steamed bun

2.5 菊粉添加對饅頭的影響

2.5.1 菊粉添加對饅頭GI的影響 向饅頭中加入菊粉以期進一步降低其GI，結果如表10所示，隨著菊粉添加量增加，饅頭的HI與GI顯著降低（P＜0.05）。這可能是因為菊粉是一種水溶性膳食纖維，難以被消化吸收，在糊化后有一定的凝膠特性，可以通過增加體系的黏度來阻礙消化酶與淀粉的接觸，從而降低葡萄糖等小分子的擴散速率[32-33]。閆晨苗[7]將菊粉加入馬鈴薯面包中也表明適宜的菊粉添加量能顯著降低GI值。

表10 菊粉添加對饅頭HI和GI的影響Table 10 Effects of inulin on HI and GI value of steamed bun

2.5.2 菊粉添加對饅頭感官和質構的影響 如表11所示，隨著菊粉添加量增大，饅頭感官評分與比容呈現先增后降的趨勢，硬度的變化趨勢相反。9%以內的菊粉添加顯著改善了饅頭的感官和質構，增加了比容，這與可溶性膳食纖維強大的吸濕性有關[34]；當添加量為9%時，感官評分最高、比容最大、硬度最低，饅頭光澤良好且柔軟筋道；菊粉微甜的味道顯著改善了饅頭的口感，因此選擇9%的菊粉，但此時產品未達到低GI要求。

表11 菊粉添加對饅頭感官和質構的影響Table 11 Effects of inulin on sensory and texture of steamed bun

2.6 冷卻回生處理對饅頭抗性淀粉含量、GI和感官的影響

由于添加菊粉后的饅頭尚未達到低GI水平，故對其進行4 ℃冷卻回生處理。如圖1和表12所示，隨冷藏時間延長，抗性淀粉含量顯著增加，饅頭HI、GI值和感官評分顯著降低（P＜0.05）；36 h后，抗性淀粉含量與饅頭HI、GI值變化趨于平緩（P＞0.05），這與翟文奕[1]的結果相似，表明回生時間對饅頭RS產率影響較大。RS產率由快到慢直至沒有變化的原因在于：老化初期直鏈淀粉分子起主要作用，回生速率快；老化后期支鏈淀粉分子起主要作用，淀粉分子的運動趨向緩慢，晶核增長變緩，使得回生速率慢。由于RS的抗酶解性，其含量的增加導致HI和GI呈現下降趨勢。

圖1 冷卻回生處理對抗性淀粉含量的影響Fig.1 Effect of cooling retrogradation treatment on content of resistant starch

表12 冷卻回生處理對饅頭HI、GI和感官評分的影響Table 12 Effects of cooling retrogradation treatment on HI, GI value and sensory scores of steamed bun

由表12可知，冷卻回生處理時間大于36 h時，饅頭復熱后的感官評分低于80分，不被接受。綜合各指標可看出，回生處理12、24和36 h均滿足低GI要求。與低 GI的標準 55相比，12 h的 GI值為54.94，差異不顯著（P＞0.05），24 h 與 36 h 的 GI值分別為 53.98、53.57，差異顯著（P＜0.05），故排除 12 h的處理組；與感官評分最低接受度80分相比，24 h的評分為 85.30，差異顯著（P＜0.05），36 h 的評分為80.47，差異不顯著（P＞0.05），故排除 36 h 的處理組；綜上所述，選擇24 h的處理組，此時饅頭外形規整，光澤良好，抗性淀粉含量為1.61%，感官評分為85.30 分，GI值為 53.98。

2.7 不同處理條件對饅頭外觀的影響

如圖2所示，與全麥饅頭相比，蕎麥粉的加入使饅頭的體積減小，這可能是由于蕎麥缺乏面筋蛋白[35]，加入到饅頭中會降低混合面團中面筋的含量與質量，進而影響饅頭的品質；柚子、奇亞籽的加入使得饅頭表面色澤變暗，可能是柚子與奇亞籽自身的顏色所致；同時奇亞籽顆粒的存在降低了饅頭表面的平滑度；菊粉的添加改善了饅頭的色澤，這可能與菊粉的白度大于原料粉有關，菊粉對面團品質具有改良作用[36]，從而改善了饅頭的質地；回生處理后的饅頭外觀稍遜于處理前，但仍在可接受范圍內。

圖2 不同處理的饅頭圖片Fig.2 Pictures of steamed buns with different treatments

3 結論

綜合考慮各因素對低GI雜糧饅頭感官品質和GI值的影響，最終確定最佳工藝配方為：在普通饅頭制備工藝基礎上，以全麥粉和蕎麥粉為饅頭混合粉（二者質量比7:3），添加30%的奇亞籽整粒和9%的菊粉，并用40%新鮮柚子果肉代替部分和面用水，蒸制成熟的饅頭于4 ℃冷卻回生24 h。制備的饅頭外形規整，光澤良好，柔軟筋道，且富有柚子酸甜的滋味，抗性淀粉含量高（1.61%），感官評分為85.30分，同時具有較低的 GI值（53.98），達到低GI食物要求。若能進一步提升低GI雜糧饅頭的感官特性，這對低GI面制品的開發將有積極的指導意義。