黑木耳不溶性膳食纖維對面包品質的影響

美合日班·馬木提 ，劉亞青，孔維涵，白思佳，蘇玲 *，王琦 *

1. 吉林農業大學食藥用菌教育部工程研究中心（長春 130118）；2. 吉林農業大學植物保護學院（長春 130118）

黑木耳（Auricularia heimuerF. Wu，B.K. Cui &Y.C. Dai）又名光木耳，隸屬于擔子菌門、傘菌綱、木耳目、木耳科、木耳屬，是我國珍貴的食藥用膠質真菌[1-2]。黑木耳是我國最常見的食藥用菌，已有1 000多年的栽培歷史，為我國食用菌栽培第二大品種，僅次于香菇[3]。黑木耳營養豐富，富含多糖、蛋白質等活性成分，膳食纖維的含量更是高達50.7%。膳食纖維包括低聚糖、木質素、纖維素等成分，其在人體小腸中不能被消化吸收，而在大腸中完全或部分發酵的植物性可食用部分或類似碳水化合物的總稱，具有預防肥胖[4]、抗氧化[5]、抗腫瘤[6]、提高免疫力[7]、促進腸道蠕動[8]、降糖降脂[9]等功效。谷物、豆類及果蔬類等食物中存在的膳食纖維以不溶性膳食纖維為主，其因獨特的理化性質和顯著的生理功能，已被廣泛應用于食品加工[10-11]、動物飼料[12]等領域中。

面包作為一種日常快捷的主食及休閑食品，深受廣大群眾的熱愛。隨著經濟水平不斷提高，人們對飲食的要求由單純的充饑、飽腹，轉變為對食物營養性、功能性、健康性等需求，愈來愈注重飲食的膳食均衡以及膳食纖維的攝入。面包產品花樣繁多、口味齊全，但是在主料的選擇上仍多是以精制的小麥粉為主，面粉的精制過程中膳食纖維大量損失，因此含量不足。而市場上由全麥粉制成的全麥面包，雖然在面粉的制作過程中保留了膳食纖維，但是在口感及面包質構性質上都不甚理想，解決方法往往是在配料中加入更大比例的油脂和糖分，因此全麥面包的健康性降低。此外，精制小麥粉及全麥面粉制作的面包仍然是以充饑、飽腹為主，并不具備功能性。目前，已有研究者進行了天然膳食纖維作為面包添加成分的研究，對膳食纖維的加入量進行了優化。解慧等[13]將大豆膳食纖維與高筋面粉混合，通過單因素試驗和正交試驗，研制出了醇香柔軟的大豆膳食纖維面包；張慧[14]通過比較不同脫皮率的青稞粉對面包品質的影響，研制出其最佳添加量。因此，研究以上述消費需求及產品研發現狀為基礎，以黑木耳主要營養成分不溶性膳食纖維為研究對象，采用復合提取法提取黑木耳IDF，在面包制作過程中添加不同比例的黑木耳IDF，檢測黑木耳IDF對面包質構性質、營養成分的影響，在保證面包良好的口感的基礎上，嘗試開發兼具營養與功能的黑木耳不溶性膳食面包新產品，為黑木耳不溶性膳食纖維在食品中的應用提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑木耳干燥子實體（國家食用菌產業技術體系貴州綜合實驗站）。

1.2 試劑與儀器

纖維素酶、果膠酶、碳酸鈉、硫酸銅、硫酸、硫酸鉀、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、鹽酸標準滴定溶液、無水乙醚、石油醚、鹽酸、硝酸、元素標準溶液、乙酸鎂（北京化工廠，國產分析純）。

AL104分析天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司）；KJ 20AL超聲波清洗機（深圳市科潔超聲科技有限公司）；THZ-98A恒溫搖床振蕩器（上海一恒科學儀器有限公司）；Model 1680酶標分析儀（Bio-Rad公司）；ALPHA1-4真空冷凍干燥機（德國Christ公司）；K9840凱氏定氮儀（濟南海能儀器股份有限公司）；DRHH-S6恒溫水浴鍋（上海雙捷實驗設備有限公司）；SZF-06A粗脂肪測定儀（上海新嘉電子有限公司）；optima 8000電感耦合等離子光譜儀（美國Perkin Elmer公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 黑木耳不溶性膳食纖維的提取

將黑木耳干燥子實體粉碎，過0.850 mm篩，按料液比1∶80 g/mL加入熱水，沸水提取5 h，在7 000 r/min下離心15 min，分離得上清液1；按料液比1∶30 g/mL向下層沉淀中緩慢加入Na2CO3溶液，超聲提取30min，在7 000 r/min下離心15 min，分離得上清液2；下層沉淀蒸餾水洗至中性，烘干，按料液比1∶30 g/mL加入蒸餾水，用HCl調節pH至5.0，加入0.9%纖維素酶及果膠酶，在50 ℃酶解3.5 h，在100 ℃加熱20 min滅活酶活性，在7 000 r/min下離心15 min，分離得上清液3，并調節pH至7.0，合并上清液1、上清液2及上清液3，濃縮，凍干即為黑木耳可溶性膳食纖維，沉淀干燥為黑木耳不溶性膳食纖維（HIDF）[15-16]。

1.3.2 持水力的測定

準確稱取0.5 g HIDF于離心管中，與8 mL蒸餾水混合均勻，室溫下靜置18 h，在3 000 r/min下離心20 min，記錄離心后沉淀的質量mf，在105 ℃下干燥至衡重，記錄質量md。每組平行試驗3次，持水力（WRC，g/g）按式（1）計算。

1.3.3 持油力的測定

準確稱取0.2 g HIDF（m0），放入刻度離心管中，樣品與離心管總質量為m1，加入5 mL精煉菜籽油混合，室溫下放置18 h，在6 000 r/min下離心10 min，移去表面油脂，稱取剩余質量m2

[17]。每組平行試驗3次，持油力（OAC，g/g）按式（2）計算。

1.3.4 膨脹力的測定

準確稱取0.5 g HIDF左右（m），放入刻度離心管中，輕微振動使樣品上平面處于水平狀態，記錄初始體積V0。加入10 mL蒸餾水，室溫下水化18 h，記錄水化后的體積V[18]。每組平行試驗3次，膨脹力（WSC，mL/g）按式（3）計算。

1.3.5 面包制作

參考羅文珊等[19]面包制作加工工藝流程，并稍作修改，具體步驟如下：

1) 調粉：取不同添加量的HIDF，分別與面粉混合均勻；

2) 面團調制：加入輔料，攪拌至形成面團即可；

3) 醒發：將面團分割成型，放入烤箱，在30 ℃條件下醒發90 min；

4) 烘烤、冷卻：在溫度200 ℃條件下，烘烤15 min，隨后拿出冷卻[20]。

1.3.6 面包橫截面的宏觀結構觀察

將不同添加比例的黑木耳IDF面包冷凍干燥后切片，在相同部位進行觀察，拍照。

1.3.7 面包感官品質評定指標

建立由10人組成的感官評價小組，并依次對HIDF不同添加量的面包表皮情況、組織狀態、香氣和口感等四個指標，根據表1的評分標準進行感官評分，最終以各組評分的平均值作為感官評價結果。

表1 面包感官品質評分標準

1.3.8 營養成分測定

蛋白質含量參照GB 5009.5——2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[21]中的凱氏定氮法來測定；脂肪含量參照GB 5009.6——2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[21]中的酸水解法來測定；碳水化合物通過以食品總質量為100，減去蛋白質、脂肪、水分、灰分的質量來計算；水分參照GB 5009.3——2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[21]中的直接干燥法來測定；總膳食纖維（DT）質量分數參照GB 5009.88——2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》[22]中的酶重量法來測定；各礦物質元素的測定參照GB 5009.268——2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》[23]中的電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）。

1.3.9 面包質構指標的測定

采用美國FTC質構儀對面包的硬度、彈性、膠黏性及咀嚼性等質構特性進行測定。參照林娟娟等[24]去除面包外皮取芯，切片（長為50 mm，寬為30 mm，高為25 mm）。參數測定：TPA模式，探頭型號為TA-4/1 000，其余參數如表2所示。

表2 TPA試驗條件參數表

2 結果與分析

2.1 HIDF理化性質的測定

對HIDF的持水力、持油力和膨脹力進行測定，結果如表3所示。HIDF的平均持水力為24.746 g/g，平均持油力為2.433 g/g，平均膨脹力為14.4 mL/g，優于米糠粕IDF等表現出的理化性質，而良好的持水力和膨脹力有助于產品持水持氣，延長保質期。此外，HIDF具有大量的親水基團，可以與水分子相結合而膨脹，在胃腸道起到增強飽腹感的作用，從而有助于減肥降脂[25]。

表3 HIDF理化性質

2.2 HIDF對面包宏觀結構的影響

食品的品質在市場營銷中起著重要的作用，面包的色澤、形態、氣味、口感等因素直接反映了產品的質量以及人們對面包的喜愛程度[26]。圖1上為HIDF面包俯視照片，下為HIDF面包橫截面照片。可以看出不同HIDF添加量的面包外觀、氣孔疏密和顏色上有明顯差異。隨著HIDF添加量的增加，面包的外觀出現變形情況，當添加量達到6%時，面包外觀出現明顯的塌陷。此外，面包顏色逐漸變深，孔隙不均一，出現大小不一的氣孔。

圖1 不同添加量HIDF面包及其橫截面圖

圖2 HIDF面包硬度的比較

2.3 HIDF添加量對面包感官品質的影響

添加不同量的HIDF對面包品質有一定的影響。由表4可知，與未添加HIDF時相比，當HIDF的添加量為4%時，面包的外觀、組織狀態、香氣和口感都得到了較好的改善。添加量在0～2%或8%～10%區間，面包的口感和香氣大幅度減少。結合上述面包宏觀結構圖，當HIDF添加量為4%時，面包外形完整，氣孔疏密均勻，松軟可口，具有黑木耳獨特的風味。

表4 HIDF面包的感官評價結果 單位：分

2.4 營養成分的測定

對不同HIDF添加量的面包進行蛋白質、脂肪、水分等營養成分含量檢測，由表5可知，隨著HIDF添加量的增加，面包中蛋白質、脂肪、碳水化合物、能量等逐漸下降，而水分含量則不斷上升，說明不同添加量可直接影響面包的營養成分，使面包更加低脂持水。此外，Fe、K、Ca和Mg等礦物質與HIDF的添加量呈正比，說明HIDF能促使人體對礦物質的吸收。而Na、Zn、Mn和Cu則呈反比。表5中數值為每種樣本的三個平行的平均值。

表5 HIDF面包的營養成分

2.5 面包質構指標

質構特性是衡量面包烘焙品質的重要指標[27]。樣本的高度和每次循環的目標位移均可由質構儀測試所得，表6中數值為每種樣本的三個平行的平均值。每次循環的目標位移是樣品發生40%形變時需要發生的位移。

表6 樣本高度和每次循環的目標位移

2.5.1 對面包硬度的影響

硬度是樣品到達一定變性時所必須的力，是評價面包品質的重要指標之一[28]。通過對面包硬度的比較發現，硬度1和硬度2的趨勢一致，硬度2略低于硬度1，可見面包的彈性良好擠壓后仍可很好地回彈，保持良好的質構，當然從彈性可以看出幾種樣本的彈性均很好，且彈性值接近。添加2%～10%的HIDF的面包其硬度呈逐漸增大的趨勢，整體來看，HIDF的添加對面包的硬度有明顯的影響，面包硬度增加了20%左右，HIDF添加量越多面包越硬，面包的口感也逐漸變得粗糙，影響面包的品質。

2.5.2 對面包彈性的影響

彈性也是評價面包品質的重要因素之一，指變性面包在去除壓力后恢復到原來狀態的高度比率[29]。從圖3中可見，HIDF添加量為0的面包黏附性最大，添加HIDF后黏附性有所降低，其降低幅度小于0.4，HIDF添加量在2%～10%期間，面包的黏附性均在0.1～0.2之間，當HIDF添加量超過4%時，面包彈性有上升趨勢，但其幅度不大，說明HIDF的添加對面包彈性的影響不是很大。

圖3 HIDF面包黏附性比較曲線圖

2.5.3 對面包膠黏性的影響

圖4為面包的膠黏性曲線圖。HIDF面包的膠黏性的趨勢和面包的硬度一致，隨著HIDF添加量的增加，面包膠黏性也隨著增加，當HIDF的添加量超過6%時，面包的膠黏性顯著增加，說明添加量低于6%時，面包口感柔軟，易咀嚼。

圖4 HIDF面包膠黏性比較曲線圖

2.5.4 對面包咀嚼性的影響

圖5為面包的咀嚼性曲線圖。HIDF面包的咀嚼性的趨勢和面包的硬度一致，隨著HIDF添加量的增加，其面包咀嚼性也隨著增加，面包更有嚼勁，越吃越香，飽腹。已有研究報道，當面包中加入豌豆和蠶豆豆莢纖維時，面包的咀嚼性也增加，高于對照面包[29]。但是，過高或過低的咀嚼性也會影響面包的口感，當HIDF添加量超過6%時，面包的咀嚼性顯著增加，口感不佳，與上述感官評價結果相一致。

圖5 HIDF面包咀嚼性比較曲線圖

3 結論

近年來，膳食纖維被列為第七大營養素進入大家的眼簾，成為國內外學者的研究熱點。眾所周知，黑木耳在我國大范圍栽培，其由于營養價值高、成本低等優點，出現在脫貧產業中，餐桌上以及實驗室等地方。

試驗采用復合酶提法從黑木耳殘渣中提取不溶性膳食纖維，提取率為50.7%。與已有研究中的提取率[30]相比，IDF提取率高，成本低。優質的膳食纖維具備較好的理化性質，可被用作食品、保健品的原料[31]。此研究的黑木耳IDF持水力為24.746 g/g，膨脹力為14.4 mL/g，持油力為2.433 g/g，其水平優于海帶SDF[32]、米糠粕IDF[33]等表現出來的理化性質，具備較寬廣的發展和開發利用前景。研究發現，膳食纖維的理化性質與面包的品質有一定的相關性[34]。面包的營養成分是反映產品品質的指標之一，隨著HIDF添加量的增加，面包的營養成分也隨著改變，其中蛋白質、脂肪、碳水化合物、能量等逐漸下降，而水分含量則不斷上升，這結果表明，黑木耳IDF的加入提高了面包的保水能力，這可能與膳食纖維中含有大量的親水性基因有關。Fe、K、Ca和Mg等礦物質與HIDF的添加量呈正比，而Na、Zn、Mn和Cu則呈反比。通過質構儀剖面分析比較可見，黑木耳IDF添加量對面包的質構具有明顯的影響，添加量不同的面包之間在多項指標上存在明顯的差異，如硬度、咀嚼性、膠黏性等，與已有的研究結果相符[35]。不添加黑木耳IDF的面包其硬度、咀嚼性、膠黏性等均是最小的，黏附性是最大的。面包隨著黑木耳IDF添加量的增加，硬度、膠黏性、咀嚼性等則是逐漸增大，面包的全質構中硬度、膠黏性和咀嚼性與面包品質呈負相關[36]。面包的彈性良好，黑木耳IDF添加量對彈性的影響不大。

綜上所述，當HIDF添加量為4%時，面包表現出的各項性能最佳，有效改善面包口感及品質。