黑木耳不溶性膳食纤维对面包品质的影响

美合日班·马木提 ，刘亚青，孔维涵，白思佳，苏玲 *，王琦 *

1. 吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心（长春 130118）；
2. 吉林农业大学植物保护学院（长春 130118）

黑木耳（Auricularia heimuerF. Wu，B.K. Cui &Y.C. Dai）又名光木耳，隶属于担子菌门、伞菌纲、木耳目、木耳科、木耳属，是我国珍贵的食药用胶质真菌[1-2]。黑木耳是我国最常见的食药用菌，已有1 000多年的栽培历史，为我国食用菌栽培第二大品种，仅次于香菇[3]。黑木耳营养丰富，富含多糖、蛋白质等活性成分，膳食纤维的含量更是高达50.7%。膳食纤维包括低聚糖、木质素、纤维素等成分，其在人体小肠中不能被消化吸收，而在大肠中完全或部分发酵的植物性可食用部分或类似碳水化合物的总称，具有预防肥胖[4]、抗氧化[5]、抗肿瘤[6]、提高免疫力[7]、促进肠道蠕动[8]、降糖降脂[9]等功效。谷物、豆类及果蔬类等食物中存在的膳食纤维以不溶性膳食纤维为主，其因独特的理化性质和显著的生理功能，已被广泛应用于食品加工[10-11]、动物饲料[12]等领域中。

面包作为一种日常快捷的主食及休闲食品，深受广大群众的热爱。随着经济水平不断提高，人们对饮食的要求由单纯的充饥、饱腹，转变为对食物营养性、功能性、健康性等需求，愈来愈注重饮食的膳食均衡以及膳食纤维的摄入。面包产品花样繁多、口味齐全，但是在主料的选择上仍多是以精制的小麦粉为主，面粉的精制过程中膳食纤维大量损失，因此含量不足。而市场上由全麦粉制成的全麦面包，虽然在面粉的制作过程中保留了膳食纤维，但是在口感及面包质构性质上都不甚理想，解决方法往往是在配料中加入更大比例的油脂和糖分，因此全麦面包的健康性降低。此外，精制小麦粉及全麦面粉制作的面包仍然是以充饥、饱腹为主，并不具备功能性。目前，已有研究者进行了天然膳食纤维作为面包添加成分的研究，对膳食纤维的加入量进行了优化。解慧等[13]将大豆膳食纤维与高筋面粉混合，通过单因素试验和正交试验，研制出了醇香柔软的大豆膳食纤维面包；
张慧[14]通过比较不同脱皮率的青稞粉对面包品质的影响，研制出其最佳添加量。因此，研究以上述消费需求及产品研发现状为基础，以黑木耳主要营养成分不溶性膳食纤维为研究对象，采用复合提取法提取黑木耳IDF，在面包制作过程中添加不同比例的黑木耳IDF，检测黑木耳IDF对面包质构性质、营养成分的影响，在保证面包良好的口感的基础上，尝试开发兼具营养与功能的黑木耳不溶性膳食面包新产品，为黑木耳不溶性膳食纤维在食品中的应用提供研究基础。

1.1 试验材料

黑木耳干燥子实体（国家食用菌产业技术体系贵州综合实验站）。

1.2 试剂与仪器

纤维素酶、果胶酶、碳酸钠、硫酸铜、硫酸、硫酸钾、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、盐酸标准滴定溶液、无水乙醚、石油醚、盐酸、硝酸、元素标准溶液、乙酸镁（北京化工厂，国产分析纯）。

AL104分析天平（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）；
KJ 20AL超声波清洗机（深圳市科洁超声科技有限公司）；
THZ-98A恒温摇床振荡器（上海一恒科学仪器有限公司）；
Model 1680酶标分析仪（Bio-Rad公司）；
ALPHA1-4真空冷冻干燥机（德国Christ公司）；
K9840凯氏定氮仪（济南海能仪器股份有限公司）；
DRHH-S6恒温水浴锅（上海双捷实验设备有限公司）；
SZF-06A粗脂肪测定仪（上海新嘉电子有限公司）；
optima 8000电感耦合等离子光谱仪（美国Perkin Elmer公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 黑木耳不溶性膳食纤维的提取

将黑木耳干燥子实体粉碎，过0.850 mm筛，按料液比1∶80 g/mL加入热水，沸水提取5 h，在7 000 r/min下离心15 min，分离得上清液1；
按料液比1∶30 g/mL向下层沉淀中缓慢加入Na2CO3溶液，超声提取30min，在7 000 r/min下离心15 min，分离得上清液2；
下层沉淀蒸馏水洗至中性，烘干，按料液比1∶30 g/mL加入蒸馏水，用HCl调节pH至5.0，加入0.9%纤维素酶及果胶酶，在50 ℃酶解3.5 h，在100 ℃加热20 min灭活酶活性，在7 000 r/min下离心15 min，分离得上清液3，并调节pH至7.0，合并上清液1、上清液2及上清液3，浓缩，冻干即为黑木耳可溶性膳食纤维，沉淀干燥为黑木耳不溶性膳食纤维（HIDF）[15-16]。

1.3.2 持水力的测定

准确称取0.5 g HIDF于离心管中，与8 mL蒸馏水混合均匀，室温下静置18 h，在3 000 r/min下离心20 min，记录离心后沉淀的质量mf，在105 ℃下干燥至衡重，记录质量md。每组平行试验3次，持水力（WRC，g/g）按式（1）计算。

1.3.3 持油力的测定

准确称取0.2 g HIDF（m0），放入刻度离心管中，样品与离心管总质量为m1，加入5 mL精炼菜籽油混合，室温下放置18 h，在6 000 r/min下离心10 min，移去表面油脂，称取剩余质量m2

[17]。每组平行试验3次，持油力（OAC，g/g）按式（2）计算。

1.3.4 膨胀力的测定

准确称取0.5 g HIDF左右（m），放入刻度离心管中，轻微振动使样品上平面处于水平状态，记录初始体积V0。加入10 mL蒸馏水，室温下水化18 h，记录水化后的体积V[18]。每组平行试验3次，膨胀力（WSC，mL/g）按式（3）计算。

1.3.5 面包制作

参考罗文珊等[19]面包制作加工工艺流程，并稍作修改，具体步骤如下：

1) 调粉：取不同添加量的HIDF，分别与面粉混合均匀；

2) 面团调制：加入辅料，搅拌至形成面团即可；

3) 醒发：将面团分割成型，放入烤箱，在30 ℃条件下醒发90 min；

4) 烘烤、冷却：在温度200 ℃条件下，烘烤15 min，随后拿出冷却[20]。

1.3.6 面包横截面的宏观结构观察

将不同添加比例的黑木耳IDF面包冷冻干燥后切片，在相同部位进行观察，拍照。

1.3.7 面包感官品质评定指标

建立由10人组成的感官评价小组，并依次对HIDF不同添加量的面包表皮情况、组织状态、香气和口感等四个指标，根据表1的评分标准进行感官评分，最终以各组评分的平均值作为感官评价结果。

表1 面包感官品质评分标准

1.3.8 营养成分测定

蛋白质含量参照GB 5009.5——2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[21]中的凯氏定氮法来测定；
脂肪含量参照GB 5009.6——2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[21]中的酸水解法来测定；
碳水化合物通过以食品总质量为100，减去蛋白质、脂肪、水分、灰分的质量来计算；
水分参照GB 5009.3——2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[21]中的直接干燥法来测定；
总膳食纤维（DT）质量分数参照GB 5009.88——2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》[22]中的酶重量法来测定；
各矿物质元素的测定参照GB 5009.268——2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》[23]中的电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）。

1.3.9 面包质构指标的测定

采用美国FTC质构仪对面包的硬度、弹性、胶黏性及咀嚼性等质构特性进行测定。参照林娟娟等[24]去除面包外皮取芯，切片（长为50 mm，宽为30 mm，高为25 mm）。参数测定：TPA模式，探头型号为TA-4/1 000，其余参数如表2所示。

表2 TPA试验条件参数表

2.1 HIDF理化性质的测定

对HIDF的持水力、持油力和膨胀力进行测定，结果如表3所示。HIDF的平均持水力为24.746 g/g，平均持油力为2.433 g/g，平均膨胀力为14.4 mL/g，优于米糠粕IDF等表现出的理化性质，而良好的持水力和膨胀力有助于产品持水持气，延长保质期。此外，HIDF具有大量的亲水基团，可以与水分子相结合而膨胀，在胃肠道起到增强饱腹感的作用，从而有助于减肥降脂[25]。

表3 HIDF理化性质

2.2 HIDF对面包宏观结构的影响

食品的品质在市场营销中起着重要的作用，面包的色泽、形态、气味、口感等因素直接反映了产品的质量以及人们对面包的喜爱程度[26]。图1上为HIDF面包俯视照片，下为HIDF面包横截面照片。可以看出不同HIDF添加量的面包外观、气孔疏密和颜色上有明显差异。随着HIDF添加量的增加，面包的外观出现变形情况，当添加量达到6%时，面包外观出现明显的塌陷。此外，面包颜色逐渐变深，孔隙不均一，出现大小不一的气孔。

图1 不同添加量HIDF面包及其横截面图

图2 HIDF面包硬度的比较

2.3 HIDF添加量对面包感官品质的影响

添加不同量的HIDF对面包品质有一定的影响。由表4可知，与未添加HIDF时相比，当HIDF的添加量为4%时，面包的外观、组织状态、香气和口感都得到了较好的改善。添加量在0～2%或8%～10%区间，面包的口感和香气大幅度减少。结合上述面包宏观结构图，当HIDF添加量为4%时，面包外形完整，气孔疏密均匀，松软可口，具有黑木耳独特的风味。

表4 HIDF面包的感官评价结果 单位：分

2.4 营养成分的测定

对不同HIDF添加量的面包进行蛋白质、脂肪、水分等营养成分含量检测，由表5可知，随着HIDF添加量的增加，面包中蛋白质、脂肪、碳水化合物、能量等逐渐下降，而水分含量则不断上升，说明不同添加量可直接影响面包的营养成分，使面包更加低脂持水。此外，Fe、K、Ca和Mg等矿物质与HIDF的添加量呈正比，说明HIDF能促使人体对矿物质的吸收。而Na、Zn、Mn和Cu则呈反比。表5中数值为每种样本的三个平行的平均值。

表5 HIDF面包的营养成分

2.5 面包质构指标

质构特性是衡量面包烘焙品质的重要指标[27]。样本的高度和每次循环的目标位移均可由质构仪测试所得，表6中数值为每种样本的三个平行的平均值。每次循环的目标位移是样品发生40%形变时需要发生的位移。

表6 样本高度和每次循环的目标位移

2.5.1 对面包硬度的影响

硬度是样品到达一定变性时所必须的力，是评价面包品质的重要指标之一[28]。通过对面包硬度的比较发现，硬度1和硬度2的趋势一致，硬度2略低于硬度1，可见面包的弹性良好挤压后仍可很好地回弹，保持良好的质构，当然从弹性可以看出几种样本的弹性均很好，且弹性值接近。添加2%～10%的HIDF的面包其硬度呈逐渐增大的趋势，整体来看，HIDF的添加对面包的硬度有明显的影响，面包硬度增加了20%左右，HIDF添加量越多面包越硬，面包的口感也逐渐变得粗糙，影响面包的品质。

2.5.2 对面包弹性的影响

弹性也是评价面包品质的重要因素之一，指变性面包在去除压力后恢复到原来状态的高度比率[29]。从图3中可见，HIDF添加量为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%期间，面包的黏附性均在0.1～0.2之间，当HIDF添加量超过4%时，面包弹性有上升趋势，但其幅度不大，说明HIDF的添加对面包弹性的影响不是很大。

图3 HIDF面包黏附性比较曲线图

2.5.3 对面包胶黏性的影响

图4为面包的胶黏性曲线图。HIDF面包的胶黏性的趋势和面包的硬度一致，随着HIDF添加量的增加，面包胶黏性也随着增加，当HIDF的添加量超过6%时，面包的胶黏性显著增加，说明添加量低于6%时，面包口感柔软，易咀嚼。

图4 HIDF面包胶黏性比较曲线图

2.5.4 对面包咀嚼性的影响

图5为面包的咀嚼性曲线图。HIDF面包的咀嚼性的趋势和面包的硬度一致，随着HIDF添加量的增加，其面包咀嚼性也随着增加，面包更有嚼劲，越吃越香，饱腹。已有研究报道，当面包中加入豌豆和蚕豆豆荚纤维时，面包的咀嚼性也增加，高于对照面包[29]。但是，过高或过低的咀嚼性也会影响面包的口感，当HIDF添加量超过6%时，面包的咀嚼性显著增加，口感不佳，与上述感官评价结果相一致。

图5 HIDF面包咀嚼性比较曲线图

近年来，膳食纤维被列为第七大营养素进入大家的眼帘，成为国内外学者的研究热点。众所周知，黑木耳在我国大范围栽培，其由于营养价值高、成本低等优点，出现在脱贫产业中，餐桌上以及实验室等地方。

试验采用复合酶提法从黑木耳残渣中提取不溶性膳食纤维，提取率为50.7%。与已有研究中的提取率[30]相比，IDF提取率高，成本低。优质的膳食纤维具备较好的理化性质，可被用作食品、保健品的原料[31]。此研究的黑木耳IDF持水力为24.746 g/g，膨胀力为14.4 mL/g，持油力为2.433 g/g，其水平优于海带SDF[32]、米糠粕IDF[33]等表现出来的理化性质，具备较宽广的发展和开发利用前景。研究发现，膳食纤维的理化性质与面包的品质有一定的相关性[34]。面包的营养成分是反映产品品质的指标之一，随着HIDF添加量的增加，面包的营养成分也随着改变，其中蛋白质、脂肪、碳水化合物、能量等逐渐下降，而水分含量则不断上升，这结果表明，黑木耳IDF的加入提高了面包的保水能力，这可能与膳食纤维中含有大量的亲水性基因有关。Fe、K、Ca和Mg等矿物质与HIDF的添加量呈正比，而Na、Zn、Mn和Cu则呈反比。通过质构仪剖面分析比较可见，黑木耳IDF添加量对面包的质构具有明显的影响，添加量不同的面包之间在多项指标上存在明显的差异，如硬度、咀嚼性、胶黏性等，与已有的研究结果相符[35]。不添加黑木耳IDF的面包其硬度、咀嚼性、胶黏性等均是最小的，黏附性是最大的。面包随着黑木耳IDF添加量的增加，硬度、胶黏性、咀嚼性等则是逐渐增大，面包的全质构中硬度、胶黏性和咀嚼性与面包品质呈负相关[36]。面包的弹性良好，黑木耳IDF添加量对弹性的影响不大。

综上所述，当HIDF添加量为4%时，面包表现出的各项性能最佳，有效改善面包口感及品质。