糖醇替代對蕓豆蜜豆品質(zhì)特性的影響

王中磊，秦婉瑜，王愛霞，王鳳忠，佟立濤

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193)

長期攝入高糖會引起多種非傳染性疾病及其并發(fā)癥，如齲齒、肥胖癥、糖尿病等[1]。據(jù)《中國居民營養(yǎng)與慢性病狀況報告(2020年)》顯示，我國超過50%的成年人超重或肥胖。龐大的肥胖癥群體增加了低糖食品的市場需求。作為天然甜味劑的糖醇已經(jīng)成為蔗糖的主流替代品，廣泛的應用于低糖飲料、餅干、面包、糖果等食品中[2-5]。

糖醇不僅可以賦予食品甜味，還會影響食品的品質(zhì)。糖醇不含羰基不能發(fā)生焦糖化及美拉德反應，使用糖醇替代蔗糖制作烘培食品可提高亮度值[6]。添加麥芽糖醇能夠使全蛋液具有更好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，由它制作的海綿蛋糕的比容及質(zhì)構也與蔗糖最為接近[7]。使用復合糖醇對芒果滲透脫水時，可以降低弛豫時間，降低水分活度，提高芒果果脯的儲藏特性[8]。血糖生成指數(shù)(GI)是評價食品健康營養(yǎng)及疾病調(diào)控的重要指標。鑒于人體實驗時間成本高、涉及倫理等問題，常選用體外實驗模擬人體消化過程，計算估計GI(eGI)[9]。Gong等[6]發(fā)現(xiàn)由麥芽糖醇代替蔗糖能夠顯著降低曲奇eGI值13.9%。

蕓豆蜜豆是我國居民的傳統(tǒng)休閑食品，以完整蕓豆籽粒為原料，經(jīng)浸泡、煮制、糖漬等工藝制作而成，其口感軟糯，老少皆宜。GABA是存在于植物中并具有抗焦慮、降血壓等多種功能活性的天然成分，通過濕熱處理可以顯著提高蕓豆中GABA含量[10，11]。本實驗室以濕熱處理后的蕓豆為原料，經(jīng)工藝優(yōu)化后開發(fā)出富含GABA的蕓豆蜜豆。然而，該產(chǎn)品蔗糖含量較高，令肥胖癥等人群望而卻步。因此，本研究利用赤蘚糖醇、麥芽糖醇、木糖醇及山梨糖醇完全替代蔗糖生產(chǎn)無糖蕓豆蜜豆，分析4種糖醇對蕓豆蜜豆色度、質(zhì)構、含水量、水分活度、GABA含量、消化特性及感官品質(zhì)的影響，以期為無糖蕓豆蜜豆的開發(fā)選擇合適的蔗糖替代物。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大白蕓豆；GABA為色譜純試劑；蔗糖、赤蘚糖醇、麥芽糖醇、木糖醇、山梨糖醇、葡萄糖；丹磺酰氯；α-淀粉酶(15 U/mg)、胃蛋白酶(3 200 U/mg)、胰蛋白酶(4 × USP)、蔗糖轉化酶(300 U/mg)、淀粉葡萄糖苷酶(28 U/mL)。

1.2 儀器與設備

EM-L520P微波爐，ZN28YK807-150多功能電蒸鍋，Digieye電子眼，TA.XT Plus質(zhì)構儀，VSA 1243水分吸附分析儀，HNMTH-100干式恒溫金屬浴，SP-Max 2300A光吸收型全波長酶標儀，Agilent 1260高效液相色譜儀(HPLC)。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

制作工藝流程：蕓豆原籽粒→挑選→清洗→濕熱處理→浸泡→蒸制→微波糖漬→干燥→分裝→滅菌→成品。蕓豆經(jīng)挑選清洗后進行濕熱處理[11]。濕熱處理條件為：蕓豆含水量30%，溫度60 ℃，時間5 h。蕓豆經(jīng)濕熱處理后按料液比1∶2.5在55 ℃、0.3% NaHCO3溶液中浸泡5 h；浸泡結束后撈出常壓蒸制35 min；按料液比1∶2添加質(zhì)量濃度35%的蔗糖或糖醇溶液進行微波糖漬，糖漬條件為功率150 W微波5 min暫停1 min，該過程重復操作5次；撈出瀝干后50 ℃熱風干燥至含水量(54.00±1.00)%；取出分裝、封口后于121 ℃滅菌處理15 min。以蔗糖蕓豆蜜豆為對照組，糖醇蕓豆蜜豆為實驗組。

1.3.2 色度測定

采用電子眼測定蕓豆蜜豆的色度。色度值分別為L*(代表亮度，值越大亮度越高)、a*(代表紅綠度)、b*(代表黃藍度)。對照組色度測定值記為L0*、a0*、b0*，實驗組色差(ΔE)計算公式為：

1.3.3 質(zhì)構測定

參照李次力等[12]測定蕓豆蜜豆的質(zhì)構。取滅菌后冷卻24 h的完整蕓豆蜜豆置于測試臺中央，以TPA模式接上P50探頭擠壓籽粒中心位置。測定程序：測前、測中、測后速度分別為1.00、0.50、1.00mm/s，壓縮比例50%，觸發(fā)力20 g，壓縮間隔時間5 s。樣品測定重復7次，取其平均值。

1.3.4 含水量及水分活度測定

含水量測定參照GB 5009.3—2016。

水分活度測定使用水分吸附分析儀。將儀器調(diào)節(jié)至水分活度測定模式。稱取等量樣品，將其切碎后均勻平鋪在樣品盒的底部，樣品厚度不超過樣品盒的2/3。將樣品盒放入測量室中啟動測定，待測定結束后記錄。每個樣品測定3次，求平均值。

1.3.5 GABA含量測定

GABA含量測定參照王中磊等[11]。

1.3.6 消化特性測定

體外消化實驗參照Sopade等[13]和Yaman等[14]并作修改。

1.3.6.1 模擬口腔、胃、腸道消化酶液的配置

酶液1：取16.7 mg人工唾液α-淀粉酶加入1 mL磷酸鹽緩沖液(14 mmol/L，pH 7.0)渦旋混勻，備用。

酶液2：取5 mg胃蛋白酶溶于5 mL 0.01 mol/L鹽酸溶液中，渦旋混勻后備用。

酶液3：分別取胰酶5 mg、淀粉葡萄糖苷酶0.043 mL、蔗糖轉化酶2.4 mg，加入5 mL醋酸鈉緩沖液(0.2 mol/L，pH 6.0)渦旋混勻，備用。

1.3.6.2 體外消化實驗

向50 mL圓底離心管中準確稱量樣品0.50 g，加入2.5 mL純凈水并放置5顆玻璃珠，振蕩混勻后加入1 mL預熱37℃的酶液1，置于37℃金屬浴恒溫孵育2 min。再加入5 mL酶液2繼續(xù)于37℃恒溫孵育30 min。先以0.02 mol/L NaOH溶液中和pH后再加入0.2 mol/L乙酸鈉緩沖液調(diào)節(jié)pH為6.0。最后向消化液中添加5 mL預熱37 ℃的酶液3消化240 min。分別在0、10、20、30、60、90、120、150、180、240 min處取樣1 mL，立即加入4 mL無水乙醇混勻終止反應。將上述混合液4 500 g離心10 min，取上清液100 μL并加入GOPOD溶液3 mL，混勻后置于50 ℃水浴鍋反應20 min。分別以1 mg/mL的葡萄糖溶液和80%無水乙醇作標樣和空白樣。反應結束后于510 nm處測定吸光度。

計算各樣品的碳水化合物消化率并繪制曲線，根據(jù)樣品與標準品(葡萄糖)曲線下面積(AUC)的比值得到樣品的水解指數(shù)(HI)[15]。eGI計算按照公式eGI=39.71+0.549HI[16]。

1.3.7 感官評定

根據(jù)蕓豆蜜豆香甜軟糯的產(chǎn)品特性及篩選最適甜味劑的實驗目的，選擇滋味(30分)、組織(25分)作為主要指標，結合形態(tài)(15分)、顏色(15分)、香味(15分)以百分制形式評價蕓豆蜜豆的感官品質(zhì)。感官評定小組成員由10位經(jīng)過感官培訓的參試者組成，男女各5名。5種蕓豆蜜豆按序號1～5隨機編號。各小組成員單獨進行感官評定，品嘗每個樣品前用純凈水漱口降低相互影響。具體評定標準見表1。

表1 蕓豆蜜豆感官評定標準

1.4 數(shù)據(jù)分析

實驗結果以平均值±標準差的形式表示。實驗數(shù)據(jù)整理、顯著性分析(采用Duncan’s多重比較，當P<0.05為差異顯著)及作圖分別采用Excel 2010、SPSS 25.0、Origin 2018。

2 結果與分析

2.1 糖醇替代對蕓豆蜜豆色度的影響

5種蕓豆蜜豆的L*、a*、b*值見表2。與對照組相比，4種糖醇均提高了蕓豆蜜豆的亮度，降低了紅度。其中赤蘚糖醇、山梨糖醇顯著提高了蕓豆蜜豆的亮度(P<0.05)，木糖醇及山梨糖醇顯著降低了蕓豆蜜豆的紅度(P<0.05)，而4種糖醇對其黃度則無顯著影響(P>0.05)。表明糖醇可以降低蕓豆蜜豆的褐變程度，減少因美拉德反應生成的不飽和棕色含氮共聚物，這與糖醇缺少發(fā)生美拉德反應的羰基有關[17]。郝月慧[18]發(fā)現(xiàn)麥芽糖醇、赤蘚糖醇、木糖醇制作的海綿蛋糕皮的亮度值要顯著高于蔗糖海綿蛋糕皮，且木糖醇海綿蛋糕皮的亮度與蔗糖海綿蛋糕皮最接近，這與本研究結果一致。

以蔗糖蕓豆蜜豆為對照，4種糖醇蕓豆蜜豆的色差值如表2所示。4種糖醇蕓豆蜜豆的色差值均小于3，其大小排序為山梨糖醇>赤蘚糖醇>木糖醇>麥芽糖醇。麥芽糖醇蕓豆蜜豆與對照組的ΔE小于1.5，表明二者色澤差別很小，消費者可感覺到輕微差異；其余3種糖醇蕓豆蜜豆與對照組的ΔE大于等于1.5但小于3，表明這3種糖醇蕓豆蜜豆與對照組的色澤差異可被人眼觀察到，但差異并不顯著[19]。

表2 不同甜味劑對蕓豆蜜豆色度的影響

2.2 糖醇替代對蕓豆蜜豆質(zhì)構的影響

本實驗利用質(zhì)構儀獲得了蕓豆蜜豆的全質(zhì)構參數(shù)，并選取了硬度、黏性、內(nèi)聚力、彈性及咀嚼度用于描述蕓豆蜜豆的質(zhì)構[20]。硬度是衡量蕓豆蜜豆軟硬程度的重要指標，軟糯可口是蕓豆蜜豆的基本特性。咀嚼度是對口腔咀嚼固體食物直至可完成吞咽這一過程所消耗功的量化[21]。如表3所示，與對照組相比，4種糖醇均顯著降低了蕓豆蜜豆的硬度與咀嚼度

表3 不同甜味劑對蕓豆蜜豆質(zhì)構的影響

(P<0.05)，但各糖醇之間無顯著差異(P>0.05)。這可能與糖醇影響淀粉重結晶從而降低淀粉老化程度有關，當?shù)矸劾匣潭冉档蜁r，產(chǎn)品組織松軟，硬度下降[22]。整體上，4種糖醇呈現(xiàn)降低蕓豆蜜豆黏度的趨勢，而對蕓豆蜜豆的彈性無顯著影響(P>0.05)，其中赤蘚糖醇、麥芽糖醇顯著降低了蕓豆蜜豆的黏度(P<0.05)。不同糖醇對蕓豆蜜豆質(zhì)構特性的影響有所不同，這是由于不同糖醇所含羥基數(shù)目不同、糖醇結構存在差異，影響了糖醇與水、淀粉之間的氫鍵結合能力，從而改變了產(chǎn)品的質(zhì)構特性[23]。因此，4種糖醇均能提高蕓豆蜜豆的質(zhì)構特性。

2.3 糖醇替代對蕓豆蜜豆含水量、水分活度的影響

含水量與蕓豆蜜豆的質(zhì)構、感官、貨架期等緊密相關。蕓豆蜜豆含水量過高不利于儲藏，過低則會造成豆皮干裂影響外觀。由表4可知，在同等干燥時間下，5種蕓豆蜜豆的含水量位于53.3%～54.81%，均達到目標含水量(54.00±1.00)%。與對照組相比，赤蘚糖醇與木糖醇顯著降低了蕓豆蜜豆的含水量(P<0.05)，而麥芽糖醇和山梨糖醇對其無顯著影響(P>0.05)。這可能與不同糖醇與水分子的結合能力不同有關，從而導致蕓豆蜜豆在同等干燥時間內(nèi)水分揮發(fā)量有所不同。

水分活度是影響食品儲藏特性的重要指標之一。與對照組相比，4種糖醇均顯著降低蕓豆蜜豆的水分活度(P<0.05)。發(fā)酵香腸在同等烘干時間內(nèi)，糖醇添加組較對照組的水分活度更低，與本實驗結果一致[24]。同時發(fā)現(xiàn)，由蔗糖、麥芽糖醇、山梨糖醇制作的蕓豆蜜豆不僅含水量顯著高于赤蘚糖醇、木糖醇蕓豆蜜豆，其水分活度變化趨勢也相同。這說明蕓豆蜜豆的水分活度與含水量存在一定的相關性[25]。麥芽糖醇蕓豆蜜豆、山梨糖醇蕓豆蜜豆與對照組的含水量無顯著差異(P>0.05)，但水分活度均顯著低于對照組(P<0.05)。這是由于糖醇富含羥基，易與水分子通過氫鍵的方式結合，從而降低水分的遷移[22]。

表4 不同甜味劑對蕓豆蜜豆含水量及水分活度的影響

2.4 糖醇替代對蕓豆蜜豆GABA含量的影響

食品的加工方式，食物體系組成等均會影響食物中GABA的含量[26]。由圖1可知，4種糖醇對蕓豆蜜豆中GABA含量并無顯著影響(P>0.05)，但整體上較對照組略有下降，這可能與糖漬液滲透壓不同有關。有研究認為，在同等質(zhì)量分數(shù)的蔗糖/糖醇溶液中，隨著甜味劑相對分子質(zhì)量的降低，其溶液的滲透壓增大[27]。蔗糖、赤蘚糖醇、麥芽糖醇、木糖醇及山梨糖醇的相對分子質(zhì)量為342.29、122、344、152、182[28]。除麥芽糖醇分子質(zhì)量與蔗糖相當外，其于3種糖醇均低于蔗糖。

圖1 不同甜味劑對蕓豆蜜豆中GABA含量的影響

2.5 糖醇替代對蕓豆蜜豆體外消化特性的影響

蕓豆蜜豆的體外模擬消化曲線如圖2所示。蕓豆蜜豆在0～10 min時消化速率最大，推斷此時水解得到的葡萄糖主要來源于快速消化淀粉及蔗糖；而后水解速率逐漸放緩，除麥芽糖醇蕓豆蜜豆外，其余至150 min時逐漸步入平緩期，推測該過程主要完成了慢消化淀粉的水解[29]。結合表5與圖2可知，麥芽糖醇蕓豆蜜豆消化曲線的表觀速率常數(shù)顯著低于其他3種糖醇蕓豆蜜豆，水解率在10～240 min內(nèi)呈線性上升的趨勢且未進入平緩期，這可能是由于麥芽糖醇對葡萄糖苷酶及轉化酶的抑制作用而引起[30，31]。

表5 不同甜味劑對蕓豆蜜豆消化特性的影響

表6 不同甜味劑對蕓豆蜜豆感官的影響

由表5可知，添加赤蘚糖醇、麥芽糖醇、木糖醇、山梨糖醇制作的蕓豆蜜豆的eGI值分別為63.12、47.72、62.51、61.03，均顯著降低了蕓豆蜜豆的eGI值(P<0.05)，分別降低了7.75%、30.25%、8.62%、10.80%。先前，已有研究者分別利用山梨糖醇制作面包，利用木糖醇開發(fā)雜糧海綿蛋糕，均發(fā)現(xiàn)糖醇能夠顯著降低產(chǎn)品的eGI[32，33]。糖醇應用于蕓豆蜜豆時取得了同樣的效果。根據(jù)GI值的大小可以將食物劃分為3種：GI≤55，低GI食物；55

圖2 不同甜味劑蕓豆蜜豆可利用碳水化合物的水解曲線

2.6 糖醇替代對蕓豆蜜豆感官評價的影響

蕓豆蜜豆的感官評價得分如表6所示。4種糖醇蕓豆蜜豆與對照組在形態(tài)、香味、及組織上無顯著差異(P>0.05)，但對其顏色及滋味均有不同程度的影響。其中組織狀態(tài)的評分結果與質(zhì)構特性的分析結果存在差異，這是由于感官分析和儀器測定兩種分析方法的適用性與局限性所造成的[35]。4種糖醇蕓豆蜜豆的顏色得分均低于對照組，這可能是因為糖醇無法通過美拉德反應及焦糖化反應產(chǎn)生誘人的色澤，這與色度分析結果一致。

不同糖醇蕓豆蜜豆其滋味得分差異較大，麥芽糖醇蕓豆蜜豆及木糖醇蕓豆蜜豆的滋味得分與對照組無顯著差異(P>0.05)，但顯著高于赤蘚糖醇蕓豆蜜豆與山梨糖醇蕓豆蜜豆(P<0.05)。感官評定小組成員反映，由赤蘚糖醇與山梨糖醇制作的蕓豆蜜豆甜味偏低，后味有輕微苦澀味。從整體評分來看，木糖醇蕓豆蜜豆及麥芽糖醇蕓豆與對照組無顯著差異(P>0.05)，而赤蘚糖醇蕓豆蜜豆與山梨糖醇蕓豆蜜豆均顯著低于對照組(P<0.05)。這表明，木糖醇及麥芽糖醇替代蔗糖制作蕓豆蜜豆時，其整體感官品質(zhì)與蔗糖蕓豆蜜豆最為接近，但以上2種糖醇對蕓豆蜜豆的整體感官得分并無提升，這可能與消費者習慣性蔗糖攝入的飲食習慣有關。

3 結論

糖醇蕓豆蜜豆的非酶褐變程度低于蔗糖蕓豆蜜豆，且顯著降低了蕓豆蜜豆的硬度和咀嚼度(P<0.05)，提高了蕓豆蜜豆的質(zhì)構特性。麥芽糖醇和山梨糖醇使蕓豆蜜豆在含水量與對照組無顯著差異的基礎上(P>0.05)，顯著降低了蕓豆蜜豆的水分活度(P<0.05)，提高了蕓豆蜜豆的儲藏特性。糖醇替代蔗糖對蕓豆蜜豆中的GABA含量無顯著影響(P>0.05)，但均顯著降低了蕓豆蜜豆的eGI(P<0.05)，其中麥芽糖醇蕓豆蜜豆的eGI最低，為47.72。綜合感官評價得分，選擇麥芽糖醇作為最佳甜味劑替代蕓豆蜜豆中的蔗糖。為使該研究有效轉化為實際生產(chǎn)，后續(xù)可開展高甜度甜味劑部分替代糖醇的研究以降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)品效益。