优化蒸腾烹饪新路径：热风预处理对馒头淀粉消化特性与品质调控机制及其低升糖主食开发启示

《Food Chemistry》：Effects of hot air pretreatment on digestibility and quality of steamed bread

为解决传统馒头高升糖指数(GI)可能导致的餐后血糖波动问题，研究人员通过引入热风预处理这一新型烹饪步骤，系统研究了其对馒头水分迁移、淀粉结构及体外消化率的影响。结果表明，75?°C处理60?min能显著降低快消化淀粉(RDS)，提升慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量，同时阐明了水分含量与分布是调控淀粉消化特性的关键。本研究为开发家庭健康烹饪电器、制备低GI主食提供了直接技术支持和理论依据。

　　

在中国，馒头作为传统主食已有一千七百多年的历史，尤其在北方地区消费量巨大，占据了中国小麦消费量的约40%。然而，馒头主要由小麦粉、水和酵母制成，碳水化合物含量高达75%，被归类为高淀粉、高升糖指数(GI)食品。对于数量庞大的糖尿病患者和高血糖人群而言，食用传统馒头容易引发显著的餐后血糖波动，并与2型糖尿病的流行病学发展相关。尽管已有通过调整原料（如使用高直链淀粉面粉、添加多酚或膳食纤维）或改变储存方式（如回生）来降低淀粉消化率的策略，但这些方法要么难以在家庭厨房实施，要么与消费者喜食新鲜出炉馒头的习惯相悖。因此，探索一种能在常规烹饪过程中直接应用、无需改变现有饮食习惯来改善馒头消化特性的方法，具有重要的现实意义。

研究人员从烹饪工艺本身入手，创新性地提出在馒头蒸制前增加一道热风预处理工序。这一思路源于烹饪过程中水分含量对淀粉消化率的显著影响：淀粉糊化需要充足的水分，而有限的水分则会显著提高淀粉糊化温度并导致糊化不足。热风干燥正是降低水分的主要方法之一。那么，通过热风预处理调控面团水分，能否在不改变消费者烹饪习惯的前提下，有效改变馒头淀粉的消化特性呢？为了回答这个问题，研究团队系统探究了热风预处理对馒头的水分含量与分布、淀粉特性与消化率以及产品品质的影响。

本研究发表在《Food Chemistry》上。研究者采用的主要关键技术方法包括：利用低场核磁共振(LF-NMR)分析馒头中的水分分布状态；通过体外模拟消化法测定快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)的含量；采用碘量法测定淀粉糊化度；运用差示扫描量热法(DSC)分析淀粉的热力学性质；通过X射线衍射(XRD)表征淀粉的晶体结构；并利用质构分析仪(TPA)评估馒头的硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性等质构特性。

研究结果

3.1. 水分含量与分布分析

研究首先发现，热风预处理显著降低了馒头的最终水分含量。除55?°C处理20分钟组外，其他预处理条件均使水分含量显著降低。随着预处理温度和时间的增加，水分含量呈下降趋势，其中75?°C处理60分钟组水分含量最低。通过LF-NMR分析水分状态发现，随着预处理强度增加，弱结合水(T₂₂)的弛豫时间呈下降趋势，表明部分与淀粉和蛋白质结合的弱结合水被去除，而剩余的水分结合得更加紧密。这表明热风处理降低了面团与水的结合能力。

3.2. 馒头淀粉体外消化性分析

体外消化性结果表明，随着热风预处理温度和时间的增加，RDS含量逐渐降低，而SDS和RS含量逐渐升高。最显著的变化发生在75?°C处理60分钟的条件下：与对照组相比，RDS降至46.96%，降低了21.16%；SDS显著升至29.27%，提升了7.94%；RS大幅增至23.76%，增加了13.20%。这一趋势与水分含量的变化一致，证实了水分是影响淀粉消化性的关键因素。

3.3. 馒头淀粉糊化度分析

淀粉糊化度反映了蒸制过程中淀粉结构的破坏程度。研究发现，随着热风预处理温度和时间的增加，馒头的糊化度逐渐降低。在75?°C处理40分钟和60分钟后，糊化度分别降至66.06%和65.53%，较对照组降低了约20%。这与观察到的SDS和RS含量增加的趋势相符，表明高温/长时间处理限制了蒸制过程中淀粉的破坏，从而提高了SDS和RS含量。

3.4. DSC分析

DSC（差示扫描量热法）结果显示，所有经蒸制的样品均未检测到糊化吸热峰，说明经不同热风预处理的面团中可糊化的淀粉部分在蒸制过程中已完全糊化。而在蒸制前，预处理样品表现出更高的峰值糊化温度(T_p)和逐渐降低的糊化焓(ΔH)，表明在热风预处理过程中已发生了部分糊化。热风预处理提高了淀粉的起始糊化温度(T_o)、峰值温度(T_p)和终止温度(T_e)，同时降低了ΔH，这归因于水分减少抑制了水与淀粉的相互作用。

3.5. XRD分析

XRD（X射线衍射）图谱显示，蒸制前的样品呈现明显的A型结晶结构特征峰，而蒸制后的样品则显示出V型结晶结构的特征峰。蒸制前，淀粉结晶度随预处理温度和时间增加而逐渐降低，这是由于预处理导致了部分糊化。然而，蒸制后，所有预处理样品的结晶度均有所增加，表明热风预处理在后续蒸制过程中保留了具有良好有序晶体结构的淀粉。结晶度的增加意味着淀粉分子有序性增强，从而更耐酶解，降低了消化率。

3.6. 质构分析与外观

质构分析表明，热风预处理增加了馒头的硬度、粘着性和咀嚼性，但降低了弹性、粘聚性和回复性。在外观上，经过预处理的馒头表面变得粗糙，横截面出现一些较大孔洞，结构变得粗糙。这些质构和外观的变化与馒头整体水分含量的下降以及加热速率和水分损失速率有关。

3.7. & 3.8. 水分变化与淀粉特性及质构特性的相关性分析

相关性分析揭示了水分在决定淀粉消化性和质构中的机制作用。水分含量与馒头淀粉的RDS、SDS、RS含量以及糊化度和结晶度均存在极显著相关，表明水分含量的变化对淀粉的性质和消化性具有决定性影响。弱结合水弛豫时间(T₂₂)也与RDS、SDS含量和结晶度等参数高度相关。同时，水分含量和T₂₂与馒头的弹性、粘聚性和回复性显著相关，表明降低的水分含量及淀粉和蛋白质对弱结合水结合能力的改变，主要影响了馒头变形后的粘弹性恢复能力。

研究结论与讨论

本研究的核心结论是，在馒头蒸制前增加热风预处理工序，可以通过降低面团水分含量、改变水分分布状态，从而有效调控馒头淀粉的消化特性。具体表现为快消化淀粉(RDS)含量显著降低，慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量显著提升，其中以75?°C处理60分钟的效果最为显著。其内在机制在于：水分减少限制了淀粉在蒸制过程中的充分糊化和结构破坏，促进了淀粉分子链间的相互作用和双螺旋结构的形成，从而增强了淀粉晶体结构的稳定性与有序性，使其更能抵抗酶的水解。相关性分析进一步证实，水分含量及其分布（尤其是弱结合水状态）是影响淀粉消化性、糊化度、结晶度及馒头部分质构特性的关键因素。

这项研究的意义在于，它从烹饪工艺革新的角度，为家庭环境下制备低升糖指数(GI)主食提供了一种切实可行的新思路。通过优化现有厨房电器（如多功能蒸汽烤箱）的功能，增加一道可控的热风预处理程序，消费者无需改变食材或饮食习惯，就能做出更健康的馒头。这不仅为开发面向家庭的健康烹饪家电提供了直接的技术见解和理论框架，也对应对中国日益增长的糖尿病患病率具有积极的公共卫生意义。当然，研究也指出热风预处理对馒头质构和外观有不利影响，未来的研究应致力于在优化淀粉消化特性和保持产品感官品质之间找到最佳平衡点，例如通过调控加热速率或湿度来控制水分损失速率，以进一步提升预处理后馒头的综合品质。