试验设计

 馒头制作：称取400g面粉，3.2g（占面粉质量0.8%，下同）酵母，在和面机中混匀，加水180mL（45%），搅拌10min后，定量分成100g面团，手工揉成圆馒头。将馒头坯置于35℃、相对湿度85%的醒发箱中醒发40min，用沸水蒸制。称取低聚木糖糖粉8.0g(占面粉质量2.0%，下同)加入水180mL（45%）溶解，称取面粉400g，酵母3.2g（0.8%），在和面机中搅拌12min后，分块成型，发酵蒸制。

 分别在馒头坯蒸制0min、2min、4min、6min、8min、10min、15min、20min、25min、30min取样，从馒头坯顶部切去1.0cm厚度，取适量馒头瓤作为样本，测定馒头坯的水分含量、水分活度和水分分布情况。参照105℃恒重法测定馒头坯的水分含量，结果取3个平行样的平均值。采用水分活度仪测定水分活度。使用核磁共振波谱法（NMR）测试蒸制过程中馒头坯的水分分布情况。剪取1.0g馒头坯样品条，用保鲜膜包好放入样品管中进行测试。

试验结果

（1）低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分含量的影响

图1所示：蒸制0-10min，零添加和添加2.0%低聚木糖馒头坯的水分含量均呈增大趋势，零添加的馒头坯水分含量从38.36%增加到39.02%；添加2.0%低聚木糖馒头坯水分含量从38.34%增加到39.26%。蒸制10-30min，馒头坯水分含量趋于稳定，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分含量高于零添加馒头坯的水分含量。

蒸制刚开始时，馒头坯与蒸锅内热蒸汽之间存在温度差，热蒸汽迅速在馒头皮表面冷凝，形成一层水雾吸附在馒头皮上，随着蒸制的进行，馒头坯内外层形成压力差，使得水蒸气不断向馒头坯内部转移，当遇到低温区域冷凝下来，形成新的冷凝区域，并逐渐向馒头芯转移，使得馒头坯的水分含量不断增加。另外，由于馒头中淀粉糊化程度快速增加，馒头坯吸收大量水分，水分含量上升较快。低聚木糖有较高的持水性，在一定条件下，可吸收自身3.4-9.9倍的水分。添加2.0%低聚木糖更增加了馒头坯锁水性，水分含量增大更多。

（2）低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分活度的影响

 图2所示：2.0%低聚木糖的添加有明显降低蒸制过程中馒头坯水分活度的作用。蒸制0～10min，零添加和添加2.0%低聚木糖馒头坯的水分活度均呈增大趋势，零添加的馒头坯水分活度从0.956增加到0.968，添加2.0%低聚木糖的馒头坯分活度从0.884增加到0.915。蒸制10-30min，零添加馒头坯水分活度趋于稳定，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度继续增大到0.916，蒸制20min后有下降趋势。蒸制25min后，水分活度趋于稳定，达到0.906。

 蒸制0-10min时，由于蒸锅内气压的上升和温度的传递，馒头坯接触蒸锅内热蒸汽，温度很快上升，蛋白质逐渐变性，淀粉不断吸水糊化，水分存在状态较为稳定，结合水占比较大，水分活度较低；随着水蒸汽的不断传递，水分在馒头坯内部迁移，水分活度增大。随着蒸制时间的延长，水与淀粉和蛋白质结合程度趋于稳定，水分活度趋于稳定；添加低聚木糖的馒头坯，面团中的水分被低聚木糖吸收，直链淀粉间由于水分减少，更易于相互靠拢以氢键结合，相比于零添加的馒头坯，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度明显下降。蒸制0-20min时，添加2.0%低聚木糖的馒头坯与蒸锅内的热蒸汽进行水分的传递，水分活度有所增加，在蒸制25min后，低聚木糖本身的持水性作用使馒头坯吸附更多的水，而转变为结合水。随着馒头坯中蛋白质变性，形成致密的网络结构，与水分子的结合能力更加紧密，水分活度有所下降。

（3）低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分分布的影响

 水分子的不同存在状态直接影响着食品的品质与稳定性。核磁共振检测到馒头样品中水分的弛豫性质，拟和后得到水分弛豫时间常数，分别为T₂₁、T₂₂和T₂₃（T₂₁＜T₂₂＜T₂₃），它们相对应的质子信号分别为A₂₁、A₂₂、A₂₃，总质子信号为A。

 弛豫时间的大小表示水分子的流动性大小。根据弛豫时间的不同可以将食品中的水分为深层结合水T₂₁，弱结合水T₂₂及自由水T₂₃三种存在状态。T₂₁表示的是与蛋白质相结合的水分子，T₂₂表示的是与可溶性糖类及淀粉分子相结合的水分子，T₂₃表示的是淀粉与蛋白质之间相互交换分配的水分子。

 由图3可知：当醒发好的馒头坯未进行蒸制时，馒头坯的水分分布为强结合水、弱结合水和自由水；蒸制后，馒头坯的水分分布为强结合水和弱结合水，不存在自由水；在蒸制过程中T₂₁呈增大趋势，T₂₂呈减小趋势，A₂₁呈显著升高趋势，A₂₂呈显著降低趋势。蒸制0-8min内，T₂₁增加较快，T₂₂呈减小趋势；A₂₁增大较快，A₂₂降低较快；蒸制8-30min内，T₂₁继续增大，T保持稳定，A₂₁呈现小幅度升高，A₂₂小幅降低。

 在蒸制开始时，馒头坯与蒸锅内热蒸汽充分接触，温度很快升高，蛋白质快速变性，逐渐形成具有稳定结构的面筋骨架，淀粉吸水糊化，糊化的淀粉镶嵌在蛋白质网络中，馒头坯中的自由水率先被吸收，部分水分子与淀粉及蛋白质分子紧密结合在一起，变为不可流动的结合水，随着糊化度的不断升高，淀粉分子吸收越来越多的水分子，部分结合程度低的弱结合水转化为与蛋白质淀粉分子紧密结合的强结合水，故开始蒸制时，A₂₁增大较快，A₂₂降低较快；随着蒸制的进行T₂₁，T₂₂，A₂₁，A₂₂基本不再变化，说明与淀粉和蛋白质结合不紧密的水分子随着蒸制温度升高，逐步转化为与蛋白质、淀粉紧密相连的内部水分子，即不易流动的次级结合水转变强结合水，并且这一过程达到一种动态平衡。

 由图4可知：添加2.0%低聚木糖的馒头坯在蒸制0min时含有强结合水、弱结合水和自由水，当蒸制开始以后，自由水很快消失，只存在强结合水和弱结合水；蒸制0-10min内，T₂₁从0.07ms增大至0.17ms，T₂₂从8.68ms增大到10.01ms，A₂₁从11.19%增大至31.55%，A₂₂从87.70%下降至68.45%；蒸制20-30min内，T₂₁，T₂₂，A₂₁，A₂₂基本保持不变。

 比较图3和图4，添加2.0%低聚木糖的馒头坯NMR检测结果：质子信号A₂₁减小缓慢，A₂₂增大缓慢，A₂₃增大，弛豫时间T₂₁减小缓慢，T₂₂增大缓慢，T₂₃减小。说明在蒸制过程中，由于2.0%低聚木糖的添加，馒头坯中与可溶性糖类及淀粉分子相结合的弱结合水水的含量增加，弱结合水转变成强结合水的体系稳定时间更短。

试验结论

 比较零添加和添加2.0%低聚木糖的馒头坯，在蒸制过程中，水分含量均增大，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分含量增大更多；零添加馒头坯水分活度增大，添加2.0%低聚木糖的馒头坯水分活度先增大、后减小，并低于零添加馒头坯水分活度；水分分布情况为弱结合水向强结合水的转化，添加低聚木糖的馒头坯在蒸制过程中有更多的自由水转化成弱结合水，部分弱结合水转化为与淀粉蛋白质分子紧密结合的强结合水时间更快。 

参考资料：

宋娜, 李竹生, 张艳丽,等. 低聚木糖对蒸制过程中馒头坯水分变化的影响[J]. 粮食加工, 2021.