三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條的物性及品質(zhì)的影響

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(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海 200240)

馬鈴薯,又稱土豆、洋山芋,屬茄科多年生草本植物。其可食部分主要為塊莖,現(xiàn)已發(fā)展為全球第四大主要糧食作物。具有抗衰老、降血糖、瘦身的功能,是一種優(yōu)質(zhì)的保健品[1],所以實(shí)現(xiàn)馬鈴薯主食化有益于國民身體素質(zhì)的提升。2015年,中國啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略,加大技術(shù)攻堅,提升創(chuàng)新能力,推進(jìn)馬鈴薯加工成饅頭、面條、粉絲、包子等主食。

目前,國內(nèi)研究馬鈴薯在主食方面的應(yīng)用并不多,辛志平將馬鈴薯變性淀粉添加到面粉中以制作速凍餃,其糊化特性、凍融穩(wěn)定性、持水能力等都有一定的提升[2]。吳建平曾研究變性淀粉對面條品質(zhì)改良的機(jī)理,發(fā)現(xiàn)變性淀粉對面條溶出率、粘度及外觀等有較大的提升[3],但未對馬鈴薯面條做出過任何實(shí)驗(yàn)性評價。Takahiro Noda研究了馬鈴薯淀粉對面條的品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉對面條的糊化特性、物性等性質(zhì)有著明顯的改善作用[4]。禹潔研究了用馬鈴薯磷酸酯淀粉、木薯磷酸酯淀粉對青稞-小麥面團(tuán)流變學(xué)特性的影響,發(fā)現(xiàn)添加之后能明顯的降低面團(tuán)的吸水率、縮短面團(tuán)吸水時間等[5]。張馨文研究了用馬鈴薯氧化淀粉對面粉面團(tuán)及面條品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)添加3%～6%馬鈴薯氧化淀粉能提升粉質(zhì)及拉伸特性[6]。然而,用復(fù)合變性淀粉來改善馬鈴薯面條品質(zhì)的相關(guān)報道較少。因此本實(shí)驗(yàn)研究將馬鈴薯復(fù)合變性淀粉用于提升馬鈴薯面條的品質(zhì),并從物性、烹調(diào)特性、感官評定等方面考察其添加效果,從而為馬鈴薯復(fù)合變性淀粉應(yīng)用于改善馬鈴薯面條易糊湯,易斷條等問題提供理論基礎(chǔ)。

表1 馬鈴薯全粉面條感官評分表Table 1 The marking table of potato flour noodles

1 材料與方法

1.1材料與儀器

中筋小麥面粉(以下簡稱“面粉”)、馬鈴薯全粉(以下簡稱“全粉”) 大荒馬鈴薯全粉有限公司;馬鈴薯預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、馬鈴薯氧化交聯(lián)淀粉、馬鈴薯酯化交聯(lián)淀粉 實(shí)驗(yàn)室自制;丙二醇、KOH、醋酸、鹽酸、無水乙醇、NaOH 均為分析純,國藥化學(xué)試劑有限公司。

U-1810D紫外-可見分光光度計 譜儀器制造(上海)有限公司;快速水分測定儀 品重檢測設(shè)備有限公司;流變儀 Brookfield Rheometers DV-III Uitra;物性分析儀 歸遠(yuǎn)Universal TA;DC-18S醒發(fā)箱 新麥機(jī)械有限公司;FB-110Q超高壓均質(zhì)機(jī) 上海勵途機(jī)械設(shè)備工程有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 糊化特性的測定及混合粉比例的選取 采用流變儀對比例為5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶85、30∶70、35∶65、40∶60的全粉-面粉混合粉進(jìn)行糊化測定。用水分分析儀測定樣品的含水率(以14%為基準(zhǔn)),添加3.0 g樣品分散到25.0 g蒸餾水中,加入2.0 mL丙二醇。采用13 min Standard 1程序,從室溫加熱到50 ℃保溫1 min,以12 ℃/min升溫至95 ℃,保溫2.5 min,再以12 ℃/min降溫至50 ℃,保溫1 min[7]。

1.2.2 面條的制作 稱取適當(dāng)比例的全粉-面粉200 g混合均勻,再放入和面機(jī)內(nèi),倒入4%的鹽水90 mL,和面15 min,使其成為松散的顆粒,然后放進(jìn)壓面機(jī)內(nèi)壓延,面條機(jī)的輥間距為3.5 mm,使其成為連續(xù)的面片,再放入醒發(fā)箱內(nèi)(40 ℃)醒發(fā)20 min,然后取出壓延,輥間距分別為2.2、1.5、1.0 mm各兩次。再安裝面條機(jī)刀頭,面帶經(jīng)過刀頭,即可得面條[8]。

1.2.3 復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條物性的影響 通過分析選取適合比例的混合粉,并把實(shí)驗(yàn)分為三組。第一組添加預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、第二組添加氧化交聯(lián)淀粉、第三組添加酯化交聯(lián)淀粉,和面時分別用2%、4%、6%、8%、10%的復(fù)合變性淀粉替代面粉,不替代為對照組,再通過與步驟1.2.2相同的方法制作面條。采用物性分析儀分析面條物性[9],力的校準(zhǔn)為500 g負(fù)重自動校準(zhǔn),在拉伸測試中,十字頭以3.0 mm/s的速度拉伸。對于壓縮測試,四股面條線緊密的放在水平方向的平臺上,其壓縮循環(huán)用的是一半球形的探針(P/0.5HS),十字頭速度2.0 mm/s的速度下壓,下壓厚度為壓縮前30%。每個樣品分成三份,取平均值。

1.2.4 復(fù)合變性淀粉面條烹調(diào)特性的影響 取25.0 g(m0)面條浸入裝有500.0 mL蒸餾水燒杯中,然后烹調(diào)5 min,用錫箔紙包裹燒杯以減少水分蒸發(fā)而造成損耗。然后再將烹調(diào)過后的面條取出瀝干2 min,并稱重(m1);用膠頭滴管從燒杯上、中、下層均勻地各吸取10 mL置于105 ℃烘箱中干燥,直至質(zhì)量不變(m2),再將烹調(diào)后的面條烘干,稱其質(zhì)量(m3),重復(fù)三次取平均值。再將剩余的面湯用均質(zhì)機(jī)均質(zhì),用紫外可見分光光度計測定其在720 nm處的吸光值,并定為濁度[10]。再取長短均勻的面條40根,放入裝有1500 mL水中,并保持微沸,待面條芯的白色生粉剛剛消失,用筷子輕輕夾出面條,并計算出斷條的根數(shù),計為N。

吸水率(%)=(m1-m0)/m0×100

式(1)

烹調(diào)損耗(%)=50×m2/m0×100

式(2)

斷條率(%)=N/40×100

式(3)

1.2.5 感官評定實(shí)驗(yàn) 感官評定小組由15名訓(xùn)練過的成員組成,其中包括7名女性和8名男性。小組成員在分析前禁止吃辛辣食品,品嘗前用純凈水清潔口腔,評定的參數(shù)有,順滑度、咀嚼性、表面形態(tài)和總接受度。所有的參數(shù)設(shè)置感知強(qiáng)度為0～10分,詳見表1,且都在獨(dú)立房間內(nèi)完成[11]。

1.3數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次,結(jié)果表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。實(shí)驗(yàn)折線圖采用Excel 2010繪制,并采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)分析,三組數(shù)據(jù)之間的比較采用單因素方差分析的Duncan’s進(jìn)行分析,顯著性水平設(shè)定為0.05。

表2 馬鈴薯全粉添加量對混合粉糊化特性的影響Table 2 Effect of potato granule addition on the gelatinization properties of blended powder

注:表中肩標(biāo)字母不同表示顯著水平α=0.05時,各樣品處理之間差異顯著;表3同。

2 結(jié)果與分析

2.1糊化特性及面條斷條率、烹調(diào)損耗

由表2可知,全粉添加比例在0%～40%時,對面粉的峰值粘度有顯著(p<0.05)性影響,對糊化溫度影響不顯著。在不同比例混合粉糊化過程中,與對照組相比,當(dāng)全粉∶面粉為15∶85時,峰值粘度最多降低12.6%,全粉中無面筋蛋白,隨著全粉的添加,面粉中的面筋蛋白被稀釋,吸水作用被弱化,混合粉的峰值粘度下降,但馬鈴薯淀粉分子中支鏈較多,吸水后黏附性變大,兩者相互作用導(dǎo)致峰值粘度波動性下降。隨著全粉的增加,衰減值、回生值降低,表明全粉可以優(yōu)化面粉的凝膠穩(wěn)定性和抗老化特性。一方面,全粉中淀粉支鏈上的磷酸基團(tuán)之間產(chǎn)生排斥力,減弱了結(jié)晶區(qū)分子間氫鍵的締合程度[12],另一方面馬鈴薯淀粉吸水性較強(qiáng),隨著其在混合粉中的含量增高,減弱面粉的吸水性[13],兩方面因素共同作用導(dǎo)致面粉中的淀粉糊化不均勻,回生值、最終粘度下降。

如圖1所示,隨著全粉添加量的增加,馬鈴薯面條的烹調(diào)損耗、斷條率均升高,當(dāng)添加量低于20%時,烹調(diào)損耗增加緩慢,斷條率與烹調(diào)損耗皆低于10%;添加量高于20%時,烹調(diào)損耗上升較快,且斷條率大于10%。對于此結(jié)論,Tudorica認(rèn)為原因是,隨著全粉添加量的增加,馬鈴薯全粉中膳食纖維的量也隨著增加,膳食纖維在水合作用時,打破了水分在混合粉中蛋白質(zhì)與淀粉的分配平衡,導(dǎo)致淀粉與蛋白質(zhì)膨脹受到限制[14];而Abdel-Aal認(rèn)為,由于全粉中不含面筋蛋白,隨著全粉的加入,面粉中的面筋蛋白被稀釋,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被弱化,最終導(dǎo)致馬鈴薯面條的烹調(diào)損耗升高[15]。結(jié)合圖分析,選取比例為20∶80的全粉-面粉混合粉作為基礎(chǔ)粉,此時的斷條率與烹調(diào)損耗分別為10.9%、9%,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行品質(zhì)改良具有較大的可行性。

圖1 不同比例馬鈴薯全粉面條的烹調(diào)損耗及斷條率Fig.1 Effect of potato granule addition on breaking rate and cooking loss of potato-wheat blended powder noodles

2.2復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條物性的影響

由表3可知,在第一組數(shù)據(jù)中,隨著馬鈴薯預(yù)糊化交聯(lián)淀粉添加量的增加,黏著性升高,彈性、咀嚼性、延伸度先升后降。面條彈性越大,口感越順滑,越勁道。黏著性越強(qiáng),則越黏牙。咀嚼性則代表的是模擬人體口腔咀嚼食物所需要的能量,其值大小需適宜。當(dāng)馬鈴薯預(yù)糊化交聯(lián)淀粉添加量為4%時,咀嚼性、拉伸能量數(shù)值最高,彈性、黏著性、延伸度數(shù)值大小適中。由于馬鈴薯淀粉在預(yù)糊化過程中,淀粉分子間氫鍵斷裂,淀粉易吸水膨脹[16]。交聯(lián)過程中,不同淀粉分子間羥基鍵相互連接形成多維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),且此種作用力大于氫鍵,導(dǎo)致網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更能吸水鎖水。但隨著預(yù)糊化淀粉的比例不斷加大,吸水性強(qiáng)于面粉中的面筋蛋白,面粉吸水不完全,充分膨脹受阻,導(dǎo)致彈性等性能降低。第三組數(shù)據(jù)中,隨著添加馬鈴薯酯化交聯(lián)淀粉的增加,彈性、拉伸能量、延伸度先增大后減小,黏著性先降后升,當(dāng)添加量為6%時,拉伸性能最好,延伸性能、彈性、咀嚼性能大小適中。馬鈴薯淀粉酯化過程中引入親水基團(tuán)乙?；?其能與淀粉分子上的羥基基團(tuán)結(jié)合成氫鍵,淀粉分子之間氫鍵形成受阻,抑制了淀粉分子的積聚,又因乙酰基親水性好,所以在交聯(lián)之后整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性大幅度提升,在全粉與面粉中起著粘結(jié)劑的作用,使全粉與面粉形成質(zhì)地均勻的結(jié)構(gòu),面筋蛋白能夠接觸到整個體系里面的水分,使得拉伸能量、咀嚼性、延伸度值的增大,黏著性先降后升[17]。但隨著酯化交聯(lián)淀粉量的增加,使整個體系面筋蛋白不斷被稀釋,即使吸水充分,也支撐不起整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),故拉伸能量、延伸度會急劇降低[16]。第二組數(shù)據(jù)中可以看出,與其他組相比,添加馬鈴薯氧化交聯(lián)淀粉對面條彈性影響不大,添加馬鈴薯氧化交聯(lián)淀粉后,黏著性降低,當(dāng)添加量為4%時,咀嚼性、黏著性、延展性等大小適宜,這可能與引入的羧基基團(tuán)的親水性能有關(guān)。

表3 馬鈴薯復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條物性的影響Table 3 Effects of potato composite modified starches on potato noodles texture

綜合上述,當(dāng)預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的單個添加量分別為4%、4%、6%。對比三種復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條的物性指標(biāo),從彈性、咀嚼性、黏著性等方面考慮,選擇6%酯化交聯(lián)淀粉較合理。

2.3復(fù)合變性淀粉對面條烹調(diào)特性的影響

三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉的添加量對馬鈴薯面條的濁度、吸水率的影響結(jié)果如圖2a、b所示。隨著復(fù)合交聯(lián)淀粉的添加量增大,濁度都是先降低后升高,濁度達(dá)到最低值時,預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:5%、4%、5%,濁度分別為:0.138、0.229、0.242。未添加復(fù)合變性淀粉時,整個體系較分散,隨著馬鈴薯復(fù)合變性淀粉的添加,由于三者都具有良好的黏附作用,在混合粉體系中起著黏結(jié)劑的作用,使整個體系更加細(xì)密,致使面湯的濁度降低[18],但是隨著添加量的加大,面粉中面筋蛋白被稀釋,難以維持其網(wǎng)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故其濁度提高。如圖2b所示,添加馬鈴薯氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉之后,吸水率總體上升,原因可能是淀粉引入親水基團(tuán)后,使得整個混合粉體系吸水能力增強(qiáng);而淀粉經(jīng)過預(yù)糊化之后,淀粉分子充分吸水膨脹,且黏性較好,故使得混合粉吸水率增高。

圖2 復(fù)合變性淀粉對面條烹調(diào)特性的影響Fig.2 Effect of compound modified starches on the cooking characteristics of potato noodles

圖3 復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條感官特性的影響Fig.3 Effect of compound modified starches on the sensory properties of potato noodles

2.4復(fù)合交聯(lián)淀粉對馬鈴薯面條感官評定的影響

感官評定實(shí)驗(yàn),是最接近消費(fèi)者對產(chǎn)品的認(rèn)可度的一個重要環(huán)節(jié),能客觀考量和評估產(chǎn)品。結(jié)果如下,圖3a中,隨著馬鈴薯復(fù)合變性淀粉的添加,馬鈴薯面條的整體可接受度評分先升高后降低,當(dāng)其分值達(dá)到最高時,馬鈴薯預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:5%、5%、6%;圖3b中馬鈴薯面條外觀評分先升高后降低,當(dāng)其分值達(dá)到最高時預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:5%、4%、6%。圖3c中,馬鈴薯面條的咀嚼性評分先升高后降低,當(dāng)其分值達(dá)到最高時預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:5%、4%、6%;在圖3d中,馬鈴薯面條外觀評分先升高后降低,當(dāng)其分值達(dá)到最高時預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:4.5%、4%、6%。綜合上述,三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉的添加效果為,酯化交聯(lián)淀粉>氧化交聯(lián)淀粉>預(yù)糊化交聯(lián)淀粉,且預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的最優(yōu)其添加量分別為:6%、4.5%、4.5%,此時各項評分總和(總分40分)分別為:31.2、33.1、34.6,這一結(jié)果與物性分析結(jié)果基本吻合。

3 結(jié)論

通過對不同馬鈴薯全粉含量的全粉-面粉糊化特性、面條斷條率及烹調(diào)損耗的測定,得出最優(yōu)的全粉與面粉比例為20∶80,并作為基礎(chǔ)粉,添加三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉以探究對馬鈴薯面條物性、烹調(diào)特性以及感官評定的影響:隨著馬鈴薯預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉添加量的增加,拉伸能量、延展度均先升后降;添加氧化交聯(lián)淀粉時,黏著性降低、咀嚼性升高、彈性變化不大。烹調(diào)實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)果,三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條的濁度、吸水率等都有顯著性影響,濁度達(dá)到最低值時,預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的添加量分別為:5%、4%、5%。最后進(jìn)行的感官評定實(shí)驗(yàn)中,隨著三種不同的馬鈴薯復(fù)合變性淀粉的添加,馬鈴薯面條的整體可接受度、順滑度、咀嚼性、外觀等均經(jīng)歷先升高后降低的趨勢,并得出預(yù)糊化交聯(lián)淀粉、氧化交聯(lián)淀粉、酯化交聯(lián)淀粉的最優(yōu)添加量分別為5%、4%、6%,此時的各項評分總和(總分40分)分別為:31.2、33.1、34.6,故就添加效果相比而言,酯化交聯(lián)淀粉>氧化交聯(lián)淀粉>預(yù)糊化交聯(lián)淀粉,且酯化交聯(lián)淀粉的最佳添加比例分別為6%。

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