添加淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響

衛(wèi) 萍,游向榮,張雅媛,孫 健,黃承祖,李明娟,王 穎,周 葵,謝小強

(廣西農業(yè)科學院農產(chǎn)品加工研究所,廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西南寧 530007)

馬鈴薯的營養(yǎng)豐富且均衡,其主要成分為淀粉,還含有蛋白質、膳食纖維、維生素、礦物質、類胡蘿卜素以及綠原酸等對人體健康有益的活性物質[1-2]。在西方發(fā)達國家和地區(qū),馬鈴薯以主食形式消費,但在我國馬鈴薯主要以蔬菜或雜糧形式為人們所食用[3-4]。隨著國家馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的提出,馬鈴薯加工產(chǎn)品日漸增多,品種日趨豐富[5]。米粉是我國南方居民喜食的主食之一,在主食市場中占據(jù)重要地位,近年來,以其具有方便快捷、營養(yǎng)合理、口味多樣等特點不斷被消費者所接受和喜愛。因而,在米粉中添加一定比例的馬鈴薯全粉,加工成新型營養(yǎng)美味的馬鈴薯米粉既符合我國居民的飲食習慣,亦能很大程度上滿足人們對營養(yǎng)型主食的要求[6]。諶珍等[7]通過以添加50%馬鈴薯全粉的米粉為研究對象,比較了其與普通米粉在維生素、礦物質、膳食纖維、氨基酸等營養(yǎng)成分的不同以及食用品質之間的差異。證實了馬鈴薯米粉營養(yǎng)高于普通米粉。但在實際生產(chǎn)中,由于馬鈴薯全粉中的淀粉易糊化,難老化,與源自小麥、玉米等淀粉相比,膨脹率大、黏度熱穩(wěn)定性差,制作馬鈴薯米粉時存在易黏連、易斷條等難題。因而有必要添加一些食品改良劑對其進行改良。

目前,對于在調制型米粉生產(chǎn)中添加一些輔料和食品添加劑以改善米粉品質,國內外已有不少研究。主要的食品添加劑種類集中在單甘酯、復合磷酸鹽、食用膠(瓜爾豆膠、黃原膠、魔芋膠)、變性淀粉(馬鈴薯變性淀粉、木薯變性淀粉、玉米變性淀粉)等[8-11]。直接添加淀粉對米粉品質進行改良研究方面的報道不多,劉超[12]研究顯示添加15%玉米淀粉對濕米粉的綜合品質均有顯著的影響(p<0.05);鄧宏凱[13]研究得到隨著馬鈴薯淀粉加入量的增大,米粉的流失率減小,硬度、咀嚼度和拉伸性能升高,米粉的亮度值升高、色度值減小。以往研究的復合米粉中加入食品改良劑雖能達到一定的改善作用[14],但由于馬鈴薯具有自身的加工特性和要求,在開展馬鈴薯米粉加工前,有必要先確定適合其生產(chǎn)的食品改良劑種類及用量,但目前對于馬鈴薯米粉改良研究的相關研究報道還較少[15-16]。

本文研究添加玉米、小麥和馬鈴薯淀粉三種常用淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響,確定淀粉適宜用量以及改良效果,為淀粉應用于鮮濕馬鈴薯米粉工業(yè)化加工應用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯全粉 購自河南吉韓生物科技有限公司,放置時間為1年的早秈米(珍桂)購買于南寧市農貿市場;碘和鹽酸 為國產(chǎn)分析純;玉米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀粉 購自南寧市五一糧油市場;淀粉 為食品級。

JY6002型電子天平 上海良平儀器儀表有限公司;SZ-60型米粉機 廣州旭眾食品機械有限公司;101-2AB型電熱鼓風干燥箱 天津泰斯特儀器有限公司;G10S UV-Vis紫外/可見掃描分光光度計 Thermo Fisher Scientific;HP-200型精密色差儀 上海漢普光電科技有限公司;CT3型質構儀 美國BROOKFIELD公司;真空包裝機 鄭州玉祥包裝機械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鮮濕馬鈴薯米粉制作工藝 早秈米(桂朝)→浸泡(室溫,6～8 h)→磨漿(過100目篩網(wǎng))→調配(添加30%馬鈴薯全粉,玉米、小麥和馬鈴薯淀粉比例根據(jù)試驗需要添加)→擠壓成型(100～105 ℃)[16]

1.2.2 不同添加比例淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響 在前期研究的基礎上,確定馬鈴薯米粉中添加30%馬鈴薯全粉為宜,故本研究以添加30%馬鈴薯全粉開展試驗,對玉米、小麥和馬鈴薯3種不同淀粉考查的添加量均為0%、5%、10%、15%、20%和25%,將米漿、馬鈴薯全粉以及不同添加量淀粉混合后,打開米粉機電源開關,設置溫度為110 ℃,待溫度上升至100 ℃時打開冷卻風扇開關,往米粉機進料口加入混合好的米漿擠壓成型制得鮮濕馬鈴薯米粉,米粉冷卻后測定鮮濕馬鈴薯米粉的蒸煮品質(水分含量、透射比、碘藍值、吐漿值、斷條率)、色差、質構(硬度、彈性、咀嚼性)和拉伸性(峰值負載、峰值負載形變量)。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 水分含量 水分含量測定采用直接干燥法。具體操作：取潔凈的玻璃皿置于電熱恒溫鼓風干燥箱中,加熱約1.0 h,取出后置于干燥器中冷卻,稱量,即為恒重。稱取5 g左右(精確至0.0001 g)馬鈴薯米粉于此玻璃皿內,置于105 ℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中,干燥2～4 h,取出后放入干燥器中冷卻到室溫,稱量。然后再放入105 ℃干燥箱中干燥1 h左右,取出后于干燥器中冷卻到室溫,再稱量。并重復以上操作至前后兩次質量差低于2 mg,即為恒重。

1.2.3.2 透射比 透射比是透射光通量與入射光通量之比。透射比越高,提取液越透明,透射比越低,提取液越渾濁。準確稱量5.0 g的馬鈴薯米粉于250 mL的燒杯中,加入100 mL沸水浸泡2 min,取上清液于620 nm比色,空白采用蒸餾水[17]。

1.2.3.3 碘藍值 碘藍值是表示溶解在水中直鏈淀粉的含量,可溶性直鏈淀粉的含量越高,粘彈性越好,口感也越好。準確稱量5.0 g的馬鈴薯米粉于250 mL的燒杯中,加入100 mL沸水浸泡2 min,將上清液用濾紙過濾,取10 mL濾液于100 mL的容量瓶中,加入1 mL 0.1 mol/L的HCl及1 mL的碘液,定容后于620 nm波長下比色,讀取吸光值,即為提取液碘藍值?？瞻撞捎靡? mL 0.1 mol/L的HCl和1 mL碘液,加蒸餾水定容至100 mL[17]。

1.2.3.4 吐漿值 吐漿值是表示米粉經(jīng)沸水處理后脫溶于水中的量。從試樣中任取20 cm長的完整馬鈴薯米粉條10根,在試驗前稱重(m1),放入盛有500 mL沸水的燒杯中煮沸5 min后,取出全部米粉,待水溶液冷卻后,全部倒入500 mL容量瓶中定容,搖勻后吸取50 mL溶液移入干燥好的坩堝中稱重(m2),然后放入(105±2) ℃的鼓風干燥箱內烘干至恒重,稱重(m3)。按式(1)計算吐漿值[17]:

R1=10×(m2-m3)/m1(1-M)

式(1)

式中:R1:吐漿值,%;M:米粉含水量,%。

1.2.3.5 斷條率 斷條率測定方法是從樣品中選擇長度為20 cm以上的馬鈴薯粉條3份(每份8～10條),每份約100 g,分別置于相應器皿中,按樣品與水1∶15的比例投入沸水中,加蓋浸泡2 min,用筷子將試樣攪散,濾去湯汁,過冷水濾干,倒入瓷盤中,將長度不足10 cm和10 cm以上的粉條分開,分別稱重,按下式計算斷條率[17]。

式(2)

式中:m4:長度不足10 cm的粉條質量,g;m5:長度超過10 cm的粉條質量,g。

1.2.3.6 色差 馬鈴薯米粉色差的采用色差計進行測定,采用CIE Lab顏色空間坐標:L*,表示亮度,0表示黑色,100表示白色;a*表示紅綠之間的色澤,100表示紅色,-80表示綠色;b*表示黃藍之間的色澤,100表示黃色,-80表示藍色。ΔL*=L*樣品-L*標準(明度差異);Δa*=a*樣品-a*標準(紅/綠度差異);Δb*=b*樣品-b*標準(黃/藍差異);總色差按式(3)計算[18]。

式(3)

1.2.3.7 質構特性 馬鈴薯米粉質構和拉伸性能利用CT3質構儀進行測定。將鮮濕馬鈴薯米粉平行放于載物臺上,在TPA模式下對其進行質構測定。在前期多次試驗的基礎上,確定實驗參數(shù)條件為:探頭類型:TA5、形變量:50%、負載:5 g、測試速度:2 mm/s,平行試驗6次。從TPA質構曲線上可以得到質構參數(shù)。

鮮濕馬鈴薯米粉拉伸性測定采用TA-DGA雙向拉伸進行測試,選擇測試模式:拉伸測試;目標距離:50 mm、調整測量量:60 mm、負載:10 g、拉伸速度:2 mm/s,平行試驗6次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個試驗進行多次平行試驗,結果用平均值±標準差表示;采用SPSS 17.0和Origin 8.1數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)值進行顯著性分析及繪圖分析。

2 結果與分析

2.1 玉米淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響

2.1.1 玉米淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響 添加不同比例玉米淀粉,對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響,結果見表1。從表1可以看出,與對照組相比,添加玉米淀粉的馬鈴薯米粉水分含量顯著減小和透射比顯著增大(p<0.05),說明添加玉米淀粉可以減少米粉的溶出;添加量為10%時,碘藍值和吐漿值比未添加組發(fā)生顯著改變,碘藍值顯著增大(p<0.05),吐漿值顯著減少(p<0.05),說明馬鈴薯米粉品質得到一定的改善。

表1 玉米淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響

分析其原因是淀粉類添加劑具有很好的吸收能力,其增加了米粉末的吸水能力,使在擠壓或者老化過程中的糊化作用更徹底,同時使米粉內部具有更為緊密的結構,抑制了米粉中的淀粉流失,從而降低米粉在食用過程中的流失率。另外,淀粉類添加劑本身就具有相比傳統(tǒng)淀粉較低的糊化溫度,它的加入,必然使米粉的結構更緊密,從而使米粉的流失率減小[15]。此外,玉米淀粉添加比例在0%～15%范圍內,米粉蒸煮過程,均不斷條。但是添加比例達20%時,米粉易變脆和斷裂,說明玉米淀粉的添加量并非越大越好。分析原因可能是由于玉米淀粉的增加,相對減少了米粉中的蛋白含量,弱化了米粉致密的網(wǎng)絡結構。

2.1.2 玉米淀粉對馬鈴薯米粉色差的影響 添加不同比例玉米淀粉,對馬鈴薯米粉色差的影響,結果見表2。從表2可以看出,玉米淀粉添加量為5%時,色度值a*和b*值相比對照組顯著減小(p<0.05),說明玉米淀粉對馬鈴薯米粉色澤影響顯著;玉米淀粉添加比例為10%時,亮度值L*顯著減小(p<0.05),此時ΔEab值為4.26,說明米粉色差發(fā)生了較大改變。這與鄧宏凱[13]的研究添加馬鈴薯淀粉可以使米粉的亮度值增大的結果有所不同,分析原因可能是因為淀粉類物質雖然糊化溫度低,易凝膠且膠體透明,但是由于玉米淀粉本身帶有一定的色澤,而且馬鈴薯米粉中添加了馬鈴薯全粉,隨著玉米淀粉添加量的增大色澤變深,米粉的亮度值反而有所減小。

表2 玉米淀粉對馬鈴薯鮮濕米粉色澤的影響

2.1.3 玉米淀粉對馬鈴薯米粉質構和拉伸性能的影響 加入不同量玉米淀粉,從表3可以看出,馬鈴薯米粉的彈性在玉米淀粉添加量為20%以下時變化均不顯著,硬度和咀嚼度都逐漸升高,添加比例達到20%時又略有下降的趨勢。分析其原因,首先是玉米淀粉是高純度的淀粉,能夠增加米粉的凝膠性能,使米粉具有很好的柔韌性。更重要的是玉米淀粉中的淀粉成分中含有較高比例的直鏈淀粉,使米粉內部的淀粉凝膠回生值較小,制作出來的米粉具有十分緊密的結構;其次,淀粉類物質具有很強的吸水性,糊化溫度低,糊化時能產(chǎn)生高黏度,冷卻后易于形成凝膠,該膠體具有十分光滑的表面,沉積在米粉的表面,使米粉的硬度和咀嚼度增大[19]。但當玉米淀粉添加量超過15%時,由于淀粉的增多,相對減少了米粉中的蛋白含量,弱化了米粉致密的網(wǎng)絡結構,因此,米粉硬度和咀嚼性又略有降低。

表3 玉米淀粉對馬鈴薯米粉質構的影響

玉米淀粉對馬鈴薯米粉的峰值負載和峰值負載形變量的影響如圖1所示,從圖1可以看出馬鈴薯米粉的峰值負載和峰值負載形變量在玉米淀粉添加量為20%范圍內變化趨勢與硬度值類似,呈先增大后減小的趨勢。分析其原因,與米粉硬度變化趨勢的原因一致,都是由于馬鈴薯中含有較高比例的直鏈淀粉,使米粉內部的淀粉凝膠回生值較小,制作出來的米粉具有十分緊密的結構;其次,淀粉類添加具有較低的糊化溫度,造成米粉具有很高的粘度,同時淀粉類添加劑在逐漸降溫的情況下會發(fā)生凝膠,該膠體具有十分光滑的表面,沉積在米粉的表面,使米粉在食用時非?；?且柔韌性強,因此米粉的峰值負載和峰值負載形變量隨著玉米淀粉添加量的增加而增大。但當玉米淀粉添加量超過15%時,由于淀粉的增多,相對減少了米粉中的蛋白含量,弱化了米粉致密的網(wǎng)絡結構,因此,米粉峰值負載和峰值負載形變量又減小。

圖1 玉米淀粉對馬鈴薯米粉拉伸性能的影響

2.2 小麥淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響

2.2.1 小麥淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響 不同小麥淀粉添加量對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響見表4。從表4可以看出,相比對照組所制馬鈴薯米粉的水分含量顯著減小(p<0.05)。透射比顯著增大(p<0.05),說明小麥淀粉可以減少米粉的溶出;添加量為5%時,碘藍值顯著增大,吐漿值顯著減少(p<0.05),并且小麥淀粉在添加范圍內馬鈴薯米粉蒸煮過程均不斷條。說明小麥淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質改善效果顯著。分析其原因，這與小麥淀粉類似,淀粉類添加劑具有很好的吸水能力,增加了米粉的吸水能力,使米粉在擠壓或者老化過程中糊化更徹底,米粉內部具有更為緊密的結構,從而降低米粉在食用過程中的流失率。只是由于淀粉種類的不同,在改善米粉品質方面有一定差異。

表4 小麥淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響

2.2.2 小麥淀粉對馬鈴薯米粉色差的影響 小麥淀粉添加量對馬鈴薯米粉色差的影響見表5。從表5可以看出,小麥淀粉添加量為10%時,亮度值L*相比對照組顯著減小(p<0.05),色度值a*和b*隨著小麥淀粉添加量的增大先減小后增大,其中a*變化不顯著。此時ΔEab值為2.74,相比玉米淀粉而言,小麥淀粉對馬鈴薯米粉亮度值和色度值影響較小。分析原因在于淀粉種類和色澤不同,對馬鈴薯米粉色澤影響有一定差異。

表5 小麥淀粉對馬鈴薯米粉色澤的影響

2.2.3 小麥淀粉對馬鈴薯米粉質構和拉伸性能的影響 小麥淀粉對馬鈴薯米粉質構的影響見表6。從表6可以看出,隨著小麥淀粉添加量的增大,馬鈴薯米粉的硬度值、彈性和咀嚼性增大,說明添加小麥淀粉對米粉的質構值有所改善,但是當添加量超過20%時,硬度好、彈性和咀嚼性值又略有下降,鑒于在實際生產(chǎn)中添加量為20%時米粉比較干硬,為獲得較好的硬度、彈性和咀嚼性建議小麥淀粉添加量為10%～15%較合適。

表6 小麥淀粉對馬鈴薯米粉質構的影響

小麥淀粉對馬鈴薯米粉拉伸性能的影響見圖2,從圖2可以看出,小麥淀粉添加比例達15%時,30%馬鈴薯米粉的峰值負載顯著增大(p<0.05),進一步增大小麥淀粉的添加量,峰值負載反而略有下降,峰值負載形變量也有類似的變化趨勢,但變化不顯著。其結果與質構的變化相類似,分析原因但當添加量超過15%時,由于淀粉的增多,相對減少了米粉中的蛋白含量,弱化了米粉致密的網(wǎng)絡結構,因此,米粉峰值負載和峰值負載形變量又略有降低。

圖2 小麥淀粉對馬鈴薯米粉拉伸性能的影響

2.3 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉品質的影響

2.3.1 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響 不同馬鈴薯淀粉添加量對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響見表7。從表7可以看出不同馬鈴薯淀粉添加量相比對照組馬鈴薯米粉的水分含量顯著減小(p<0.05)。透射比在添加量為5%～20%時顯著增大(p<0.05),吐漿值顯著減小(p<0.05),說明添加馬鈴薯淀粉可以減少米粉的溶出。而碘藍值和斷條率在馬鈴薯淀粉添加比例0%～25%范圍內,變化均不顯著。分析其原因與玉米、小麥淀粉類似,在于淀粉類物質具有很好的吸水能力,其增加了米粉的吸水能力。

表7 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉蒸煮品質的影響

2.3.2 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉色差的影響 不同馬鈴薯淀粉添加量對馬鈴薯米粉色差的影響見表8。從表8可以看出,馬鈴薯淀粉添加量為5%時,亮度值L*、色度值b*相比對照組顯著減小(p<0.05),色度值a*顯著增大(p<0.05),此時ΔEab值為5.54,由此說明，相比玉米淀粉和小麥淀粉,馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉的色澤影響較大,分析原因可能是馬鈴薯淀粉相比其他淀粉更易受熱處理的影響,并且與馬鈴薯全粉中所含的多酚、糖等發(fā)生美拉德反應導致顏色變暗[20]。

表8 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉色澤的影響

2.3.3 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉質構和拉伸性能的影響 不同馬鈴薯淀粉添加量對馬鈴薯米粉質構的影響見表9。從表9可以看出,馬鈴薯米粉的硬度隨馬鈴薯淀粉添加量的增大顯著增大(p<0.05),添加量為20%時,咀嚼性顯著增大(p<0.05),而彈性值在添加量范圍內變化均不顯著。而在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)隨著馬鈴薯淀粉添加量增大,米粉變得黏連嚴重,相比玉米淀粉和小麥淀粉而言,馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉質構改善效果差。

表9 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉質構的影響

不同馬鈴薯淀粉添加量對馬鈴薯米粉質構的影響見圖3。從圖3可以看出，馬鈴薯淀粉添加量為15%時,米粉的峰值負載顯著增大(p<0.05);但在0%～25%添加量范圍內,馬鈴薯米粉的峰值負載形變量均變化不顯著。說明馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉拉伸性能改善效果欠佳。

圖3 馬鈴薯淀粉對馬鈴薯米粉拉伸性能的影響

3 結論

綜上所述,在蒸煮特性方面,3種淀粉對米粉含水量影響均顯著;玉米和小麥淀粉能使透射比值顯著增大,5%～20%馬鈴薯淀粉亦可使米粉透射比顯著增大;10%玉米淀粉能使碘藍值顯著增大;10%玉米淀粉、5%小麥淀粉以及5%～20%馬鈴薯淀粉能使米粉吐漿值顯著減小,但是添加3種淀粉對斷條率影響均不顯著。在色澤影響方面,玉米、小麥和馬鈴薯淀粉分別添加10%、10%和5%時米粉亮度L*顯著減小,色度值a*和b*亦發(fā)生不同程度變化。在質構特性影響方面,5%～15%玉米淀粉可有效改善硬度、峰值負載,但添加量達到20%時峰值負載形變量顯著減小;小麥淀粉可有效改善彈性,添加10%～15%即可有效改善硬度,添加15%～20%可有效改善峰值負載和咀嚼性;馬鈴薯淀粉可有效提高米粉的硬度,但添加量達20%時米粉黏連嚴重。綜合考慮對各項指標的影響,得到淀粉對馬鈴薯米粉品質改善效果最優(yōu)的是小麥淀粉,次之為玉米淀粉,而馬鈴薯淀粉改善效果最差。在馬鈴薯米粉實際生產(chǎn)中,鑒于米粉的色澤和硬度對消費者的選擇性影響較大以及綜合考慮生產(chǎn)成本,建議玉米和小麥淀粉添加量分別為5%和10%。此外,本文僅對米粉生產(chǎn)常用的三種淀粉進行單獨研究,今后可深入對淀粉進行復配研究。