陳 潔,李 璞,汪 磊,王彥波
河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001
馬鈴薯生全粉是新鮮馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、粉碎、護(hù)色、脫水、干燥、磨粉制成的,其膳食纖維含量豐富,不含面筋蛋白,加工性能受阻,而小麥粉面筋蛋白含量高,將其與小麥粉混合,可提高其加工性能。面條是我國(guó)的傳統(tǒng)主食,深受國(guó)民的喜愛(ài),近年來(lái)隨著生活水平的日益提高,單一的小麥面條已不能滿足消費(fèi)者渴望營(yíng)養(yǎng)均衡豐富的需求,雜糧面條已成為研究的熱點(diǎn)。馬鈴薯在面制品中的應(yīng)用大多是在小麥粉中添加馬鈴薯全粉,馬鈴薯全粉中60%~80%的成分均為淀粉[1],馬鈴薯淀粉粒徑比小麥淀粉粒徑大,吸水性強(qiáng),易吸水膨脹[2]。Singh等[3]對(duì)從馬鈴薯中提取出的淀粉的基本性質(zhì)和理化組成進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果表明直鏈淀粉含量與膨潤(rùn)度、峰值黏度呈負(fù)相關(guān)。此外,馬鈴薯支鏈淀粉分子上結(jié)合有磷酸基,使其具有優(yōu)良的糊化特性,淀粉顆粒在加熱糊化過(guò)程中,先吸水溶脹,然后崩裂解體形成淀粉糊。Zaidul等[4]將馬鈴薯淀粉添加到小麥面粉中,通過(guò)RVA對(duì)馬鈴薯淀粉-面粉混粉的糊化特性進(jìn)行研究,結(jié)果表明混粉的峰值黏度、最終黏度均高于小麥面粉。趙煜等[5]認(rèn)為添加馬鈴薯泥所制得的面條有馬鈴薯清香味,適合大眾口味。郭祥想[6]添加15%馬鈴薯熟粉所做的面條具有怡人的馬鈴薯香味。劉穎等[7]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)馬鈴薯熟粉添加量在20%以下時(shí),面條具有較好的品質(zhì)。市場(chǎng)上現(xiàn)有的馬鈴薯面條多為熟粉面條,對(duì)馬鈴薯生全粉面條的研究較少,作者將馬鈴薯生全粉添加到小麥粉中,研究混粉特性及混粉面條性質(zhì),對(duì)開(kāi)發(fā)馬鈴薯面條具有重要意義。
馬鈴薯生全粉:自制;特一粉(小麥粉):河南鄭州金苑面業(yè)。
乙醚、濃鹽酸、濃硫酸、冰乙酸、無(wú)水乙醇、氫氧化鈉、硫代硫酸鈉、碘、碘化鉀:天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;淀粉葡萄糖苷酶液:上海麥克林生化科技有限公司。
SIGMA 3K15離心機(jī):北京五洲東方科技發(fā)展有限公司;HH-S恒溫水浴鍋:金壇市醫(yī)療儀器廠;電熱鼓風(fēng)干燥箱:天津泰斯特儀器有限公司;快速黏度分析儀:瑞典PERTEN儀器公司;粉質(zhì)儀:德國(guó)Brabender公司;和面機(jī):北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心;小型制面機(jī)組:北京騰威機(jī)械有限公司;TA-XTplus質(zhì)構(gòu)儀:英國(guó)Stable Micro System公司;KDN-520全自動(dòng)凱氏定氮儀:杭州綠博儀器有限公司;TU-1810紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。
1.3.1 馬鈴薯生全粉的制備工藝流程
新鮮馬鈴薯→清洗→去皮→銼磨→護(hù)色→離心脫水→熱風(fēng)氣流干燥→磨粉。
1.3.2 原料基本理化指標(biāo)與特征指標(biāo)測(cè)定
1.3.2.1 基本理化指標(biāo)測(cè)定
參照 GB 5009.3—2016的方法測(cè)定水分含量;參照GB 5009.4—2016的方法測(cè)定灰分含量;參照GB 5009.6—2016的方法測(cè)定脂肪含量;參照GB/T 5009.5—2016的方法測(cè)定蛋白質(zhì)含量;參照Concansvalin-A沉淀法測(cè)定直鏈淀粉含量與支鏈淀粉含量。
1.3.2.2 游離淀粉含量測(cè)定
參考呂耀昌等[8]的方法測(cè)定游離淀粉含量,并稍做修改。取0.5 g樣品溶于100 mL熱水中,將溶液過(guò)濾。將4 mL濾液和1 mL淀粉葡萄糖苷酶液混合,60 ℃水浴30 min,冷卻后定容至10 mL。然后分別吸取1 mL樣品處理液(酶空白液、樣品空白液)與5 mL GOP溶液混合,35 ℃水浴45 min,避光放置10 min,于波長(zhǎng)505 nm處測(cè)定混合液的吸光度。以質(zhì)量濃度為0.04~0.16 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
式中:A1、A2和A3分別為樣品處理液、酶空白液和樣品空白液所測(cè)吸光度與標(biāo)準(zhǔn)曲線中對(duì)應(yīng)葡萄糖質(zhì)量,μg;B為樣品質(zhì)量,mg;葡萄糖-淀粉轉(zhuǎn)化因子為0.9。
1.3.3 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉制備
將馬鈴薯生全粉與小麥粉混合,分別配成馬鈴薯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%的混粉。
1.3.4 凍融穩(wěn)定性測(cè)定
參考孫慧敏等[9]的測(cè)定方法,并做適當(dāng)修改。將不同馬鈴薯添加比例的混粉,配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的混合液,加熱使其充分糊化。稱取30 g冷卻后的混合液于50 mL離心管中,在-18 ℃的冰箱中冷凍24 h,在40 ℃水浴中解凍1 h后,3 000 r/min離心20 min,稱量上清液質(zhì)量。凍融穩(wěn)定性用析水率表示,計(jì)算公式為:
式中:m1為混粉質(zhì)量,g;m2為上清液質(zhì)量,g。
1.3.5 吸水性測(cè)定
參考沈曉萍等[10]的方法,并做適當(dāng)修改。稱取2.5 g混粉溶于30 mL蒸餾水并在40 ℃的水浴中攪拌20 min,以3 000 r/min離心25 min,移去上清液,稱量離心管中沉淀質(zhì)量,計(jì)算每克樣品吸收水的質(zhì)量。吸水性計(jì)算公式為:
式中:m1為離心管中沉淀質(zhì)量,g;m為混粉質(zhì)量,g。
1.3.6 溶解度和膨潤(rùn)力測(cè)定
參考Anderson等[11]的方法,并做適當(dāng)修改。稱取2.5 g混粉溶于30 mL蒸餾水并在95 ℃的水浴鍋中放置30 min,以4 000 r/min離心20 min。離心之后,將上清液轉(zhuǎn)移到恒質(zhì)量的鋁盒中,在105 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量。溶解度(S)和膨潤(rùn)力計(jì)算公式為:
式中:上清液干物質(zhì)質(zhì)量記為A,g;離心管中的沉淀質(zhì)量記為P,g;W為混粉質(zhì)量,2.5 g。
1.3.7 糊化特性測(cè)定
參照單珊等[12]的方法。
1.3.8 粉質(zhì)特性測(cè)定
粉質(zhì)特性按照GB/T 14614—2019中方法測(cè)定。
1.3.9 面條制作
取各梯度混粉,分別加混粉質(zhì)量35%的水、1.5%的鹽,經(jīng)針式和面機(jī)和面4 min,醒面20 min,由壓面機(jī)組壓制成厚度為1 mm的面片,再用切刀將面帶切成寬度為3 mm的鮮濕面條。
1.3.10 面條質(zhì)構(gòu)特性和拉伸特性測(cè)定
面條質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定采用P35探頭,測(cè)前速度3.00 mm/s,測(cè)中速度1.00 mm/s,測(cè)后速度5.00 mm/s,應(yīng)變70%,應(yīng)變力5.00 g;面條拉伸測(cè)定采用A/SPR探頭,測(cè)前速度2.00 mm/s,測(cè)中速度3.30 mm/s,測(cè)后速度10.00 mm/s,應(yīng)變70%,應(yīng)變力5.00 g。
1.3.11 面條感官評(píng)價(jià)
選擇7名專業(yè)研究員作為感官評(píng)價(jià)員,根據(jù)LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1),獨(dú)自完成對(duì)面條的感官評(píng)價(jià),滿分100,評(píng)價(jià)結(jié)果取平均值。
表1 面條感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
1.3.12 數(shù)據(jù)分析
采用SPSS 20和Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析、相關(guān)性分析、逐步回歸分析(P<0.05),采用Origin 2016繪制圖表。
2.1.1 馬鈴薯生全粉和小麥粉的基本性質(zhì)
由表2可知,馬鈴薯生全粉與小麥粉相比,具有低水分、低蛋白、低脂肪、高礦物質(zhì)含量等特點(diǎn),馬鈴薯生全粉中直鏈淀粉含量低于普通小麥粉,而支鏈淀粉含量高于小麥粉,游離淀粉含量則略低于普通小麥粉。
表2 馬鈴薯生全粉和小麥粉的化學(xué)組成
2.1.2 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉水合特性
由圖1可知,隨著馬鈴薯生全粉添加量的增大,混粉的析水率呈顯著下降趨勢(shì)。析水率可以反映淀粉乳在冷凍與融化交替變換時(shí),淀粉的穩(wěn)定性。析水率越大,說(shuō)明其凍融穩(wěn)定性越差[13],即凍融穩(wěn)定性隨著生全粉含量的增加而有所提高,凍融穩(wěn)定性與淀粉的種類、淀粉分子大小、直鏈淀粉結(jié)構(gòu)及含量的多少都有關(guān),一般情況下,直鏈淀粉含量越高,凍融穩(wěn)定性越差[14]。由于淀粉種類不同,馬鈴薯淀粉分子大于小麥淀粉,馬鈴薯生全粉中直鏈淀粉含量低于小麥粉,故隨著混粉中馬鈴薯生全粉比例的增加,混粉的凍融穩(wěn)定性提高?;旆鄣奈噪S著馬鈴薯生全粉添加量的增大而增加,主要原因是馬鈴薯淀粉的顆粒直徑較大,結(jié)構(gòu)較松散,水分子容易滲透,當(dāng)生全粉加入到小麥粉中,混粉體系的整體結(jié)構(gòu)較為松散,吸水性上升。
注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),圖2同。
淀粉的溶解度和膨潤(rùn)力反映了淀粉和水相互作用的大小[15]。由圖2可知,隨著馬鈴薯生全粉含量的增加,混粉的溶解度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),膨潤(rùn)力出現(xiàn)上升趨勢(shì)。淀粉的溶解度與淀粉遇水膨脹過(guò)程中直鏈淀粉溢出的含量呈正相關(guān)[16],因?yàn)轳R鈴薯生全粉中直鏈淀粉含量低于小麥粉,故在混粉與水相互作用時(shí),溢出的直鏈淀粉含量相對(duì)也就偏少,導(dǎo)致隨著生全粉含量的增加,混粉的溶解度降低。膨潤(rùn)力與淀粉顆粒比表面積、結(jié)構(gòu)和顆粒直徑范圍有關(guān)[14],馬鈴薯顆粒直徑雖大于小麥粉,但其顆粒范圍較廣,結(jié)構(gòu)結(jié)合較松,這類淀粉所特有的結(jié)構(gòu)特性是支鏈淀粉分子中D-葡萄糖在C-6和C-3位置上含有磷酸鹽酯,具有天然的磷酸基團(tuán),磷酸基團(tuán)具有相互排斥的作用,這也是淀粉膨潤(rùn)力增加的原因之一;另外,馬鈴薯生全粉中直鏈淀粉含量與脂肪含量均低于小麥粉,而且直鏈淀粉-脂類復(fù)合物在一定程度上阻礙了淀粉膨脹[17],這可能也是導(dǎo)致隨著馬鈴薯生全粉添加量的增大,混粉膨潤(rùn)力變大的原因。
圖2 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉溶解度及膨潤(rùn)力變化
2.1.3 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉糊化特性
由表3可知,馬鈴薯生全粉的添加使混粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、衰減值、回生值均有所增加,且隨著生全粉添加量的增大,繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì);出峰時(shí)間和糊化溫度隨著生全粉添加量的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。說(shuō)明生全粉的添加可以增加混粉的黏性,使混粉更易糊化。峰值黏度指淀粉在遇水升溫過(guò)程中淀粉的膨脹程度[18-19],支鏈淀粉含量越高,淀粉顆粒越大,峰值黏度越高[20-22],所以隨著生全粉添加量的增大,混粉體系的峰值黏度增大。有研究表明,淀粉峰值黏度與面條品質(zhì)存在正相關(guān)關(guān)系[23]。衰減值反映了淀粉的熱糊穩(wěn)定性,值越大說(shuō)明淀粉越不耐剪切,生全粉的加入,降低了混粉的熱糊穩(wěn)定性;回生值反映了淀粉的老化情況,生全粉的加入雖然使混粉更易回生,但是適當(dāng)?shù)幕厣鷮?duì)于淀粉凝膠強(qiáng)度及韌性具有積極的作用。糊化溫度因直鏈淀粉含量、結(jié)晶度的不同而存在差異,直鏈淀粉含量高、結(jié)晶度高的淀粉,其晶體結(jié)構(gòu)緊密,晶體溶解所需熱量大,其糊化溫度較高,馬鈴薯淀粉中直鏈淀粉含量低于小麥粉,且晶體結(jié)構(gòu)為B型晶體,結(jié)晶度低于小麥粉,故生全粉的添加會(huì)使混粉在加工過(guò)程中更易熟制,節(jié)約生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。
表3 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉糊化特征值
2.1.4 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉的粉質(zhì)特性
由表4可知,當(dāng)生全粉添加量為0時(shí),小麥粉吸水率為57.8%,當(dāng)生全粉添加量增加到45%時(shí),混粉吸水率為65.5%,馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉吸水率(y)隨著馬鈴薯生全粉添加量(x)的增加而增加,將數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,其方程為:y=0.157 2x+58.103,R2=0.994,即馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉吸水率與馬鈴薯生全粉添加量呈顯著線性正相關(guān)。此結(jié)果與圖1中馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉吸水性的結(jié)果相一致,原因主要包括:一是與馬鈴薯淀粉顆粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān),其顆粒直徑大,顆粒范圍廣,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松,水分子較易滲透;二是馬鈴薯生全粉自身水分含量低于小麥粉水分含量;三是馬鈴薯生全粉中含有很多膳食纖維,其持水性高于淀粉,尤其是不溶性膳食纖維的吸水能力更強(qiáng)[23],這些因素都會(huì)導(dǎo)致添加了馬鈴薯生全粉的混粉體系更易吸水。
表4 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉的粉質(zhì)特性
混粉的形成時(shí)間隨著馬鈴薯生全粉的添加顯著下降,由4.20 min下降至0.85 min,形成時(shí)間的長(zhǎng)短反映了混粉中面筋含量的多少,由于馬鈴薯生全粉中不含面筋蛋白,所以將生全粉添加到小麥粉中使得混粉體系中總體的面筋蛋白含量減少,直接減少了面筋的形成時(shí)間?;旆鄣姆€(wěn)定時(shí)間反映了面筋的穩(wěn)定性及面筋的筋力,穩(wěn)定時(shí)間隨著生全粉添加量的增加呈下降趨勢(shì),從5.72 min下降至0.92 min,因?yàn)轳R鈴薯生全粉的吸水性大于小麥粉,故導(dǎo)致混粉面團(tuán)的吸水率增加,過(guò)量的水分會(huì)影響面筋的品質(zhì)[24],進(jìn)而影響其穩(wěn)定性及筋力,使得面團(tuán)在攪拌時(shí)表現(xiàn)出較差的耐攪拌能力,穩(wěn)定時(shí)間下降。混粉的弱化度隨著生全粉含量的增加而上升,評(píng)價(jià)值隨著生全粉含量的增加而下降,表明生全粉的添加量增加使得混粉面團(tuán)的抗機(jī)械攪拌力變差,耐揉度下降??偟膩?lái)說(shuō),生全粉的添加量增加使得混粉面團(tuán)面筋蛋白含量下降,面團(tuán)吸水率上升,直接導(dǎo)致面團(tuán)面筋含量及質(zhì)量下降,也使得面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間下降,面團(tuán)的耐攪拌能力變差,弱化度增大,評(píng)價(jià)值減小,改變了面團(tuán)的粉質(zhì)特性。
2.2.1 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條的質(zhì)構(gòu)特性
由表5可知,面條的硬度、彈性和咀嚼性均隨著混粉中馬鈴薯生全粉添加量的增大而下降;硬度和咀嚼性下降是因?yàn)殡S著混粉中馬鈴薯生全粉含量的增加,面團(tuán)吸水率升高,導(dǎo)致面條水分含量上升,又加之馬鈴薯淀粉糊化溫度低,使得生全粉添加量越高的面條越易糊化熟制,面條偏軟,導(dǎo)致其硬度和咀嚼度下降。彈性下降是因?yàn)轳R鈴薯生全粉中不含面筋蛋白,隨著生全粉含量的增加,混粉體系中面筋蛋白的含量下降,不利于面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,使得制成的面條彈性顯著下降。當(dāng)馬鈴薯生全粉添加量小于15%時(shí),面條的硬度、彈性、咀嚼性無(wú)顯著變化,當(dāng)添加量為25%~30%時(shí),各指標(biāo)之間無(wú)顯著性差異,當(dāng)添加量超過(guò)30%,面條品質(zhì)出現(xiàn)了顯著性下滑,尤其當(dāng)添加量為45%時(shí),壓延中出現(xiàn)分層,無(wú)法壓延至1 mm厚制成面條。
表5 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條質(zhì)構(gòu)特性
2.2.2 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條的拉伸特性
由表6可知,馬鈴薯生全粉的添加會(huì)顯著影響混粉面條的拉伸特性,其拉斷力和拉斷距離均逐漸下降。在小麥粉面條制作過(guò)程中蛋白質(zhì)有限溶脹相互作用形成二硫鍵,對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)起到支撐和穩(wěn)定的作用[25],小麥淀粉吸水膨脹,有序地填充在面筋網(wǎng)絡(luò)中,使得小麥面條具有良好的延展性和彈性,面條有較大的拉斷力和拉斷距離;但馬鈴薯淀粉顆粒大,吸水性強(qiáng),影響面筋網(wǎng)絡(luò)的形成[26]。當(dāng)馬鈴薯生全粉添加量小于20%時(shí),混粉面條拉斷力與小麥粉面團(tuán)無(wú)顯著性差異,拉斷距離較穩(wěn)定,當(dāng)馬鈴薯生全粉添加量大于30%時(shí),拉斷力與拉斷距離顯著下降,當(dāng)添加量為45%時(shí),已經(jīng)無(wú)法壓延成面條。
表6 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條拉伸特性
2.2.3 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條的感官評(píng)價(jià)
由圖3可知,馬鈴薯生全粉的添加量對(duì)混粉面條的適口性、韌性、黏性以及透明度和食味等方面的影響是顯著的。當(dāng)添加量小于15%時(shí),感官總評(píng)分與小麥粉面條相近,當(dāng)添加量超過(guò)30%時(shí),感官總評(píng)分低于80分。由圖3可知,混粉面條的適口性和韌性隨著馬鈴薯生全粉添加量的增大出現(xiàn)下降趨勢(shì),這是因?yàn)樯鄣募尤氩焕诿鏃l中的面筋網(wǎng)絡(luò)形成,使面筋的筋力和強(qiáng)度有所下降,面條的適口性與韌性也隨之減弱?;旆勖鏃l的表觀和黏性也隨著生全粉添加量的增大出現(xiàn)下降趨勢(shì),尤其當(dāng)生全粉添加量超過(guò)30%后,面條的評(píng)分顯著下降,原因是當(dāng)生全粉的添加量過(guò)大時(shí),面筋網(wǎng)絡(luò)的形成更加不緊密,面片在壓延中會(huì)出現(xiàn)輕微分層的現(xiàn)象,導(dǎo)致面條在煮后表觀形態(tài)變得不光滑,再加之馬鈴薯淀粉的高黏度特性,使得混粉面條的黏度增加?;旆勖鏃l的透明度隨著生全粉的添加呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì),這與馬鈴薯淀粉糊化后呈現(xiàn)高透明度相關(guān)。馬鈴薯淀粉顆粒在加熱時(shí)因其顆粒結(jié)構(gòu)和高吸水性的特點(diǎn),能快速糊化,且因糊化完全度高,糊漿中基本沒(méi)有完整的淀粉顆粒能對(duì)光線進(jìn)行折射,而且馬鈴薯淀粉顆粒中所含的磷酸基阻止了氫鍵在淀粉分子間和分子內(nèi)的締合作用,從而減少了光線的反射強(qiáng)度,使得糊化后的馬鈴薯淀粉具有高透明度[27],當(dāng)添加量達(dá)到35%時(shí),面條表面的不光滑狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)上透明度降低?;旆勖鏃l的食味因加入了適量的生全粉而具有馬鈴薯清香味,在添加量為25%時(shí),食味評(píng)分最高,但隨著生全粉添加量的增大,馬鈴薯味過(guò)重,掩蓋了面條本來(lái)有的麥香味道,食味有所下降。
圖3 馬鈴薯生全粉-小麥粉混粉面條感官評(píng)價(jià)
通過(guò)對(duì)馬鈴薯生全粉和小麥粉基本性質(zhì),混粉的水合特性、糊化特性、粉質(zhì)特性及混粉面條的質(zhì)構(gòu)特性、拉伸特性、感官評(píng)價(jià)進(jìn)行研究,得出以下結(jié)論:與小麥粉相比,馬鈴薯生全粉脂肪與直鏈淀粉含量較低,支鏈淀粉含量較高,淀粉顆粒較大,使得混粉易吸水膨脹,凍融穩(wěn)定性較高,溶解度較低;加熱時(shí)糊化溫度較低,具有易糊化、高黏度的特點(diǎn);混粉因吸水性高且不含面筋蛋白,使得粉質(zhì)特性下滑,面條易糊化熟制,口感偏軟,彈性、硬度和咀嚼度下降,抗拉伸性能降低;馬鈴薯生全粉添加量大于30%時(shí),面條感官總評(píng)分顯著下降,在添加量為25%時(shí),食味評(píng)分最高,具有馬鈴薯清香味,添加量為30%時(shí),面條透明度最高。