遠紅外制備甘薯生全粉對面團流變學(xué)特性影響

田雙起，張錦霞，胡浩杰，王新偉，王彥波

河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院（鄭州 450001）

甘薯營養(yǎng)十分豐富，人體能有效地吸收其中的淀粉、可溶性糖、脂肪、蛋白質(zhì)、各種礦物質(zhì)及維生素。甘薯中必需氨基酸含量高，其中含有谷類中缺乏的賴氨酸，因此甘薯可與大米、面粉等搭配食用，從而使人體更加全面地吸收蛋白質(zhì)。甘薯中也富含胡蘿卜素和維生素C，可滿足人體對維生素等的需要。另外，甘薯是一種堿性食品，攝入后可更好地調(diào)節(jié)人體酸堿平衡。

甘薯全粉可以保留新鮮甘薯的營養(yǎng)成分，在復(fù)水后營養(yǎng)與風(fēng)味良好，且易于消化吸收。另外，甘薯全粉可作為食品添加劑來改善食品品質(zhì)，這既豐富了膳食結(jié)構(gòu)，也提高了日常生活品質(zhì)。將甘薯制成全粉也可解決甘薯不易于儲存、難以運輸?shù)入y題。甘薯全粉的品質(zhì)易受其加工過程的影響。甘薯中含有多酚氧化酶，因而甘薯在加工過程中會發(fā)生酶促褐變，甘薯中還原糖含量也較高，也易發(fā)生非酶促褐變。故在甘薯全粉的加工過程中采用恰當(dāng)?shù)淖o色技術(shù)極為重要。在加工過程中，機械剪切力或者干燥程度會導(dǎo)致甘薯全粉的細胞破碎度增大，淀粉游離率增高，營養(yǎng)成分損失較多，因而需要采用恰當(dāng)?shù)墓に噥斫档偷矸塾坞x率。然而中國的甘薯全粉制備技術(shù)及設(shè)備都不夠成熟，所以也需通過進一步研究加以完善。

因此，試驗旨在制備出一種在遠紅外熱風(fēng)干燥條件下淀粉游離率相對較低的甘薯全粉，同時研究制備營養(yǎng)成分損失少、復(fù)水性好的甘薯全粉的工藝條件。甘薯全粉營養(yǎng)價值高、保健性強，將其添加到小麥粉中不僅可以提高甘薯全粉的利用率，也可以滿足人們對營養(yǎng)的需求。所以，以探究不同比例甘薯生全粉與小麥粉混合之后的流變學(xué)特性也作為目的之一，通過對混合粉流變學(xué)特性研究，間接地對混合粉的蒸煮品質(zhì)等食用品質(zhì)進行預(yù)測，從而為更好地制作甘薯全粉類食品提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甘薯（市售零散紅心紅薯）；金苑特一粉（河南鄭州金苑面業(yè)）；抗壞血酸、無水葡萄糖（天津市大茂化學(xué)試劑廠）；磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、檸檬酸（天津市天力化學(xué)試劑有限公司）；檸檬酸三鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠）；苯酚（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）；4-氨基安替比林（國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；葡萄糖氧化酶、辣根過氧化物酶、淀粉葡萄糖酶（上海源葉生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

遠紅外快速干燥箱（上海龍躍儀器設(shè)備有限公司）；SD101-2AS電熱鼓風(fēng)干燥箱（南通華泰實驗儀器有限公司）；數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市華峰儀器有限公司）；多功能粉碎機（永康市鉑歐五金制品有限公司）；標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩（浙江上虞市五四儀器篩具廠）；紫外分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）；分析天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；電子天平（常熟市佳衡天平儀器有限公）司；六目篩網(wǎng)（市購）；B20-G攪拌機（廣東恒聯(lián)食品機械有限公司）；拉伸儀（北京東孚公司）；粉質(zhì)儀（北京東孚公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 甘薯全粉的制備工藝

挑選甘薯→清洗→去皮→切塊→護色→遠紅外熱風(fēng)干燥→粉碎→過篩→成品

1.3.2 混合粉面團流變學(xué)特性測定試驗設(shè)計

確定制備甘薯全粉的最佳工藝條件，在最佳的工藝條件下，制備出一批甘薯全粉。分別配制甘薯全粉占比5%，10%，20%，30%和40%的混合粉，測定面團的流變學(xué)特性（粉質(zhì)特性、拉伸特性）指標(biāo)。

1.3.3 甘薯生全粉淀粉游離率的測定

淀粉游離率是指溶解在過量的65.5 ℃蒸餾水中的淀粉含量。測定淀粉游離率的方法主要有藍值法、酸解法、酶解法等。但藍值法所測值易受支鏈與直鏈淀粉比例、所加乳化劑等的影響，酸解法靈敏度較低，酶解法測定步驟較為復(fù)雜。采用呂耀昌和張濤的自由淀粉測定法，此方法較為準(zhǔn)確和簡便。

1.3.4 粉質(zhì)特性分析，按GB/T 14614—2006執(zhí)行

粉質(zhì)儀是國內(nèi)外實驗室用來測定含面筋質(zhì)粉類物料粉質(zhì)特性的主要儀器之一。經(jīng)粉質(zhì)儀得到粉質(zhì)曲線，其中包含的各種特征值（吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度及粉質(zhì)指數(shù)等參數(shù)），主要反映面團中面筋強弱趨勢，對指導(dǎo)生產(chǎn)加工具有重要意義，育種、制粉、烘焙行業(yè)中普遍用粉質(zhì)曲線的指標(biāo)來評價面團的耐揉混特性。粉質(zhì)特性分析試驗中，每個比例的樣品各進行2次平行試驗。

1.3.5 拉伸特性分析，按GB/T 14615—2006執(zhí)行

操作中需注意用剪刀剪出1 500.1 g面團時應(yīng)避免拉扯，以免破壞面團本身特性。置于拉伸儀中，將面團搓成圓柱體后醒發(fā)。由于甘薯生全粉中不含面筋蛋白，即谷蛋白和醇溶蛋白，所以隨著混合粉中甘薯全粉占比的改變，混合粉面團的拉伸特性必定會有所改變。拉伸特性分析試驗中，每個比例的樣品各進行2次平行試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯生全粉的單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 不同干燥時間對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

在60 ℃條件下，將10 mm厚度的甘薯塊分別烘干7，8，9，10和11 h，淀粉游離率隨時間變化趨勢如圖1所示。在干燥溫度和切塊大小一定時，甘薯生全粉的淀粉游離率隨著干燥時間增長而增大，這可能是由于隨著干燥時間增長，甘薯塊干燥的越徹底、脆性也越大，所以放入粉碎機粉碎時，甘薯塊細胞壁更易受損，游離出來的淀粉也越多。

如圖1所示，干燥時間7 h時淀粉游離率最小，為23.41%，干燥時間8 h時淀粉游離率為24.17%，9 h時淀粉游離率為25.72%，可知干燥時間7～9 h時淀粉游離率上升趨勢較為平緩；干燥時間10～11 h時，所測淀粉游離率升高較快，從10 h時的25.05%上升到11 h時的29.59%，這可能是由于干燥時間長于10 h時，甘薯細胞失水速度加快，使得甘薯細胞壁在粉碎時破碎加快，故干燥時間在10～11 h時淀粉游離率呈顯著上升趨勢。

圖1 干燥時間對淀粉游離率的影響

2.1.2 不同干燥溫度對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

為了保證甘薯塊都能烘干并且都能粉碎過篩，此項單因素研究中時間宜選用10 h。將10 mm厚度的甘薯塊分別在48，52，56，60和64 ℃的溫度下分別干燥10 h，淀粉游離率如圖2所示。在干燥時間和切塊大小一定時，隨著干燥溫度的升高，淀粉游離率呈上升趨勢，其可能原因是：甘薯塊表面水分的減少速度隨著溫度升高而加快，溫度較高時，甘薯塊表面水分過分蒸發(fā)，而甘薯塊內(nèi)部水分不能及時轉(zhuǎn)移到表面被蒸發(fā)，導(dǎo)致甘薯細胞收縮變形嚴(yán)重、干裂破碎，溫度越高，細胞變形破裂越嚴(yán)重，所以淀粉游離率越高。48 ℃時，淀粉游離率最低，為14.47%。與48 ℃相比較，52 ℃時的淀粉游離率顯著上升到20.89%，溫度高于52 ℃時，隨著溫度的升高，淀粉游離率的升幅也較大，56 ℃時淀粉游離率為23.25%，60 ℃時為25.05%，65 ℃時為27.94%。

圖2 干燥溫度對淀粉游離率的影響

2.1.3 不同切塊大小對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

為了保證所有大小的甘薯塊都能烘干并且都能粉碎過篩，溫度宜選用52 ℃。分別將7，8，9，10和11 mm厚度的甘薯塊在52 ℃溫度下干燥10 h，淀粉游離率隨切塊大小的變化趨勢如圖3所示。在干燥時間和干燥溫度一定時，隨著切塊增大，淀粉游離率呈現(xiàn)降低趨勢，這可能是由于在相同的粉碎時間下，甘薯塊越小，被粉碎得越徹底，甘薯細胞壁的損傷程度越大，游離出來的淀粉含量也偏高，故隨著甘薯塊增大，淀粉游離率降低。

甘薯塊厚度為7，8，9，10和11 mm時，所測定的淀粉游離率值分別為24.81%，22.94%，22.08%，20.89%和10.13%。

2.2 甘薯生全粉的正交試驗結(jié)果分析

采用正交分析法對干燥時間、干燥溫度、切塊大小3個因素，取3個水平，進行正交優(yōu)化試驗。通過預(yù)試驗和單因素試驗發(fā)現(xiàn)，甘薯生全粉水分高于10%時流散性較差，故要盡量選取能使全粉水分降低至10%以下的干燥溫度、時間及切塊大小，同時為了得到淀粉游離率較低、品質(zhì)較好的甘薯生全粉產(chǎn)品，各因素及水平選取的水平見表1。

圖3 不同切塊大小對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

表1 因素水平表

由表2可知，制備甘薯生全粉的最佳工藝是A1B1C1，即干燥時間9 h，干燥溫度52 ℃，切塊大小8 mm，此時淀粉游離率最低，為13.97%。從極差可以看出，各因素對甘薯生全粉的淀粉游離率的影響從主到次依次為A、B、C，即干燥時間對淀粉游離率影響最大，干燥溫度影響次之，切塊大小影響最小。

表2 正交結(jié)果表

2.3 不同添加量的甘薯生全粉對面團流變學(xué)特性的影響

2.3.1 不同比例混合粉的粉質(zhì)特性

由表3可知，隨著甘薯生全粉添加量的增加，混合粉面團的吸水率呈逐漸降低趨勢，這與馬名揚等[17]的研究結(jié)果相一致。甘薯生全粉添加量0～5%時，吸水率降低比較慢，添加量高于5%時，吸水率降低顯著，添加量30%～40%時，吸水率下降幅度較小。這可能是由于：小麥粉中面筋蛋白質(zhì)表面是親水集團，水合能力很強，可吸收蛋白質(zhì)自身質(zhì)量2倍的水。加入甘薯生全粉后，混合粉中面筋蛋白質(zhì)含量相對減少，導(dǎo)致吸水率降低；當(dāng)混合粉中甘薯生全粉添加量較低時，對小麥粉中的面筋蛋白含量影響較小，吸水率降低慢；而添加量較高時，面筋蛋白含量降低幅度較大，吸水率降低也很顯著；添加量30%或以上時，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞到程度，所以吸水率降低幅度變小。

甘薯生全粉添加比例越高，面團的形成時間越短，即面筋網(wǎng)絡(luò)形成的速度越快。這可能是由于混合粉中，甘薯全粉越多，面筋蛋白被稀釋的程度越大，所以形成面筋網(wǎng)絡(luò)所需要的時間越短。隨著甘薯生全粉占比的增大，面團的穩(wěn)定時間呈現(xiàn)先顯著降低后趨于穩(wěn)定的趨勢，其原因可能是：混合過程中隨著甘薯生全粉占比的增加稀釋了面團的面筋，因而穩(wěn)定性下降，降低到一定程度后，趨于平穩(wěn)趨勢。面團的穩(wěn)定時間反映的是面團形成后耐受機械攪拌的能力，這是評價混合粉內(nèi)在品質(zhì)的一項重要指標(biāo)。穩(wěn)定時間長，意味著麥谷蛋白的二硫鍵結(jié)合牢固、不易打開。穩(wěn)定時間越長混合粉筋力越強，面團韌性越好、操作性能越好；否則筋力越弱，操作性能越差。

弱化度可以反映面團的抗攪拌能力，弱化度指數(shù)越大，表明面團越弱且越易流變。甘薯生全粉添加量從0增加到10%時，面團弱化度從77 FU上升到169 FU，增幅比較顯著。添加量大于10%時，弱化度指數(shù)的上升趨勢趨于平穩(wěn)。其原因可能是甘薯粉的加入對小麥粉中的蛋白質(zhì)-淀粉復(fù)合體有一定破壞，從而也破壞了面筋蛋白，所以面團抗攪拌能力越來越弱，弱化度增大。粉質(zhì)指數(shù)反映粉力的強弱，弱力粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)低，強力粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)高。小麥粉中加入甘薯粉后，混合粉的粉質(zhì)特性顯著改變，隨著添加量的增大，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)逐漸下降，粉質(zhì)參數(shù)逐漸變差。

表3 不同比例混合粉粉質(zhì)特性

2.3.2 不同比例混合粉的拉伸特性

不同混合比例的混合粉拉伸特性測定結(jié)果見表4。甘薯生全粉添加量一定時，醒發(fā)時間越長，拉伸能量、拉伸阻力、拉伸比等指標(biāo)越大，而延伸度越小。醒發(fā)時間45 min時，隨著甘薯生全粉占比增大，拉伸面團所需的能量越低，從未添加甘薯生全粉時的65 cm2降低到甘薯生全粉添加量40%時的32 cm2，且添加量0～20%時降低較為顯著，添加量20%～40%時降低較為緩慢；面團的延伸度也呈逐漸下降趨勢，添加量5%時已從138 mm降至108 mm；面團的拉伸比和拉伸阻力都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)醒發(fā)時間為90 min時，隨著甘薯生全粉添加量的增加，拉伸能量、延伸度逐漸降低，拉伸比和拉伸阻力先上升后下降。醒發(fā)時間為135 min時，拉伸能量、延伸度、拉伸比和拉伸阻力等指標(biāo)隨甘薯生全粉添加量的變化趨勢同45 min與90 min時的趨勢。

表4 不同比例混合粉拉伸特性

總之，甘薯生全粉在混合粉中占比越高，面團的筋力越弱、拉伸性能越差，即面團越容易變軟及流變、加工性能越差。甘薯生全粉添加量越高，用于拉伸的面團越黏、越不易成形。用甘薯生全粉占比較高的混合粉制作面包或饅頭時會發(fā)生塌陷現(xiàn)象，瓤發(fā)黏，觸感差，無彈性，故甘薯生全粉占比較高時不適合制作饅頭或面包。在試驗操作過程中，甘薯生全粉添加量40%時，面團已不好成形且較黏，會對拉伸試驗的進行造成一定影響。

3 結(jié)論

試驗以淀粉游離率為甘薯生全粉的品質(zhì)評價指標(biāo)，研究干燥時間、干燥溫度、切塊大小對甘薯生全粉品質(zhì)的影響。通過單因素試驗可知，干燥時間越長，干燥溫度越高，切塊越小，淀粉游離率越大，甘薯生全粉的復(fù)水性、營養(yǎng)價值越差。進而又通過正交試驗研究干燥時間、干燥溫度、切塊大小對淀粉游離率的影響程度，并且得出遠紅外熱風(fēng)干燥制備甘薯生全粉的最佳工藝。結(jié)果表明，制備甘薯生全粉的最佳工藝是：干燥時間9 h，干燥溫度52 ℃，切塊大小8 mm；各因素對甘薯生全粉的淀粉游離率的影響從主到次依次為干燥時間、干燥溫度、切塊大小。在最佳工藝條件下制備出一批甘薯生全粉，使其以不同比例與小麥粉混合，探究甘薯生全粉添加量對面團流變學(xué)特性的影響。試驗結(jié)果表明，混合粉中甘薯生全粉添加比例越高，粉質(zhì)特性越差，面團筋力越弱，越易流變，處理性質(zhì)越差。因此，在甘薯生全粉作為添加劑制作食品過程中，添加量越高，面條斷條率可能越高，饅頭面包彈性可能越差，餅干可能越難成形。但是在一定的添加量范圍內(nèi)可制作出風(fēng)味、口感尚佳的面條、饅頭和餅干，制作餅干時為了降低彈性、增強可塑性，對面筋蛋白的要求含量較低，甘薯生全粉可能在制作餅干方面應(yīng)用更廣。