馬鈴薯饅頭制作工藝和貯藏、消化特性分析

蔡沙，蔡芳，施建斌，隋勇，熊添，梅新*

湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所（武漢 430064）

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥、玉米的第四大糧食作物，在我國已有400多年的栽培歷史[1]。馬鈴薯富含淀粉、蛋白質(zhì)、維生素等，且蛋白質(zhì)質(zhì)量?jī)?yōu)于小麥，與動(dòng)物蛋白相近，易于消化，還含有一些糧食作物缺少的賴氨酸、色氨酸等必需氨基酸[2-3]。2015年，我國農(nóng)業(yè)部確定了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，旨在將馬鈴薯深加工產(chǎn)品，包括馬鈴薯全粉添加到傳統(tǒng)的饅頭、面條、米飯和米粉中，通過產(chǎn)品研發(fā)和加工技術(shù)工藝創(chuàng)新，開發(fā)和生產(chǎn)適合我國居民飲食習(xí)慣的馬鈴薯主糧化產(chǎn)品[4-6]。

馬鈴薯全粉是以新鮮馬鈴薯為原料，經(jīng)過清洗、去皮、蒸煮、搗泥、護(hù)色等生產(chǎn)工藝，再經(jīng)脫水干燥得到的粉末狀產(chǎn)品[7-8]。將馬鈴薯全粉添加到饅頭中，不僅可以豐富饅頭品種，還可以提高饅頭的營養(yǎng)價(jià)值。添加馬鈴薯全粉能夠有效改善饅頭的比容，增加饅頭的彈性，提高饅頭的回復(fù)性，改善饅頭的感官品質(zhì)，延長饅頭的貨架期[9]。薛麗麗[10]研究發(fā)現(xiàn)添加馬鈴薯全粉能夠使饅頭的品質(zhì)得到改善，其彈性增加，使饅頭的咀嚼性和回復(fù)性提高，且能延緩饅頭的老化，提高饅頭的感官品質(zhì)，并延長其保質(zhì)期。自然解凍的饅頭因儲(chǔ)藏過程中淀粉的重結(jié)晶和失水，碘藍(lán)值減小，硬度增加，彈性、黏聚性和咀嚼度均有不同程度的下降，淀粉和蛋白質(zhì)的消化性能變差。蒸汽復(fù)熱可有效補(bǔ)償饅頭失水，使其質(zhì)地和消化特性得到一定程度的改善[11]。

目前，國內(nèi)有關(guān)馬鈴薯面條的研究報(bào)道較多，關(guān)于馬鈴薯饅頭配方工藝和儲(chǔ)藏、消化特性的研究很少，因此試驗(yàn)進(jìn)行了馬鈴薯饅頭制作工藝優(yōu)化以及儲(chǔ)藏過程饅頭中蛋白質(zhì)、淀粉等消化特性的研究，為馬鈴薯饅頭工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉（山西三來食品有限公司）；特級(jí)小麥粉（河南天香面業(yè)有限公司）；安琪酵母（食品級(jí)，安琪酵母股份有限公司）；谷朊粉（河南聚榮食品配料有限公司）。

無水乙醇、硫酸鉀、硫酸、氫氧化鈉、硼酸、鹽酸、甲基紅、乙酸鉛、硫酸鈉、D-無水葡萄糖等（均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

SX3-4-10A馬弗爐（英山亞華實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；KDN消化爐（上海精隆科學(xué)儀器有限公司）；K9840半自動(dòng)凱氏定氮儀（上海沛歐分析儀器有限公司）；TPIC分光光度計(jì)（天津市普銳斯儀器有限公司）；TAXT plus質(zhì)構(gòu)儀（英國Stable Micro Systems）。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯饅頭的制作工藝

高筋小麥面粉、馬鈴薯全粉過0.150 mm直徑篩，按一定比例混合均勻，備用。取一定量混合粉，加入1.0%的酵母粉，加適量水?dāng)嚢杈鶆?，進(jìn)行和面。和面要求時(shí)間控制在15 min以內(nèi)，無生粉夾雜其中，以免影響面團(tuán)品質(zhì)，和面后壓面5次，然后揉滾壓實(shí)使面團(tuán)表面均勻光滑，在38 ℃，相對(duì)濕度85%下發(fā)酵60 min，再將面團(tuán)分割成小團(tuán)，手工搓圓成型，在38℃，相對(duì)濕度85%下發(fā)酵20 min，再將面團(tuán)在沸水蒸氣鍋中汽蒸30 min，取出用紗布蓋上。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

按一定比例加入馬鈴薯全粉后，添加1.0%酵母，分別添加α-淀粉酶、單硬脂酸甘油酯、谷元粉和玉米淀粉混合均勻，再按馬鈴薯饅頭制作工藝制作饅頭，分別測(cè)定不同處理下饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。

以馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性為指標(biāo)，對(duì)影響其品質(zhì)的因素如馬鈴薯全粉添加量、α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量等進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以饅頭的綜合感官評(píng)分為指標(biāo)，選取α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)。

1.3.4 馬鈴薯饅頭貯藏特性分析

按最優(yōu)配方制作馬鈴薯饅頭，分別測(cè)定新鮮饅頭、4 ℃下放置24 h和48 h及復(fù)熱后的馬鈴薯饅頭貯藏特性，包括淀粉老化特性、淀粉消化特性、蛋白質(zhì)消化特性。

1.3.4.1 馬鈴薯饅頭老化特性測(cè)定

參照王顯倫等[12]的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，并在其基礎(chǔ)上稍作修改。

1.3.4.2 淀粉消化特性測(cè)定

參照張習(xí)軍等[13]的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，并在其基礎(chǔ)上稍作修改。

式中：G0為酶水解前樣品中游離葡萄糖含量，mg；G20為20 min內(nèi)樣品酶水解產(chǎn)生的葡萄糖含量，mg；G120為120 min內(nèi)樣品酶水解產(chǎn)生的葡萄糖含量，mg；mTS為樣品中淀粉質(zhì)量，mg。

1.3.4.3 蛋白質(zhì)消化特性

參照蘇鈺亭等[14]的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，并在其基礎(chǔ)上稍作修改。饅頭蛋白質(zhì)體外消化率按式（4）計(jì)算。

式中：Nt為消化tmin后氮含量，mg；N0為消化0 min的氮含量，mg；Ntot為樣品的總氮量，mg。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表1可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性呈先增大后降低的變化趨勢(shì)，當(dāng)添加量為0時(shí)，硬度最小，為668.138 g；當(dāng)添加量為8%時(shí)，硬度最大，為2 727.978 g；馬鈴薯全粉添加量對(duì)饅頭回復(fù)性、黏聚性以及彈性均無顯著影響。這是因?yàn)樵谛←湻壑刑砑玉R鈴薯全粉后，由于馬鈴薯淀粉結(jié)合水的能力遠(yuǎn)高于小麥淀粉，面團(tuán)的吸水率增加，彈性和回復(fù)性變大，添加馬鈴薯全粉后面團(tuán)能夠維持良好的空間結(jié)構(gòu)，適量的添加量能夠改善饅頭的品質(zhì)[15]。當(dāng)馬鈴薯全粉添加量過大時(shí)，馬鈴薯全粉中不含面筋蛋白，會(huì)稀釋面筋蛋白的作用，使饅頭的品質(zhì)下降。綜合馬鈴薯全粉添加量對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響，確定馬鈴薯全粉適宜添加量為8%。

表1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.2α-淀粉酶添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響

由表2可知，隨著馬鈴薯饅頭混粉中添加α-淀粉酶含量的增加，馬鈴薯饅頭硬度、膠黏性降低，面團(tuán)彈性無明顯變化，α-淀粉酶添加量在0.05%時(shí)饅頭的回復(fù)性最大，此時(shí)饅頭更為松軟，口感最佳。這與張首玉等[16]研究結(jié)果相似，添加α-淀粉酶后，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性均降低。這是因?yàn)檫m量的α-淀粉酶使面粉中的淀粉部分水解，產(chǎn)生一定量的可發(fā)酵糖，促進(jìn)酵母產(chǎn)氣，蒸制的饅頭更大、更松軟。但α-淀粉酶添加過量，產(chǎn)生的糖太多，對(duì)酵母的發(fā)酵作用具有抑制作用，蒸制的饅頭品質(zhì)反而降低。而且淀粉水解太多，饅頭內(nèi)部組織發(fā)黏，口感較差。

表2 α-淀粉酶添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.1.3 單硬脂酸甘油酯添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響

由表3可知，隨著單硬脂酸甘油酯添加量的增加，馬鈴薯饅頭硬度、膠黏性、耐咀性逐漸增大，彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性變化不大。單硬脂酸甘油酯添加量在0.5%時(shí)饅頭的回復(fù)性最大，此時(shí)饅頭更為松軟，口感最佳。饅頭的黏性與饅頭粘牙感有關(guān)；回復(fù)性對(duì)饅頭形成寬松的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有一定影響，與饅頭的松軟口感相關(guān)聯(lián)[17]。單硬脂酸甘油酯可以增加饅頭彈性，改善馬鈴薯饅頭口感、光澤，使饅頭比容增大，質(zhì)地柔軟細(xì)膩，氣孔均勻，彈性增加。這是因?yàn)閱斡仓岣视王?，可與淀粉結(jié)合成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使直鏈淀粉難以結(jié)晶析出，從而使面包、饅頭等制品較長時(shí)間保持新鮮、松軟[18]。

表3 單硬脂酸甘油酯添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.1.4 谷朊粉添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響

由表4可知，隨著谷朊粉添加量的增加，馬鈴薯饅頭的硬度呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。研究表明，添加一定量的谷朊粉可以使面團(tuán)的延伸性增大，面團(tuán)的阻力和拉伸面積均相應(yīng)線性增大，這使得面團(tuán)的彈性增加、筋力增強(qiáng)，制作出的產(chǎn)品無論在體積和松軟性上均有改善[19]。少量的谷朊粉有助于面粉中蛋白質(zhì)與水的作用而形成強(qiáng)度適中的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加面團(tuán)的持氣性，縮短發(fā)酵時(shí)間，改善饅頭的品質(zhì)。而谷朊粉添加過量，容易引起面團(tuán)過硬，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)太密，持氣性減弱，蒸制出的饅頭會(huì)比較不容易產(chǎn)生氣孔[20]。王杰瓊等[21]通過對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的觀察發(fā)現(xiàn)，隨著谷朊粉添加量的增加，饅頭的孔隙數(shù)量稍有增加，但平均孔隙面積和孔隙占總面積的比例均顯著減小，表明面筋蛋白的加入提高了混合面團(tuán)的持氣性，從而改善饅頭芯的孔隙結(jié)構(gòu)。

表4 谷朊粉添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.1.5 玉米淀粉添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性影響

由表5可知，隨著玉米淀粉添加量的增加，馬鈴薯饅頭的硬度呈減小增大的變化趨勢(shì)。付艷武[22]的研究表明玉米淀粉的添加可以有效改善饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。

表5 玉米淀粉添加量對(duì)馬鈴薯饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，綜合饅頭質(zhì)構(gòu)特性的數(shù)據(jù)，選取α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量為自變量，以馬鈴薯饅頭感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平表見表6，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7可知，各因素對(duì)馬鈴薯饅頭感官評(píng)分影響順序?yàn)锽＞A＞D＞C，即單硬脂酸甘油酯添加量＞α-淀粉酶添加量＞玉米淀粉添加量＞谷朊粉添加量，因此在試驗(yàn)過程中要嚴(yán)格控制單硬脂酸甘油酯添加量、α-淀粉酶添加量、玉米淀粉添加量和谷朊粉添加量以保證饅頭的品質(zhì)；制備馬鈴薯饅頭的最優(yōu)工藝組合為A3B2C3D3，在正交表中馬鈴薯饅頭感官評(píng)分最高的是A3B2C1D3，與最優(yōu)工藝組合A3B2C3D3不一致，因此對(duì)這兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明A3B2C3D3最終感官評(píng)分為91.10分，而A3B2C1D3最終感官評(píng)分為90.98分，因此馬鈴薯饅頭最優(yōu)加工工藝為A3B2C3D3，即α-淀粉酶最佳添加量為0.06%，單硬脂酸甘油酯的最佳添加量為0.5%，谷朊粉的最佳添加量為7%，玉米淀粉的最佳添加量為8%。

表6 正交試驗(yàn)因素水平表 單位：%

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 馬鈴薯饅頭貯藏特性

2.3.1 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭老化特性的影響

按最優(yōu)工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測(cè)定新鮮饅頭、在4 ℃下放置24 h和48 h及復(fù)熱后的馬鈴薯饅頭的老化特性，貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭老化特性的影響見圖1。隨著馬鈴薯饅頭放置時(shí)間的增加，饅頭老化程度明顯上升，這是因?yàn)轲z頭的主要成分為淀粉，是由許多葡萄糖分子聚合而成的高分子化合物，分直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中支鏈淀粉占80%左右。直鏈淀粉和支鏈淀粉可形成微小的結(jié)晶，即β-淀粉[23]。加熱生面團(tuán)時(shí)，淀粉發(fā)生糊化，淀粉的晶體結(jié)構(gòu)被破壞，β-淀粉分子間的氫鍵斷裂，與水分子形成氫鍵成膠體溶液，形成α-淀粉，饅頭中的淀粉就是糊化后的α-淀粉。溫度降低到常溫后，糊化的α-淀粉又自動(dòng)排序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，重現(xiàn)淀粉的β化，這也就是淀粉的回生或淀粉老化現(xiàn)象，這也是造成饅頭老化現(xiàn)象的最主要原因之一[11]。貯藏時(shí)間越久，重現(xiàn)淀粉的β化程度越高，因此，貯藏48 h的饅頭比24 h老化現(xiàn)象更嚴(yán)重。復(fù)熱能夠有效補(bǔ)償饅頭的失水，使其質(zhì)地和淀粉與蛋白質(zhì)的可消化性均得到一定程度的改善[24]，重現(xiàn)淀粉的β化程度弱于正常老化的饅頭，因此，在相同放置時(shí)間的情況下饅頭復(fù)熱后的老化程度要明顯低于無復(fù)熱的饅頭。

圖1 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭老化特性的影響

2.3.2 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響

按最優(yōu)工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測(cè)定新鮮饅頭、4 ℃下放置24 h和48 h及復(fù)熱后的馬鈴薯饅頭的淀粉消化特性，貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響見圖2。隨著貯藏時(shí)間的增加，馬鈴薯饅頭RDS呈下降變化趨勢(shì)，而SDS值與RS值呈上升變化趨勢(shì)。復(fù)熱饅頭RDS值明顯高于沒有復(fù)熱的，而復(fù)熱饅頭SDS值與RS值低于沒有復(fù)熱的，這說明復(fù)熱對(duì)饅頭淀粉重結(jié)晶和質(zhì)地有改善作用，可在一定程度上利于酶對(duì)淀粉的作用，從而較好地提高淀粉消化率[24-25]。

圖2 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響

2.3.3 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭蛋白質(zhì)消化特性的影響

按最優(yōu)工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測(cè)定新鮮饅頭、在4 ℃下放置24 h和48 h及復(fù)熱后的馬鈴薯饅頭的蛋白質(zhì)消化特性，貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭蛋白質(zhì)消化特性的影響見圖3。隨著貯藏時(shí)間的增加，馬鈴薯饅頭蛋白質(zhì)消化率明顯下降。復(fù)熱饅頭的蛋白質(zhì)消化率明顯高于沒有復(fù)熱的，這是因?yàn)閺?fù)熱過程是對(duì)饅頭中蛋白質(zhì)大分子進(jìn)行部分降解，其可溶性蛋白含量和游離氨基酸含量高于沒有復(fù)熱的饅頭，因此，蛋白質(zhì)消化率較高，更容易被人體消化吸收[24,26]。

圖3 貯藏時(shí)間對(duì)馬鈴薯饅頭蛋白質(zhì)消化特性的影響

3 結(jié)論

馬鈴薯饅頭最優(yōu)配方為α-淀粉酶添加量0.06%、單硬脂酸甘油酯的添加量0.5%、谷朊粉的添加量7%、玉米淀粉的添加量8%。隨著馬鈴薯饅頭放置時(shí)間的增加，饅頭老化程度明顯上升，在放置時(shí)間相同的情況下饅頭復(fù)熱后的老化程度要明顯低于無復(fù)熱的饅頭；隨著貯藏時(shí)間的增加，馬鈴薯饅頭RDS和蛋白質(zhì)含量呈下降變化趨勢(shì)，而SDS值與RS值呈上升變化趨勢(shì)，復(fù)熱可以提高饅頭淀粉和蛋白質(zhì)的消化率。