马铃薯全粉对小麦粉及面条品质的影响

刘 颖,刘丽宅,于晓红,张 丹,窦博鑫

(哈尔滨商业大学食品工程学院,黑龙江哈尔滨 150076)

马铃薯全粉对小麦粉及面条品质的影响

刘 颖,刘丽宅,于晓红,张 丹,窦博鑫

(哈尔滨商业大学食品工程学院,黑龙江哈尔滨 150076)

通过在小麦粉中添加不同比例的马铃薯全粉,测定其面筋特性、粉质特性、热特性及面条的蒸煮、质构特性和感官评价,并用扫描电镜观察面条微观结构,来探讨马铃薯全粉对小麦粉及面条品质的影响。结果表明:随着马铃薯全粉添加量的增大,混合粉湿面筋含量逐渐减少。面团的形成时间和稳定时间下降,稳定时间从5.1 min下降到0.8 min,弱化度增大。起始温度To、峰值温度TP变化不明显、终止温度TC呈上升趋势,热焓值H呈下降趋势,热焓值从257.56 J/g下降到179.46 J/g,面团的热稳定性下降。面条的干物质损失率、断条率逐渐增大。面条的硬度、弹性随着马铃薯全粉添加量的增加而逐渐减小。扫描电镜观察结果显示,随着马铃薯全粉添加量的增大面条表面变得松散,面筋断裂,淀粉颗粒暴露在面筋网络结构之外。结果得到,当马铃薯全粉添加量在20%以下时,面条具有较好的品质。

马铃薯全粉,小麦粉,粉质特性,热特性,蒸煮特性,质构特性

马铃薯(SolanumtuberosumL.)是茄科茄属一年生草本植物,又名土豆、洋芋、山药蛋等。马铃薯是世界上仅次于水稻、小麦、马铃薯的第四大粮食作物,在我国已有400多年的栽培历史。目前,我国现有马铃薯种植面积已达8000万亩左右,总产达8000多万吨,约占世界总产量的26%左右[1]。马铃薯营养丰富,除含有较高的碳水化合物外,还含有蛋白质、维生素、磷等多种营养成分[2-3]。马铃薯蛋白质为全价蛋白,含人体必需的8种氨基酸,其中赖氨酸和色氨酸含量较高[4]。马铃薯全粉含有天然的磷酸基团,具有非常好的增稠、吸水和持水性,并能提供特殊的口感和香气[5-6],对面条品质的改良具有重要意义。2015年,国家已启动马铃薯主粮化战略,马铃薯主粮化就是用马铃薯加工成适合中国人消费习惯的馒头、面条、米粉等主食产品,实现马铃薯由副食消费向主食消费转变、由原料产品向产业化系列制成品转变、由温饱消费向营养健康消费转变,作为我国三大主粮的补充,逐渐成为第四大主粮作物[7]。

由于马铃薯不含面筋蛋白,无法赋予马铃薯面团类似于小麦面团的粘弹性,加工性能较差。因此,国内外学者将马铃薯全粉和小麦粉混合使用,应用于面制品的生产研究。贺萍等[8]将马铃薯全粉添加到蛋糕中,通过单因素实验和正交实验确定了马铃薯全粉蛋糕的最佳配方,以此配方制作的蛋糕风味纯正、组织均匀细腻,品质优良。郭祥想等[9]将不同比例的马铃薯全粉和小麦粉混合,结果表明随着混合粉中马铃薯全粉比例增大,面团的形成时间和稳定时间下降、回生值和衰减值下降。选用15%马铃薯粉制作鲜湿面条具有浓郁的马铃薯香味,且蒸煮品质和质构品质较好。杨钠[10]研究了马铃薯全粉面条的配方。Carolina[11]利用热重法-差热分析法,差示扫描量热法、快速粘度仪法研究两个不同品种的马铃薯全粉与小麦粉混合后的热特性和糊化特性。目前,国内外在马铃薯全粉对小麦粉及面条品质的影响方面的研究少见报道,因此本实验将不同比例的马铃薯全粉和小麦粉混合,通过粉质仪、差示扫描量热仪等测定其流变学特性和热特性,并研究马铃薯全粉对面条品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马铃薯雪花全粉 无锡欣捷福商贸有限公司,粉体为薄片状,色白略呈淡黄经粉碎机磨细(过100目筛)备用;高筋小麦粉 益海嘉里(哈尔滨)粮油食品工业有限公司。

NEWAIR型家用面条机 无锡市麦威电器有限公司;BS-222S型电子天平 赛多利斯科学仪器有限公司;FW123型中草药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司产品;KDN-F型自动定氮仪 上海纤检仪器有限公司;Brabender粉质仪 德国Brabender公司;TA-XT2i型质构仪 英国Stable Microsystem公司;S-3400N扫描电镜 日本HITACHI公司;Diamond差示扫描量热仪 美国Perkin Elmer公司。

1.2 实验方法

1.2.1 面粉基本指标的测定 水分含量的测定:参照GB/T 5009.3-2010标准,直接干燥法;粗蛋白含量的测定:参照GB/T 5009.5-2010标准,凯氏定氮;粗脂肪含量的测定:参照GB/T 14772-2008标准,索氏抽提法;粗纤维含量的测定:参照GB/T 5009.10-2003植物类食品中粗纤维的测定;灰分含量的测定:参照GB/T 5009.4-2010标准,马弗炉法。

1.2.2 湿面筋含量的测定 参照GB/T 5506.2-2008标准,水洗法。

1.2.3 粉质特性的测定 参照GB/T 14614-2006标准。

1.2.4 热特性的测定 准确称取9 mg混合粉样品于铝坩中,加盖密封,以空坩埚作为参照,从35 ℃到180 ℃进行扫描,升温速率为10 ℃/min。

1.2.5 面条制作 称取马铃薯全粉和小麦粉混合粉100 g(马铃薯全粉添加量为0%、10%、20%、30%、40%),经过实验摸索,得出分别向马铃薯全粉含量为 0%、10%、20%、30%、40%的混合粉中加入36、38、40、42、43 mL的水,快速搅动成絮状,然后用保鲜袋封盆口,静置20 min后拿出进行压片,3 mm辊间距处压片3次,4.5 mm辊间距压片3次,再依次调到3、2.5、2 mm处各压1次。将压好的面片用塑料薄膜覆盖,静置20 min后,取出切成0.5 cm宽,2 mm厚的面条。

1.2.6 面条TPA指标的测定 取20根20 cm长的鲜面条,放入500 mL沸水中,开始计时,每隔5 s捞出一根,用刀片切断面条,观察面条中间的白芯,煮到白芯刚好消失,立刻捞出面条,将其放在流水中冷却,捞出面条吸干水分,采用P/35型号探头,测试前、中、后速度分别为0.8、0.8、0.8 mm/s,形变量为70%,两次压缩间隔时间为1 s[12]。

1.2.7 面条蒸煮特性的测定

1.2.7.1 断条率 取20根20 cm长的鲜面条,放入500 mL沸水中煮到白芯刚好消失,用筷子将面条挑出,计算断条率[13]:

(1)

式中:S为熟断条率,%;N为断面条根数。

1.2.7.2 干物质损失率 取20根20 cm长的鲜面条,放入500 mL沸水中煮到白芯刚好消失,当面汤冷却至室温时,将其转移到500 mL容量瓶中定容,取100 mL面汤转移到烧杯中,再置于电炉子上加热,当大部分水分蒸发之后,将其移入105 ℃烘箱中烘至恒重。

(2)

式中:M1为湿面条质量,g;M2为烧杯恒重后的质量,g;W为湿面条水分含量,%;M3为加入100 mL面汤后烧杯恒重的质量,g。

1.2.8 感官评价 参照面条感观评价标准SB/T10137-93。

1.2.9 扫描电镜观察生面条微观结构 用小刀片取鲜面条的横截面,立即用2.5%,pH6.8戊二醛固定,用pH7.2的磷酸缓冲液冲洗后,再用50%、70%、90%、100%乙醇逐级脱水,用100%乙醇∶叔丁醇=1∶1,纯叔丁醇置换后,经冷冻干燥,离子溅射镀金后,置于扫描电镜下观察、拍照,分别取500倍、2000倍下的照片保存。

1.3 数据统计与处理

在SPSS17.0软件和Excel中进行数据处理和分析。

2 结果及分析

2.1 小麦粉与马铃薯全粉基本指标

表1 小麦粉和马铃薯全粉的基本组成成分

表2 马铃薯全粉对混合粉的粉质特性的影响

注:不同上标字母(a～e)表示各行平均值在p<0.05水平具有显著差异。由表1可以得出,马铃薯全粉的水分含量明显低于小麦粉,其原因是马铃薯全粉在加工过程中有烘干工艺。马铃薯全粉的粗纤维含量、灰分含量较高,而粗蛋白、粗脂肪含量低于小麦粉。可见,马铃薯全粉中含有丰富的矿物质以及膳食纤维。

2.2 马铃薯全粉对混合粉湿面筋含量的影响

由图1可知,与对照组(马铃薯全粉添加量为0%)相比,马铃薯全粉添加量为10%、20%、30%、40%时,湿面筋含量与对照组相比差异均显著。随着马铃薯全粉添加量的增加,混合粉中湿面筋含量呈下降趋势,当马铃薯全粉添加量达到40%时,湿面筋含量已经下降到15.9%,此时已看不到成片的面筋膜,面筋结构受到严重破坏,原因可能是马铃薯全粉中不含面筋蛋白,且其蛋白不具备黏弹性[14],加水后面絮很松散,容易流失。

图1 马铃薯全粉对混合粉湿面筋含量的影响Fig.1 Effect of potato flour on the gluten content of blends注:不同字母(a～e)表示各平均值在p<0.05水平具有显著差异。

2.3 马铃薯全粉对混合粉粉质特性的影响

由表2可知,随着马铃薯全粉添加量的增加,混合粉面团的吸水率呈上升趋势,马铃薯全粉各添加量与对照组相比差异均显著。面团吸水率取决于淀粉和面筋蛋白质结合水的能力,由于马铃薯全粉中淀粉含量较高,淀粉的吸水速率快于面筋蛋白,从而使面团吸水量增大[15]。另外,马铃薯全粉中含有大量的膳食纤维,膳食纤维具有良好的持水性,因而使面团的吸水率上升[16]。混合粉面团的形成时间、稳定时间逐渐下降,其中10%与20%间稳定时间差异不显著,10%添加量与对照差异不显著,其余添加量与对照组相比差异均显著。弱化度随马铃薯全粉添加量的增大而增大,其中30%与40%之间差异不显著,与对照组相比差异均显著。随着马铃薯全粉添加量增大,评价值逐渐下降。

当马铃薯全粉添加量较高时,混合粉中面筋蛋白被过度稀释,使面团无法形成一个具有较好黏弹性的三维网络整体,只能形成稀松且分散的网络区域,面团耐机械搅拌的能力下降,所以随着马铃薯全粉添加量的不断提高,面团的稳定时间下降,弱化度增大,评价值降低。

2.4 马铃薯全粉对混合粉热特性的影响

由图2可知,曲线在35～180 ℃之间出现了一个吸热峰。可能是由于蛋白质的变性温度接近淀粉的糊化温度,蛋白质变性的吸热峰被淀粉的糊化峰覆盖了[17]。混合粉中除了蛋白质和淀粉外,还含有脂肪、矿物质、粗纤维等,因此面团的热特性值反映的是面团中所有成分的共同转变。随着马铃薯全粉的添加量的增加,To、TC呈上升趋势,其中20%与30%的To差异不显著,其余添加量与对照组相比差异均显著;10%与对照组的TP之间差异显著,其余添加量与对照组相比差异均不显著,TC与对照组相比差异均显著,这说明面团的热稳定性下降了。H呈下降趋势,与对照组相比差异均显著。马铃薯中膳食纤维含量比较高,在糊化体系中,膳食纤维减少了单位糊化体系中淀粉含量,降低了淀粉浓度,To、TC温度升高[18]。

图2 马铃薯全粉对混合粉热特性的影响Fig.2 Effect of potato flour on thermal properties of blends

表3 马铃薯全粉对混合粉热特性的影响

注:不同上标字母(a～e)表示各行平均值在p<0.05水平具有显著差异。

表4 马铃薯全粉对面条质构特性的影响

注:不同上标字母(a～e)表示各列平均值在p<0.05 水平具有显著差异。

表5 马铃薯全粉添加量对面条蒸煮特性的影响

注:不同上标字母(a～e)表示各行平均值在p<0.05 水平具有显著差异。

表7 马铃薯面条感官评价

注:不同上标字母(a～e)表示各列平均值在p<0.05 水平具有显著差异。2.5 马铃薯全粉对面条质构特性的影响

由表4可知,随着马铃薯全粉添加量的增加,除黏着性外均呈下降趋势。马铃薯全粉各添加量的硬度与对照组相比差异均显著;马铃薯全粉添加量为10%时的弹性与对照组差异不显著;马铃薯全粉添加量为10%、20%时的回复性与对照组差异不显著;马铃薯全粉添加量为10%与20%之间的粘着性差异不显著;马铃薯全粉添加量为10%时咀嚼性与对照组差异不显著。马铃薯粉添加量为20%以上时,面条的质构特性变化显著,说明马铃薯全粉的添加阻碍了面筋网络结构的形成,面筋的网络结构断裂严重,面筋网络结构疏松,导致面条质构品质变差。

2.6 马铃薯全粉添加量对面条蒸煮特性的影响

由表5可知,随着马铃薯全粉含量的增加,断条率逐渐增大,干物质损失率增大,这是由于马铃薯全粉的加入破坏了面筋网络,使面粉形成的面筋网络不能过多的包裹住淀粉颗粒,从而导致蒸煮过程中淀粉、蛋白质损失率上升,致使干物质损失率增大。此外,马铃薯全粉中亲水性基团竞争结合水分,当添加量过多,会导致小麦淀粉不能充分吸水膨胀,阻碍面筋网络结构的形成。

2.7 马铃薯面条感官评价

由表7可知,随着马铃薯全粉添加量的逐渐增加,面条的色泽逐渐加深,面条表观状态逐渐变差,硬度逐渐减小。面条的光滑性为4.4～4.6适中、粘性为17.0～20.0偏低,添加量为10和20%马铃薯全粉的面条与对照组相比总评分变化不显著,但随着马铃薯全粉继续增加,总评分可接受性下降。

2.8 马铃薯面条微观结构

图2为扫描电镜下马铃薯全粉添加量对面条微观结构的影响。可以看出,不添加马铃薯全粉的小麦面条横截面紧密,大量淀粉均匀分布在面团的表面;当马铃薯全粉添加量为10%时,面条的面筋开始断裂,淀粉颗粒暴露在面筋网络结构之外,出现空洞;当马铃薯全粉添加量为20%时面筋进一步断裂,不规则空洞数量增多。当马铃薯全粉添加量为30%、40%时面筋结构受到严重破坏,几乎看不到成片的面筋。

图3 马铃薯全粉添加量对生面条微观结构的影响Fig.3 Effects of potato flour on the microstructure of raw noodles注:图 A1、B1、C1、D1、E1分别为马铃薯全粉添加量为0%、10%、20%、30%、40%的混合粉制作的生面条横截面,对其放大500倍的扫描电镜结果;图A2、B2、C2、D2、E2分别为相应的放大2000 倍的扫描电镜结果。

3 结论

对马铃薯全粉-小麦粉混合粉的面筋特性、粉质特性、热特性进行了研究,通过分析得出,随着马铃薯全粉添加量的增大湿面筋含量逐渐减少,湿面筋含量从34.8%降至15.9%;面团的形成时间和稳定时间下降,弱化度增大,随着马铃薯全粉添加量增加至40%,面团的稳定时间从(5.1±0.12) min降至(0.8±0.15) min;起始温度To、终止温度TC呈上升趋势,峰值温度TP变化不明显,热焓值H呈下降趋势,热焓值从(257.56±0.26) J/g下降到(179.46±1.22) J/g,面团的热稳定性下降。

随着马铃薯全粉添加量的增加,面条的硬度、弹性、回复性呈下降趋势,黏着性逐渐增大;干物质损失率、断条率逐渐增大;扫描电镜观察结果显示,随着马铃薯全粉添加量的增大面团表面变得松散,面筋网络结构的连续性变差,网络发生断裂。

综合考虑混合粉的面筋特性、粉质特性,热特性,面条的质构特性、蒸煮特性、感官评价及面条微观结构等因素,当马铃薯全粉含量为20%以下时,虽然马铃薯全粉含量的增加导致面条质构品质变差,面条的口感有所下降,但在人们的可接受范围内,面条风味得到了提高。

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Effect of potato flour on the quality of wheat flour and noodle

LIU Ying,LIU Li-zhai,YU Xiao-hong,ZHANG Dan,DOU Bo-xin

(College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China)

By adding potato flour with different addictive amount in wheat flour,the gluten characteristics,farinograph properties,thermal properties,cooking characteristics,texture characteristics,sensory evaluation and microstructure of noodle were measured to evaluate the effect of potato flour on the quality of wheat flour and noodle. The results showed that:the gluten content decreased gradually with the added amount of potato flour. Weakening degree of dough increased,development time and stability time decreased with the addictive amount of potato flour increase,stability time decreased from 5.1 min to 0.8 min. Onset temperature To,end temperature TCof the dough was increased,peak temperature TPwas changed not obviously,the delta H of the dough decreased,delta H decreased from 257.56 J/g to 179.46 J/g,the thermal stability of the dough was declined. Hardness,springiness of the noodles was declined. The cooking loss and breaking rate of noodle were increased. Scanning electron microscopy showed that the surface of the noodles with the added amount of potato flour becomes loose,gluten fracture,starch particles were exposed outside of the gluten network structure. Combing the results of noodle suggested that the comprehensive quality of noodle was better when the addictive amount of potato flour under 20%.

potato flour;wheat flour;farinogram properties;thermal properties;cooking characteristics;texture characteristics

2016-06-13

刘颖(1968-),女,博士,教授,研究方向:粮食加工,E-mail:liuysh@hrbcu.edu.cn。

TS215

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000