常用食品改良剂对马铃薯米粉品质的影响

卫萍　杨媚　游向荣　张雅媛　孙健　谢小强　李志春　李明娟

摘要：【目的】研究6种常用食品改良剂对马铃薯米粉品质的影响，为马铃薯米粉的加工应用提供参考依据。【方法】分别将0、0.02%、0.04%、0.06%和0.08%的焦磷酸钠、磷酸氢二钠、瓜尔豆胶和魔芋胶，以及0、2%、4%、6%和8%的绿豆淀粉和谷朊粉添加到馬铃薯全粉含量为30%的米粉中，通过单因素试验，测定马铃薯米粉质构、蒸煮损失率和色差的变化。【结果】焦磷酸钠和磷酸氢二钠添加量分别为0.02%和0.08%时可显著提高马铃薯米粉硬度（P<0.05，下同），添加量分别为0.04%和0.06%时马铃薯米粉具有较高的拉伸特性，焦磷酸钠添加量为0.02%的马铃薯米粉蒸煮损失率低于10%；瓜尔豆胶和魔芋胶添加量为0.02%时可有效提高马铃薯米粉的硬度和拉伸性能、降低蒸煮损失率；绿豆淀粉添加量为2%时，马铃薯米粉的质构得到改善，蒸煮损失率低于4%，其添加量为4%时，马铃薯米粉的拉伸性能显著升高；谷朊粉添加量为2%时，马铃薯米粉的质构、拉伸特性及蒸煮性质均有显著改善。但6种食品改良剂在试验添加量范围内均对马铃薯米粉色泽无明显改善效果。【结论】在添加30%马铃薯全粉的条件下分别添加0.04%焦磷酸钠、0.06%磷酸氢二钠、0.02%瓜尔豆胶、0.02%魔芋胶、4%绿豆淀粉和2%谷朊粉，能够显著改善马铃薯米粉的质构和蒸煮特性，实际生产中可依此比例进行调配。

关键词： 食品改良剂；马铃薯米粉；品质

中图分类号： TS255.3 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）02-0314-09

Abstract：【Objective】In order to provide reference for further application of potato rice noodle processing， influences of six different additives on quality of potato rice noodle were studied. 【Method】0，0.02%，0.04%，0.06% and 0.08% of sodium pyrophosphate，sodium hydrogen phosphate，guar gum and konjac gum，and 0，2%，4%，6% and 8% of mung bean starch and gluten flour were added into potato rice noodles containing 30% potato powder. After single factor test，the changes of texture，cooking loss rate and color difference of potato rice noodles were determined. 【Result】The results showed that potato rice noodles had higher hardness value when adding 0.02% sodium pyrophosphate and 0.08% sodium dihydrogen phosphate（P<0.05，the same below），potato rice noodles had higher tensile properties when adding 0.04% sodium pyrophosphate and 0.06% sodium dihydrogen phosphate. Cooking loss rate was lower than 10% when adding 0.02% sodium dihydrogen phosphate（P<0.05，the same below）. Potato rice noodles had higher hardness value，tensile properties and lower loss rate when adding 0.02% of konjac gum and guar gum. Adding 2% of mung beand starch resulted in better textural properties and the loss rate of potato rice noodles was lower than 4%. When the mung beand starch amount was 4%，the tensile properties was also improved. Meanwhile，the textural properties，tensile properties，and cooking properties of potato rice noodles were improved when adding 2% of gluten flour. However， within the test range，rice color had no obvious improvement when adding the six food additives. 【Conclusion】Textural properties and cooking characteristics of potato rice noodles containing 30% potato powder can be improved significantly when adding 0.04% sodium pyrophosphate，0.06% sodium dihydrogen phosphate，0.02% konjac gum，0.02% guar gum，4% mung beand starch and 2% gluten flour. The formula can be applied in actual production.

Key words： food additive； potato rice noodles； quality

0 引言

【研究意义】马铃薯的营养丰富且均衡，其营养成分和多种维生素在粮食作物中最为全面。但目前马铃薯加工业的发展滞后，生产主要以鲜销为主，精深加工产品量少，产品结构层次低，仅有10%的马铃薯用于工业化加工，且主要为速冻油炸薯条和马铃薯片，马铃薯的营养价值未能得到充分发挥，严重制约了产业的发展。米粉是我国南方居民的主食之一，在主食市场中占据重要地位，近年来，以其具有方便快捷、营养合理、口味丰富等特点不断被消费者所接受和喜爱。但在实际生产马铃薯米粉中，随着马铃薯添加比例的增大，生产的马铃薯米粉易黏连、断条且糊汤严重，因而有必要添加一些食品改良剂对其进行改良。【前人研究进展】目前，国内已研制出多种添加马铃薯全粉的产品，主食有马铃薯全粉面包、酥性饼干、方便面；休闲食品有复合马铃薯油炸薯片、虾片、米果等（王春香，2005；张喻等，2006；陈志成，2009；孙平等，2010；李军，2012；伊力特等，2014），但对马铃薯米粉的研究甚少，郭静璇（2016）研究认为，以原料质量为基准，当添加黄原胶0.4 g/100 g、蔗糖酯0.3 g/100 g和玉米淀粉8.0 g/100 g复配使用时，马铃薯米线蒸煮和质构品质得到明显改良。对于在米粉和面条生产中添加一些辅料和食品添加剂以改善和提高产品品质，国内外已有不少研究。Hoover（1995）在保鲜湿米粉生产中加入魔芋胶能较好地改善米粉老化、断条和黏连现象。Yoshimura等（1998）研究发现，魔芋胶能有效延缓玉米淀粉在储藏过程回生，防止淀粉分子因回生而造成凝胶。傅晓如（2000）研究表明，在鲜米粉中添加适量的瓜尔豆胶、单甘酯、变性淀粉及磷酸盐等添加剂，可有效改善米粉组织结构、延缓老化。戴玲玲（2002）研究认为，添加瓜尔豆胶或变性淀粉，可改善米粉弹性、光滑度及透明度，延缓老化，减少断条。谢定等（2006）研究发现，马铃薯变性淀粉、木薯变性淀粉、黄原胶、瓜尔豆胶、单甘酯、蔗糖脂等多种添加剂对保鲜方便米粉具有一定的抗老化作用。鲍宇茹（2009）研究表明，磷酸盐能使面条口感筋道、滑爽，面条组织结构细腻，煮后不糊汤。田晓红等（2012）研究发现，添加复合磷酸盐后，面条的持水能力有所提高，苦荞挂面的蒸煮品质有一定改善。吴洋（2016）比较食盐、谷朊粉和黄原胶3种食品添加剂对全麦湿面品质的改良效果，结果表明，3种食品添加剂均可改善面条的蒸煮品质，并提高全麦面条的感官评分。【本研究切入点】前人研究表明在复合米粉中加入食品改良剂能达到一定的改善作用（汪霞丽等，2012），但由于马铃薯具有自身的加工特性和要求，在开展马铃薯米粉加工前，有必要先确定适合其生产的食品改良剂种类及用量，但目前相关研究报道很少。【拟解决的关键问题】研究添加磷酸盐（焦磷酸钠和磷酸氢二钠）、食用胶（瓜尔豆胶和魔芋胶）、淀粉（绿豆淀粉）和蛋白（谷朊粉）对马铃薯米粉品质的影响，确定各食品改良剂的适宜用量，为马铃薯米粉的加工应用提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

马铃薯由广西农业科学院经济作物研究所提供，早籼米购自广西南宁市西乡塘市场，其他试剂包括：焦磷酸钠（湖北兴发化工集团股份有限公司）、磷酸氢二钠（江苏连云港德邦精细化工有限公司）、瓜尔豆胶（上海耐今实业有限公司）、魔芋胶（汕头市捷成生物科技有限公司）、绿豆淀粉（衡水福桥淀粉有限公司）、谷朊粉（郑州晨辉化工产品有限公司）。

主要仪器设备：SZ-30型米粉机（广州旭众食品机械有限公司）、JY6002电子天平（上海良平仪器仪表有限公司）、HP-200精密色差仪（上海汉普光电科技有限公司）、CT3质构仪（美国BROOKFIELD公司）、真空包装机（郑州玉祥包装机械有限公司）、太阳能热泵干燥（南宁罗卡诺节能科技有限公司）

1. 2 试验方法

1. 2. 1 鲜湿马铃薯米粉制作工艺 早籼米→浸泡6～8 h→磨浆→调配（添加马铃薯全粉及改良剂挤压成型。

1. 2. 2 不同添加比例食品改良劑对马铃薯米粉品质的影响 在前期研究的基础上，确定马铃薯米粉中添加30%马铃薯全粉为宜，故以添加30%马铃薯全粉和一定比例的不同食品改良剂进行试验，其中焦磷酸钠、磷酸氢二钠、瓜尔豆胶和魔芋胶添加量均为0、0.02%、0.04%、0.06%和0.08%；绿豆淀粉和谷朊粉添加量为0、2%、4%、6%和8%；米浆、马铃薯全粉及改良剂混合后挤压成型制得马铃薯米粉，其他加工条件相同，测定不同配比马铃薯米粉的硬度、弹性、咀嚼性、拉伸特性、色差和蒸煮损失率。

1. 2. 3 马铃薯米粉质构测定 利用CT3质构仪测定，参照王灵昭等（2003）测定面条的方法，略有改动。取3根生米粉平行放于载物台上，在TPA模式下对其进行质构测定。试验条件设定：P/4探头，测试速度及测试前、后速度均设定为1.00 mm/s，形变量50%，感应力5.0 g，两次压缩间隔1 s，对每种试样做6次平行试验。从TPA质构曲线上可以得到硬度、弹性和咀嚼性等质构参数。马铃薯米粉拉伸性测定采用TA-DGA双向拉伸进行测试，测试模式选择拉伸测试；速度3 mm/s；测试距离20.00 mm；触发力5.0 g。

1. 2. 4 马铃薯米粉色差测定 采用色差计测定亮度L，0表示黑色，100表示白色；a*表示红绿之间的色泽，100表示红色，-80表示绿色；b*表示黄蓝之间的色泽，100表示黄色，-80表示蓝色。

1. 2. 5 马铃薯米粉蒸煮损失率测定 称取长度约10 cm的5 g鲜湿米粉条（105 ℃条件下恒重法测得米粉条干重m），加入500 mL沸腾蒸馏水中，按上述方法煮至最佳蒸煮时间后挑出米粉条，置于滤网上用50 mL蒸馏水淋洗30 s，约沥水5 min，然后把米粉条置于105 ℃干燥箱中干燥至恒重（m1），按公式计算蒸煮损失率。

蒸煮损失率（%）=（m-m1）/m×100

1. 3 统计分析

每个试验进行3次平行试验，结果用平均值±标准差表示；采用SPSS 17.0对试验数据进行方差分析，用显著性水平0.05作为各项结果的差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2. 1 磷酸盐对马铃薯米粉品质的影响

2. 1. 1 磷酸盐对马铃薯米粉质构的影响 硬度是反映米粉品质的一个重要指标，品质好的米粉需有一定的柔韧性，软硬适中，适宜范围为1776.00～4124.00 g（高晓旭等，2014）；弹性是米粉品质的另一重要考察指标，弹性越大，米粉品质越好；咀嚼性是硬度、弹性与黏聚性三者的乘积，是反映米粉品质的综合性指标，咀嚼性越大，米粉越耐咀嚼。由表1可知，随着磷酸盐添加量的增大，马铃薯米粉硬度显著提高（P<0.05，下同），咀嚼性也有升高趋势；其中焦磷酸钠和磷酸氢二钠添加量分别为0.02%和0.08%时，马铃薯米粉硬度由未添加改良剂的536.00 g分别升至3088.00和3069.00 g。一方面可能是由于磷酸盐增强了米粉团的吸水能力，使米粉较易形成致密均匀的结构；另一方面可能是磷酸盐在水中与可溶性金属盐类形成复盐，对葡萄糖基团有桥架作用，使支链淀粉的碳链延长，形成淀粉分子间的交联作用，从而提高了米粉的嚼劲（韩敏义等，2004）。两种磷酸盐添加量为0.02%时，马铃薯米粉弹性相比0添加量的米粉弹性显著下降，而纯大米鲜湿米粉的较好弹性范围在0.80～0.90（高晓旭等，2014），说明本研究添加量范围内磷酸盐对马铃薯米粉的弹性未起到良好的改善作用。

在拉伸特性测定试验中，峰值负载反映最大拉伸力，峰值负载形变量代表拉伸距离。从图1可以看出，随着焦磷酸钠添加量的增大，米粉的最大拉伸力和拉伸距离先增大后略有减小；而随着磷酸二氢钠添加量的增大，米粉的最大拉伸力和拉伸距离呈增大趋势。焦磷酸钠和磷酸氢二钠的添加量分别为0.04%和0.06%时，米粉的最大拉伸力和拉伸距离发生显著变化，马铃薯米粉的拉伸性能得以改善。分析原因：一方面可能是磷酸盐增大了米粉团的吸水能力，米粉易于糊化形成致密均匀的结构；另一方面磷酸盐可能在蛋白和淀粉之间进行酯化反应及架桥结合，形成稳定结构，通过加强淀粉与蛋白质之间的结合，使米粉的弹性和筋力增强，因此，米粉的拉伸力和拉伸距离增大。

2. 1. 2 磷酸盐对马铃薯米粉色差的影响 由图2可以看出，焦磷酸钠和磷酸氢二钠添加量为0.02%时，马铃薯米粉亮度值L显著降低，红值a*显著升高，黄值b*无显著变化（P>0.05，下同）。在实际生产中，色差值中的L最能体现米粉的色泽，经实际测定纯米粉L一般在70左右，L越大，表明米粉的亮度越好，反之米粉色泽较暗；说明在本研究所选磷酸盐的添加范围内，磷酸盐改善马铃薯米粉光泽不明显，分析原因可能是磷酸盐添加量对于马铃薯全粉添加量而言相对较小。

2. 1. 3 磷酸盐对马铃薯米粉蒸煮损失率的影响 蒸煮损失率是反映米粉蒸煮品质的重要指标之一，蒸煮损失率高，说明米粉在煮制过程中损失多，易混汤、断条。由图3可以看出，焦磷酸钠添加量为0.02%时，马铃薯米粉的蒸煮损失率相比0添加量显著降低，且低于10%。这可能是磷酸盐与淀粉进行酯化反应和架桥结合，形成较为稳定的复合结构，从而加强淀粉与蛋白间的结合（胡国华，2006），淀粉溶出减少，因而米粉蒸煮损失率降低。而磷酸氢二钠在0～0.08%添加量范围内，马铃薯米粉的蒸煮损失率无显著变化，说明磷酸氢二钠对马铃薯米粉的蒸煮性能影响不明显。

2. 2 食用胶对马铃薯米粉品质的影响

2. 2. 1 食用胶对马铃薯米粉质构的影响 由表2可以看出，添加瓜尔豆胶和魔芋胶后，马铃薯米粉的弹性显著降低，而硬度和咀嚼性随着食用胶添加量的增加，总体呈先升高后略有降低的变化趋势；其中瓜尔豆胶添加量为0.04%时，马铃薯米粉的硬度达最大值，显著高于其他添加量，而魔芋胶添加量在0.02%～0.06%范围内的米粉硬度虽有增加但变化不显著。咀嚼性與硬度变化趋势相近。原因可能是食用胶具有较强的亲水性，能形成高黏度溶液，在马铃薯米粉生产中可以增稠，增大马铃薯米粉的凝胶强度，因此硬度和咀嚼性增大；但是当添加量过大时，食用胶形成的是假塑性流体，抑制了马铃薯米粉的吸水能力，影响糊化效果，进而影响马铃薯米粉致密结构的形成，因此硬度和咀嚼性呈降低趋势。

由图4可以看出，随着瓜尔豆胶和魔芋胶添加量的增加，马铃薯米粉的峰值负载和峰值负载形变量总体呈先升高后下降的变化趋势，其中魔芋胶添加量为0.02%，瓜尔豆胶添加量分别为0.04%和0.02%时，马铃薯米粉的最大拉伸力和拉伸距离显著增大，拉伸性能得以改善。分析原因可能是由于食用胶具有良好的吸水性能，可与大米中的蛋白质相互作用，促进米粉形成良好的组织结构，从而增强马铃薯米粉的抗拉强度和筋力，因此马铃薯米粉的拉伸力和拉伸距离增大。

2. 2. 2 食用胶对马铃薯米粉色差的影响 由图5可以看出，魔芋胶和瓜尔豆胶添加量为0.02%时，马铃薯米粉L显著降低，a*显著升高；魔芋胶和瓜尔豆胶添加量分别为0.02%和0.04%时，米粉b*显著增大。随着瓜尔豆胶添加量（0.02%～0.08%）的增大，马铃薯米粉L和b*均呈先升高后略有下降的变化趋势，a*上升后趋于稳定；而随着魔芋胶添加量（0.02%～0.08%）的增大，马铃薯米粉L和a*呈下降后趋于稳定趋势。但总体而言，添加瓜尔豆胶和魔芋胶，马铃薯米粉L相对低于未添加改良剂的米粉L，而a*则偏高，说明在试验条件所选食用胶添加量范围内，马铃薯米粉的色泽未得到有效改善。

2. 2. 3 食用胶对马铃薯米粉蒸煮损失率的影响 由图6可以看出，瓜尔豆胶和魔芋胶添加量为0.02%时，马铃薯米粉的蒸煮损失率均显著降低。说明两种食用胶对降低马铃薯米粉蒸煮损失率的作用效果明显。

2. 3 淀粉对马铃薯米粉品质的影响

2. 3. 1 绿豆淀粉对马铃薯米粉质构的影响 由表3可知，绿豆淀粉添加量为2%时，马铃薯米粉的硬度、弹性和咀嚼度均显著增大，质构特性得到改善。主要原因可能是淀粉类改良剂具有很强的吸水性，糊化温度低，糊化时能产生高黏度，冷却后易于形成凝胶，使马铃薯米粉更加富有光泽，并提高米粉的弹性、嚼劲和筋力。但当添加量超过4%时，由于淀粉的增多，相对减少了米粉中的蛋白含量，弱化了米粉致密的网络结构，因此，米粉硬度和咀嚼性反而有所降低。

绿豆淀粉黏性足，吸水性小，从图7可以看出，添加4%的绿豆淀粉，马铃薯米粉的最大拉伸力和拉伸距离均较未添加组显著增大，米粉的拉伸性能得到良好改善。

2. 3. 2 绿豆淀粉对马铃薯米粉色差的影响 由图8可以看出，绿豆淀粉的添加量为2%时，马铃薯米粉L显著减小，a*显著增大；随着绿豆淀粉添加量继续增大，L和a*分别有增大和减小趋势；对于b*，绿豆淀粉添加量在0～4%时，其变化不显著。总体而言，在试验条件添加量范围内，绿豆淀粉对马铃薯米粉色泽未起到很好的改善作用。

2. 3. 3 绿豆淀粉对马铃薯米粉蒸煮损失率的影响 从图9可以看出，当绿豆淀粉添加量为2%时，马铃薯米粉蒸煮损失率较未添加组显著降低，且蒸煮损失率低于4%；随着绿豆淀粉添加量的继续增大，马铃薯米粉蒸煮损失率無显著变化，说明添加2%绿豆淀粉可有效降低马铃薯米粉的蒸煮损失率。

2. 4 谷朊粉对马铃薯米粉品质的影响

2. 4. 1 谷朊粉对马铃薯米粉质构的影响 由表4可以看出，谷朊粉添加量为2%时，马铃薯米粉的硬度、弹性和咀嚼性均较未添加谷朊粉组显著增大，质构特性得到改善。但谷朊粉添加量超过4%后，马铃薯米粉的硬度、弹性和咀嚼性略有下降。这是因为谷朊粉是从小麦或面粉中提取的一种天然蛋白，蛋白含量高达75%～85%，是营养丰富的植物蛋白，具有较好的弹性、黏性、延伸性、成膜性和吸脂性，因而可以显著影响马铃薯米粉的弹性、硬度和咀嚼性。

由图10可以看出，添加2%的谷朊粉，马铃薯米粉的最大拉伸力和拉伸距离较未添加组发生显著改变，米粉的拉伸性能得到良好改善。这与谷朊粉具有黏弹性、延伸性、薄膜成型性、吸脂乳化性、黏附热凝性等特性有关。

2. 4. 2 谷朊粉对马铃薯米粉色差的影响 由图11可以看出，谷朊粉对马铃薯米粉色泽的影响与绿豆淀粉相似。谷朊粉添加量为2%时，马铃薯米粉L相比未添加组显著降低，a*显著升高；当添加量大于2%时，L和a*变化均不明显。对于b*，谷朊粉添加量在0～8%范围内影响均不显著。说明在试验添加范围内，谷朊粉未能有效改善马铃薯米粉色泽。

2. 4. 3 谷朊粉对米粉蒸煮损失率的影响 由图12可以看出，谷朊粉添加量为2%时，马铃薯米粉蒸煮损失率较未添加组显著降低，且蒸煮损失率低于4%；随着谷朊粉添加量继续增大，马铃薯米粉蒸煮损失率无显著变化，说明添加2%谷朊粉能有效降低马铃薯米粉的蒸煮损失率。

3 讨论

随着我国米粉工业的发展，食品改良剂在改善米粉质量、档次、色香味及新产品开发等方面发挥着重要作用。本研究考察6种常用的食品改良剂对马铃薯米粉品质的影响，其中焦磷酸钠和磷酸氢二钠在米粉生产中常使用，其作用机理是随着温度升高，可促进淀粉的可溶性物质渗出，增强淀粉间的结合力，此外磷酸根离子具有螯合作用，能使淀粉和蛋白质分子螯合成大分子，从而增加米粉的抗拉强度，降低断条率。本研究结果表明，随着磷酸盐添加量的增大，马铃薯米粉的硬度显著提高，咀嚼性也有升高趋势；焦磷酸钠添加量为0.02%的马铃薯米粉蒸煮损失率低于10%，与傅晓如（2000）的研究结果基本一致。

食用胶是在一定条件下可充分水化形成黏稠或胶冻状的大分子物质，可控制水分的流动，使体系处于一个稳定的状态；食用胶的共同特点是具有较强的亲水性，易与大米中淀粉、蛋白质等成分共溶，对蒸煮后的大米粉团起着增稠及软胶化作用（白永庆和张璐，2012）。本研究结果显示，瓜尔豆胶和魔芋胶添加量为0.02%时，可有效提高马铃薯米粉的硬度和拉伸性能，降低蒸煮损失率，进一步证实了前人的研究结果（Hoover，1995；傅晓如，2000；戴玲玲，2002；谢定等，2006）作出。

绿豆淀粉中直链淀粉含量高，直链淀粉高易老化，能产生较强的凝胶，使粉条有较大的抗拉度，蒸煮时不易断条（代蕾等，2013）。本研究结果显示，绿豆淀粉添加量为2%时，马铃薯米粉的硬度、弹性和咀嚼性得到改善，蒸煮损失率低于4%；添加量为4%时，马铃薯米粉的拉伸性能显著提高；这与王永辉等（2014）研究发现绿豆淀粉添加量达到2 g/100 g以上时，蒸煮损失即有明显下降（低于10%）的结果基本一致。

谷朊粉是经深加工提取的一种天然谷物蛋白，具有良好的吸水和亲水能力；马铃薯米粉易于吸水糊化，形成致密稳定的结构，本研究证实添加谷朊粉能使马铃薯米粉的质构、拉伸性及蒸煮性能得到改善。

虽然本研究确定了马铃薯米粉生产时添加6种常用食品改良剂的用量，但仅限于对单一改良剂进行单因素试验，且在添加量范围内，未对马铃薯的米粉色泽起到良好的改善效果，故下一步应综合考察复合食品改良剂对马铃薯米粉品质的影响，以筛选出食品改良剂的更佳添加量，提高米粉质量。

4 结论

综合考虑，在添加30%马铃薯全粉的条件下分别添加0.04%焦磷酸钠、0.06%磷酸氢二钠、0.02%瓜尔豆胶、0.02%魔芋胶、4%绿豆淀粉和2%谷朊粉，能够显著改善马铃薯米粉的质构和蒸煮特性，实际生产中可依此比例进行调配。

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（责任编辑 罗 丽）