无矾鲜湿土豆粉感官和断条率的优化研究

王 娜 张 垚 艾志录,3李 真,3 徐 超 范会平

(河南农业大学食品科学技术学院1，郑州 450002) (河南省冷链食品工程技术研究中心2，郑州 450002) (速冻面米及调制食品河南省工程实验室3，郑州 450002)

无矾鲜湿土豆粉感官和断条率的优化研究

王 娜1,2张 垚1艾志录1,3
李 真1,3徐 超1,2范会平1,2

(河南农业大学食品科学技术学院1，郑州 450002) (河南省冷链食品工程技术研究中心2，郑州 450002) (速冻面米及调制食品河南省工程实验室3，郑州 450002)

研究了8种添加剂对马铃薯淀粉回生值、咀嚼性、黏性和凝胶强度的影响，筛选出魔芋胶、卡拉胶和硬脂酰乳酸钙钠作为鲜湿土豆粉品质改良的添加剂，并以其添加量为主要因素，以土豆粉的断条率和感官评分为响应值设计响应面试验。结果表明当魔芋胶添加量为0.29%，卡拉胶为0.53%、硬脂酰乳酸钙钠为0.10%时得到的土豆粉断条率为10%，感官评分为10.60，结果与试验预测值相对误差小，且断条率、感官评分和质构特性均接近传统土豆粉的品质。

土豆粉 添加剂 明矾 断条率 感官评分

土豆粉是我国的传统食品，具有爽滑筋道的特点，深受大众喜爱。传统土豆粉加工中，为了提高其耐煮性和韧性，减少断条造成的损失，在加工过程中常加入明矾以改善产品品质[1-2]。明矾中含有Al3+，Al3+的过量摄入会对人体健康造成危害，如骨质疏松，老年痴呆等[3]。为了寻找出明矾的替代物，许多学者做出了大量的研究。王家良等[4]研究发现，魔芋胶可明显提升粉丝的品质，可作为明矾替代物。刘品华等[5]研究认为海藻酸钠可作为明矾的替代物用于粉丝的生产。谭洪卓等[6]研究发现使用魔芋胶和沙蒿胶复配添加剂，制备出粉丝品质接近添加明矾的粉丝。李小婷等[7]研究结果显示，羟丙基二淀粉磷酸酯和沙蒿胶可明显提高粉丝的品质，显著改善其断条及糊汤状况。刘兰霞等[8]使用食盐替代明矾，制备出的马铃薯粉丝接近明矾粉丝。然而，目前的研究多集中在添加剂对干粉丝品质的改良方面，对于鲜湿土豆粉品质影响的研究鲜有报道，因此，就有必要通过探究添加剂对鲜湿土豆粉品质的影响，来寻找合适的代替明矾的添加剂。

本文通过测定不同添加剂对马铃薯淀粉的糊化和凝胶特性的改变，筛选出合适的添加剂，并通过响应面试验设计优化添加剂配比，以期为无矾土豆粉的生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

马铃薯淀粉：定西市博瑞淀粉有限公司；魔芋胶：内蒙古阜丰生物科技有限公司；沙蒿胶、卡拉胶：福建金燕海洋生物科技有限公司；黄原胶：湖北强森魔芋科技有限公司；海萝胶：湖北巨龙食品添加剂有限公司；硬脂酰乳酸钙钠：河南金丹食品添加剂有限公司；羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠：河南千志商贸有限公司。以上均为食品级。

1.2 试验仪器

THZ-82恒温震荡水浴锅：金坛市杰瑞尔电器有限公司； TA-XA PLUS物性测试仪：英国Stable micro-systems公司；RVA4500 快速黏度分析仪：瑞典波通仪器公司；YCD-EL259控温冰箱：中科美菱有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 土豆粉的制备及感官评价

取15 g马铃薯淀粉，加入10 mL 50 ℃的蒸馏水充分混匀成稀浆，倒入45 mL的沸水，搅拌成芡糊，加入85 g的马铃薯淀粉，调制成含水量为35%的粉团，静置5 min，放入漏粉机中，挤压成条状，漏入95 ℃的水中熟化。土豆粉在水中停留3～5 s后立即捞出，置于冷水中浸泡60 min，在阴凉通风处晾干表面水分。

感官评定：参照谭洪卓等[9]的方法，略作修改。根据10人评定小组，对不同的马铃薯淀粉制得的土豆粉的颜色、透明度、口感、爽滑性、弾韧性、风味进行打分，并合计总分。评价标准见表1。所有感官评定均在烹煮后的20 min内完成，样品采用随机编码。

表1 感官评定标准

1.3.2 淀粉回生值的测试

参考付一帆等[10]的方法。准确称取(2±0.01)g样品和(25±0.1)mL蒸馏水于铝盒内，按14%的湿基校正。然后在快速粘度分析仪上按以下程序测试：初始搅拌速率960 r/min，10 s后，待形成均匀悬浊液，在50 ℃恒温1 min，再以12 ℃/min由50 ℃上升至95 ℃并恒温3 min，之后，以同样的速率由95 ℃下降至50 ℃，并恒温3 min，测试结束。

1.3.3 淀粉凝胶特性测试

凝胶质构的测试：参考陈贻芳等[11]、廖卢艳等[12]的方法，略作修改。分别调制6%(m/V)的马铃薯淀粉悬浮液，沸水浴糊化20 min后装入50 mL的烧杯中，在4 ℃的冰箱中放置24 h，形成的凝胶在质构仪上进行凝胶质构的测试，相关指标为：硬度、弹性、内聚性、黏性、咀嚼性和回复性，测试条件如下：探头P/50，感应力5 g，测试形变40%，测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度5 mm/s。

凝胶强度的测试：参照谭洪卓等[13]的方法，略作修改。凝胶制备同上，测试条件为：探头P/0.5，感应力5 g，测试形变40%，测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度5 mm/s。

1.3.4 添加剂对淀粉回生和凝胶特性的影响

选取黄原胶、魔芋胶、海萝胶、卡拉胶添加量为淀粉干重的0.2%，0.4%，0.6%，0.8%和1.0%，沙蒿胶添加量为淀粉干重的0.01%，0.02%，0.03%，硬脂酰乳酸钙钠添加量为淀粉干重的0.04%，0.08%，0.12%，0.16%，0.2%，聚丙烯酸钠和羧甲基纤维素钠添加量为淀粉干重的0.1%，0.2%,0.3%，0.4%和0.5%。以马铃薯淀粉的回生值，凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度为测试指标，研究不同添加剂对马铃薯淀粉回生和凝胶特性的影响。测试方法同1.3.2和1.3.3。

在选取魔芋胶作为添加剂时，所有试验均是添加了魔芋胶量的5%的Na2CO3条件下进行的，因为经过碱处理的魔芋胶可形成热不可逆凝胶[6]。

1.3.5 响应面试验设计的因素选择和水平确定

单因素试验选择出3个效果较好的添加剂来进行BBD试验，试验设计如表2所示。

表2 Box-Behnken方案设计因素和水平

1.4 数据处理

试验数据均采用Excel、SPSS16.0和Design-Expert 8.0.6软件进行处理，若无特殊说明，所有数据均是3次测试的平均值。

2 结果与讨论

2.1不同添加剂对马铃薯淀粉回生值、凝胶强度、黏性和咀嚼性的影响

淀粉在糊化的过程中，淀粉颗粒发生吸水膨胀现象，直链淀粉分子溢出，在糊化后的冷却过程中，直链淀粉与支链淀粉以双螺旋的形式相互缠绕，并形成了一定三维网络凝胶结构，形成具有一定弹性和强度的凝胶[14]，土豆粉便是利用淀粉这种性质制作成的食品。

研究发现淀粉的回生值以及凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度与土豆粉的品质存在显著的相关性，因此选取这些特征值作为筛选添加剂的标准。

回生值为淀粉最终粘度和谷值粘度的差值。它能反映淀粉冷糊的稳定性以及老化的程度和趋势，回生值越大，凝胶性越强，并对韧性的形成具有良好的贡献[15-16]，回生程度大，制作的粉丝质量越好[17]。咀嚼性是质构仪模拟人的咀嚼食物的动作测得的数据，表示食品达到可以吞咽状态时所需做的功。黏性表示半固体样品的黏性特性，半固体样品破裂吞咽所需的能量。凝胶强度是指糊化后的淀粉形成的一种半固体状态的多维空间网状结构的强度。选取马铃薯淀粉样品，测试不同添加剂对其回生值、凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度影响，结果如表3～表5所示。

表3 黄原胶、海萝胶和沙蒿胶对马铃薯淀粉回生值、凝胶强度、黏性和咀嚼性的影响

注：同列不同字母表示差异性显著，显著水平P<0.05，余同。

表4 聚丙烯酸钠和羧甲基纤维素钠对马铃薯淀粉回生值、凝胶强度、黏性和咀嚼性的影响

表5 魔芋胶、卡拉胶、硬脂酰乳酸钙钠对马铃薯淀粉回生值、凝胶强度、黏性和咀嚼性的影响

黄原胶能显著降低马铃薯淀粉的回生值和凝胶强度，形成质地更为柔软的凝胶。这是由于黄原胶不仅可与渗漏出来的直链淀粉相互缠绕，减少淀粉之间的相互作用，从而抑制淀粉的回生，而且，黄原胶具有良好的持水性质，在整个体系中，和马铃薯淀粉竞争吸附水分，使自由水减少，抑制淀粉的回生[18-20]。海萝胶能显著提高马铃薯淀粉的回生值和凝胶强度，但是对其黏性和咀嚼性却有降低的作用。沙蒿胶对淀粉的回生值、凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度的影响不显著(P>0.05)。因此3种胶体不宜于土豆粉品质的改良。

艾芳芳等[21]研究表明，聚丙烯酸钠不能改善葛根淀粉特性。王充等[22]研究显示，羧甲基纤维素钠的添加会大幅度降低绿豆淀粉凝胶的硬度、黏性和咀嚼性，延缓凝胶的硬化。本研究的结果显示，羧甲基纤维素钠降低了马铃薯淀粉的回生值，且对马铃薯淀粉的凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度均有着降低的作用，这是由于羧甲基纤维素钠是直链大分子，链上的羟基可以与淀粉形成氢键，提高淀粉凝胶的持水能力，抑制凝胶老化。聚丙烯酸钠同样降低了淀粉的回生值，以及凝胶的咀嚼性、黏性和强度，这是由于聚丙烯酸钠可以防止可溶性淀粉的渗出，从而延缓老化。因此，这2种添加剂不适宜作为土豆粉的品质改良剂。

魔芋胶对马铃薯淀粉回生值的提升具有良好的贡献，且能有效的提升淀粉凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度。这可能是由于魔芋胶不仅能自身形成聚糖网络，而且魔芋胶分子还能和淀粉分子相互缠绕作用，从而使凝胶的强度增大，咀嚼性和黏性增强。在魔芋胶添加量为0.2%～0.4%范围内，淀粉的回生值和凝胶的咀嚼性、黏性和强度均有较好的改善。硬脂酰乳酸钙钠作为添加剂在食品中应用非常广泛，在其添加量为0.04%～0.12%范围内，对马铃薯淀粉的回生值和凝胶特性均有良好的改善作用，这是由于硬脂酰乳酸钙钠在一定温度下，会与直链淀粉结合形成复合物，防止淀粉溶出，加强了淀粉的三维网状结构；卡拉胶在添加量为0.4%～0.6%时，对淀粉的特性改善最明显，这可能是由于卡拉胶和淀粉按一定比例混合后，分子链之间充分的物理交联和分子之间的氢键作用[23]，使其凝胶性能得到改善。因此选取添加量为0.2%～0.4%的魔芋胶、0.4%～0.6%的卡拉胶和0.04%～0.12%的硬脂酰乳酸钙钠作为复配添加剂。

2.2 添加剂的优化配比试验

选取魔芋胶、卡拉胶和硬脂酰乳酸钙钠进行响应面优化试验。试验结果如表6所示，其中A、B、C分别代表魔芋胶、卡拉胶和硬脂酰乳酸钙钠的添加量。

表6 Box-Behnken试验设计与结果

利用Design Expert8.0.6软件对所得数据进行分析，得到回归方程为：Y1=10.78-0.4A+0.34B-0.037C-0.28AB+0.83AC-0.7BC-1.42A2-0.94B2-0.89C，

Y2=11-1.25A-6.46B+0.62C-3.33AB-1.67AC-1.25BC+5.96A2+7.21B2+4.71C2。

表7 感官评分回归模型系数的显著性检验结果

注：R2=0.978 9；R2Adj=0.951 8；信噪比=16.62。

由表7可知，此模型的P<0.000 1，表明相应面的回归模型达到极显著水平；失拟项P=0.073 5>0.05，表明模型的失拟不显著，说明该模型能较好的拟合真实的响应面；R2=0.978 9，调整R2=0.951 8，说明模型的拟合度很好；信噪比=16.62>4，说明此模型可以得到很强的响应面信号。因此，可以用该回归方程预测土豆粉的感官品质。其中，一次项A极显著(P<0.01)，B显著(P<0.05)，C不显著(P>0.05)；二次项A2、B2、C2极显著(P<0.01)；交互项AC，AC极显著(P<0.01)，AB不显著(P>0.05)。

表8 断条率回归模型系数的显著性检验结果

注：R2=0.871 8，R2Adj=0.707 1，信噪比=6.432。

由表8可知，此模型的P<0.05，表明相应面的回归模型达到显著水平；失拟项P=0.513 9>0.05，表明模型的失拟不显著，说明该模型能较好的拟合真实的响应面；R2=0.8718，调整R2=0.707 1，说明模型的拟合度较好；信噪比=6.432>4，说明此模型可以得到较强的响应面信号。因此，可以用该回归方程预测土豆粉的感官品质。其中，一次项A不显著(P>0.05)，B极显著(P<0.01)，C不显著(P>0.05)；二次项A2、B2显著(P<0.05)C2不显著(P>0.05)；交互项AB、AC、BC不显著(P>0.05)。

2.3 优化结果和分析

各因素交互作用的响应曲面如图1、图2所示。

应用Box-Behnken试验设计，得出的最优结果为魔芋胶添加量为0.29%，卡拉胶为0.53%，硬脂酰乳酸钙钠的添加量为0.1%。预测结果，断条率为9.83%，感官得分为10.84。选取该组合进行验证试验，结果为3次试验的平均值，断条率为10%，感官得分为10.60，相对误差分别为1.70%和2.26%，与预测值接近，因此，可以确定该结果为最优结果。

表9 目标函数优化结果

图1 魔芋胶和硬脂酰乳酸钙钠对土豆粉感官评分影响的响应面图

图2 卡拉胶和硬脂酰乳酸钙钠对土豆粉感官评分影响的响应面图

2.4 2种土豆粉的品质比较结果

将加入了经过优化的添加剂的土豆粉与传统土豆粉比较，得到如表10所示结果。

表10 两种土豆粉的品质比较结果

使用复配添加剂的马铃薯淀粉断条率为10%，感官评分为10.60，硬度13 068.66，弹性0.93黏性9 332.18，咀嚼性9 236.93，回复性0.48，与添加了0.1%明矾的传统土豆粉品质接近，证明该复配添加剂可替代明矾在生产土豆粉中应用。

3 结论

黄原胶能显著降低马铃薯淀粉的回生值和凝胶强度；海萝胶能显著提高马铃薯淀粉的回生值和凝胶强度，但是对其黏性和咀嚼性却有降低的作用；沙蒿胶对淀粉的回生值、凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度的影响不显著。羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠的添加会降低淀粉的回生值和淀粉凝胶的硬度、黏性和咀嚼性。魔芋胶、卡拉胶和硬脂酰乳酸钙钠可以明显提高马铃薯淀粉的回生值以及凝胶的咀嚼性、黏性和凝胶强度。

在土豆粉的制作过程中，添加0.29%魔芋胶，0.53%的卡拉胶和0.1%的硬脂酰乳酸钙钠，可以有效的改善土豆粉的品质，使其感官评分达到10.60，断条率为10%，硬度13 068.66，弹性0.93黏性9 932.18，咀嚼性9 236.93，回复性0.48，接近传统土豆粉的品质。

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Optimization Study of Sensory Evaluation and Broken Rate of Fresh Wet Potato Noodles Without Alum

Wang Na1,2Zhang Yao1Ai Zhilu1,3Li Zhen1,3Xu Chao1,2Fan Huiping1,2

(College of Food Science and Technology, Henan Agriculture University1,Zhengzhou 450002) (Engineering Technology Research Center of Henan Cold Chain Food2, Zhengzhou 450002) (Quick-Frozen Food Made of Wheat Flour and Rice and Frozen Prepared Food of Henan Province Engineering Laboratory3, Zhengzhou 450002)

According to the influence of 8 different additives on potato starch setback, chewiness, gumminess and gel strength.konjac gum, carrageenan and CSL-SSL were used as additives to improve the quality of fresh wet potato noddles. In the response surface optimization, the amounts of additives were performed as the main factor, and the sensory score and ratio of broken of potato noodles were performed as response value. The results indicated that the sensory score and ratio of broken of fresh wet potato noodles were 10.60 and 10% when 0.29% konjac gum, 0.53% carrageenan and 0.1% CSL-SSL were added. The relative error of the results and the predictions were small, and the ratio of broken, sensory score and textural properties of the fresh wet potato noodles were close to the traditional potato noodles.

potato noodles, additives, alum, ratio of broken, sensory score

“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFN010 104)，河南省重大科技专项(161100110100)，河南省产学研合作计划项目(162107000054)

2016-04-28

王娜，女，1979年出生，副教授，速冻食品安全控制

艾志录，男，1965年出生，教授，农产品精深加工

TS236.5

：A

：1003-0174(2017)08-0098-07