紫薯粉对面包粉流变学及糊化特性的影响

何兆位 刘 雄 赵天天 舒远凤

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 西南大学国家食品科学与工程实验教学中心，重庆 400715)

紫薯粉对面包粉流变学及糊化特性的影响

何兆位1刘 雄1赵天天1舒远凤2

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 西南大学国家食品科学与工程实验教学中心，重庆 400715)

在面包粉中依次加入0%，5%，10%，15%，20%的紫薯粉，利用粉质仪、拉伸仪、快速黏度分析仪探究不同紫薯粉添加量对面团流变学特性、糊化特性的影响。研究结果表明，添加紫薯粉对面粉性质影响显著，随着紫薯粉含量的增加面团流变学特性、糊化特性下降，说明紫薯粉加入使面团筋力减弱，抑制了淀粉的糊化和膨胀过程，不利于面包制作，但吸水率升高、回生值下降有利于改善产品贮藏特性。当紫薯粉含量超过10%时，面团稳定时间低于7 min，各拉伸特性指标下降速率明显加快，不利于面包制作，由拉力比曲线可知制作面包发酵时间应为90 min；当紫薯粉含量为5%时，回生值与空白相比无显著性差别，黏度显著增大，对产品贮藏特性无明显改善，制作面包时紫薯粉的适宜添加量可控制在5%～10%。

紫薯粉；面包粉；流变学特性；糊化特性

Abstract： This study aimed at the effects of purple sweet potato powder (PSP) with different amounts (namely null, 5%, 10%,15% and 20%) on the rheological properties and pasting properties of dough tested by farinograph, extensograph, and rapid viscosity analyzer. The results showed that addition of PSP significantly influenced the properties of a dough. With the increase of PSP, the rheological properties and gelatinization properties of the dough were improved, which means PSP could lessen the gluten thews and inhibit the gelatinization and expansion process of wheat dough. However, the PSP could rise the bibulous rates, and reduce retrogradation value, which could improve the storage property of the bread. When the addition of PSP was more than 10%, the dough stability time was less than 7 min, and the index of each tensile property decreased faster, which is unsuitable for bread making.Meanwhile, the tensile curve shows fermentation time of the dough was 90 min. The addition of 5% PSP does not cause any significant difference between setback value and blank, though it triggers off a significant increase in viscosity, which could not obviously improve the storage time of the product. In conclusion, it was suitable for bread making when the addition amount of PSP was 5%～10%.

Keywords： purple sweet potato powder; bread powder; rheological properties; pasting characteristics

紫薯富含淀粉、蛋白质、纤维素、维生素、硒、铁元素和花青素，营养丰富，具特殊保健功能。其中富含的VC可促使胶元蛋白正常合成，预防坏血病的发生[1]；硒可增强机体免疫力，清除体内自由基[2]。紫薯具有良好的功能特性被广泛运用于面制品中，赋予产品独特的色泽和保健功能。然而在紫薯面制品开发中，研究者更偏向于确定产品的最优配方和最佳工艺流程，而对与面制品加工、产品品质息息相关的面粉性质却不够重视。

在已有报道中，李颖等[3]研究了紫薯粉对面团粉质-拉伸特性的影响，指出了紫薯粉加入会降低面团的流变学特性，但对导致各特性指标变化的原因及各特性指标变化对产品制作、成品品质预测有参考意义并未说明；陈芳芳等[4]仅研究了紫薯粉对面团粉质特性的影响，具体阐述了加水搅拌形成面团过程中各特性指标变化的趋势原理及对产品制作、品质预测的参考意义，然而添加紫薯粉面团形成以后在发酵过程中各拉伸特性指标将如何变化以及对产品制作有何参考意义没有继续探究，同时该研究紫薯粉最大添加量仅为10%，各组添加量之间特性指标变化是否显著也没有说明。单珊等[5]的研究也仅指出了紫薯粉添加量对面团稳定时间的影响，其他重要特性指标如何变化未进行说明。此外，无论是面粉还是紫薯粉均含有较多的淀粉[6-7]，淀粉具有糊化特性，在面包的制作过程中淀粉可吸水膨胀，增加面包含水量，并与体系中的其他成分竞争水分，建立起焙烤制品的骨架结构[8]，其对产品的影响不可忽略。单珊等[5]研究表明添加紫薯粉到小麦粉中各糊化特性指标下降，混粉的热稳定性得到提高，面条老化问题得到改善，但不同添加量之间各糊化特性指标变化是否显著、对产品品质有何影响未详细说明，导致各糊化特性指标下降的原因阐述不够充分，同时各糊化特性指标变化对面包及面条品质预测的参考意义侧重点亦存在差别。

为此，本试验以紫薯粉、面包粉为研究对象，利用粉质仪、拉伸仪、快速黏度分析仪研究了不同紫薯粉添加量对面团流变学特性、糊化特性的影响，深入探究导致各特性指标变化的可能原因，并对品质改良提出建议，旨在对前人的研究进行补充完善，为紫薯面包类产品的开发提供更加系统、科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫薯粉：纯粉，上海佳食食品有限公司；

麦心雪花粉：河南省雪健实业有限公司；

1.2 试验仪器与设备

粉质仪：JFZD300型，菏泽衡通实验仪器有限公司；

电子式面团拉伸仪：HZL-350型，浙江托普仪器有限公司；

快速黏度分析仪(RVA)：Tec-Master型，瑞联科技有限公司；

电子天平：Fa2004A型，上海精天电子仪器有限公司。

1.3 面团流变学、糊化特性测定

1.3.1 混合粉制备 分别将0%，5%，10%，15%，20%的紫薯粉替代相应比例的面包粉，混合均匀。

1.3.2 粉质特性测定 根据GB/T 14614—2006《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定粉质仪法》，利用粉质仪测定面粉吸水率、面团形成时间、稳定时间、弱化度。

1.3.3 拉伸特性测定 根据GB/T 14615—2006《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特性的测定拉伸仪法》，利用拉伸仪分别测定面团发酵45，90，135 min时的抗延伸性、延伸性、拉伸面积、拉伸比。

1.3.4 糊化特性测定 根据GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速黏度仪法》，采用快速黏度分析仪(RVA)测定含有不同紫薯粉添加量混粉的糊化特性。记录混合粉在糊化过程中的糊化温度、峰值黏度、谷值黏度、峰值时间、衰减值、回生值。

1.4 统计与分析

采用Excel 2010、SPSS 18.0对面团流变学特性数据进行分析，当 P<0.05 时，差异性显著。试验结果取3次测定的平均值。

2 结果与分析

2.1 紫薯粉添加量对粉质特性的影响

由表1可知，随着紫薯粉含量增加，面团吸水率逐渐上升，当紫薯粉添加量达到20%时，吸水量与0%添加量相比增加了22.3%，加入5%的紫薯粉吸水率即发生显著变化，这一结果与洪文龙等[9]探究红薯淀粉添加量对小麦面团流变学特性影响相似。导致吸水率上升的原因可能是紫薯粉中含有丰富的淀粉颗粒，淀粉颗粒破碎后具有较大表面积能够吸收大量水分，同时紫薯中含有的总膳食纤维约为16%，其持水率与马铃薯相似约为6 g/g，也可以吸收较多的水分，最终导致面团的吸水率上升[10-11]。吸水率上升制作同等质量的面包所需要的干物质含量减少，同时水分含量升高有助于延长产品保质期。制作面包要求形成时间长，弱化度小，由表1还可以看出随着紫薯粉含量增加，面团形成时间缩短，弱化度增大，这一变化与孙维思等[12]研究马铃薯对面团流变学特性的影响类似。当紫薯粉添加量低于5%时，形成时间没有显著性差别，当添加量达到20%时与添加0%相比形成时间缩短了4.5 min，弱化度增大了65 FU。导致该变化的原因可能是在搅拌器剪切力作用下，面筋蛋白多肽链间二硫键与次级键断裂，再次重组形成面筋网络能力减弱，面筋骨架强度减弱，导致形成时间缩短，弱化度增大[13]，此外淀粉吸水后具有一定的黏稠性，淀粉含量增加，水分含量增加，导致混粉黏度增大，发黏变软，加工性能下降。

稳定时间表示面团筋力强弱。由表1可以看出随着紫薯粉的加入，面团稳定时间下降，这与单珊等[5]的研究结果一致。当紫薯粉添加量达20%时与添加0%相比稳定时间下降了7.7 min， 除了添加20%与添加15%不存在显著性差别外，其他各组稳定时间均存在显著性差别。好的面包专用粉要求稳定时间在10 min以上，中国标准要求不低于7 min，当紫薯粉添加量超过10%稳定时间为7.13 min不再适合制作面包。导致这一变化的原因可能是随着搅拌进行，淀粉颗粒、膳食纤维充分吸水，降低了面筋网络中的水分含量，使麦胶蛋白、麦谷蛋白之间二硫键稳定性减弱，最终导致稳定时间下降。面团筋力减弱将导致发酵过程中保留CO2气体的能力降低，成品紫薯面包比容会更小，硬度增大，适口性降低。

表1 紫薯粉对面包粉粉质特性的影响†

† 同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 紫薯粉添加量对拉伸特性的影响

拉伸曲线反映面团形成后的流变学特性，研究不同醒发时间下的拉伸特性可以选择合适的发酵时间，预测面包品质，拉伸能量与拉伸比是衡量面粉特性的重要指标。

由图1～3可知，相同发酵时间时随着紫薯粉添加量的增加，面团延伸度、抗延伸阻力逐渐下降，紫薯粉添加量在10%以内时下降趋势相对平缓，超过10%时延伸度下降趋势明显增大，说明紫薯粉加入降低了面团的筋力强度，图4拉伸能量曲线面积减小也印证了这一点。导致这一变化的原因可能是紫薯粉加入降低了面筋相对含量；此外，随着搅拌进行淀粉颗粒在面筋网络空间分布更为均匀，降低了面筋网络润涨性也是导致拉伸特性下降的原因之一[14]。该变化对制作面包的影响与粉质特性下降造成的影响一致。

图1 紫薯粉对面团拉伸延伸度的影响

图2 紫薯粉对面团拉伸50 mm阻力的影响

图3 紫薯粉对面团拉伸最大阻力的影响

拉力比是指面团50 mm阻力与延伸度的比值，反映了面团的机械特性，制作面包要求拉力比在5左右。由图5可知，紫薯粉添加量在0%～10%时，拉力比变化幅度小，当紫薯粉添加量超过10%时变化速率明显加快，对比图1和图2可以看出由于抗拉伸阻力下降速率快于延伸度下降速率，从而导致拉力比下降。当发酵时间为90 min时拉力比在5左右较适合制作面包。

图4 紫薯粉对面团拉伸曲线面积的影响

图5 紫薯粉对面团拉伸拉力比的影响

紫薯粉的加入有利于改善产品的贮藏特性，但也导致面团筋力减弱，不利于面包制作。罗登林等[15]的研究表明加入短链菊粉能够显著改善中筋面粉的面团流变学特性；王坤等[8]的研究亦表明变性淀粉能够改善面团的流变学特性，提高面包品质。故可考虑加入菊粉、变性淀粉等提高紫薯面团的流变学特性以获得品质更优良的产品。

2.3 紫薯粉添加量对面粉糊化特性的影响

由表2可知：

(1) 随着紫薯粉含量的增加，混粉的黏度逐渐下降，与单珊[16]的研究结果一致。5%的紫薯粉添加量即可产生显著差别，当紫薯粉添加量达20%时，峰值黏度相对下降了36%，最终黏度相对下降了33%，说明紫薯粉添加对面粉的黏度特性影响显著，加入紫薯粉抑制了淀粉的糊化膨胀过程不利于面包制作。周爱梅等[17]认为，淀粉颗粒越小，分子间结合越紧密，膨胀阻力越大，黏度就越难以增大。由于紫薯粉淀粉颗粒粒径小于面粉淀粉粒径[7,18]，随着紫薯粉含量增加，混粉淀粉平均粒径相对减小，糊化过程中小颗粒淀粉膨胀挤压的效果减弱，从而导致黏度下降。黏度下降，将导致成品比容减小、口感变硬等问题，降低成品品质，这与流变学特性预测面包品质一致。

表2 添加紫薯粉对面包粉糊化特性的影响†

† 同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。

(2) 5%的紫薯粉添加量对衰减值无显著性影响，衰减值整体呈下降趋势，当紫薯粉添加量达20%时，衰减值相对下降了33%，说明紫薯粉增强了混粉的耐剪切性，面团更耐搅拌。由于加入紫薯粉后混粉平均粒径相对降低，小分子颗粒间结合更紧密，在吸水膨胀过程中强度更大，不易破裂，最终导致衰减值下降，使产品咀嚼性增大。

(3) 随着紫薯粉添加量的增加，回生值逐渐减小，与孔霜霜[19]的研究一致。5%以内紫薯粉添加量对回生值无显著性影响，不能明显改善产品贮藏特性，制作面包时紫薯粉添加量可控制在5%以上更有利于产品保存，当紫薯粉添加量达20%时，回生值相对降低28%。导致回生值降低的原因可能是紫薯粉直链淀粉含量低于面包粉[6-7]，加入紫薯粉混粉直链淀粉含量降低，导致回生值降低。淀粉回生将导致产品贮藏过程中质地变硬，口感降低，但回生值降低有利于产品保存，这与粉质特性吸水率升高有利于产品保存一致。

(4) 紫薯粉加入后糊化温度整体呈上升趋势，5%的添加量与纯粉相比糊化温度明显升高。导致糊化温度升高的原因可能是紫薯淀粉结晶度大于小麦淀粉[20-21]，较难糊化，说明在焙烤紫薯面包时应当适当提高烤炉温度或延长焙烤时间。紫薯粉加入混粉黏度随之下降，将导致成品面包比容减小、口感变硬等问题，程东等[22]研究表明通过羟丙基改性引入亲水基团提高了蜡质玉米淀粉的膨胀度，降低了糊化温度。在实际操作中可考通过羟丙基改性的方法克服加入紫薯粉带来的不利影响，以获得品质更优良的产品。

3 结论

面团流变学-糊化特性是预测面包品质、指导生产的基础理论依据之一。本研究表明，添加紫薯粉对面粉的性质影响显著，将导致面团的流变学、糊化特性下降，降低面团的加工品质和面包的焙烤品质，但改善了成品的贮藏特性。在开发紫薯面包类产品时建议控制紫薯粉的添加量在5%～10%，此时面团仍具有合适的筋力，也有利于产品保存，具体添加量应当结合成品品质与贮藏特性确定。

本试验紫薯粉最高添加量达20%拓展了前人的研究，对品质改良提出了可行建议，为紫薯面包类产品开发提供了参考依据。同时也验证了徐虹等[23]确定紫薯面包配方时紫薯粉最适添加量为10%是合理的。相同品种不同粒度的紫薯粉对面粉性质、产品品质的影响也存在一定差别，本试验未考虑紫薯粉粒度对面粉性质的影响，不同粒度的紫薯粉对面粉性质、产品品质影响如何有待于进一步探究。

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The influence of purple potato starch on bread flour rheology properities and gelatinization characteristics

HE Zhao-wei1LIUXiong1ZHAOTian-tian1SHUYuan-feng2

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.NationalFoodScienceandEngineeringExperimentalTeachingCenter,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.002

何兆位，男，西南大学在读本科生。

刘雄(1970—)，男，西南大学教授，博士。 E-mail: liuxiong848@hotmail.com

2017—05—05