3种改良剂提升高含量紫薯挂面品质的研究

李升，王佳佳，叶发银,2，赵国华,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

3种改良剂提升高含量紫薯挂面品质的研究

李升1，王佳佳1，叶发银1,2，赵国华1,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

为提高紫薯全粉在面条中的添加比例，增加面条营养价值，以高含量紫薯-小麦混合粉(50%小麦粉替代率)制作挂面，研究了3种不同类型面条改良剂(谷朊粉、魔芋胶、SSL)对高含量紫薯挂面的蒸煮品质和感官品质的影响。并复合使用这3种改良剂对高含量紫薯挂面品质进行改良，以感官评价为指标，采用响应面分析法对改良配方进行优化。结果表明，当复配添加谷朊粉3.8%、魔芋胶0.7%，SSL 0.06%时，高含量紫薯挂面的品质得到显著改善，并且按此配方制作的面条在蒸煮品质，质构特性以及感官品质上与普通挂面接近。

挂面，紫薯；复配改良；响应面；蒸煮品质；感官品质

随着人们消费水平提高，人们对于面条的需求不再仅是温饱，而更多关注其营养、健康以及花色等功能保健方面。因此越来越多的花色杂粮面条开始问世，如玉米面条、黑豆面条、紫薯面条等[1-3]。花色杂粮面条的产生，不仅能弥补小麦粉面条的营养缺陷，增加其营养价值，还能提高面条的色泽接受度以及药用保健功能，因此越来越受青睐。但在制作时，由于配料物质不含面筋质，其加入会稀释面团的面筋蛋白比例，弱化面团的网络结构，降低其韧性和延伸性，在面条中应用会造成成型困难、断条率高、易糊汤、咬劲差等情况[4]。为改善这一问题，国内制面业目前多采用面条改良剂来改善杂粮面条的品质，主要有增稠剂、乳化剂、变性淀粉、谷朊粉、食盐等，添加方式多为自行搭配。但是单一添加剂改善作用有限，通常几种改良剂复配使用，可以减少用量，提高效果[5]。

紫薯，其薯肉呈深紫色，又称黑薯、紫心甘薯，是集营养、保健和色素于一体的特有新型甘薯品种。除具有普通甘薯的基本营养成分外，紫薯还含有VC、胡萝卜素以及Ca、P、Fe等人体必需的重要维生素和矿物质[6]，特别是富含花青素和硒元素[7]。据报道，紫薯块根中花青素含量为32～1 390 mg/100 g[8]，而硒含量比普通红薯高20倍以上[9]，其营养价值明显高于普通甘薯。经常食用紫薯，可起到延缓衰老，降血糖、抗肿瘤及预防癌症、糖尿病和心血管疾病等多种保健作用[10-13]。而将紫薯加工成紫薯全粉添加到小麦粉中制成面条，不仅能够发挥紫薯的保健功能，而且在很大程度上能够满足人们对于营养功能型花色杂粮面条的需要。

当前关于紫薯面条的研究较少，且主要集中在加工工艺、原料的预糊化再加工以及与其他食品原料搭配加工[14-19]，而通过不同类型食品添加剂复合改善高含量紫薯生全粉挂面品质的研究很少报道。有研究表明，紫薯生全粉作为单一配料在面条中的添加比例不能大于20%[17]，因此本试验用紫薯全粉替代50%小麦粉来制作高含量紫薯挂面，首先通过研究3种不同类型食品添加剂-谷朊粉、魔芋胶(konjac glucomannan，KGM)以及硬脂酰乳酸钠(sodium stearoyl lactylate，SSL)对高含量紫薯挂面蒸煮品质和感官品质的影响，在此基础上通过响应面试验确定复配最佳添加量，并与改良前的紫薯挂面以及纯小麦粉制作的挂面品质作了对比研究。

1 材料与方法

1.1材料与试剂

紫甘薯，重庆市甘薯工程研究中心提供；小麦高筋面粉(蛋白质12.1%，湿面筋含量32.4%)，五得利集团周口面粉有限公司；魔芋胶(魔芋葡甘露聚糖含量95%)，湖北强森魔芋科技有限公司；恩象牌谷朊粉(蛋白质含量80.0%)，湖北天双健农业开发有限公司；SSL，郑州浩氏食品添加剂有限公司；食盐，市售。

1.2仪器与设备

MJ-BL25B3搅拌机，广东美的生活电器制造有限公司； DHG-9140 电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；BSA323S电子分析天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；JP-500B高速多功能粉粹机，浙江永康久品工贸有限公司；小型压面机，上海巧媳妇食品机械有限公司；C21-SK805电磁炉，杭州九阳生活电器有限公司；DK-98-Ⅱ万用电炉，天津市泰斯特仪器有限公司；CT3质构分析仪，美国Brookfield公司；JSM-6510LV扫描电子显微镜，日本电子株式会社。

1.3实验方法

1.3.1 紫甘薯全粉制备

鲜紫薯→清洗→去皮→切片→护色→热泵鼓风干燥→粉碎过筛→紫薯生全粉

1.3.2 挂面制作工艺流程

紫薯全粉、小麦粉(质量比1∶1)→过筛调粉→加水和面→静置熟化→轧片→切条→干燥→成品

1.3.3 操作要点

和面：将小麦粉、紫薯全粉、谷朊粉按比例称量混合均匀，然后将调配好的其他改良剂(KGM，SSL)与适量含有2%食盐水混合后加入和面，加水总用量为40%～45%，于室温(25～30℃)下手工和面10～15 min。

熟化：将和好的面团放入保鲜袋中密封，在30℃下静置20 min.

压延：先将压面机辊二头调机器辊间隙调节为2.0 mm，把熟化好的面团引入压面辊之间，反复压延4～5次，其中直接压1次、对折压3～4次。然后调节辊间距至3.0 mm，将面片逐步压薄至厚度为1.0 mm，共压片5道。最后用切条机切割成厚度约1.0 mm，宽2.5 mm的面条。

干燥：采用3段式干燥法[20]，干燥好的面条经人工切成18～20 cm的长度，密封于塑料袋中备用。

1.3.4 蒸煮品质测定

1.3.4.1 最佳蒸煮时间测定

抽取20根挂面放入盛有1 000 mL沸水的锅中，用可调式电磁炉加热保持水沸腾，从加热2 min 30 s后开始取样，每隔15 s取样1次，每次取1跟。用两块透明玻璃板压挤，观察挂面内部白硬芯线，白芯线消失时所记录的时间即为挂面的最佳蒸煮时间。

1.3.4.2 熟断条率测定

随机抽取40根挂面，放入盛有样品质量50倍沸水的锅中，用可调式电磁炉加热保持水的微沸状态。煮至最佳蒸煮时间，用竹筷将面条轻轻挑出，数取断裂的面条根数，计算面条的熟断条率。

熟断条率/%=(断条数/40)×100

(1)

1.3.4.3 烹煮损失的测定

准确称取质量10.000 g的挂面放入500 mL的沸水中，煮至最佳蒸煮时间后捞出，待面汤冷却至常温后将其加水定容至500 mL容量瓶，摇匀。取100 mL面汤放入经恒重的250 mL烧杯中，在万用电炉上加热至近干，再转移至105 ℃烘箱内烘至恒重。

烹煮损失/%=[(100 mL面汤干物质量×5)/煮前挂面干物质重]×100

(2)

1.3.4.4 花青素保留率的测定

煮制前紫薯干面条中花青素含量(W1)和煮制后面条中花青素含量(W2)测定(pH示差法)，参照相关文献[21-23]。

色素保留率/%=(W2/W1) ×100

(3)

1.3.5 感官评价

挂面煮至最佳蒸煮时间，立刻捞出，以流动的自来水冲淋约10 s, 分放在碗中待品尝。由5～6位事先经过训练对品尝有经验的人员组成。按照LS/T 3202—1993面条评分标准进行评分，满分100分，如表1所示。

1.3.6 试验设计

1.3.6.1 不同类型面条改良剂对高含量紫薯挂面品质的影响

通过对单独添加不同类型面条改良剂(谷朊粉、KGM、SSL)对高含量紫薯挂面蒸煮品质(熟断条率、蒸煮损失)和感官品质的影响研究，从而为响应面优化高含量紫薯挂面的复配改良配方提供剂量参考，3种改良剂添加水平分别为：谷朊粉(2%，4%，6%，8%，10%)，KGM(0.3%，0.6%，0.9%，1.2%，1.5%)，SSL(0.04%，0.06%，0.08%，0.10%，0.12%)。

1.3.6.2 响应面优化试验设计

采用Box-Behnken design (BBD)试验设计原理，结合1.3.6.1试验结果，综合蒸煮品质和感官品质考虑，确定各类添加剂复配添加水平，考察3种面条品质改良剂-谷朊粉(X1)、KGM(X2)、SSL(X3)复配添加对高含量紫薯挂面感官品质的影响。试验因素及水平见表2。

表2 Box-Behnken组合设计因素水平表

1.3.7 TPA(texture profile analysis)质构特性测定

取30根挂面煮至最佳蒸煮时间，捞出冲淋后置于漏水网沥干水分，表面残余水分用吸水纸吸去，然后用保鲜膜覆盖防止水分挥发，每次取3根煮熟后的面条放置于测定台上，面条之间间隔空隙，选用CT-3质构仪的TPA质构分析-形变模式，测量其硬度，内聚性、弹性、胶着性及咀嚼性。测量参数为：目标值50%，触发点负载：5 g，测试速度为1.00 mm/s，探头：TA 4-1000，循环次数2次。每个样品平行测定10次，去掉最大值和最小值取平均值。

1.3.8 扫描电镜观测

将煮后的面条切成5 mm长的片断浸泡在2.5%戊二醛溶液，在4℃下避光固定4 h。然后用0.2 mol/L磷酸缓冲液(pH 7.4)冲洗3次，每次约5 min。接着依次用30%、50%、70%、90%和100%的丙酮脱水，每次约20 min。最后样品用真空冷冻干燥机干燥。干燥后的样品经离子溅射仪镀金后用SEM拍照，观察其微观结构，加速电压为20 kV，照片放大倍数为500倍。

1.3.9 粉质测定

参照AACC 54-21的方法，对纯小麦粉，50%紫薯-小麦混合粉以及添加复合改良剂紫薯-小麦混合粉的粉质质量进行测定，记录其粉质曲线稳定时间。

1.3.10 数据分析

2 结果与分析

2.1不同改良剂对高含量紫薯挂面品质的影响

2.1.1 谷朊粉

谷朊粉又称活性面筋粉，在面制品中常用作增筋剂，是维持面团结构类的品质改良剂。对于面筋蛋白含量极少的高含量紫薯面团，谷朊粉的添加恰好弥补了这方面的不足。由表3可知，随着谷朊粉含量的增加，高含量紫薯挂面的蒸煮品质得到改善，尤其是断条率方面，因为谷朊粉的添加使得紫薯面团中的面筋蛋白含量增加，从而提高面团的弹性和延伸性，增加了面条的筋力，并且煮后不浑汤；其感官评分呈现先上升后下降的趋势，这是因为当添加过量的谷朊粉时，面条发硬，弹性减弱，使其口感粗糙，感官品质下降。

表3 谷朊粉添加量对高含量紫薯挂面品质的影响

注：(1)参照组为纯小麦粉制作的普通白面；(2)对照组为未添加改良剂的高含量紫薯挂面。同一列肩标不同小写字母表示差异显著(plt; 0.05)。

2.1.2 KGM

KGM是一种常见的食品增稠剂，是集改良与营养强化于一身的食品添加剂。在面条生产中，添加魔芋胶不仅可以提高面条的黏弹性，还可以使面条表面光滑，耐煮，不断条并且改善口感。由表4可知，随着KGM的添加量不断提高，面条的蒸煮品质和感官品质得到显著改善。相比谷朊粉改良效果，尤为突出的是KGM大大降低了蒸煮损失，并且感官评分进一步提高，这主要是因为KGM的添加极大的增加了高紫薯面条的滑爽度，改善了口感。

表4 KGM添加量对高含量紫薯挂面品质的影响

注：同一列肩标不同小写字母表示差异显著(plt; 0.05)。表5、表8、表9同。

2.1.3 SSL

SSL作为一种乳化剂被广泛应用于面条品质改良，它能与小麦,淀粉形成复合物，调节面团中的蛋白网络结构与淀粉的相对布局形成较为成熟稳定的面团，并且提高面筋的韧弹性和持水性，从而改善面团强度和加工性能。由表5可知，在选定的SSL添加量水平范围内，高含量紫薯挂面的品质同样得到较大提高，尤其是在感官品质方面。试验发现，添加SSL大大降低了蒸煮损失以及提高了面条的滑爽感。

表5 SSL添加量对高含量紫薯挂面品质的影响

2.2响应面优化试验结果与分析

按照Box-Behnken中心组合试验方案，根据表2所选的试验因素水平得到结果见表6。

表6 响应面方案与试验结果

续表6

通过Design Expert对表中的数据进行多元回归拟合，得到高含量紫薯挂面感官品质与各影响因素关系之间的的回归方程：Y=35.062 50+3.396 25X1+62.275 00X2+854.750 0X3+3.333 33X1X2+20.625 0X1X3-45.833 3X2X3-0.923 75X12-48.833 33X22-7 800.000X32。

对该回归方程进行方差分析，具体结果见表7。由表可知，该模型的p值极显著(plt;0.01)，失拟项p=0.175(pgt;0.05)，模型失拟不显著，R2=0.991 2，说明该模型拟合程度良好，试验误差小，可信度高。表7表明，方程中X2、X3、X1X2、X12、X22、X32对挂面品质评分的影响极显著(plt;0.01)，X1、X2X3对挂面品质评分的影响显著(plt;0.05)，而X2X3并不显著，说明该设计中的因素对响应值的影响不是简单的线性关系。在所选取的各因素水平范围内，影响挂面感官评分影响的大小顺序为：X2(魔芋胶添加量)gt;X3(硬脂酰乳酸钠添加量)gt;X1(谷朊粉添加量)。

表7 回归方程的方差分析

各因素交互作用见图1。由图1可知，在所选的试验水平范围内存在着最优响应因子水平。进一步通过软件分析得到高含量紫薯挂面感官评分最大时各组分浓度为：谷朊粉3.82%，KGM 0.74%，SSL 0.06%，此时预测感官评分为89.3分。考虑到实际配制的方便，将高含量紫薯挂面复合改良剂的配方修正为谷朊粉3.8%，KGM 0.7%，SSL 0.06%。在修正条件下经过3次试验验证得到平均感官得分为88.9分，与理论预测值基本吻合，说明利用响应面优化高含量紫薯挂面复合改良剂配方的模型是合理有效的。

图1 不同变量交互影响高含量紫薯挂面感官品质的曲面图和等高线图Fig.1 Response surface plot and contour plot of interaction effect of different variable on the quality of dried noodles with high content of purple sweet potato flour

2.3添加复合改良剂对高含量紫薯挂面蒸煮品质、质构特性和混合粉面团稳定时间的影响

断条率和烹煮损失是评价面条品质的重要指标，用质构仪定量测定有助于客观评价面条的表观状态和适口性。由表8可知，在蒸煮品质方面，最佳配方下制作的高紫薯含量挂面其断条率和烹煮损失较改良前极大地降低，尤其是断条率方面，完全接近纯小麦粉制作的挂面面。尽管其烹煮损失较参照组高，但符合LS/T 3212—2014挂面熟断条率的标准(≤10%)，并且添加改良剂的紫薯面条煮制后其色素保留率也较对照组显著增加，这可能是因为改良剂中增稠剂的作用使得花青素的稳定性增强[24]。在质构方面，复配改良后的紫薯挂面较对照组同样在各个指标上都显著(plt;0.05)提高，与参照组相比，其硬度、内聚性、黏性没有显著性差异(pgt;0.05)，弹性、胶着性、咀嚼性低于普通白面，但基本接近。综合看来，经3种不同类型食品添加剂复配改良的高含量紫薯挂面品质与纯小麦粉制作的普通挂面品质接近。此外，由表9可知，经复合改良剂和高含量紫薯-小麦粉配制而成的混合粉面团稳定时间较对照组显著增加，该指标符合我国行业标准LS3202—1993面条用小麦粉(精制级)标准范畴。综上可以说明，由谷朊粉、KGM、SSL复配而成的面条改良剂适宜作为一种理想的高含量紫薯面条改良剂。

表8 复合改良剂对高含量紫薯挂面的蒸煮特性和质构特性影响

2.4添加复合改良剂对高含量紫薯挂面微观结构的影响

为了研究高含量紫薯挂面改良前后微观结构的变化，用扫描电镜观测了表8中3种面条的微观结构，如图2所示。由图2可知，纯小麦粉制作的普通白面，其面筋蛋白通过分子间相互作用形成连续的三维网络结构的骨架，而淀粉颗粒等穿插在三维网络架构的空隙中(图2-A)，添加50%紫薯全粉后，出现大片疏松的孔洞，大量淀粉颗粒裸露在外而不被包裹，并且其表面变得比较粗糙(图2-B)。这是因为高含量紫薯全粉的加入严重稀释了面筋蛋白，无法形成连续的网状结构。添加复合改良剂后，谷朊粉、KGM、SSL共同作用，弥补面筋蛋白不足，形成类似面筋蛋白的凝胶网络结构，使得面条网络结构致密度增加(图2-C)，从而改善高含量紫薯挂面的品质。

表9 复合改良剂对高含量紫薯-小麦混合粉面团稳定时间的影响

图2 三种挂面的扫描电镜照片(×500)Fig.2 The microstructures of three dried noodles(×500)

3 结论

(1)分别采用谷朊粉、KGM、SSL三种不同类型改良剂对高含量紫薯挂面品质进行改良，蒸煮试验和感官试验表明3种食品添加剂均有一定的改善作用，其中谷朊粉对断条率的改良效果最好，而KGM、SSL对于降低其蒸煮损失以及改善口感效果较好。

(2)利用响应面对高含量紫薯挂面的复配改良配方进行优化，结果表明，由谷朊粉、KGM、SSL复配而成的改良剂能够功能互补，协同增效并显著改善高含量紫薯挂面的蒸煮和感官品质，其最佳配方为谷朊粉3.8%，KGM 0.7%，SSL 0.06%。

(3)与普通白面相比，按此配方制作的高含量紫薯挂面的烹煮特性、质构特性以及感官品质与之接近。并且添加复合改良剂的高含量紫薯-小麦混合粉面团稳定性显著提高，符合我国面条用小麦粉标准。说明该复合型改良剂在高含量紫薯挂面的应用具有良好的市场前景。

[1] 高维,赵昕. 纯玉米面条制作工艺的研究[J]. 食品科技,2016,41(3):178-180.

[2] 黄龙安, 张宏康. 黑豆面条的研制[J]. 农业机械, 2012(21): 83-86.

[3] 钱小丽. 紫薯面加工工艺研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(30): 14 953-14 955.

[4] 丁瑞琴, 赖谱富, 张思耀, 等. 花色面条品质改良剂和加工工艺的探讨[J]. 粮油加工, 2009(1): 87-90.

[5] 王春霞, 范素琴, 王晓梅, 等. 复配型面条改良剂的应用研究[J]. 现代食品科技, 2013, 29(1): 177-180.

[6] 徐飞, 钮福祥, 张爱君, 等. 速溶紫薯粉的加工工艺研究[J]. 江苏农业科学, 2005(1): 102-104.

[7] 杨巍,黄洁琼,陈英,等. 紫薯的营养价值与产品开发[J]. 农产品加工(学刊),2011(8):41-43.

[8] WANG S,NIE S, ZHU F. Chemical constituents and health effects of sweet potato[J]. Food Research International, 2016, 89: 90-116.

[9] 张明晶. 紫心甘薯的研究进展与综合开发利用[J]. 中国食物与营养, 2006(4):19-21.

[10] LEBOT V, MICHALET S, LEGENDRE L. Identification and quantification of phenolic compounds responsible for the antioxidant activity of sweet potatoes with different flesh colours using high performance thin layer chromatography (HPTLC)[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2016, 49:94-101.

[11] JIAO Y, YANG Z, JIANG Y, et al. Study on chemical constituents and antioxidant activity of anthocyanins from purple sweet potato (IpomoeabatatasL.)[J]. International Journal of Food Engineering, 2012, 8(2):323.

[12] SOYOUNG L, JIANTENG X, JAEYONG K, et al. Role of anthocyanin-enriched purple-fleshed sweet potato p40 in colorectal cancer prevention[J]. Molecular Nutrition amp; Food Research, 2013, 57(11):1 908-1 917.

[13] WU Q, QU H, JIA J, et al. Characterization, antioxidant and antitumor activities of polysaccharides from purple sweetpotato[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 132:31-40.

[14] 潘冬梅, 陈超群. 生鲜紫薯面条加工工艺研究[J]. 食品科技, 2015, 40(1): 182-186.

[15] 潘润淑, 周光宏, 余小领,等. 紫甘薯面条的加工工艺研究[J]. 食品科学, 2008, 29(11):169-172.

[16] 苑建伟, 谢新华, 李巍. 紫薯挂面加工工艺研究[J]. 粮油加工, 2014 (8): 45-47.

[17] 单珊. 紫薯—小麦混合粉的性质及面条品质研究[D]. 无锡: 江南大学, 2012.

[18] GINTING E, YULIFIANTI R. Characteristics of noodle prepared from orange-fleshed sweet potato, and domestic wheat flour[J]. Procedia Food Science, 2015, 3: 289-302.

[19] 李冬梅, 杨君, 周妮妮, 等. 紫淮山紫薯营养面条的研制[J]. 食品研究与开发, 2014, 35(11): 46-49.

[20] 高飞. 挂面高温干燥系统工艺参数控制及挂面品质研究[D]. 郑州: 河南工业大学, 2010.

[21] 翦祎, 韩舜愈, 张波, 等. 单一pH法、pH示差法和差减法快速测定干红葡萄酒中总花色苷含量的比较[J]. 食品工业科技, 2012, 33(23):323-325.

[22] LEE J, DURST R W,WROLSTAD R E. Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method: collaborative study[J]. Journal of Aoac International, 2005, 88(5):1 269-1 278.

[23] 李文峰, 肖旭霖. 不同干燥方法对紫薯干燥效率及品质的影响[J]. 中国农业科学, 2014, 47(7):1 397-1 408.

[24] 张镜, 刁树平. 食品酸味剂、甜味剂及增稠剂对阴香花色苷稳定性的影响[J]. 食品工业科技, 2013, 34(22):266-270.

Effectsofthreequalityimproversonhighcontentofpurplesweetpotatodriednoodles

LI Sheng1, WANG Jia-jia1, YE Fa-yin1,2, ZHAO Guo-hua1,2*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China) 2(Chongqing Engineering Research Center for Special Food, Chongqing 400715, China)

To increase the proportion of purple sweet potato flour(PSPF)added in the noodles and improve its nutritional quality, blending wheat flour with high content of PSPF (HPSPF )(50% wheat flour replacement rate) were used. The study investigated the effects of three different types of improvers including gluten, Konjac glucomannan(KGM) and Sodium stearoyl lactylate(SSL) on the cooking and sensory quality of HPSPF dried noodles. Response surface experiment showed that the addition of blending improvers of gluten (3.8%), KGM (0.7%), and SSL(0.06% )could significantly improve the cooking quality, texture profile and sensory quality of HPSP dried noodles, and the products were similar to the normal dried noodles.

high content of purple sweet potato; complex improver; response surface methodology; cooking quality; sensory quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013771

硕士研究生(赵国华教授为通讯作者,E-mail：zhaoguohua1971@163.com)。

重庆市社会事业与民生保障科技创新专项项目(cstc2015 shms-ztzx80006)；果蔬典型加工过程中品质功能劣变与保质减损及其调控机理(2016YFD0400204-2)；重庆市特色食品工程技术研究中心能力提升项目(cstc2014pt-gc8001)

2017-01-06，改回日期：2017-05-16