不同改良剂对木薯全粉面条品质的影响

李佩，谢彩锋, *，丁慧敏，陆海勤，杭方学，古碧

1(广西大学 轻工与食品工程学院，广西 南宁，530004) 2(广西大学 淀粉化工研究所，广西 南宁，530004)

木薯是世界三大薯类之一，是热带与亚热带七大经济作物之一[1]，是热带地区的主要食用作物[2],其矿物质含量高，营养价值不亚于甚至优于马铃薯和甘薯[3-4]。木薯全粉不仅提高了木薯的贮存特性而且有效降低了其中的氢氰酸含量[5-6]。面条，中国传统主食之一[7]，一直以小麦粉为主要原料[8]，深受人们的喜爱。近年来，随着人们饮食习惯的改变，单一面条已不能满足市场多样化的要求，具有营养和保健功效的粗粮面条越来越受到人们的欢迎，例如豆渣面条[9]、发酵玉米面条[10]、荞麦面条[11]、西红柿山药面条[12]、马铃薯面条[13]、紫淮山紫薯面条[14]和青麦仁面条[15]等。

目前，以食用木薯全粉为主原料，通过添加一定比例的改良剂的最优配方制备的木薯全粉面条的品质研究几乎尚未见报道。添加面粉改良剂可以显著提高面条的蒸煮品质和感官特性，能使面团整体黏度、弹性、强度增加，面条蒸煮后表面光亮，有嚼头、有劲度、口感滑爽细腻、耐煮、汤清、结实而有弹性，并可缩短煮面时间[16]。原料粉的品质特性是影响面条品质的关键因素[17]。淀粉的糊化特性或黏度参数已被广泛用于预测白盐面条的食用品质[18]。TAKAHIRO等[19]的研究结果表明糊化温度对白盐面条品质的影响最大，崩解值和回生值对面条的影响很小。而KONIK等[20]研究指出全麦粉和小麦粉的淀粉黏性与面条品质的相关性，一般要优于对应纯淀粉所测结果与面条品质的相关性。张剑等[21]也提出将小麦品种面粉糊化特性用于面条品质评价。

本文通过测定不同改良剂对木薯全粉糊化特性的影响，探索其对面条品质影响的深层原因，了解混粉品质。并对面条的微观结构进行观察，直观显示木薯全粉面条结构的变化，为面条品质的改变提供理论依据。同时分析木薯全粉面条和小麦面条蒸煮品质和质构特性的差异，探讨木薯全粉面条工业生产的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

华南9号木薯全粉(食用木薯全粉，过100目筛)，由武鸣县科学技术局提供。

谷朊粉，新乡市丰丘粉业有限公司；黄原胶，山东淄博中轩有限公司；乙酰化二淀粉磷酸酯，广西红豪淀粉开发有限公司；海藻碘盐，孝感广盐华源制盐有限公司；Dececco semola(#176，硬质粗粒小麦粉)，大昌三昶(上海)商贸有限公司；雪健麦芯粉，河南省雪健实业有限公司。

1.2 仪器与设备

AL204分析天平，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司；SHZ-88水浴恒温振荡器，江苏省金坛市医疗仪器厂；HHS-11-4电热恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；Avanti J-E多用途高效离心机，美国贝克曼库尔有限公司；PICO17微量台式离心机，美国Thermo Electron 公司；UV2501(PC)S紫外可见分光光度计，澳大利亚SHIMADZU 公司。

1.3 方法

1.3.1 木薯全粉面条的制备

准确称取食用木薯全粉100 g，按最优配方比例分别加入6%(质量分数)谷朊粉、9%(质量分数)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(质量分数)黄原胶和1%(质量分数)食盐等面制品改良剂，混合均匀后倒入面条搅拌机中。添加全粉重量59%的水混合后和面，面条搅拌机先慢速(机器调至1～2档，转速为80～90 r/min)后快速(4～5档,转速为120～140 r/min)搅拌5～7 min，使之形成松散小面穗(手握后成团，松手后散开)。用压面机进行多次压片，直至面片厚度约为1.5 mm，再将压好的面片切条，在室温下自然晾干。

1.3.2 不同改良剂对木薯全粉糊化特性的影响

分别配制含有6%(质量分数)谷朊粉、9%(质量分数)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(质量分数)黄原胶、1%(质量分数)食盐的木薯全粉及其混合粉，参照GB/T22427.7—2008黏度的测定方法，配制9%混粉(干物质计)乳液，采用Brabender黏度仪法测定，同时以小麦粉作对比样。

1.3.3 不同改良剂对木薯全粉热特性的影响

分别配制含有6%谷朊粉、9%乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%黄原胶、1%食盐的木薯全粉及其混合粉，将其充分混合均匀。取一定量的混合粉，加入59%的蒸馏水，混合密封，室温下放置24 h后，以空白铝盒为参照，用热重分析仪测混粉的热特性。测定温度范围30～180 ℃，升温速率为10 ℃/min。同时测定小麦粉做对比。重复测定2次取平均值。

1.3.4 木薯全粉面条的微观结构

按木薯全粉面条的制作方法制作不加改良剂的木薯全粉面条以及按最优配方的木薯全粉面条(最优配比分别用30 ℃温水和95 ℃热水)，同时参考SB/T10137—93中“面条制作方法”制作小麦粉面条做对比样。参照KIM等[22]的方法。将制作好的面条进行冷冻干燥处理，用镊子将干燥后的面条小心掰断，取表面较为整齐的样品用扫描电子显微镜观察其微观结构。本试验中加压20 kV，放大倍数为1 000×。

1.3.5 木薯全粉面条蒸煮和质构特性分析

以木薯全粉为主要原料，主要以感官评价、断条率、蒸煮损失确定的木薯全粉面条的最优配方。其感官评价具有一定的主观性，不仅与面条本身的色泽和质地等客观因素有关，还和品尝者的饮食习惯、个人喜好等外部因素有关，仅依靠感官评价无法全面评价面条的品质。为进一步表征面条的品质，采用物性测定仪对木薯全粉面条的质构特性进行测定，同时制作小麦粉面条进行对比，小麦面条的制作参考SB/T 10137—93标准中“面条制作方法”。

1.3.5.1 木薯全粉面条蒸煮损失的测定

参照LS/T 3212—2014，分别测定木薯全粉面条及小麦粉面条的蒸煮损失。

1.3.5.2 木薯全粉干面条弯曲折断力的测定

试验选用A/3PB探头测定干面条的弯曲折断力。每次放1根面条，每个样品测定10次，去掉最大值和最小值后，再取平均值。试验测定参数设置：底部固定板间距60 mm，模式为压缩，测试速度3.0 mm/s，测试距离15 mm。

1.3.4.3 木薯全粉熟面条全质构测定

取30根5 cm长的面条，放入200 mL沸水中煮至最佳蒸煮时间后，转移到200 mL冷水中冷却3 min，捞出沥水30 s，立即放到质构仪平台上测定[23]。试验选用HDP/VB探头，模拟人的牙齿咀嚼面条。测定参数设置：模式为压缩，测试速度5 mm/s，应变90%，2次测定停留时间2 s。样品测定6次，去掉最大值和最小值后，取平均值。

由面条全质构测定的特征曲线如图1所示，从中所得与面条相关的质构特性参数如表1所示。质构特性参数中硬度、弹性、黏性等与口感品尝时感受到的面条的硬度、弹性、黏度直接相关。

图1 TPA质构曲线图Fig.1 TPA quality and structure diagram

2 结果与分析

2.1 不同改良剂对木薯全粉糊化特性的影响

不同改良剂对木薯全粉糊化特性的影响如表2所示，而糊化特性与面条品质密切相关，其影响如表3所示。

表1 质构仪TPA试验参数及其定义Table 1 Texture parameters and definition of TPA experiment

表2 不同改良剂对木薯全粉糊化特性的影响Table 2 Effect of different additives on cassava flour pasting properties

表3 面条品质与糊化特性的关系Table 3 Relationship between noodle quality and pasting properties

由表2可知，木薯全粉糊化温度(67.6±0.51) ℃明显低于小麦粉(76.1±0.36) ℃，但峰值黏度(335±3.76) BU比小麦粉的(126±3.46) BU高。这与原料粉的成分及其含量有关，由原料粉基本成分所测结果知木薯全粉中淀粉含量比小麦粉的高；同时因为木薯全粉中淀粉所含支链淀粉约为83%，明显高于小麦粉(支链淀粉约为73%)，而支链淀粉黏度明显高于直链淀粉。木薯全粉的回生值(SB)与小麦粉的非常接近，仅高了2 BU，但是其崩解值远大于小麦粉的，这说明木薯淀粉颗粒溶胀后的强度小，比较容易破裂，使得糊化的木薯全粉热糊不稳定。

王宪泽、赵登登、姚大年等[24-26]研究表明，面粉的糊化峰值黏度是影响面条感官得分的重要因素，峰值黏度增加会增强面条的弹性和口感，降低面条的硬度。添加6%的谷朊粉、9%的淀粉磷酸酯以及1%的食盐均提高了木薯全粉的糊化温度和峰值黏度，而1.5%的黄原胶降低了全粉的糊化温度但增大了峰值黏度。黄原胶和谷朊粉的加入，均促进形成一定的面筋网络，增强了分子之间的连接，显著提高了全粉的峰值粘度，一定程度提高了面条的品质。谷朊粉所形成的网络结构包裹部分淀粉颗粒，降低了淀粉颗粒的吸水速率，使得全粉的糊化温度升高。1%的食盐对木薯全粉糊化特性的影响较小，但食盐中盐离子降低了淀粉的溶解度，从而提高淀粉的糊化温度[27]。

黄原胶、谷朊粉、乙酰化二淀粉磷酸酯的加入，增大了全粉的崩解值，可能是黏度的增加使作用在膨胀淀粉颗粒上的剪切力大于作用于淀粉-水体系膨胀颗粒上的剪切力[28]，从而加快了淀粉颗粒的破碎，使崩解值加大，而食盐的加入降低了全粉的崩解值。根据前人的研究结果，崩解值增大，面条品质会有所提高。

由表2中混粉糊化特性可知，混合改良剂降低了全粉的起始糊化温度，提高了全粉的峰值黏度。由于全粉中的蛋白含量较小麦粉低，全粉峰值黏度的增加，可以加强分子之间的连接，增强面条结构的致密性，即峰值黏度的增加增强了面条的品质，这与表3中前人研究结果一致。

2.2 不同改良剂对木薯全粉热特性的影响

通过DSC可测得不同面条改良剂对木薯全粉热特性的影响，所测样品水分添加量为和面时面条加水量(59%)，谭洪卓等[29]研究不同加水量对甘薯淀粉糊化的影响表明，加水量在50%～60%时，水分不足以糊化全部淀粉，故糊化峰值温度较高(表4)。

表4 不同改良剂对木薯全粉热特性的影响Table 4 Effect of different additives on cassava flourthermal properties

淀粉的糊化是一个吸热过程，在测得的DSC图中，添加6%谷朊粉、1.5%黄原胶及1%食盐的木薯全粉，只显示了一个吸热峰，而添加9%的乙酰化二淀粉磷酸酯则显示有2个吸热峰，相应的在混粉中也出现2个峰，这可能是所用乙酰化二淀粉磷酸酯的糊化峰值温度与木薯淀粉糊化温度不同，且变性后的木薯淀粉糊化温度较高。硬质小麦粉糊化过程出现2个峰，分别是淀粉糊化吸热峰和蛋白质变性吸热峰，这是因为所测小麦粉峰值糊化温度较蛋白变性温度低。而添加6%谷朊粉的木薯全粉只有1个吸热峰，可能是木薯淀粉糊化温度和蛋白质变性温度比较接近，在用DSC检测时，淀粉的糊化峰可能覆盖了蛋白质变性的吸热峰[30]。

表4中热焓值为糊化过程吸收的总热值。添加6%谷朊粉、9%乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%黄原胶及1%食盐均降低了木薯全粉的糊化焓，可能是改良剂的加入使全粉中所含总淀粉含量降低，使淀粉糊化所需总的ΔH降低。面筋蛋白的加入可能争夺了淀粉糊化需求的水分，使淀粉糊化度减少，引起ΔH下降[31]。全粉糊化焓的降低，降低了淀粉糊化所需的能耗。又因为木薯全粉面条制作过程采用的是热水和面，故糊化焓的降低能够降低面条制作过程的能耗。

2.3 木薯全粉面条的微观结构

通过电子显微镜对经过冷冻干燥的面条微观结构进行观察，如图2-A和图2-B都是通过热水和面制作的木薯全粉面条，图2-A为未添加任何改良剂的木薯全粉制作的面条，可以看到大量淀粉颗粒颗粒完整，明显突出，颗粒与颗粒之间的连接作用很弱，仅有少数淀粉颗粒依靠热水和面过程中淀粉预糊化将其颗粒包裹在一起进行连接，大部分淀粉颗粒与颗粒之间像是简单的堆叠，存在孔隙。由此可知，不添加任何改良剂的面条结构不紧密，且因为淀粉颗粒多数暴露在面条表面，煮沸时淀粉易糊化溶出，造成面条的蒸煮损失较大。

图2-B是按最优配方制作的全粉面条，并用温度约为95 ℃热水和面制成。对比图2-A可知，图2-B中保持颗粒完整的淀粉颗粒数量明显减少，且颗粒与颗粒之间的连接作用明显增强，这是因为谷朊粉和黄原胶的加入，增强了面筋网络的形成，及蛋白与淀粉、淀粉与淀粉之间的连接，正如PARKKONEN等[32]的研究所示，蛋白和胶类物质可以促进形成稳定的结构；另外，食盐和磷酸酯淀粉的加入，也促进了水分的进入和分散均匀性，有利于面筋网络的完善，最终使得木薯全粉面条连接结构增强，从而提高了面条的品质特性，降低了面条的蒸煮损失。但相对图2-D小麦面条中的面筋网络，图2-B面条中面筋网络比较稀薄，且均匀性稍差，暴露在外的淀粉颗粒较多，部分可能是因综合考虑面条品质和经济效益，谷朊粉的加入量较少，但仍需改进原料粉与改良剂的混合均匀性。

A：无改良剂的木薯全粉面条；B：最优配方木薯全粉面条(95℃热水和面)；C：最优配方木薯全粉面条(30℃温水和面)；D：小麦面条图2 面条的扫描电镜图(1 000×)Fig.2 Scanning electron micrographs of the noodle(magnifying 1 000×)

图2-C是采用最佳配方但是和面使用的是温水(30 ℃左右)制成的面条，对比图2-A、图2-B可知，采用温水和面制成的木薯全粉面条淀粉颗粒之间连接性较差，存在较大孔隙，尽管所加入的改良剂种类及含量与图2-B一样，但其颗粒之间连接效果相差很大，由此可知，用热水(95 ℃)和面，使木薯全粉中部分淀粉发生糊化，产生高黏度，增强面条中淀粉颗粒之间连接，从而可显著增强面条的连接性。

2.4 面条品质的对比

由表5可知，木薯全粉面条和小麦面条虽均用同一机器制作，但未加改良剂的全粉面条的厚度较最佳配方及小麦粉的厚度稍小，这与面团的弹韧性有关，因全粉面团筋性较差，面条压延后回复性不好，故相对小些。木薯全粉最佳配方面条的蒸煮损失(7.8%±0.26%)明显小于纯木薯全粉制作的面条的蒸煮损失(24.3%±0.11%)，表明改良剂的加入可显著增强面条内部的连接，显著降低面条的蒸煮损失。最佳配方制作的木薯全粉面条的蒸煮损失可符合我国挂面行业标准(LS/T 3212—2014)的要求，表明使用木薯全粉，添加适当改良剂是完全可以用来生产挂面的。就蒸煮损失而言，木薯全粉面条的蒸煮损失大于小麦面条的，是因为木薯全粉蛋白含量极低，虽然添加适量谷朊粉与黄原胶，但所形成面团中网络结构较稀薄，且有部分淀粉颗粒裸露在表面，这部分淀粉颗粒在蒸煮时易糊化溶出于水中；而小麦面条中的淀粉颗粒大都包裹在面筋网络内，在蒸煮时不易溶出，因此蒸煮损失低。

如表5所示，制作好的木薯全粉面条中氢氰酸含量未检出，因此可知，由华南9号食用木薯全粉制作的面条中不含氢氰酸，是一种安全食品，可以像日常食用的粮食作物一样，放心食用，无需担心氢氰酸残留危害。

表5 面条的厚度及蒸煮损失Table 5 Thickness and cooking loss of noodles

面条的质构特性如表6所示，木薯全粉干面条(无添加剂)和最佳配方木薯全粉面条的折断力均明显小于小麦粉的，说明无论是否添加改良剂，木薯全粉干面条的结构没有小麦粉的紧凑，较小麦粉易折断。但最佳配方木薯全粉面条其折断力比纯木薯全粉面条提高了43%，表明改良剂的加入可以明显提高全粉面条硬度，提高了面条耐压性能。全粉熟面条的硬度均比小麦粉的低，但黏性和回复性较高，木薯最佳配方面条的弹性与小麦粉的接近，弹性是面条的重要品质之一，弹性高的面条咀嚼性较好。面条黏性与弹性主要与原料成分和面团特性相关，最佳配方木薯全粉面条中面筋蛋白含量仍较小麦粉中的含量少，且两者淀粉种类不同，木薯全粉中支链淀粉含量较小麦粉的高，因此面条制作时面团粘度更高，面条口感更柔软[33]。BAIK等[34]研究了面条品质与直链淀粉含量的关系，发现直链淀粉含量少于23%的组合粉制作的面条比普通小麦粉面条柔软，且更有凝聚力；由于面条品质与淀粉理化特性相关，木薯全粉黏度比小麦粉的高，因此所制作面条的黏度和回复性均较小麦面条稍大。综合比较小麦粉的质构特性，改良后的木薯全粉面条硬度略低，回复性较高，但黏弹性与小麦面条接近。

表6 面条的质构特性Table 6 Textural properties of noodles

3 结论

本文主要研究谷朊粉、黄原胶、乙酰化二淀粉磷酸酯、食盐添加量对木薯全粉糊化特性的影响，观察木薯全粉面条与小麦面条微观结构的区别，同时对比最佳配方制得的全粉面条与小麦面条的品质，可以得出以下结论：

(1)从粉的糊化特性来看，木薯全粉糊化温度(67.6±0.51) ℃较小麦粉的(76.1±0.36) ℃低，但峰值黏度和崩解值(335±3.76) BU、(176±2.08) BU比小麦粉的(126±3.46) BU、(2±0.06) BU高，回生值相差不大。添加1%的食盐或9%的乙酰化二淀粉磷酸酯对木薯全粉的糊化特性影响不大；添加6%(质量分数)的谷朊粉和1.5%(质量分数)的黄原胶均提高了木薯全粉的峰值黏度、回生值和崩解值。峰值黏度、回生值和崩解值的提高，对面条品质的改善有积极作用。

(2)从全粉的热力学特性来看，分别添加6%(质量分数)谷朊粉、9%(质量分数)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(质量分数)黄原胶和1%(质量分数)食盐均增大了全粉的峰值糊化温度，降低了木薯全粉的糊化焓。混粉峰值温度变化不明显，其糊化焓略有降低。糊化焓的降低可以降低面条生产过程的能耗。

(3)从面条的微观结构来看，无添加剂的木薯全粉制作的面条结构连接不紧密，大部分淀粉颗粒裸露，颗粒间存在较多孔洞，少数淀粉依靠糊化的淀粉连接；按最佳配方和工艺制作的面条，虽然比小麦面条的面筋网络结构稀少，但木薯面条中颗粒与颗粒之间的连接作用明显增强，有稀薄的面筋网络形成，混合添加剂的加入，形成了一定的面筋网络，使部分淀粉颗粒包裹其中；温水和面较热水和面制得的面条结构松散，连接性差。

(4)从面条的品质特性来看，最佳配方的全粉面条中氢氰酸未检出，可以放心食用，其蒸煮损失约7.8%，全质构参数中硬度约为(207.5±20.51) g、弹性约为(0.964±0.019)、黏性为(5.924±1.77) g·s。混合添加剂的加入显著提高了熟面条的各项质构指标，显著降低了木薯全粉面条的蒸煮损失；对比小麦面条，木薯全粉面条硬度偏低，但最佳配方面条的弹性和黏性与小麦粉面条相近，回复性较小麦粉的大，全粉面条的蒸煮损失比小麦粉的稍高，但符合行业标准(LS/T 3212—2014)对挂面蒸煮损失的规定(<10%)。