马铃薯泥面条制作工艺优化及品质分析

蒲华寅,牛 伟,孙玉利,李 萌,魏建玲,黄峻榕

(陕西科技大学食品与生物工程学院,陕西西安 710021)

马铃薯为茄科茄属,一年生草本植物,是继小麦、稻谷和玉米之后的全球第四大重要粮食作物,又称地蛋、洋芋、土豆等[1]。马铃薯营养丰富,除了含有较高含量的淀粉外,还富含维生素、蛋白质、磷、铁、钙等多种营养成分[2],因此被广泛的应用于各类食品的生产之中,比如马铃薯面包[2-3],马铃薯饼干[4],马铃薯馒头[5]等。然而,目前的研究多采用马铃薯全粉作为原料,但马铃薯全粉存在生产工艺复杂、能耗高、价格高、营养成分易流失等缺点[6]。与马铃薯全粉相比,马铃薯泥能有效减少营养物质的流失,并具有成本低,加工工艺简单等优点[7]。

面条是我国传统主食,加工简单、食用方便、老少皆宜。面条加工主要原料是小麦面粉,而马铃薯面条的开发可以丰富面条种类,提升面条营养价值。然而,由于缺少面筋蛋白,直接利用马铃薯制作面条较困难,目前主要通过将马铃薯全粉与小麦面粉复配制作面条[8]。与马铃薯全粉相比,以马铃薯泥为原料加工面条细胞破碎率小、水分利用率高,同时也完整的保留了鲜薯的风味物质。目前已开展了利用马铃薯泥与小麦面粉复配制作面条的相关研究,但复配体系中马铃薯泥占比(马铃薯泥质量占马铃薯泥与中筋粉总质量的百分比)最大值基本在30%左右,且主要侧重在加工工艺优化上,而通过添加改良剂提升马铃薯泥面条品质的研究相对较少[9-12]。

本文通过微波加热制备马铃薯泥,在确定马铃薯泥面条加工工艺的基础上,研究了不同改良剂对面条品质的影响,进而确定马铃薯泥占比50%时马铃薯泥面条的较佳加工工艺及配方,为高占比马铃薯泥产品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马铃薯 市售大西洋马铃薯,食品级;爱菊小麦中筋粉 西安爱菊粮油工业集团,食品级;谷朊粉 徐州奥凯小麦淀粉有限公司,食品级;大豆分离蛋白、沙蒿胶、单甘酯及大豆磷脂 河南万仟食品添加剂有限公司,食品级;魔芋粉 浙江千裕生物科技有限公司,食品级。

C21-WT2105型电磁炉 美的集团;ME-2080MG型微波炉 海尔集团;FK156-3型家用多功能压面机 浙江俊媳妇机械设备有限公司;JJ623BC型电子天平 常熟市双杰测试仪器厂;101型电热鼓风干燥箱 北京中兴伟业仪器有限公司;XTPlus物性分析仪 英国TA公司;HE53/02水分测定仪 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 马铃薯泥的制备 选取无损伤、无发芽、无虫害、无腐烂的新鲜马铃薯,保鲜膜包裹后置于微波炉(800 W)加热4.5 min,取出后翻转并继续置于微波炉(800 W)加热4.5 min后再次取出,冷却10 min后去皮并置于研钵中用研磨棒捣成马铃薯泥,利用水分测定仪测定水分后,加入一定量的蒸馏水使马铃薯泥的含水量达到65%左右,备用。

1.2.2 马铃薯泥面条制作 称取马铃薯泥及中筋粉(按照试验设计比例)共计100 g充分混匀,使其形成均匀散颗粒状,手握可成团,轻轻搓又可回到颗粒状态。将和好的面团用保鲜膜包裹,在一定温度下醒发一定时间后,取出并用压面机反复压轧,直至形成厚度为1 mm的光滑均匀面片,最后将压好的面片用压面机压成厚1 mm、长20 cm、宽3 mm的面条[10]。

1.2.3 单因素实验 按1.2.2进行面条制作,考察马铃薯泥占比、醒发时间及醒发温度对马铃薯泥面条品质的影响。考察马铃薯泥占比(0、10%、20%、30%、40%、50%、60%)对马铃薯泥面条品质及质构特性的影响,固定条件为醒发时间20 min,醒发温度20 ℃;考察醒发时间(10、20、30、40、50 min)对马铃薯泥面条品质的影响,固定条件为马铃薯泥占比50%,醒发温度20 ℃;考察醒发温度(10、20、30、40 ℃)对马铃薯泥面条品质的影响,固定条件为马铃薯泥占比50%,醒发温度30 min。

1.2.4 马铃薯泥面条蒸煮特性测定

1.2.4.1 最佳蒸煮时间的确定 取20根面条,放入500 mL沸水中,开始记时,每隔5 s捞出1根,用玻璃挤压面条的横切面,观察面条中间的白芯,直至白芯刚好消失即为面条的最佳蒸煮时间[13]。

1.2.4.2 断条率的测定 取20根面条置于500 mL沸水中,保持水的沸腾状态煮制2.5 min,用竹筷将面条轻轻挑出,断条率计算公式如下[14]:

1.用人单位及职工五项社会保险费和机关事业单位养老保险。实行按月征收，个人缴纳部分由用人单位代扣缴并连同单位应缴纳的统筹部分一并缴纳入库。参保单位可委托银行托收划缴，或自行存入社会保险经办机构在银行设立的社会保险基金专户缴交。

S(%)=N/20×100

其中:S表示断条率,%;N表示断面条根数。

1.2.4.3 吸水率的测定 取20根面条置于500 mL沸水中,2.5 min后捞出置于20 ℃蒸馏水中冷却1 min,用滤纸吸干表面水分后称重并计算吸水率。计算公式如下[9]:

X(%)=(M2-M1)/M1×100

其中:X表示吸水率,%;M1表示面条总质量,g;M2表示煮后面条吸干表面水分后总质量,g。

1.2.4.4 蒸煮损失率的测定 称取15 g的面条放入盛有200 mL的沸水中煮2.5 min后捞出,把煮后的面汤倒入铝盒中并放入烘箱中,在105 ℃温度下烘干至恒重,计算蒸煮损失率。计算公式如下[15]:

P(%)=(M3-M4)/15×100

1.2.5 马铃薯泥面条感官评定 量取200 mL水于锅内煮沸,称取20根面条样品按1.2.4.1中确定好的最佳蒸煮时间进行煮制。参照LS/T 3202-1993《面条用小麦粉》的方法进行感官评价。面条评分项目共7项,总分100分，详见表1。

表1 面条品评项目及评分标准Table 1 Evaluation project and scoring standard of noodles

1.2.6 马铃薯泥面条的质构测定 将面条置于500 mL蒸馏水中按1.2.4.1中确定好的最佳蒸煮时间进行煮制,迅速捞出后放入500 mL,20 ℃蒸馏水中冷却2 min。取5根面条按一定间隔平行放于载物台上,对马铃薯泥面条样品的硬度、粘着性、弹性及内聚性等质构参数进行测定。测试参数为:轻型刀片A/LKB探头,测前、测中及测后速度均为0.80 mm/s,数据采集频率200 pps,2次下压间隔2 s,触发力为10.0 g,压缩比90%,每个样品测3次平行[16]。

1.2.7 改良剂的筛选 通过单因素实验筛选出马铃薯泥占比、醒发时间及醒发温度的最优参数组合。选取包括亲水胶体(大豆分离蛋白、大豆磷脂)、蛋白类(谷朊粉、沙蒿胶)、乳化剂(单甘脂、魔芋粉)类在内的六种改良剂,以1.2.5马铃薯泥面条感官评分为评价指标,对面条进行品质改良。具体参数如下:

在和面过程中向复配体系(马铃薯泥占比为50%、小麦粉占比为50%)中分别加入复配体系0、1%、2%、3%、4%、5%的谷朊粉,所制备的面团在20 ℃醒发30 min后,按1.2.2方法制备面条,评价不同条件下马铃薯泥面条煮熟后的感官评分,确定谷朊粉的较适添加量。

将上述改良剂(谷朊粉)替换为0、1%、2%、3%、4%、5%的大豆分离蛋白,其余同上处理,确定大豆分离蛋白的较适添加量。

将上述改良剂替换为0、1%、2%、3%、4%、5%的魔芋粉,其余同上处理,确定魔芋粉的较适添加量。

将改良剂替换为0、1%、2%、3%、4%、5%的大豆磷脂,其余同上处理,确定大豆磷脂的较适添加量。

将改良剂替换为0、0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%的沙蒿胶,其余同上处理,确定沙蒿胶的较适添加量。

将改良剂替换为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的单甘酯,其余同上处理,确定单甘酯的较适添加量。

通过对比各因素对马铃薯面条品质的改良效果,进而选择出改良效果最好的3种改良剂,用于下文正交试验。

1.2.8 正交试验 根据单因素实验结果,可以得出对提升马铃薯面条品质影响较大的前3个因素,分别为谷朊粉、魔芋粉、单甘酯,设计3因素3水平正交试验。正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.3 数据处理

采用SPSS 13.0 软件对数据进行方差分析,选择LSD法进行差异性检验。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 马铃薯泥占比对马铃薯泥面条品质的影响 表3是马铃薯泥占比对面条品质及质构特性的影响。由表3可知,随着马铃薯泥占比的增加,面条最佳蒸煮时间减少,而吸水率、断条率及蒸煮损失率整体上呈现增加的趋势。马铃薯泥中含有一定量的膳食纤维,且马铃薯在加热过程中内部部分淀粉糊化可能是导致吸水性增加的主要原因[9]。在马铃薯泥占比为0～20%的范围内,吸水率与断条率之间没有显著性差异,但当马铃薯泥占比超过50%时,面条的断条率明显增加[12]。质构参数表明,提高马铃薯泥占比,面条硬度逐渐减小,而粘着性逐渐增大。马铃薯泥面条弹性变化不大,但均小于小麦面条。对于马铃薯泥面条,随着马铃薯泥占比的增加,内聚性相对于不添加马铃薯泥的样品均呈现出了不同程度的增加。当马铃薯泥占比为60%时,弹性值明显低于其它样品,此时马铃薯泥面条蒸煮品质也较差。这可能是由于马铃薯泥占比过大,体系相容性变差导致。感官评定结果表明,马铃薯泥面条评分均低于小麦面条,添加了马铃薯泥的样品中,马铃薯泥占比为10%、40%及50%时,面条感官评分相对较好。为了利于马铃薯主食化开发,选择较高的马铃薯泥占比(50%)进行后续工艺优化。

表3 马铃薯泥占比对马铃薯泥面条蒸煮特性、感官评分及面条质构的影响Table 3 Effects of proportion of mashed potato on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.1.2 面条醒发时间对马铃薯泥面条品质的影响 由表4可知,最佳蒸煮时间受醒发时间影响较小(p>0.05),而醒发时间超过10 min后,蒸煮损失率显著降低(p<0.05)，随后平稳。吸水率及断条率随醒发时间的增加整体上呈先减小后增大的趋势。在面条的制作过程中适当延长面团醒发的时间可使面团内部蛋白质和淀粉充分吸收水分,并形成均匀的内部结构,但醒发时间过长,面团内部水分逐渐向表面迁移,导致面团表面的粘度升高。因此,增加醒发时间,面条硬度逐渐降低。此外,醒发时间由10～20 min粘着性增加,但醒发时间20～50 min样品无显著性差异。面条弹性先增加,达到30 min后又降低。感官评分表明,20%～40%马铃薯泥面条评分接近,但30%马铃薯泥面条断条率及蒸煮损失率最低。因此,后续选择醒发时间30 min进行研究。

表4 面团醒发时间对马铃薯泥面条蒸煮特性、感官评分及面条质构的影响Table 4 Effects of proofing time of dough on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.1.3 面团醒发温度对马铃薯泥面条品质的影响 由表5可知,增加醒发温度,最佳蒸煮时间先缩短,超过10 ℃后无明显差异,这主要与温度的增加导致淀粉糊化相关。蒸煮损失率先降低,但当醒发温度超过20 ℃后又明显增加,此时吸水率及断条率亦逐渐增加,表明面条品质降低,因而感官评分也较低,这可能与面条在较高或较低温度醒发时对面筋质(存在于小麦胚乳中,主要成分是胶蛋白和谷蛋白)的溶胀作用有关,该作用使面筋蛋白分子结合过于舒展或过于紧密,不利于面筋蛋白分子的聚合,导致面团内部不能形成较好的网络结构,从而影响了面条的品质[17]。质构特性表明,醒发温度由10 ℃增加至20 ℃,硬度及内聚性明显增加,但当醒发温度超过20 ℃后,硬度和弹性差异并不大,而醒发温度由30 ℃增加至40 ℃,粘着性及内聚性降低。综合以上面条的蒸煮特性、感官评分以及质构分析的结果,面团醒发温度为20 ℃时马铃薯泥面条的品质最好。

表5 醒发温度对马铃薯泥面条蒸煮特性、感官评分及面条质构的影响Table 5 Effects of proofing temperature of dough on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.2 改良剂的筛选

结果如图1所示。由图1可知,添加大豆分离蛋白对面条的感官品质影响不大,添加沙蒿胶及大豆磷脂反而会降低面条品质,而适当添加谷朊粉、魔芋粉或单甘酯能提升马铃薯泥面条感官品质,从感官评价(未列出)来看，其中谷朊粉和单甘酯对面条的品质提升较明显,而魔芋粉对面条的口感提升较明显。

图1 六种改良剂对马铃薯泥面条感官品质的影响Fig.1 Effects of six kinds of improvers on the textural quality of mashed potato noodles注:不同上标字母(a～e)表示各改良剂组平均值具有显著差异(p<0.05)。

2.3 改良剂添加量优化

在上述试验基础上,以谷朊粉、魔芋粉、单甘酯为3个因素,以感官评分为衡量指标,选择3因素3水平正交试验优化改良剂添加量,正交试验与结果如表6所示,方差分析结果见表7。由极差分析得知,影响马铃薯泥面条感官评分的因素主次顺序为:A>B>C,表明谷朊粉对马铃薯泥面条感官品质的影响最为明显,其次是魔芋粉,最后是单甘酯。改良剂添加量的最优水平组合为A1B1C2,即最佳工艺条件为:谷朊粉添加量3%、魔芋粉添加量1%、单甘酯添加量1%,马铃薯泥占比50%、小麦粉占比50%,面团醒发时间30 min、醒发温度20 ℃。验证试验表明该条件下所制备的马铃薯泥面条感官评分达到(90.1±0.2)分,高于正交试验9组数据。

表6 正交试验结果Table 6 Results of orthogonal experiment

由表7可知,谷朊粉添加量对感官评分影响达到了显著水平(p<0.05),魔芋粉、单甘酯的添加量对感官评分影响不显著(p>0.05)。

表7 方差分析结果Table 7 Analysis of variance results

3 结论

通过单因素试验确定马铃薯泥面条的最优加工工艺,在此基础上,筛选出3类改良剂,并通过单因素实验、正交试验确定了复合改良剂的最优添加水平。研究表明:在马铃薯泥占比50%、小麦粉占比50%、面团醒发时间30 min、醒发温度20 ℃,添加谷朊粉3%、魔芋粉1%、单甘酯1%的条件下,所制备的马铃薯泥面条品质最佳,感官评分达90.1 分。