马铃薯全粉对中筋小麦面团热机械学和烘焙特性的影响

梁 强，姚英政，曾诗琴，宣 朴

(四川省农业科学院农产品加工研究所, 四川 成都 610066)

【研究意义】马铃薯(SolanumtuberosumL.)，属双子叶植物茄科茄属多年生草本植物，原产于南美洲西海岸的安第斯山区[1]，常作一年生栽培。马铃薯具有耐寒、耐旱、耐瘠薄和环境适应性强的种植特点，并且产量高、营养素丰富均衡[1]，是我国四大主粮之一[2]。目前，马铃薯以鲜食为主，同时既有马铃薯全粉、淀粉为主的半成品，也有粉丝、薯泥和薯片等休闲食品。马铃薯全粉最大限度地保存了它天然感官特性和营养价值[3-4]，符合消费者追求营养健康的需求。国内外马铃薯全粉主要作为辅料添加到各类食品中应用[3]，2015年国家马铃薯主食化战略启动后，将马铃薯做成各类主食产品成为研究的热点，其中马铃薯全粉与小麦面粉相结合制作马铃薯面制主食是一个重要形式。与传统面制食品相比，马铃薯面制食品的营养素更加均衡，品质得到改善，面制主食种类更丰富。根据蛋白质含量多少和质量高低，小麦面粉可分为高筋(又称强筋)、中筋和低筋面粉[5-6]，它们的加工特性、品质特性和适用范围各有不同。【前人研究进展】大多数研究者[7-13]采用高筋小麦面粉与马铃薯全粉进行复配，对混合粉面团的流变学特性及其制品的加工工艺和品质特性进行研究，但是对马铃薯-中筋小麦面团热机械学特性和烘焙特性的研究尚未见报道。【本研究切入点】本文以四川主产的中筋小麦面粉与马铃薯全粉配成的不同比例的混合粉为研究对象，分析其面团的热机械学特性和烘焙特性。【拟解决的关键问题】为四川本土乃至西南地区马铃薯面制主食的配方和工艺改进提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验材料：中筋小麦面粉(面筋含量10.8 g/100 g)、马铃薯全粉(大西洋，熟粉)，市售。

实验仪器：Mixolab2型混合实验仪(法国肖邦公司)；Alveo-Consistograph型稠度吹泡仪(法国肖邦公司)；电子天平(奥克斯公司)；电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)；面筋测定仪(瑞典波通仪器公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 混合粉的制备 将马铃薯全粉和中筋小麦面粉(基础面粉)按照1∶9(10 %)、2∶8(20 %)、3∶7(30 %)、4∶6(40 %)的比例分别复配成混合粉，以基础面粉为空白对照(0 %)，存放于温度(20±2)℃、相对湿度60 %±5 %和通风避光环境中备用。

1.2.2 面团热机械学特性的测定 测定方法采用Chopin+标准测试协议[14]。基础面粉以及混合粉与水形成的面团总重量均为75 g。工作程序条件：目标扭矩(C1)为1.10 N·m；揉混转速为80 r/min；初始温度为30 ℃，保温8 min；然后以4 ℃/min的速度升温至90 ℃，保持7 min；再以-4 ℃/min的速度降温至50 ℃，保持5 min。根据Mixolab2扭矩曲线分析混合粉面团在实验过程中的各个流变特性参数[15-16]，见表1。

1.2.3 面团烘焙特性的测定 面团烘焙特性的测定采用恒量加水的方法，即根据基础面粉和混合粉的含水量来调整和面加盐水量(2.5 % NaCl溶液)，使得基础面粉和混合粉在15 %湿基下的吸水率均为50 %。吹泡测定具体参考AACC 54-30A方法[17]，获取各个烘焙特性参数[18]，见表2。

1.2.4 统计分析 每个样品测试重复3次，结果表示为平均值±标准偏差。SPSS软件(Version 16.0)用于不同值之间的方差分析和Tukey值之检验，显著性差异值为P<0.05。OriginPro软件(Version 8.5.1)进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 混合实验仪特性曲线分析

从图1可以看出，向基础面粉中添加马铃薯全粉后，混合粉的粉质曲线和粘度曲线均发生了明显的变化，尤其是当马铃薯全粉的添加量超过20 %后，与基础面粉相比，混合粉的粘度曲线形状发生较大的变化，表现在曲线变得更平缓，粘度峰值C3低于粘度保持值C4。

表1 面团热机械学参数的含义和所表征的特性

表2 面团烘焙特性参数的含义和所表征的特性

A:基础面粉；B:马铃薯全粉10 %；C:马铃薯全粉20 %；D:马铃薯全粉30 %；E:马铃薯全粉40 %A: Base flour; B:10 % Potato flakes; C:20 % Potato flakes; D:30 % Potato flakes; E:40 % Potato flakes图1 基础面粉和混合粉面团的Mixolab曲线Fig.1 Mixolab curves of base flour and mixed powder dough

2.2 马铃薯全粉对面团粉质特性的影响

从表3可以看出，在基础面粉中添加0～40 %马铃薯全粉时，不同比例混合粉面团的最大扭矩幅度均可以达到(1.10±0.05)N·m；面团的吸水率随着马铃薯全粉占比的增加而显著增加，这是由于马铃薯全粉的含水量(7 %)比基础面粉低(14 %)，更主要的是马铃薯淀粉含量高且已预糊化，破坏了淀粉分子间的氢键而释放出羟基，增强了颗粒的亲水性[1,8,19]。随着马铃薯全粉比例的增加，面团的形成时间显著降低，当添加量达到40 %时，其值仅为0.50 min，这是由于马铃薯全粉的混入，使得混合粉中的小麦面筋蛋白含量降低，而少量的面筋将更快地吸水膨胀形成三维网络结构[20]，或是马铃薯全粉中淀粉糊化度高且具有较高的吸水速率，使得面团的最大稠度值提前出现[1,19]；同样的，面团的稳定时间显著降低，当添加量达到40 %时，其值仅为0.37 min，远低于基础粉面团的稳定时间(6.40 min)，这是因为混合粉中的低含量的小麦面筋蛋白(仅6.48 g/100 g)过度吸水，形成低稳定性的三维网络面筋结构[20]。

表3 马铃薯全粉对面团粉质特性的影响

注：同列上标字母不同表示在P< 0.05水平差异显著，下同。

表4 马铃薯全粉对面团强度和弱化的影响

表5 马铃薯全粉对面团淀粉糊化和老化特性的影响

2.3 马铃薯全粉对面团强度和弱化的影响

从表4可以看出，随着马铃薯全粉比例(0～40 %)的增加，面团的韧性值C2显著降低，当添加比例达到30 %时，其值仅为0.03 N·m，面团韧性降低幅度高达91.18 %，表明混合粉面团的抗形变能力急剧变弱。从面筋网络弱化速率α(α绝对值越大，弱化越大)来看，马铃薯全粉可以使其明显减弱，但是面团的机械弱化随之显著增加，当添加比例达到30 %时，其值高达0.84 N·m，面团机械弱化增加幅度达79.76 %，马铃薯全粉使面团承受机械搅拌的能力减弱；在相同的热处理下，面团的热弱化显著降低，当添加比例达到30 %时，面团热弱化降低幅度为54.1 %，说明马铃薯全粉具有降低面团热弱化的作用；虽然马铃薯全粉可以显著降低面团的热弱化，但不足以弥补其产生的机械弱化，因此面团的总弱化显著增加，在添加比例30 %时，面团总弱化增加幅度达42.31 %。由此推断，马铃薯全粉使得混合粉面团的加工特性变差，是因为混合粉中小麦面筋占比降低，使得面团抗机械搅拌能力减弱[21]，糊化淀粉占比增加，导致面团过度吸水，使得马铃薯-中筋小麦面团越易流变[20]，面团强度降低。

2.4 马铃薯全粉对面团淀粉糊化特性和老化特性的影响

从表5可以看出，在基础面粉中添加0～40 %马铃薯全粉时，马铃薯全粉可以显著地降低面团的C3值，显著地减弱糊化作用(C3-C2)和糊化速度β。这可能是因为马铃薯全粉在制备过程中发生糊化反应，冷却后淀粉分子链断裂减短和变小，使其粘滞阻力减小[1,19]，面团中糊化淀粉的占比越来越高，影响着面团淀粉糊化特性。马铃薯全粉可以明显增大淀粉酶降解淀粉速度γ，但与添加量之间没有明显的趋势。

在蒸煮稳定性方面，马铃薯全粉可以提升蒸煮稳定性(C4/C3)，对马铃薯面条蒸煮过程具有重要意义。马铃薯全粉可以显著地降低面团淀粉老化，在添加比例至40 %时，老化值降低幅度达87.61 %，使得马铃薯面制品比纯小麦面制品更易被人体消化吸收，因为马铃薯全粉中支链淀粉含量高于直链淀粉[1,19]，支链淀粉的结构呈三维网状空间分布，妨碍了微晶素氢键的形成[1,22]。支链淀粉形成的凝胶为热可逆凝胶，其熔点为40～60 ℃[22]，在高温时，马铃薯糊化淀粉粘度保持恒定；当温度降低时，面团中蛋白质凝胶逐渐形成，而使其粘度上升，淀粉和蛋白质两者相互作用形成结构更复杂、强度更大的复合凝胶体，使得超过30 %的混合粉面团的粘度保持值C4高于粘度峰值C3。

表6 马铃薯全粉对面团烘焙特性的影响

2.5 马铃薯全粉对面团烘焙特性的影响

从表6可以看出，在基础面粉中添加0～40 %马铃薯全粉时，马铃薯全粉可以显著提高面团的韧性(P值)，会明显地增强烘焙产品的硬度，这是因为在加水量恒定的情况下，马铃薯全粉增大了混合粉的吸水率(从粉质特性已经得到的结论)和糊化淀粉在面团中的占比，面团的粘度更高[1]，面团所需要的形变压力增大；但是，面团的弹性指数(Ie值)显著地降低，尤其是当马铃薯全粉添加量超过20 %后，说明面团弹性不足[18]。马铃薯全粉使面团的L值和G值均显著地降低，说明混合粉面团的延展性能降低，其加工特性降低；而P/L值增加，表示添加马铃薯全粉后，该混合粉不适于做酥脆性饼干，而适合于制作韧性饼干[18]。马铃薯全粉会显著地降低面团的W值，这是由于混合粉中的面筋占比降低，形成稳定性低的三维网络面筋结构[18,20]，导致面团的面筋强度减弱、持气性能变差和烘焙能力降低，烘焙成品质地密实、体积变小和口感变差。虽然马铃薯全粉会显著地影响中筋小麦面团的烘焙特性，但是在中筋面粉中添加10 %～20 %马铃薯全粉制作韧性较强的烘焙产品的品质和口感，可以被接受。

3 讨 论

面团制作是面制食品必经环节，其质量直接影响着最终产品的品质。通过分析马铃薯全粉对中筋小麦面团特性和烘焙特性发现，虽然与刘丽宅[7]、刘竟峰[10]和Pu[23]等人采用马铃薯-高筋小麦面粉测定的结果具有相类似的趋势，但是影响的幅度或拐点却有很大的差异。这些差异主要表现：马铃薯全粉添加量在0～40 %范围内，对中筋和高筋小麦面粉的吸水率、稳定时间、形成时间和面团弱化都成线性下降，而对中筋小麦面团的影响要大于高筋小麦面团；在0～10 %范围内，高筋和中筋小麦面团强度无差异，超过10 %后，中筋面团强度急剧下降，而高筋面团强度下降更为平缓；在0～20 %范围内，高筋和中筋小麦面团的C3、老化特性和糊化特性均无差异，超过20 %后，对中筋小麦面团影响远远大于高筋小麦面团；马铃薯全粉可以提升中筋面团的蒸煮稳定性，而对高筋面团没有显著效果。马铃薯-中筋小麦面粉的烘焙特性值变化趋势与Tooba[24]、Fendri[25]将麸皮、豌豆和蚕豆纤维添加到小麦面粉中具有类似的变化结果，都是因为混合粉中面筋蛋白被稀释。这些面团指标值的变化都指向混合粉中的添加物马铃薯全粉，致使整个小麦面团组成的种类和数量发生变化，与纯小麦面团的加工特性与品质特性具有显著差异。

4 结 论

随着中筋小麦面粉中马铃薯全粉占比(0～40 %)的增加，混合粉面团的吸水率最大增加到105 %，形成时间和稳定时间最低分别下降到0.50和0.37 min，面团强度降低，总弱化提高到1.12 N·m，表明混合粉的加工特性降低；混合粉面团的糊化作用最弱减到0.21 N·m，蒸煮稳定性最高可提升到1.06，老化可延缓至0.14 N·m，表明马铃薯主食面制产品的品质受到较大影响；混合粉面团的韧性值可提高到114.25 mm，而破裂点值、充气指数、弹性指数和形变能量均降低，尤其是添加20 %～30 %马铃薯全粉时，弹性指数急剧下降到0，表明混合粉的延展性能降低，烘焙能力下降。从整体上来看，马铃薯全粉会降低中筋小麦面制品的加工特性和品质特性，但添加10 %～20 %马铃薯全粉制作的面制食品，既可使其营养素更均衡，又可接受其食用品质。因此，要获得品质更优良的马铃薯主食面制产品，需要对高比例(≥20 %)的马铃薯-中筋小麦混合粉进行品质改良研究。