紫甘薯粉-黑麦粉混粉理化特性及其对酥性饼干品质的影响

王俊颖 许晓云 翟立公， 杨剑婷 支旭东 张 雪 凌 巧 栗兰杰

(安徽科技学院食品工程学院1，滁州 233100) (安徽顶康食品有限公司2，亳州 233600)

紫甘薯(Purple sweet potato)在我国中部及东南沿海地区种植较为广泛，欧美发达国家将甘薯列为“健康食品”，引起“食用甘薯热”的潮流[1]。紫甘薯属于“生理碱性”食物，能够调节体内的酸碱平衡[2]。紫甘薯中含有丰富的VA和VC有助于改善视力、预防坏血病的发生；紫甘薯富含膳食纤维，能够提高胃肠蠕动的速率，改善胃肠环境,预防消化道癌症及其他相关疾病的发生[3]。同时紫甘薯中的花青素和硒等高抗氧化成分较为丰富，能够清除自由基，提高抗氧化活性，增强机体免疫力及抗炎能力[4]。紫甘薯粉是紫甘薯经过干燥、粉碎、过筛而制成的全粉，可有效保留紫甘薯的风味、色泽及营养成分，并作为辅料应用到食品加工过程中，提高产品的品质。低含量的紫甘薯粉可以改善粉质指数，延长面团的稳定时间，延缓面制品的老化[5]。黑麦又称裸麦、富硒麦、蛋白麦，富含17种氨基酸，部分氨基酸含量是高筋小麦粉的1.1～1.3倍，而且硒、钙、锌等元素的含量是普通小麦粉的1.5～1.7倍，具有较高的营养价值和开发潜力[6，7]。酥性饼干是一种老少皆宜的食品，优质酥性饼干专用粉均为低筋小麦粉，而黑麦粉的蛋白含量较高，直接制作的饼干韧性较大。研究发现紫甘薯粉的蛋白质含量极低，可以与黑麦粉混合，配制成低筋粉开发酥性饼干[5]。本研究以紫甘薯粉和黑麦粉为原料，分析紫甘薯粉添加量对混合粉的粉质特性、溶剂保持率(SRC)、糊化特性、吹泡特性及其对酥性饼干品质方面的影响，为紫甘薯-黑麦混合粉的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

紫甘薯粉、黑麦粉、焙烤专用乳粉、黄油、鸡蛋；乳酸、硫酸钾、硫酸铜、盐酸、氢氧化钾、氢氧化钠、碘化钾：分析纯。

1.2 仪器与设备

KDN-520凯氏定氮仪，HE -53型水分测定仪，Mixolab混合实验仪，AlveoPC吹泡仪，MJZ -II型面筋指数测定仪，CT3 10K物性质构分析仪，NR10QC色差仪。

1.3 方法

1.3.1 紫甘薯粉和黑麦粉成分分析

测定紫甘薯粉和黑麦粉的基本理化指标：脂肪含量(GB/T 14772—2008)，灰分含量(GB/T 5009.4—2016)，水分含量(GB/T 5009.3—2016)，蛋白质含量(GB/T 5009.5—2016)和纤维素含量(GB/T 5009.10—1985)。

1.3.2 配粉

将紫甘薯粉与黑麦粉混合，其中紫甘薯粉占混合粉的比例分别为0%、10%、20%、30%、40%、50%，备用。

1.3.3 紫甘薯黑麦混合粉SRC值测定

参照AACCI方法(56—11.02,2010)测定紫甘薯黑麦混合粉的SRC指标。

1.3.4 紫甘薯黑麦混合粉面团特性的测定

混合实验仪(Mixolab)的测定条件设定按照Chopin+标准进行设定，将样品加入Mixolab的混合室中，根据样品的含水量设定加水量，搅拌刀以80 r/min的转速进行混合。当面团的稠度达到1.1 Nm时，样品在不同温度-时间下的扭力变化值可信，绘制时间-温度对力矩变化的混合曲线。

1.3.5 紫甘薯黑麦混合粉面团吹泡特性的测定

本实验参照AACC 89—01.01，采用Rheo F4吹泡仪检测紫甘薯黑麦混合面团，每份样品测定5次，取平均值。

1.3.6 紫甘薯-黑麦酥性饼干的制备工艺

将紫甘薯根据不同比例与黑麦粉混合，以混合粉100 g计，添加乳粉5 g、黄油10 g、木糖醇19 g为基本配方，进行混合，制备饼坯。195 ℃烘烤9 min制备酥性饼干，自然冷却后密封包装。

1.3.7 紫甘薯-黑麦酥性饼干的品质评价

1.3.7.1 质构特性评价

采用物性质构分析仪对黑麦紫甘薯酥性饼干进行TPA质构分析，探头为TA11/1000，目标距离为5.0 mm，触发点负载为5 g，测试速度为3.00 mm/s，返回速度为3 mm/s，循环次数为2次，每个批次分别进行3组测试[8]。

1.3.7.2 色泽评价

将样品切割成2.5 cm×2.5 cm的正方形薄片(厚度0.5 cm)，用色差计测定样品的L*(亮度)、a*(红绿度)和b*(黄蓝度)，每组样品重复测定5次。

1.3.7.3 风味评价

将紫甘薯黑麦饼干(100±2) g粉碎至粉末，准确称量10.00 g的粉末样品，立即置于250 mL的锥形瓶中，并用保鲜膜密封瓶口，用橡皮筋绷紧，防止漏气，随后进行电子鼻风味指纹图谱分析[9]。电子鼻测试条件：样品测试时间90 s，采样间隔1s，清洗时间60 s，归零时间10 s，内部流量300 mL/min，样品流量600 mL/min，每组样品重复测定5次[10]。

1.3.7.4 感官评价

由10名具有专业资质的人员组成感官评价小组, 根据表1的感官评分标准从色泽、风味、组织和口感四个方面对黑麦紫甘薯酥性饼干进行感官评定。

表1 紫甘薯-黑麦酥性饼干感官评价标准

1.3.8 数据分析

每组实验为3个以上平行，通过Excel和SPSS19.0进行数据处理,以均值±SD表示，并通过One-Way ANOVA分析进行组间显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 紫甘薯粉和黑麦粉成分分析

由表2可知，相比于黑麦粉，紫甘薯粉中纤维素含量、灰分含量较高，其中纤维素含量是黑麦粉的4倍多，但蛋白质含量仅仅是黑麦粉的一半。当紫甘薯粉添加到黑麦粉中后将提高混合粉中灰分和纤维素含量，同时会稀释混合粉中的蛋白质含量，对混合粉的面筋形成造成一定影响。

表2 紫甘薯粉及黑麦粉营养指标/%

表3 不同紫甘薯粉添加量对黑麦粉溶剂保留率值的影响

2.2 紫甘薯粉添加量对混合粉SRC值的影响

W-SRC受到混合粉中所有组分的综合影响，W-SRC值越大，吸水能力越大；混合粉中的损伤淀粉与SC-SRC成正相关；面粉中戊聚糖的含量与Suc-SRC有关，Suc-SRC值越大，戊聚糖含量越高；混合粉中麦谷蛋白的性质则与LA-SRC有关[11]。通过测量不同紫甘薯添加量的混合粉的溶剂保留率值，可以有效预测混合粉特性。李蓓蓓等[12]研究表明小麦粉的W-SRC、SC-SRC和Suc-SRC越低，酥性饼干的品质越好。有研究建议优质酥性饼干专用小麦粉的SRC应为：W-SRC≤55%、SC-SRC≤70%、LA-SRC≤90%、Suc-SRC≤90%、GPI≥0.529[13]。由于混合粉的溶剂保持力越低，混合粉的吸水率降低，有助于提高饼干的酥脆性；而且损伤淀粉、戊聚糖和面筋含量均降低，面团筋力下降，可塑性增加，提高酥性饼干的酥松度和组织状态。由表3可见，随着混合粉中紫甘薯粉含量的增加，其LA-SRC、SC-SRC、Suc-SRC和W-SRC均有一定增加，说明混合粉中损伤淀粉和戊聚糖含量提高，而且混合粉的吸水率增加，造成其焙烤特性下降。紫甘薯粉质量分数为50%时，混合粉的GPI值下降到0.398，饼干在烘烤过程中会产生过多的气泡影响其烘烤品质[14]。随着紫甘薯粉添加量的增加，将造成紫甘薯黑麦混粉面团的筋力下降，影响最终饼干的烘焙体积。

2.3 紫甘薯粉添加量对混合粉粉质特性的影响

粉质特性是面团形成的综合评价，有助于判断面团操作性能，对产品品质也具有重要意义。面团的形成时间(C1)是指面筋网络完全形成的时间，饼干专业粉多为低筋粉要求面团的形成时间较短[15]。稳定时间主要反映小麦粉的加工能力，稳定时间的长短与面团中面筋强度呈正相关，饼干呈酥脆性，其专用粉要求稳定时间相对较短[16]。由表4可知，随着紫甘薯粉添加量的增加，混合粉面团的形成时间及稳定时间均逐渐减小。单珊[17]向小麦粉里添加紫甘薯粉，同样随着紫甘薯粉含量增加会造成混合面团形成时间和稳定时间的降低，主要是由于紫甘薯粉中的面筋蛋白含量较少，会稀释混合粉中蛋白比例。当紫甘薯含量为30%时，混合面团的稳定时间相比对照组提高了4.97%，说明紫甘薯粉对混合面团粉质特性具有一定改善效果。C2值表示混合粉面团的弱化程度，混合粉中紫甘薯粉含量增加使得面团的弱化度不断降低，表明面团不易流变和塌陷，面团易加工，这可能是由于紫甘薯粉含量增加，造成纤维素含量提高，降低了面团的弱化度。α绝对值表示蛋白的弱化速率，随着紫甘薯粉添加量的增加明显下降，可能是由于紫甘薯粉中成分与黑麦粉中蛋白质结合形成络合物提高黏度，增加面团稳定性，降低了弱化速率。

表4 不同紫甘薯粉添加量对黑麦粉粉质特性

2.4 紫甘薯粉添加量对混合粉糊化特性的影响

在淀粉糊化和回生过程中，C3、C4、C5、C5～C4和C3～C4表示糊化黏度的峰值、低谷值和终点值、回生值和崩解值；β和γ代表淀粉糊化的速度和被淀粉酶水解的速度[18，19]。由表5所示，随着紫甘薯粉含量的增加，混合粉的C4、C5和C5～C4均呈现下降趋势；当紫甘薯粉含量为10%时，相较于对照C4、C5和C5～C4均出现显著性下降，表明混合粉的重结晶程度明显降低；当紫甘薯含量达到40%时，C5～C4的值相比于对照下降了92.83%，说明紫甘薯粉对黑麦淀粉的回生具有一定的抑制作用。紫甘薯粉制作过程中的蒸熟-日晒过程是其淀粉糊化后回生过程，造成淀粉分子内的重新结合，使得其很难溶于冷水。而且，根据Mais等[20]研究结果也表明，在糊化过程中紫甘薯纤维素与小麦淀粉交联，破坏了淀粉的回生。C3值整体下降趋势较缓，主要是随着紫甘薯粉含量增加造成分子间作用力减弱使得黏度下降。β和γ的绝对值均明显降低，表明紫甘薯粉降低了混合粉的中淀粉的糊化速率和其中的淀粉酶活性。

表5 不同紫甘薯粉添加量对黑麦粉糊化特性

2.5 紫甘薯粉添加量对混合粉面团吹泡特性的影响

吹泡仪主要用于测定面团流变学特性，P值表明小麦粉的筋力与面团的韧性[21]。不同紫甘薯比例的黑麦混合粉样品经肖邦吹泡仪检测结果见表6。随着混合粉中紫甘薯粉比例的增高，面团膨胀的P值、L值和W值比例均呈现下降的趋势。P值表明小麦粉的筋力与面团的韧性，混合粉面团P值降低，表明在吹泡过程中面团抗变形阻力降低，面筋的筋力越小造成的；L值表明面团的延展性，随着紫甘薯粉含量的增加促使面团的延展能力降低，面团的弹性和维持气体的能力均有所下降；W值与面团的强度有关，代表了混合粉的烘焙筋力，W值下降表明混合粉的烘焙特性变差，与混合粉筋力下降有关。P/L值表明混合面团的柔韧性与延伸性的比值，当紫甘薯粉含量增加P/L值先增加后降低，说明在低比例紫甘薯粉混合时主要影响面团的韧性；当紫甘薯粉含量增加到40%以上时，主要影响混合面团的延展性。

表6 不同紫甘薯粉添加量对黑麦粉吹泡结果

2.6 紫甘薯粉添加量对紫甘薯-黑麦酥性饼干品质的影响

表7结果显示，紫甘薯粉比例的增加使得产品的硬度值下降到204 g，相比对照组下降了64.7%，主要是由于紫甘薯粉中蛋白含量较低，抑制混合粉面团中面筋网络结构的形成。咀嚼性和胶着性越小使得饼干的松脆性越好，表现出酥性饼干特有的口感。紫甘薯粉含量增加使得饼干的咀嚼性下降，该结果与硬度变化一致，可能与饼干内部结构变得松散有关。当紫甘薯粉含量为30%时，其成品的胶着性最低。

不同紫甘薯-黑麦酥性饼干的L*值、a*值和b*值结果与田文静等[22]研究结果相似，紫甘薯粉的添加使得产品的b*由正值向负值，由原有黄色转为蓝色，主要与紫甘薯粉含量有关，但当紫甘薯含量为40%时变化趋于缓和。混合粉中紫甘薯粉含量的增加使得烘培过程中美拉德效应加剧，造成成品的L*值降低，紫甘薯-黑麦酥性饼干的色度逐渐变暗。

表7表明，随着紫甘薯粉含量的增加，酥性饼干的感官评价呈倒钟状。当紫甘薯粉含量为30%时，硬度适宜，口感酥脆，呈紫色，具有紫甘薯的清香味，感官评分最高。

利用电子鼻对不同紫甘薯添加量制备的黑麦酥性饼干风味差异性分析，结果见图1。在PCA=维散点图中，两种主要成分PC 1和PC2的贡献率之和超过80%，认为此分析方法可行[23]。从图1可知， PC1和PC2的贡献率分别为97.48%和1.97%，其和大于80%，所以这两个主成分已经代表了样品的主要信息特征。样品中第一主成分方差为97.48%以上，代表样品风味变化的主要信息，可用于解释样品的整体差异特征。由图1结果所示，紫甘薯黑麦饼干没有添加紫甘薯含量饼干可以看出，随着黑麦粉中紫甘薯添加量从0%～40%的不断增加，不同样品沿横轴特征风味存在的明显差异。但添加40%和50%紫甘薯粉的酥性饼干特征风味指纹图谱没有显著差异，表明当紫甘薯粉添加量为40%时，该饼干的特征风味最为明显。

表7 不同紫甘薯粉添加量对紫甘薯-黑麦酥性饼干品质的影响

图1 不同紫甘薯粉添加量对紫甘薯-黑麦酥性饼干风味的影响

3 结论

紫甘薯粉-黑麦粉混合粉的SRC指标均大于酥性饼干专用粉的SRC标准，其焙烤特性下降。随着紫甘薯粉含量的增加，其形成时间和稳定时间均呈现下降趋势；糊化黏度值下降明显，回生值有一定的下降表明紫甘薯粉的添加能够抑制混合粉的回生；混合粉中紫甘薯粉含量在0～40%时，面团的P值、L值、W值均呈现下降趋势。随着紫甘薯粉所占比例的增加，酥性饼干的硬度和咀嚼性不断降低，颜色由黑色向紫色转变，紫甘薯的风味不断提高；在综合感官评价中，当紫甘薯的比例为30%时，其综合评分最高。综合考虑，随着紫甘薯粉在混合粉中比例的增加后，有助于改善饼干的营养价值、色泽和风味；但同时也会降低混合粉对酥性饼干类产品的加工特性，建议可适当添加改良剂，提高其加工性能。