马铃薯馒头制作工艺和贮藏、消化特性分析

蔡沙，蔡芳，施建斌，隋勇，熊添，梅新*

湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所（武汉 430064）

马铃薯是世界上仅次于水稻、小麦、玉米的第四大粮食作物，在我国已有400多年的栽培历史[1]。马铃薯富含淀粉、蛋白质、维生素等，且蛋白质质量优于小麦，与动物蛋白相近，易于消化，还含有一些粮食作物缺少的赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸[2-3]。2015年，我国农业部确定了马铃薯主粮化战略，旨在将马铃薯深加工产品，包括马铃薯全粉添加到传统的馒头、面条、米饭和米粉中，通过产品研发和加工技术工艺创新，开发和生产适合我国居民饮食习惯的马铃薯主粮化产品[4-6]。

马铃薯全粉是以新鲜马铃薯为原料，经过清洗、去皮、蒸煮、捣泥、护色等生产工艺，再经脱水干燥得到的粉末状产品[7-8]。将马铃薯全粉添加到馒头中，不仅可以丰富馒头品种，还可以提高馒头的营养价值。添加马铃薯全粉能够有效改善馒头的比容，增加馒头的弹性，提高馒头的回复性，改善馒头的感官品质，延长馒头的货架期[9]。薛丽丽[10]研究发现添加马铃薯全粉能够使馒头的品质得到改善，其弹性增加，使馒头的咀嚼性和回复性提高，且能延缓馒头的老化，提高馒头的感官品质，并延长其保质期。自然解冻的馒头因储藏过程中淀粉的重结晶和失水，碘蓝值减小，硬度增加，弹性、黏聚性和咀嚼度均有不同程度的下降，淀粉和蛋白质的消化性能变差。蒸汽复热可有效补偿馒头失水，使其质地和消化特性得到一定程度的改善[11]。

目前，国内有关马铃薯面条的研究报道较多，关于马铃薯馒头配方工艺和储藏、消化特性的研究很少，因此试验进行了马铃薯馒头制作工艺优化以及储藏过程馒头中蛋白质、淀粉等消化特性的研究，为马铃薯馒头工业化生产提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯全粉（山西三来食品有限公司）；特级小麦粉（河南天香面业有限公司）；安琪酵母（食品级，安琪酵母股份有限公司）；谷朊粉（河南聚荣食品配料有限公司）。

无水乙醇、硫酸钾、硫酸、氢氧化钠、硼酸、盐酸、甲基红、乙酸铅、硫酸钠、D-无水葡萄糖等（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

SX3-4-10A马弗炉（英山亚华实验设备有限公司）；KDN消化炉（上海精隆科学仪器有限公司）；K9840半自动凯氏定氮仪（上海沛欧分析仪器有限公司）；TPIC分光光度计（天津市普锐斯仪器有限公司）；TAXT plus质构仪（英国Stable Micro Systems）。

1.3 方法

1.3.1 马铃薯馒头的制作工艺

高筋小麦面粉、马铃薯全粉过0.150 mm直径筛，按一定比例混合均匀，备用。取一定量混合粉，加入1.0%的酵母粉，加适量水搅拌均匀，进行和面。和面要求时间控制在15 min以内，无生粉夹杂其中，以免影响面团品质，和面后压面5次，然后揉滚压实使面团表面均匀光滑，在38 ℃，相对湿度85%下发酵60 min，再将面团分割成小团，手工搓圆成型，在38℃，相对湿度85%下发酵20 min，再将面团在沸水蒸气锅中汽蒸30 min，取出用纱布盖上。

1.3.2 单因素试验

按一定比例加入马铃薯全粉后，添加1.0%酵母，分别添加α-淀粉酶、单硬脂酸甘油酯、谷元粉和玉米淀粉混合均匀，再按马铃薯馒头制作工艺制作馒头，分别测定不同处理下馒头的质构特性。

以马铃薯馒头质构特性为指标，对影响其品质的因素如马铃薯全粉添加量、α-淀粉酶添加量、单硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量等进行单因素试验。

1.3.3 正交试验

在单因素试验基础上，以馒头的综合感官评分为指标，选取α-淀粉酶添加量、单硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量进行四因素三水平正交试验。

1.3.4 马铃薯馒头贮藏特性分析

按最优配方制作马铃薯馒头，分别测定新鲜馒头、4 ℃下放置24 h和48 h及复热后的马铃薯馒头贮藏特性，包括淀粉老化特性、淀粉消化特性、蛋白质消化特性。

1.3.4.1 马铃薯馒头老化特性测定

参照王显伦等[12]的试验方法进行测定，并在其基础上稍作修改。

1.3.4.2 淀粉消化特性测定

参照张习军等[13]的试验方法进行测定，并在其基础上稍作修改。

式中：G0为酶水解前样品中游离葡萄糖含量，mg；G20为20 min内样品酶水解产生的葡萄糖含量，mg；G120为120 min内样品酶水解产生的葡萄糖含量，mg；mTS为样品中淀粉质量，mg。

1.3.4.3 蛋白质消化特性

参照苏钰亭等[14]的试验方法进行测定，并在其基础上稍作修改。馒头蛋白质体外消化率按式（4）计算。

式中：Nt为消化tmin后氮含量，mg；N0为消化0 min的氮含量，mg；Ntot为样品的总氮量，mg。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 马铃薯全粉添加量对馒头质构特性的影响

由表1可知，随着马铃薯全粉添加量的增加，馒头的硬度、胶着性、咀嚼性呈先增大后降低的变化趋势，当添加量为0时，硬度最小，为668.138 g；当添加量为8%时，硬度最大，为2 727.978 g；马铃薯全粉添加量对馒头回复性、黏聚性以及弹性均无显著影响。这是因为在小麦粉中添加马铃薯全粉后，由于马铃薯淀粉结合水的能力远高于小麦淀粉，面团的吸水率增加，弹性和回复性变大，添加马铃薯全粉后面团能够维持良好的空间结构，适量的添加量能够改善馒头的品质[15]。当马铃薯全粉添加量过大时，马铃薯全粉中不含面筋蛋白，会稀释面筋蛋白的作用，使馒头的品质下降。综合马铃薯全粉添加量对馒头质构特性的影响，确定马铃薯全粉适宜添加量为8%。

表1 马铃薯全粉添加量对馒头质构的影响

2.1.2α-淀粉酶添加量对马铃薯馒头质构特性影响

由表2可知，随着马铃薯馒头混粉中添加α-淀粉酶含量的增加，马铃薯馒头硬度、胶黏性降低，面团弹性无明显变化，α-淀粉酶添加量在0.05%时馒头的回复性最大，此时馒头更为松软，口感最佳。这与张首玉等[16]研究结果相似，添加α-淀粉酶后，馒头的硬度、胶着性、咀嚼性均降低。这是因为适量的α-淀粉酶使面粉中的淀粉部分水解，产生一定量的可发酵糖，促进酵母产气，蒸制的馒头更大、更松软。但α-淀粉酶添加过量，产生的糖太多，对酵母的发酵作用具有抑制作用，蒸制的馒头品质反而降低。而且淀粉水解太多，馒头内部组织发黏，口感较差。

表2 α-淀粉酶添加量对马铃薯馒头质构特性的影响

2.1.3 单硬脂酸甘油酯添加量对马铃薯馒头质构特性影响

由表3可知，随着单硬脂酸甘油酯添加量的增加，马铃薯馒头硬度、胶黏性、耐咀性逐渐增大，弹性、内聚性和回复性变化不大。单硬脂酸甘油酯添加量在0.5%时馒头的回复性最大，此时馒头更为松软，口感最佳。馒头的黏性与馒头粘牙感有关；回复性对馒头形成宽松的面筋网络结构有一定影响，与馒头的松软口感相关联[17]。单硬脂酸甘油酯可以增加馒头弹性，改善马铃薯馒头口感、光泽，使馒头比容增大，质地柔软细腻，气孔均匀，弹性增加。这是因为单硬脂酸甘油酯，可与淀粉结合成稳定的络合物，使直链淀粉难以结晶析出，从而使面包、馒头等制品较长时间保持新鲜、松软[18]。

表3 单硬脂酸甘油酯添加量对马铃薯馒头质构特性的影响

2.1.4 谷朊粉添加量对马铃薯馒头质构特性影响

由表4可知，随着谷朊粉添加量的增加，马铃薯馒头的硬度呈先增大后减小的变化趋势。研究表明，添加一定量的谷朊粉可以使面团的延伸性增大，面团的阻力和拉伸面积均相应线性增大，这使得面团的弹性增加、筋力增强，制作出的产品无论在体积和松软性上均有改善[19]。少量的谷朊粉有助于面粉中蛋白质与水的作用而形成强度适中的面筋网络结构，增加面团的持气性，缩短发酵时间，改善馒头的品质。而谷朊粉添加过量，容易引起面团过硬，面筋网络结构太密，持气性减弱，蒸制出的馒头会比较不容易产生气孔[20]。王杰琼等[21]通过对微观结构的观察发现，随着谷朊粉添加量的增加，馒头的孔隙数量稍有增加，但平均孔隙面积和孔隙占总面积的比例均显著减小，表明面筋蛋白的加入提高了混合面团的持气性，从而改善馒头芯的孔隙结构。

表4 谷朊粉添加量对马铃薯馒头质构特性的影响

2.1.5 玉米淀粉添加量对马铃薯馒头质构特性影响

由表5可知，随着玉米淀粉添加量的增加，马铃薯馒头的硬度呈减小增大的变化趋势。付艳武[22]的研究表明玉米淀粉的添加可以有效改善馒头的质构特性。

表5 玉米淀粉添加量对马铃薯馒头质构特性的影响

2.2 正交试验结果与分析

在单因素试验基础上，综合馒头质构特性的数据，选取α-淀粉酶添加量、单硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量为自变量，以马铃薯馒头感官评分为指标，进行四因素三水平正交试验，正交试验因素水平表见表6，试验结果见表7。

由表7可知，各因素对马铃薯馒头感官评分影响顺序为B＞A＞D＞C，即单硬脂酸甘油酯添加量＞α-淀粉酶添加量＞玉米淀粉添加量＞谷朊粉添加量，因此在试验过程中要严格控制单硬脂酸甘油酯添加量、α-淀粉酶添加量、玉米淀粉添加量和谷朊粉添加量以保证馒头的品质；制备马铃薯馒头的最优工艺组合为A3B2C3D3，在正交表中马铃薯馒头感官评分最高的是A3B2C1D3，与最优工艺组合A3B2C3D3不一致，因此对这两组数据进行验证性试验。试验结果表明A3B2C3D3最终感官评分为91.10分，而A3B2C1D3最终感官评分为90.98分，因此马铃薯馒头最优加工工艺为A3B2C3D3，即α-淀粉酶最佳添加量为0.06%，单硬脂酸甘油酯的最佳添加量为0.5%，谷朊粉的最佳添加量为7%，玉米淀粉的最佳添加量为8%。

表6 正交试验因素水平表 单位：%

表7 正交试验结果

2.3 马铃薯馒头贮藏特性

2.3.1 贮藏时间对马铃薯馒头老化特性的影响

按最优工艺制作马铃薯馒头，分别测定新鲜馒头、在4 ℃下放置24 h和48 h及复热后的马铃薯馒头的老化特性，贮藏时间对马铃薯馒头老化特性的影响见图1。随着马铃薯馒头放置时间的增加，馒头老化程度明显上升，这是因为馒头的主要成分为淀粉，是由许多葡萄糖分子聚合而成的高分子化合物，分直链淀粉和支链淀粉，其中支链淀粉占80%左右。直链淀粉和支链淀粉可形成微小的结晶，即β-淀粉[23]。加热生面团时，淀粉发生糊化，淀粉的晶体结构被破坏，β-淀粉分子间的氢键断裂，与水分子形成氢键成胶体溶液，形成α-淀粉，馒头中的淀粉就是糊化后的α-淀粉。温度降低到常温后，糊化的α-淀粉又自动排序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，重现淀粉的β化，这也就是淀粉的回生或淀粉老化现象，这也是造成馒头老化现象的最主要原因之一[11]。贮藏时间越久，重现淀粉的β化程度越高，因此，贮藏48 h的馒头比24 h老化现象更严重。复热能够有效补偿馒头的失水，使其质地和淀粉与蛋白质的可消化性均得到一定程度的改善[24]，重现淀粉的β化程度弱于正常老化的馒头，因此，在相同放置时间的情况下馒头复热后的老化程度要明显低于无复热的馒头。

图1 贮藏时间对马铃薯馒头老化特性的影响

2.3.2 贮藏时间对马铃薯馒头淀粉消化特性的影响

按最优工艺制作马铃薯馒头，分别测定新鲜馒头、4 ℃下放置24 h和48 h及复热后的马铃薯馒头的淀粉消化特性，贮藏时间对马铃薯馒头淀粉消化特性的影响见图2。随着贮藏时间的增加，马铃薯馒头RDS呈下降变化趋势，而SDS值与RS值呈上升变化趋势。复热馒头RDS值明显高于没有复热的，而复热馒头SDS值与RS值低于没有复热的，这说明复热对馒头淀粉重结晶和质地有改善作用，可在一定程度上利于酶对淀粉的作用，从而较好地提高淀粉消化率[24-25]。

图2 贮藏时间对马铃薯馒头淀粉消化特性的影响

2.3.3 贮藏时间对马铃薯馒头蛋白质消化特性的影响

按最优工艺制作马铃薯馒头，分别测定新鲜馒头、在4 ℃下放置24 h和48 h及复热后的马铃薯馒头的蛋白质消化特性，贮藏时间对马铃薯馒头蛋白质消化特性的影响见图3。随着贮藏时间的增加，马铃薯馒头蛋白质消化率明显下降。复热馒头的蛋白质消化率明显高于没有复热的，这是因为复热过程是对馒头中蛋白质大分子进行部分降解，其可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量高于没有复热的馒头，因此，蛋白质消化率较高，更容易被人体消化吸收[24,26]。

图3 贮藏时间对马铃薯馒头蛋白质消化特性的影响

3 结论

马铃薯馒头最优配方为α-淀粉酶添加量0.06%、单硬脂酸甘油酯的添加量0.5%、谷朊粉的添加量7%、玉米淀粉的添加量8%。随着马铃薯馒头放置时间的增加，馒头老化程度明显上升，在放置时间相同的情况下馒头复热后的老化程度要明显低于无复热的馒头；随着贮藏时间的增加，马铃薯馒头RDS和蛋白质含量呈下降变化趋势，而SDS值与RS值呈上升变化趋势，复热可以提高馒头淀粉和蛋白质的消化率。