三种干燥方式制备的马铃薯粉对小麦馒头品质的影响

鲍欢，周家萍，于璟琳*

1. 天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室（天津 300457）；2. 天津科技大学食品科学与工程学院（天津 300457）

馒头是中国的一种传统发酵食品，几个世纪以来，小麦馒头一直作为主食出现在各家各户的餐桌上。由于品种和环境的不同，不同地区的小麦馒头有着不同的特点，有的结构致密而质地较硬，有的质地柔软而蓬松。不同的配方和工艺条件也同样影响小麦馒头的口感和风味[1-3]。

马铃薯不仅能够提供人类饮食中重要的碳水化合物[4]，还是饮食中重要的营养物质供应者，包括矿物质、蛋白质、膳食纤维等[5]。此外，马铃薯果皮和果肉中酚类、花色苷和类胡萝卜素的含量很高[6]。大量研究表明，这些植物化学物质有抗氧化剂作用，在预防许多慢性疾病中起着至关重要的作用[7]。目前，对于马铃薯馒头的研究主要集中在添加市售马铃薯雪花全粉对其品质的影响，试验采用不同干燥方式制备马铃薯粉，并将其代替部分小麦粉，对混合粉的功能性质进行测定，并将混合粉制备马铃薯馒头，研究其对马铃薯馒头品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜马铃薯、小麦粉，天津人人乐超市；食用盐，中盐乌鲁木齐盐业有限责任公司；无水乙醇（分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

打浆机（中国美的公司）；离心机（德国Eppendorf公司）；电子恒温水浴锅（北京中兴伟业仪器制造有限公司）；冷冻干燥机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；干燥烘箱（美国Thermo公司）；质构仪（英国Stable Micro systems公司）。

1.3 方法

1.3.1 不同干燥方式制备马铃薯粉

1.3.1.1 冷冻干燥制备马铃薯粉（FDPF）

新鲜马铃薯→清洗→去皮→切块→打浆→离心→冷冻（-80 ℃冰箱）→冷冻干燥机（12 h）→制粉

1.3.1.2 乙醇干燥制备马铃薯粉（EDPF）

新鲜马铃薯→清洗→去皮→切块→打浆→离心→室温干燥（48 h）→制粉

1.3.1.3 烘箱干燥制备马铃薯粉（ODPF）

新鲜马铃薯→清洗→去皮→切块→打浆→离心→烘箱干燥（48 h）→制粉

1.3.2 不同干燥方式制备马铃薯粉扫描电子显微镜的测定

用双面导电胶将1.3.1中制备的过筛后的马铃薯粉颗粒均匀平铺在样品台上后进行喷金处理，在5 kV电压下观察马铃薯粉中淀粉颗粒的微观结构。

1.3.3 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉的功能性质的测定

1.3.3.1 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉热特性的测定

分别将三种干燥方式制备的马铃薯粉与小麦粉按不同的比例混合（马铃薯粉/小麦粉=0/100%，10%/90%，20%/80%，30%/70%，40%/60%和50%/50%），取3 mg混合均匀的样品于40 μL DSC铝盘中，按样品和蒸馏水的比例1∶3混合蒸馏水后在室温下平衡4 h以上，使得样品与水充分混合。

1.3.3.2 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉糊黏度的测定

采用快速黏度分析仪（RVA）对1.3.3.1制备的混合粉进行糊黏度性质的测定。称取2.5 g样品于RVA铝桶中，加蒸馏水至28 g。采用仪器自带程序STD1进行测定。

1.3.3.3 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉溶胀性质的测定

利用Wang等[8]的方法对1.3.3.1制备的混合粉的样品的溶胀力进行测定，取40 mg样品放入2 mL离心管底部，向离心管底部加入1 mL去离子水，利用涡流混合器混合离心管中物质，使样品与水全部混合，95℃温度下水浴30 min。将上清液小心地转移至玻璃皿中，对沉淀称重并记录后，计算溶胀力。

溶胀力=离心沉淀样品质量/总样品质量 （1）

1.3.4 马铃薯粉馒头的制备

马铃薯粉馒头的制备参考小麦粉馒头的制备方法并进行一些改进[9]。将不同干燥方式制备的马铃薯粉按不同比例替代小麦粉（0～50%），每100 g混合粉中添加1 g干酵母和60 mL水，先将酵母溶于35 ℃温水中，倒入面粉中揉成面团后放于醒发箱中醒发（37℃，80%相对湿度，45 min）；醒发完成后，进行二次揉面，后放于醒发箱中进行二次醒发（27 ℃，75%相对湿度，15 min）；醒发完成后，置于沸水中蒸煮15 min；蒸煮完成后，室温下冷却30 min。

1.3.5 马铃薯粉馒头颜色的测定

用色度计测量马铃薯馒头样品的颜色。

1.3.6 马铃薯粉馒头比体积的测定

将蒸好的马铃薯馒头在室温下冷却30 min，利用比容仪测定马铃薯馒头的质量与体积，得到比体积值。

1.3.7 马铃薯粉馒头TPA测定

将蒸好的马铃薯馒头在室温下冷却30 min，使用带有P100探头的TA-XT2i plus质构仪对马铃薯馒头进行TPA测定，使用测试前和测试后速度均为1.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，触发力5 g，压缩形变40%，2次压缩之间的暂停时间为1 s。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对马铃薯粉颗粒微观结构变化的影响

图1显示3种干燥方式制备的马铃薯粉样品的扫描电子显微镜测定结果。天然马铃薯淀粉包含大颗粒和小颗粒，其颗粒呈椭圆形到球形，表面光滑[10]。冷冻干燥制备的马铃薯全粉中淀粉颗粒表面出现明显的孔洞和凹槽（PF-FD1、PF-FD2），乙醇干燥（PFED1、PF-ED2）和烘箱干燥（PF-OD1、PF-OD2）的干燥过程几乎不影响马铃薯淀粉的表面微观结构。

图1 不同干燥方式制备马铃薯粉扫描电镜图

2.2 不同干燥方式制备的马铃薯粉与小麦粉混合粉的功能性质

2.2.1 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉热特性的测定

表1显示不同比例马铃薯粉与小麦粉混合粉的热力学参数，其中随着马铃薯粉含量的增加（0～50%）和小麦粉含量的减少（100%～50%），混合粉的起始糊化温度（To）、峰值温度（Tp）及最终温度（Tc）均增加。其中，乙醇干燥和烘箱干燥制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉出现两个峰值温度，第1个峰值温度（TP1）归因于小麦粉中淀粉的吸热转变，第2个峰值温度（TP2）归因于马铃薯全粉中淀粉的吸热转变[11]。但是冷冻干燥制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉没有出现2个吸热峰，原因是冷冻干燥破坏淀粉颗粒的表面结构，使其凝胶化起始温度提前，导致小麦粉的淀粉颗粒的吸热峰与马铃薯粉的淀粉颗粒的吸热峰重合，所以没有表现出两个吸热峰，而随着马铃薯粉含量的增加，焓值从5.6 J/g增加到9.2 J/g，进一步证实试验猜测。

表1 马铃薯粉与小麦粉混合粉的热力学参数

2.2.2 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉糊黏度的测定

不同比例马铃薯粉与小麦粉混合粉的糊黏度特性的测定结果如表2所示。随着马铃薯粉比例增加，3种干燥方式制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉的糊黏度表现出相同规律，其中峰值黏度（PV）、谷值黏度（TV）、最终黏度（FV）、衰减值（BD）、回生值（SB）均升高，而糊化温度（PT）均下降，原因是小麦淀粉颗粒溶胀力较低，所以小麦粉的糊黏度较低，而马铃薯淀粉颗粒由于含有较高的磷含量，糊黏度较高，所以随着马铃薯粉含量增加，混合粉的糊黏度升高。

表2 马铃薯粉与小麦粉混合粉的糊黏度参数

2.2.3 不同干燥方式制备的马铃薯粉-小麦粉混合粉溶胀性质的测定

不同比例马铃薯粉与小麦粉的混合粉的溶胀性质测定结果见表3。随着混合粉中马铃薯粉比例的增加，溶胀力增加。由于乙醇干燥和烘箱干燥在制备过程中没有破坏马铃薯淀粉颗粒的结构，保持水和膨胀的能力较好，而冷冻干燥制备的马铃薯粉中淀粉颗粒保持水和膨胀的能力低于乙醇干燥和烘箱干燥制备的马铃薯粉，与小麦粉混合时，混合粉的溶胀力同样低于乙醇干燥和烘箱干燥制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉。

表3 马铃薯粉与小麦粉混合粉溶胀性质的参数

2.3 马铃薯馒头的制备

不同干燥方式的马铃薯粉添加到小麦粉中制备马铃薯馒头，其中冷冻干燥制备的马铃薯粉添加量40%，乙醇干燥和烘箱干燥制备的马铃薯粉添加量50%。不同马铃薯粉添加量与不同干燥方式对马铃薯淀粉颗粒的影响有关，冷冻干燥由于在干燥时密闭空间中较高的压力使得结合水逃离而破坏马铃薯淀粉颗粒的表面结构和晶体结构[13,22]，乙醇干燥和烘箱干燥在干燥时的温度为25～40 ℃，自由水的挥发破坏马铃薯淀粉颗粒的表面结构而保留相对完整的晶体结构。因此，马铃薯淀粉颗粒的结构是决定马铃薯馒头中马铃薯粉添加量并影响馒头品质的主要因素之一。

2.4 马铃薯馒头颜色的测定

表4显示马铃薯馒头的颜色特性。结果表示，添加不同比例马铃薯粉对馒头颜色的变化影响较明显。小麦粉馒头（WFSB）具有最亮的颜色，随着马铃薯粉增加，馒头的L*值逐渐下降，a*和b*值逐渐增加。3种干燥方式制备的马铃薯粉添加到馒头中，对馒头颜色特性的影响程度有差异，冷冻干燥制备的马铃薯粉添加到最大添加量（40%）时，馒头的L*为90.25，a*和b*值分别为0.49和5.74，馒头的亮度下降，红色增加，黄色下降；乙醇干燥制备的马铃薯粉添加到最大添加量（50%）时，馒头的L*为87.97，a*和b*值分别为0.67和6.48，馒头的亮度下降，红色和黄色增加；烘箱干燥制备的马铃薯粉添加到最大添加量（50%）时，馒头的L*为88.49，a*和b*值分别为0.55和4.92，说明馒头的亮度下降，红色增加，黄色下降。马铃薯粉由于在干燥的过程中发生酶促褐变，马铃薯粉的颜色变暗，3种干燥方式制备的马铃薯粉，添加相同比例到小麦粉中制备马铃薯馒头时，烘箱干燥制备的马铃薯粉对馒头的颜色影响较大[12-13]。

表4 马铃薯馒头的颜色特性

2.5 马铃薯馒头比体积的测定

如表5所示，添加不同比例的马铃薯粉，馒头的比体积明显下降。添加冷冻干燥制备的马铃薯粉，添加量从0增加到40%，馒头的比体积从2.03 mL/g下降到1.04 mL/g；添加乙醇干燥制备的马铃薯粉，添加量从0增加到50%，馒头的比体积从2.03 mL/g下降到1.06 mL/g；添加烘箱干燥制备的马铃薯粉，添加量从0增加到50%，馒头的比体积从2.03 mL/g下降到1.05 mL/g。添加马铃薯粉造成馒头比体积下降的原因可能是马铃薯粉中不含有面筋蛋白，造成馒头面筋网络结构的破坏[14-15]，降低醒发和蒸煮过程中面团的储气量及面团的机械强度[16-17]。

表5 马铃薯馒头比体积的测定

2.6 马铃薯馒头TPA的测定

表6显示不同比例马铃薯粉与小麦粉制备的馒头的质构（TPA）参数。其中，小麦馒头的硬度为1 308 N，弹性为0.97，内聚性为0.85，胶着性为1 111，咀嚼性为1 078，回复性为0.54。冷冻干燥制备的马铃薯粉从添加量10%增加到40%，馒头的硬度从2 554 N增加到6 093 N，咀嚼性从1 902增加到3 833，乙醇干燥制备的马铃薯粉从10%～50%，马铃薯馒头硬度从2 220 N增加到6 025 N，咀嚼性从1 706增加到2 683，烘箱干燥制备的马铃薯粉从10%添加到50%时，馒头的硬度从1 972 N增加到4 162 N，咀嚼性从1 513增加到2 860。馒头的硬度和咀嚼性随着马铃薯粉含量的增加而增大，原因可能是马铃薯粉代替小麦粉，减少面团中面筋蛋白的含量，破坏面团的面筋网状结构，使得馒头的品质变硬，口感变差[18-19]。

表6 马铃薯馒头质构特性

3 结论

采用的3种干燥方式制备马铃薯粉，相比于市售的马铃薯雪花全粉，3种干燥方式均保留马铃薯淀粉颗粒的完整结构，乙醇干燥和烘箱干燥制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉出现2个吸热峰，3种干燥方式制备的马铃薯粉与小麦粉的混合粉均随着马铃薯粉含量增加，糊黏度增加，凝胶质构的硬度增加。将混合粉制备成馒头，冷冻干燥制备的马铃薯粉的最大添加量为40%，乙醇干燥和烘箱干燥为50%，不同添加量是由于干燥过程中对淀粉颗粒的破坏程度不同，冷冻干燥破坏淀粉颗粒的表面结构，随着马铃薯粉含量增加，馒头的硬度和咀嚼性增加，品质下降。此次研究对今后马铃薯主食化的研究提供了理论依据，可以通过马铃薯粉与小麦粉混合粉的功能性质预估马铃薯主食的品质特性。