天然马铃薯、木薯和玉米淀粉添加对发酵挂面品质的影响

王家胜，刘 翀，王 婷，郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

挂面是我国的传统主食之一，是将面粉、水和盐经过和面、熟化（或称为醒发）、压延、干燥等工序制作而成的面制食品，因其耐储藏、易煮、食用方式多样而受到人们的喜爱。普通挂面，无论是采用面絮还是面带醒发，其醒发时间一般<2 h，面粉自带的微生物无法大量繁殖，属于非发酵类面制食品。空心挂面本名手工银丝油面，外表光滑圆润，内有银丝般的细孔，属于我国的非物质文化遗产，它营养丰富、清汤耐煮、柔软可口，是老幼皆宜的方便食品。空心挂面的横截面具有肉眼可见的独特多孔结构，这是在其制作过程中由于面粉自带的微生物自然发酵产而气形成的[1−3]，属于发酵类面制食品。手工空心挂面的制作需要经过多次手工拉伸、长时间的自然发酵（长达20 h）等十多道的工序才能制作完成，工艺相当繁琐，导致其产品质量不稳定且产量小，仅局限于手工作坊生产[4−6]。

近年来，市场上出现了利用外加酵母发酵产气，采用现代压延工艺生产的工业化发酵空心挂面，其多孔结构主要是通过切条悬挂后、干燥前的发酵过程形成的[7]。由于其制作工艺简单，产量大，质量稳定，口感独特，且兼具手工空心挂面的营养美味，受到消费者的青睐[8−12]。但目前市售发酵挂面尚存在爽滑性差、粘弹性差、蒸煮时间长等问题。

为了解决发酵挂面生产中存在的问题，有学者针对发酵挂面的加工工艺[4−8]、发酵剂[9−12]进行了研究，此外，Wang等[13]通过添加碱性盐改善发酵挂面的品质。淀粉是一种面粉品质改良剂[14]，适量的添加可以提升挂面的品质[15−17]，例如，添加马铃薯淀粉、木薯淀粉等可以提升挂面的色泽、弹性、硬度和耐煮性，降低其黏性和蒸煮损失率，所制作的挂面产品不浑汤，更加光亮、Q弹、劲道和爽滑[18−20]。然而，目前为止，相关研究主要是针对普通挂面进行的，对添加淀粉来改善发酵挂面品质的研究还有待深入研究。

因此，本文拟研究不同类型（薯类和谷物）和添加量的天然淀粉对发酵挂面品质的影响，确定能显著改善发酵挂面品质的天然淀粉类型及添加量，为发酵挂面的品质提升提供支持，对于发酵挂面的工业化生产具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香雪麦纯富强粉 中粮面业（德州）有限公司；谷朊粉 山东渠风食品科技有限公司；酵母粉 广西丹宝利酵母有限公司；食盐 河南省盐业总公司；马铃薯淀粉 固原雪冠淀粉有限责任公司；木薯淀粉河南恒瑞淀粉科技股份有限公司；玉米淀粉 成武大地玉米开发有限公司。

JHMZ-200型针式和面机、JMTD-168/140型试验面条机 北京东孚久恒仪器技术有限公司；SP-18S型醒发箱 江苏三麦食品机械有限公司；MJP-250培养箱 上海精宏实验设备有限公司；SPX-250型恒温干燥箱 北京市永光明医疗仪器有限公司；DT-1002A型电子天平 常熟市佳衡天平仪器有限公司；ME104/02型分析天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；C22-IH91型电磁炉 浙江苏泊尔股份有限公司；LG-01型高速粉碎机 浙江瑞安市百信制药机械有限公司；FXB101-2型电热鼓风干燥箱 上海树立仪器仪表有限公司；TA.XT PlusC物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.2 实验方法

1.2.1 发酵挂面的制作工艺 取200.00 g小麦粉，加入1%谷阮粉（以面粉质量为基准，全文同）、1%酵母粉、不同淀粉（0、5%、10%、15%），用针式和面机搅拌30 s，加入食盐水（食盐5%，水33%）和成面絮，将面絮用保鲜膜包裹在30 ℃培养箱中醒发30 min后复合压延四次，将复合压延的面带逐道压延成1 mm厚的面带，切成2 mm宽、1 mm厚的面条。将面条置于35 ℃、湿度85%的醒发箱中醒发2 h，在35 ℃、湿度65%的醒发箱中醒发10 h，在25 ℃的培养箱中干燥4 h后制得实验用发酵挂面。

1.2.2 蒸煮特性测定 参照LS/T 3212-2014《挂面》[21]稍作改动，取10 g挂面于500 g沸水中煮制，将电磁炉火力调整为1400 W保持水为微沸状态，用计数器计时。从2 min时开始用筷子夹取面条，用玻璃板压扁，观察面条是否存在白心，每隔30 s夹取一根，当测得面条白心恰好消失时停止计时，该时间则为挂面的最佳蒸煮时间。将煮至上述测得的最佳蒸煮时间后的面条夹出，在冷水中浸拌30 s，用滤纸包裹面条，静置5 min，取下滤纸称重，记录挂面煮后重量mc。按公式（1）计算挂面的煮后吸水率（CAR）。

式中：mt为实验时所称取的挂面重量（g）；W为干挂面水分含量（%），参照GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》[22]中的直接干燥法测得；md为挂面的干重（g）；mc为挂面的煮后重量（g）。

将煮面后锅中的面汤倒入500 mL容量瓶中定容，待面汤冷却后，用移液枪吸取20 mL面汤于干燥至恒重的铝盒中，将加样后的铝盒放置于105 ℃的烘箱中烘干4 h，待铝盒恒重后称量重量，按公式（3）计算蒸煮损失率（CLR），按公式（4）和公式（5）分别计算蒸煮损失率降低率和最佳蒸煮时间缩短率。

式中：m4为加样前烘干至恒重的空铝盒重量（g）；m5为加样后烘干至恒重的铝盒重量（g）；mt为实验所称取的挂面重量（g）；W为干挂面的含水量（%）。

1.2.3 质构特性测定 参照李阳等[23]的实验方法，稍作改动，取15根挂面于盛有500 g沸水的锅中，调整电磁炉火力为1400 W，保持锅中水为微沸状态，煮至所测定样品的最佳蒸煮时间时用筷子夹出，在冷水中涮浸30 s，将熟面条摆放于放有湿纱布的托盘中，用湿纱布覆盖，保持挂面水润，用TA.XT Plus质构仪进行质构测定。

质构曲线分析（TPA）实验探头型号选择HDP/PFS；测前、测试、测后速度均设定为0.8 mm/s；压缩程度75%，负载类型Auto-5 g；两次压缩之间的时间间隔设置为2 s。拉伸探头型号选择A/SPR，选择Extension模式，测试参数为：测前速度2.0 mm/s；测试速度：2.0 mm/s；测后速度：10 mm/s；测试距离：100 mm；触发力5.0 g。每组样品质构指标测定7次，舍去最大最小值，取平均值。

1.2.4 感官评价 5名感官评价人员对发酵挂面进行感官评价，感官评价打分原则根据LS/T 3212-2014《挂面》[21]稍作改动，具体评分细则参照表1，将五人的打分结果取平均数作为样品的最终得分。

表1 发酵挂面感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of fermented dried noodles

1.3 数据处理

利用SPSS 25.0软件对试验数据进行单因素方差分析，采用Duncan、t检验方法对方差齐和非齐的数据进行多重比较，各组数据间P<0.05即存在显著性差异。利用GraphPad Prism 8软件作图。实验测试指标均为3次平行。

2 结果与分析

2.1 不同淀粉对发酵挂面蒸煮特性的影响

最佳蒸煮时间是面条蒸煮过程中白心消失的时间，反映面条的易煮性[24−25]，对于面条而言，最佳蒸煮时间越短，其方便性越强。图1A为发酵挂面的最佳蒸煮时间，同对照组相比，9个实验组的最佳蒸煮时间均显著缩短（P<0.05），其中马铃薯淀粉实验组（10%、15%）最佳蒸煮时间均低于其他实验组，添加10%马铃薯淀粉时最佳蒸煮时间最短（236 s），最佳蒸煮时间缩短比率为31.66%。在实验的添加范围内，添加马铃薯淀粉组的最佳蒸煮时间随添加量的升高逐渐降低，木薯淀粉和玉米淀粉组则呈现先升高后降低的趋势，但同种淀粉不同添加量下差异不明显。结果表明，马铃薯淀粉对于缩短发酵挂面蒸煮时间的作用最明显。这是因为马铃薯淀粉中直链淀粉含量少，糊化温度低造成的[26]，张豫辉[17]研究马铃薯淀粉添加对普通挂面的蒸煮时间影响，发现类似结果。

图1 不同淀粉对发酵挂面蒸煮特性的影响Fig.1 Effects of different starches on cooking characteristics of fermented dried noodles

挂面的煮后吸水率为单位干物质吸水量，是挂面耐煮性的重要指标之一，主要与淀粉糊化和面筋网络的膨胀有关，吸水率过大，表明挂面吸水膨胀变形严重[27]。图1B为发酵挂面的煮后吸水率，实验结果表明，添加淀粉后发酵挂面的煮后吸水率均显著低于未添加淀粉时的煮后吸水率（P<0.05），其中添加5%玉米淀粉时吸水率最低（189.28%）。在5%～15%添加量下，同种淀粉在不同添加量时的煮后吸水率均无显著性差异（P>0.05）。吸水率的变化可能是因为淀粉的添加改变了面粉中原有的蛋白与淀粉的比例，蛋白质与淀粉相比有更强的吸水性，因此面条的煮后吸水率会因添加淀粉而降低[17]。

挂面的蒸煮损失反映蒸煮过程中溶解和脱落到煮面水中的固形物的质量分数[28]，蒸煮损失率过高会导致面汤混浊和面条表面发粘，导致面条品质差。图1C为发酵挂面的蒸煮损失率，添加淀粉后发酵挂面的蒸煮损失率明显下降，除了5%的木薯淀粉组，10%和15%的马铃薯淀粉组的蒸煮损失率与对照组无显著差异外（P>0.05），其它样品蒸煮损失率均显著低于空白对照组（P<0.05），9个实验组中，添加10%玉米淀粉的实验组蒸煮损失率最低（4.95%），蒸煮损失降低了35.95%。在5%～15%的添加量下，马铃薯淀粉组随添加量的增加，蒸煮损失率从5.50%升高到6.98%再降低到6.34%，玉米淀粉组的蒸煮损失率随添加量的升高先下降后上升，但无显著性差异（P>0.05）。木薯淀粉组随添加量的升高蒸煮损失率降低，但不存在显著性差异（P>0.05）。通常，蒸煮过程中，面条中的面筋蛋白通过三维网络结构束缚淀粉颗粒，抑制淀粉颗粒溶胀及直链淀粉的泄露溶出，添加淀粉降低挂面的蒸煮损失，可能是由于面条表面淀粉颗粒糊化后产生粘性并且与面条中的面筋蛋白结合，促使形成更加紧密的凝胶网络结构包埋内部淀粉颗粒，从而降低挂面的蒸煮损失[29−30]。

通过蒸煮实验可以看出，玉米淀粉在添加量为10%时蒸煮损失降低率达到35.95%，最佳蒸煮时间缩短率为24.71%，对蒸煮特性的改善效果最佳；马铃薯淀粉在添加量5%时蒸煮损失降低率为28.91%，最佳蒸煮时间缩短率为27.17%，对蒸煮特性的改善效果次之；木薯淀粉在添加量为10%时蒸煮损失降低率为30.18%，最佳蒸煮时间缩短率为18.73%，对蒸煮特性也起到了改善作用。因此还要进一步结合质构和感官实验的数据讨论对发酵挂面品质改善效果最佳的淀粉种类及添加量。

2.2 不同淀粉对发酵挂面质构特性的影响

2.2.1 不同淀粉对TPA特性的影响 TPA实验是模拟口腔咬断、咀嚼和吞咽食物的过程，可对食品的质构特征进行定量，且因其准确和可重复性，被广泛用于评价面条食用品质[31]。TPA测定通常可获得硬度、粘附性、弹性、回复性、内聚性和咀嚼性等指标，与感官评价有密切关系。例如，硬度与咬断面条所需的力有关；咀嚼性是将面条咀嚼到可以吞咽的状态所需能量的量度；内聚性与食物在破碎前变形的程度有关；粘附性反映面条表面黏性或者爽滑性；弹性和回复性反映面条被咬后回弹的力[32−33]。

图2为不同淀粉对发酵挂面TPA特性的影响。如图2A所示，添加天然淀粉后挂面的煮后硬度均有所增加，且硬度均随添加量增加而先增加后下降，当木薯淀粉和马铃薯淀粉添加量为10%、玉米淀粉添加量5%时硬度分别达到最高，其中三种添加量下的玉米淀粉、10%马铃薯淀粉及10%和15%的木薯淀粉与对照组差异具有显著性（P<0.05），添加10%木薯淀粉硬度最大（5484.91 g）。有研究表明，添加淀粉会稀释面筋网络，使面条的硬度降低[34]，而本研究中淀粉增强了面条的煮后硬度，这可能与和面时添加的谷朊粉有关，刘紫鹏等[35]的研究表明同时添加木薯淀粉和谷朊粉可以提高面条的煮后硬度。

图2 不同淀粉对发酵挂面TPA特性的影响Fig.2 Effects of different starches on TPA quality properties of fermented dried noodles

如图2B所示，添加淀粉后熟面条的粘附性有降低趋势，对于马铃薯淀粉和木薯淀粉，面条的粘附性随添加量的增加而逐渐降低，相反，对于玉米淀粉，其粘附性随淀粉添加量增加而增加。同一添加量条件下，在低添加量时，玉米淀粉降低粘附性更明显，而在高添加量时，马铃薯淀粉效果更明显。陆启玉等[36]对非发酵面条的研究表明，淀粉含量的增加会导致面条粘附性降低，本实验结果与其基本一致。

如图2C所示，除了添加5%木薯淀粉和15%玉米淀粉会降低面条弹性外，其它淀粉添加组与对照的弹性差异不明显。Wang等[13]的研究表明糊化程度大的淀粉可以提高空心面的弹性，本研究中所用的马铃薯淀粉和木薯淀粉都易发生糊化，而面条弹性的变化并不显著，因此还需分析回复性从而确定淀粉对弹性的影响。如图2D所示，添加3种淀粉后发酵挂面的回复性均显著提高（P<0.05），木薯和玉米淀粉的添加量对回复性影响不显著（P>0.05），而马铃薯淀粉，添加10%浓度的回复性显著低于5%和15%（P<0.05）。回复性和弹性均是表征面条弹性的重要指标，结果表明，相比于弹性，回复性更利于区分淀粉添加对发酵面条弹性特征的影响，5%的马铃薯淀粉对面条弹性改善效果最佳。有研究表明面筋蛋白在水温超过70 ℃时会发生 SH/SS 的交换反应，提高熟面条的弹性，能对质构品质起到提升作用[37]。

如图2E所示，淀粉对面条内聚性的影响依赖于淀粉种类和添加量，马铃薯淀粉添加量在5%和15%、玉米淀粉添加量为5%时显著提高了面条内聚性（P<0.05），而木薯淀粉在3种添加量下对面条内聚性的影响均不显著（P>0.05）。

如图2F所示，添加3种淀粉均增强了发酵挂面的咀嚼性，但各淀粉添加量的影响不一样，添加马铃薯淀粉后咀嚼性先升后降，在10%最大（P<0.05），添加木薯淀粉后咀嚼性逐渐增加，浓度10%和15%时均显著高于对照（P<0.05），添加5%玉米淀粉的面条咀嚼性显著高于对照（P<0.05），但随着玉米淀粉添加量进一步增加，咀嚼性逐渐下降。马铃薯淀粉添加量高于5%、玉米淀粉添加量高于10%时，挂面的质构特性开始变差，这与程红霞[38]对于普通挂面的研究结果一致。

2.2.2 不同淀粉对拉伸特性的影响 面条的拉伸断裂力通常以面条被拉断时的最大拉伸阻力表示。面条的拉伸断裂力越大，表明面条的筋力越强，抗拉伸性能越好，面条弹性越好[39]。拉断距离代表面条的延展性，拉伸断裂距离越大面条的延伸性越好[40]。如图3所示，添加天然淀粉后，发酵挂面的拉伸断裂力和断裂距离均发生不同程度的改变。

图3 不同淀粉对发酵挂面拉伸特性的影响Fig.3 Effect of different starches on tensile properties of fermented dried noodles

如图3A所示，马铃薯淀粉对发酵挂面拉伸断裂力的改变同木薯淀粉和玉米淀粉相比更为明显，在实验设置的添加量水平下，马铃薯淀粉实验组的拉伸断裂力均显著低于对照组（P<0.05），并表现出随添加量的升高，拉伸断裂力逐渐降低的趋势；木薯淀粉与玉米淀粉也表现出同样的趋势，但木薯淀粉在实验设置的添加量下与对照组相比无显著性差异（P>0.05），玉米淀粉仅在15%添加量时拉伸断裂力显著低于对照组（P<0.05）。

如图3B所示，添加天然淀粉后发酵挂面的拉伸断裂距离发生不同程度的增加，但对于所有淀粉，随着添加量增加，拉断距离均有降低的趋势，在3种淀粉中，木薯淀粉的影响最明显。添加淀粉后面条的拉伸断裂力减小，这是因为淀粉的添加稀释了面粉中蛋白的比例，弱化了面条中面筋网络结构，对于拉断距离，低浓度的淀粉增加可以提高面条延伸性，但高浓度淀粉添加反而会降低其延伸性，这可能是相对高的淀粉含量会破坏面筋网络的连续结构所致[41]。

2.3 不同淀粉对发酵挂面感官评价的影响

表2为不同淀粉对发酵挂面感官评价的影响。由于感官评价的总分是对面条各项指标得分的加和，因此感官评价是对熟挂面的整体特征进行了评价，是挂面品质评价的重要指标，感官评价也是最接近消费者的评价指标[42]。

许牡丹等[43]的研究表明，发酵面条质构特性中的弹性、咀嚼性分别与感官评价中的粘弹性、软硬度显著相关，本实验中也存在同样的相关性趋势。由表2数据可以看出，在粘弹性上各实验组同对照组相比无显著性差异分（P>0.05），这与TPA实验中弹性的结果一致。木薯淀粉10%、15%以及玉米淀粉5%这三个实验组在粘弹性得分上都高于对照组，虽然差异并不显著，但与TPA实验结果中咀嚼性的趋势相同，这一结果表明木薯淀粉对发酵挂面的质构特性起到了改善作用。

如表2所示，除添加10%马铃薯淀粉和添加10%玉米淀粉的两个实验组外，其余各实验组与未添加淀粉的对照组相比感官得分均不同程度提高，其中添加10%木薯淀粉的实验组得分最高为87.2分，粘弹性得分显著高于对照组（P<0.05），爽滑性、软硬度上的得分高于其他组别，与周占富[44]对普通挂面的研究结果一致。这说明添加10%木薯淀粉可以对发酵挂面的品质起到优化作用，这一结果与质构实验的结果相吻合，证明添加10%木薯淀粉可以改善发酵挂面的质构品质。

表2 不同淀粉对发酵挂面感官评价的影响（分）Table 2 Effects of different starches on sensory evaluation of fermented dried noodles (score)

3 结论

本研究中的3种淀粉的添加均可改善发酵挂面的蒸煮品质，其中玉米淀粉在添加量为10%时蒸煮损失率最低（4.95%），蒸煮损失降低率达到35.95%，最佳蒸煮时间缩短率为24.71%，对蒸煮特性的改善效果最佳；对于质构的影响，依赖于淀粉种类和数量，木薯淀粉和马铃薯淀粉均可改善质构品质，其中木薯淀粉添加量在10%时能显著提高发酵挂面的煮后硬度、咀嚼性、粘弹性、回复性及拉伸断裂距离；添加不同淀粉对感官得分产生影响，其中添加10%木薯淀粉后发酵挂面的感官评价得分提高到87.2分。综合蒸煮特性、质构特性和感官评价的实验结果，10%玉米淀粉和5%马铃薯淀粉相比于10%木薯淀粉虽能更好的提升发酵挂面的蒸煮品质，但对于硬度、粘附性和咀嚼性的改善效果并不理想，感官得分也低于添加10%木薯淀粉组，因此木薯淀粉在10%浓度时对发酵挂面的品质提升作用最佳。本文通过研究不同天然淀粉对发酵挂面品质的影响，确定了改善发酵挂面品质的淀粉种类及添加量，为发酵挂面的生产提供了技术支持，但对于淀粉如何改变低水分面团发酵及压延特性，从而改变面条结构和品质的机制尚需进一步研究，以实现对于发酵挂面结构和品质的调控。