酶解马铃薯泥对馕质构和风味的影响

张艺萱， 刘 伟， 张 良， 刘倩楠， 徐 芬， 胡小佳， 胡宏海

(中国农业科学院农产品加工研究所；农业农村部农产品加工重点实验室，北京 100193)

馕是我国新疆特色传统主食，具有适口耐饥、制作简单、耐储存、易携带等特点[1]。传统新疆馕多以小麦粉为主要原料，配以酵母、食盐、食用油、糖等辅料，经和面、醒发、成型、烘烤、冷却等工序制得[2]。馕的原辅料、制作方法多样，不同品种的馕产品外观、口感、风味各具特色。马铃薯(SolanumtuberosumL.)是仅次于水稻、小麦和玉米的世界第四大粮食作物，富含碳水化合物、蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分[5]，其赖氨酸和色氨酸含量较高，可弥补小麦粉等谷物中赖氨酸缺乏的问题。将马铃薯与小麦粉复配制作馕，既有利于改善传统馕制品的营养品质[4, 6]，又可促进马铃薯多样化利用，丰富馕产品种类。近年来，已有学者对马铃薯在馕制品中的应用进行了研究。邹淑萍等[6]研究了马铃薯全粉添加量对馕加工品质的影响，发现随着马铃薯全粉添加量的增加，复合面团产气能力呈阶梯式降低，所制得的制品相比，其风味、色泽等感官品质显著降低。与马铃薯全粉、生全粉相比，马铃薯泥具有生产工艺简单，生产成本低，营养成分、色泽和特征风味保留较好等特点[7, 8]。前期学者研究发现，采用淀粉酶适度酶解马铃薯泥，可以降低马铃薯泥黏度和回生值，改善其二次加工品质[9]。然而，关于马铃薯泥对馕品质的影响研究鲜有报道。

本研究以不同比例的马铃薯泥或淀粉酶酶解马铃薯泥与小麦粉复配制作馕产品，通过分析馕产品质构特性、微观结构、小分子糖、氨基酸和风味化合物组成的差异，明确马铃薯泥对馕产品质构和风味的影响，为开发以马铃薯泥为原料的新型馕产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯(品种：夏波蒂)，水分82.38%，蛋白质1.46%，淀粉13.30%，灰分0.91%；小麦粉(水分8.26%，蛋白质7.73%，淀粉73.14%，灰分3.71%)；食用盐；大豆色拉油；α-淀粉酶(酶活力≥400U/mg，来源于地衣芽孢杆菌)，β-淀粉酶(酶活力≥400 U/mg，来源于甘薯)；GOPOD试剂盒。

1.2 仪器与设备

S-507型扫描电子显微镜，G1701 BA气质联用仪(GC-MS)，TA-XT2i物性测试仪，ICS-1600 离子色谱仪，PEN3便携式电子鼻，L-8900 全自动氨基酸分析仪。

1.3 方法

1.3.1 马铃薯泥制备

将马铃薯清洗、去皮、切成边长为1 cm的小丁，置于沸水中煮15 min，取出沥干，冷却至室温。然后，将煮熟的马铃薯丁放入料理机中高速搅打制成马铃薯泥。参考陈朝军等[9]酶解马铃薯泥的方法，将马铃薯泥分别与α-淀粉酶、β-淀粉酶(质量分数为0.01%，酶添加量为40 U/g)混合均匀，再将马铃薯泥装入高阻隔包装袋中置于50 ℃水浴中振荡处理30 min。所制得的不同类型马铃薯泥置入4 ℃冰箱中备用。

1.3.2 馕样品制作

首先，分别取马铃薯泥，0.01% α-淀粉酶和0.01% β-淀粉酶酶解的马铃薯泥，按照0%、5%、10%、15%、20%(以干基质量计)的添加比例与小麦粉混合，再分别加入1%酵母、1%食用盐、8%食用油和适量水，搅拌和面10 min制得含水量为60%的面团。面团置于恒温恒湿人工气候箱中醒发50 min(温度37 ℃，相对湿度70%)。取醒发后的面团200 g，将其制成圆形馕饼，将馕饼平铺至刷好食用油的模具中，并用馕针在馕饼上打出均匀花纹。将馕饼放入预热好的万能蒸烤箱中，180 ℃焙烤25 min制得馕样品，将其冷却至室温后密封包装待用。将马铃薯泥、0.01% α-淀粉酶和0.01% β-淀粉酶酶解马铃薯泥分别标记为MP、α-AMP、β-AMP；对照组为小麦粉制作的馕。

1.3.3 质构品质测定1.3.3.1 质构特性测定

取馕样品馕心部分，切成直径为5 cm的圆片。利用物性测定仪(TPA)对其进行测定，选用P/50铝制圆柱型探头，进行高度及质量校准。测试参数：直径为6 mm的圆柱型探头P6，测试速度：5 mm/s，测前速度为1.0 mm/s，测后速度：5.0 mm/s，测试模式：Distance，压缩程度50%，触发5.0 g。每一试样平行测定3次。

1.3.3.2 微观结构观察

取馕样品馕心部分5.0 g，将样品放入-80 ℃冰箱预冻24 h后，真空冷冻干燥后，用气流粉碎机粉碎，得到待测样品。制样时，用导电胶粘取少量的样品，将其粘贴在电镜载物的样品台上，进行固定和喷金，在电镜下进行观察。

1.3.4 风味品质测定1.3.4.1 糖类物质测定

采用离子色谱仪对馕样品中的糖类物质进行检测。将样品均匀切碎后称取0.5 g于试管中，并加入9 mL纯净水，在60 ℃下孵育30 min，孵育完成后使用滤纸过滤，取滤液按照1∶500倍进行稀释，最终取5 mL上机测试。

离子色谱检测条件：Carbo PacTMPA20色谱柱(3 mm×150 mm，6.5 μm)；淋洗液：250 mmol/L NaOH；流速：0.5 mL/min；进样量：10 μL；色谱柱温：35 ℃；检测器：脉冲安培检测器，金电极；梯度洗脱条件：A为水，B为250 mmol/L NaOH溶液；0～20 min，94%A，6%B 20～25 min，94%～45%A，6%～55%B；25～35 min，45%A，55%B；35～45 min，45%～94%A，55%～6%B。

1.3.4.2 游离氨基酸测定

采用GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》进行测定。

1.3.4.3 挥发性风味物质测定

取馕样品馕心部分5.0 g，馕边部分5.0 g，分割成约5 mm×5 mm×3 mm 的碎片，混匀后称取2.0 g于SPME进样瓶中，盖好瓶盖，把样品瓶放入60 ℃恒温水浴中平衡20 min，将老化好的萃取头插入样品瓶的上空，顶空萃取40 min，用手柄使纤维头退回到针对内，拔出针头进样。

色谱条件：DB-5MS毛细管色谱柱(60 m×0.32 mm，1 m)；载气 He流量：恒流1.2 mL/min，分流10 mL/min，前2 min不分流，之后再分流，分流比为12∶1；升温程序：起始温度40 ℃，保留1 min，然后 以6 ℃/min升温至160 ℃，接着以10 ℃/min升温至250 ℃，保留10 min。

质谱条件：电离方式EI，进样孔温度250 ℃，离子源温度200 ℃，电子能量70 eV，发射电流200 ℃，电子能量70 eV，发射电流200 A，采集方式为全扫描，采集质量范围m/z为33～495 u。

成分鉴定：化合物经检索与NIST lls library数据库进行匹配，保留匹配度大于80%的化合物，然后按面积归一法进行定量。

1.3.4.4 电子鼻分析

取馕样品馕心部分5.0 g，馕边部分5.0 g，分割成约5 mm×5 mm×3 mm 的碎片，混匀后称取2.0 g于SPME进样瓶中，盖好瓶盖，把样品瓶放入60 ℃恒温水浴中平衡20 min后直接进样。传感器清洗时间180 s，检测时间为60 s，每个样品重复3次。

1.4 数据分析

使用SPSS 17.0和Origin 8.0软件进行统计分析和作图，使用方差分析(analysis of variance，ANOVA)法分析显著性，显著性差异水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 质构特性

从表1中可看出，随着MP添加量的增加，馕的硬度亦呈减小趋势(P<0.05)。然而，随着α-AMP、β-AMP添加量的增加，馕的硬度呈现先减小后增大的趋势(P<0.05)，可能与淀粉酶导致马铃薯泥中淀粉颗粒部分降解，溶解性增加、凝胶性降低有关[12]。同时，随着α-AMP添加量的增加，馕的回复性、弹性、胶着性、咀嚼性和内聚性整体呈现降低的趋势。但是，MP、β-AMP的添加对馕的回复性、弹性、胶着性、咀嚼性和内聚性无显著性影响。已有研究表明，随着马铃薯全粉的添加量增加，馕的硬度呈增加趋势[4]。Liu等[10]研究了马铃薯全粉对面团醒发和馒头品质的影响，发现随着马铃薯全粉添加量增加，复合面团的醒发高度和稳定性逐渐降低，马铃薯馒头的比容和弹性逐渐降低，硬度逐渐增加。

2.2 微观结构

在馕的制作过程中，面团发酵及烘焙使馕产生较多的气孔，主要与酵母利用葡萄糖等小分子糖使面团产气有关。如图1所示，小麦馕中含有分布较为均匀的网格状气孔。然而，随着MP添加量逐渐增加，馕内部气孔逐渐减小。当MP为20%时，馕的内部结构变得平坦，网格状的气孔结构几乎消失。同样，随着α-AMP添加量逐渐增加，馕的网格状气孔亦逐渐减少。β-AMP质量分数分别为5%、10%、15%和20%的馕内部气孔与小麦馕较为相似，这与表1中添加10%或15% β-AMP的馕具有较好的回复性和弹性相一致。

表1 不同类型马铃薯泥对馕质构特性的影响

图1 馕的微观结构(150×)

2.3 糖类物质含量

小分子糖类物质对甜味味觉起到主要作用，还会与食品体系中的游离氨基酸发生美拉德反应，影响产品的味道。如图2所示，不同馕样品中葡萄糖、蔗糖、果糖等3种小分子糖类物质含量存在显著差异。与未添加马铃薯泥的小麦馕相比，随着MP添加量逐渐增加，MP馕中葡萄糖含量也随之增加；果糖呈现先增加后降低的趋势；蔗糖呈现先降低后增加的趋势。随着MP添加量增加，馕中果糖和蔗糖的含量呈现上述变化趋势，可能与小麦粉和马铃薯泥中果糖和蔗糖的含量存在差异，同时MP馕在焙烤过程中果糖与蛋白质反应形成美拉德反应产物有关。随着α-AMP添加量逐渐增加，α-AMP馕中葡萄糖的含量也呈现增加的趋势；而随着β-AMP添加量逐渐增加，β-AMP馕中葡萄糖的含量呈现先增加后降低的趋势。比较而言，α-AMP添加导致馕中葡萄糖含量增加最多，可能与α-淀粉酶可以随机水解淀粉分子内部的α-1,4 糖苷键，将淀粉水解成葡萄糖等小分子糖有关[11]。而β-淀粉酶作为一种外切酶，从淀粉分子的非还原末端依次切下麦芽糖分子，从淀粉非还原性末端开始依次切开间隔 α-1,4-糖苷键，水解产物主要为麦芽糖、β极限糊精和少量葡萄糖[9]。总的来说，MP和α-AMP添加导致馕中葡萄糖含量增加，果糖和蔗糖的含量降低；而β-AMP添加导致馕中葡萄糖和果糖含量增加，蔗糖含量降低。

图2 不同类型马铃薯泥对馕中糖类物质组成的影响

2.4 氨基酸含量

不同氨基酸具有不同的呈味特性，可直接影响甜、咸、酸、苦和鲜等味觉感知，对馕的整体风味产生重要影响。同时，烘焙过程中馕中不同组分会发生复杂的化学反应，氨基酸可与还原糖等和羰基化合物之间发生美拉德反应，生成类黑精、还原酮及挥发性杂环化合物，这些物质是食品色泽和风味的主要来源[14]。由表2可知，所有馕样品中均检测到17种氨基酸，其中包括3种鲜味氨基酸，5种甜味氨基酸，8种苦味氨基酸，1种无味氨基酸。小麦馕中总氨基酸含量为142.61 mg/g，当MP质量分数为5%时，氨基酸含量增加至154.21 mg/g。但是，随着MP添加量进一步增加，馕中氨基酸含量呈现降低的趋势。随着α-AMP或β-AMP添加量逐渐增加，馕中总氨基酸含量呈现降低的趋势，可能与酶解马铃薯泥中葡萄糖等小分子糖含量较高，有利于美拉德反应发生，导致其中氨基酸含量减少有关。如图3所示，不同馕样品中氨基酸组成与含量存在显著差异，呈味氨基酸共同作用赋予馕独特的风味。添加β-AMP比α-AMP更加有利于保留馕中的呈味氨基酸。

表2 不同馕中氨基酸含量/mg/g

图3 馕中呈味氨基酸组成

2.5 挥发性风味物质

如表3所示，小麦馕中共检出34种挥发性化合物，包括：醛类10种、醇类5种、酮类1种、酸类4种、酯类3种、烯烃类3种、烷烃类2种、酚类2种、其他化合物4种，这些化合物共同构成了小麦馕的风味。不同马铃薯泥添加导致风味化合物种类和含量差异较大。

表3 不同馕中挥发性风味成分

在小麦馕、MP馕、α-AMP馕和β-AMP馕中共同检测出的挥发性风味化合物共有18种，在MP馕中检出新增挥发性化合物共计16种，在α-AMP馕中检出新增挥发性化合物共计14种，在β-AMP馕中检出新增挥发性化合物共计16种。在新增化合物中，苯乙醛有杏仁和樱桃的香味[15-17]，1-辛醇有柑橘、橙皮和玫瑰的气息[18,19]，麦芽酚有似焦香奶油糖特殊香气[20]。这些挥发性化合物可以增加马铃薯馕的香味成分，有助于形成马铃薯馕特殊的风味，可能与马铃薯泥中的脂类氧化裂解、糖降解以及美拉德反应有关[21,22]。

2.6 电子鼻检测

不同马铃薯馕电子鼻检测PCA分析结果如图4所示，PC1和PC2的贡献率之和接近98.64%，能够较好的反映原始高维矩阵数据的信息，其中PC1的贡献率为96.14%，PC2的贡献率为2.50%，PC1的方差贡献率远大于PC2，表明PC1轴向右距离越大，样品差异性越大。在PC1上可以大致将样品划分为4个区域，小麦馕与添加20% α-AMP的α-AMP馕与重叠较多，属同一区域；而分别添加5%、10%、15%MP的MP馕与分别添加5%、10%、15% α-AMP的α-AMP馕在PC1上较为接近，可区分为一个区域；添加15%、20% β-AMP的β-AMP馕重叠较多，风味特征相似；添加20%MP的MP馕与分别添加5%、10% β-AMP的β-AMP为同一区域。结合传感器对每个样品的响应值可见，小麦馕和添加20% α-AMP的α-AMP馕的电子鼻响应值最低，而所有β-AMP馕样品的响应值均较高，挥发性气味明显增强，表明β-AMP比MP和α-AMP赋予馕更多的风味物质，该结果与表3中GC-MS检测结果相符。

注：(A)表示小麦馕；(B)～(E)表示MP添加量分别为5%、10%、15%和20%的MP馕；(F)～(I)表示α-AMP质量分数分别为5%、10%、15%和20%的α-AMP馕；(J)～(M)表示β-AMP质量分数分别为5%、10%、15%和20%的β-AMP馕。图4 不同马铃薯馕电子鼻检测PCA

3 结论

研究添加不同类型马铃薯泥对马铃薯馕质构和风味品质的影响，结果发现添加了β-淀粉酶酶解马铃薯泥的馕具有良好的回复性和弹性，馕内部保留了均匀的气孔，可能与酵母可以较好的利用β-淀粉酶酶解马铃薯泥所产生的葡萄糖和麦芽糖等代谢产物有关；α-淀粉酶与β-淀粉酶水解淀粉分子的方式不同，其具有高效的催化效率，与添加α-淀粉酶酶解马铃薯泥相比，添加β-淀粉酶酶解马铃薯泥更加有利于保留马铃薯馕不同的呈味氨基酸。而且添加β-淀粉酶酶解马铃薯泥的馕与小麦馕的挥发性风味差异显著，可能与苯乙醛、辛醇、麦芽酚等新增挥发性化合物有关。