添加红薯叶对复合面条性能的影响

张迎敏，任广跃，2*，段 续，2，李琳琳，2，樊小静，王兆凯

（1 河南科技大学食品与生物工程学院 河南洛阳 471023 2 粮食储藏安全河南省协同创新中心 郑州 450001）

红薯叶是红薯藤蔓叶子，又叫地瓜叶、甘薯叶，是天然的绿色食品，在中国的西部乃至世界被誉为“蔬菜皇后”“抗癌蔬菜”[1]。红薯叶中富含膳食纤维，其在人体消化系统中的作用突出，可促进肠胃蠕动；红薯叶中还富含多酚、植固醇、黄酮类化合物等，多酚类物质可以抵御细胞癌变的发生，黄酮类物质对乳汁的分泌有促进作用。除此之外，红薯叶中还有其它蔬菜没有的保健功能，如增强免疫力，增强凝血功能，降低血糖等。红薯叶中的有机物质不仅可以保持皮肤细腻，还可以延缓衰老[2-4]。Drapal 等[5]比较了6 个品种的红薯叶片和叶柄的抗氧化活性成分的含量及其抗氧化活性，发现红薯叶片比叶柄具有更高的抗氧化能力。黄盛蓝等[3]介绍了红薯叶中多种营养成分的含量，分析了红薯叶中的主要活性成分，并概述目前红薯叶的综合开发利用现状。因储存和运输条件所限，红薯叶相关产品的加工容易造成原料损失和营养物质的恶化[6]，再加上目前红薯叶利用率较低，大部分都被遗弃在农田，造成资源的严重浪费，有效开发利用红薯叶已成为亟待解决的问题[7]。

本研究将红薯叶干燥制粉，添加到复合面条中，探究红薯叶粉对其复合面条干燥特性、煮制特性、质构特性、感官特性、色泽、微观结构的影响，确定面条的最佳配比，为红薯副产品加工提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜脱毒红薯叶，洛阳市红薯产业协会；精制碘盐、陈克明小麦粉，洛阳大张超市；谷朊粉（100目），封丘县华丰粉业有限公司；ZnAc2（分析纯级），天津市科密欧化学试剂有限公司；EDTA-2Na（分析纯级），天津市德恩化学试剂有限公司。

1.2 材料与仪器

GHRH-20 热泵干燥机，广东省农业机械研究所；101 电热鼓风干燥箱、220V-AC 万用电炉，北京科伟永兴仪器有限公司；SMS TA.XT Epress 食品物性分析仪，Stable Micro Systems Ltd；color 15色差仪，美国爱色丽公司；TM 3030 Plus 扫描电镜，日本日立高新技公司；FKM-20 压面条机，永康市炫林工贸有限公司；YP10002 电子天平，上海衡际科学仪器有限公司；HC-200 高速多功能粉碎机，浙江省永康市金穗机械制造厂；GB/T 6003.1-2012 标准检验筛，绍兴市上虞华丰五金仪器有限

公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红薯叶复合面条制作工艺

1.3.1.1 红薯叶粉制备 挑选叶片颜色均匀一致、无虫眼、新鲜的红薯叶，根据实验室前期对红薯叶预处理和干燥工艺的探究可知，把红薯叶放到90 ℃护色液中护色90 s，护色液中ZnAc2与EDTA-2Na 的质量比为1 ∶1 （护色剂总量3 g/kg水），护色后冷却沥水以待干燥[8]；将沥干的红薯叶放于52 ℃的热泵中进行干燥直至水分含量为58%迅速转到73 ℃热风中进行后期干燥，待其水分降至安全水分（红薯叶粉含水量均低于8%，符合粉体贮藏安全水分要求），粉碎后过100 目筛备用[9]。

1.3.1.2 和面 用电子天平称取混合粉200 g，其中红薯叶粉添加量分别为5%，10%，15%，20%，25%，谷朊粉20 g，其余为小麦粉。将2 g 食盐充分溶解在100 mL 蒸馏水中，将溶解的食盐水倒入混合粉中搅拌成面絮状，糅合5 min，使面絮干湿得当，表面没有大量干粉且用手紧握时恰好不松散，手松时又能零散成絮。

1.3.1.3 熟化 为了形成更完整的面筋网络结构，把糅和好的面团放入保鲜袋中置于室温20 min。

1.3.1.4 切面 将熟化后的面团放到压面机中进行反复轧延，直到面带表面光滑，调小面辊的间隙，再复辊2～3 次，直到面片的色泽均匀一致，然后安装切面刀，根据需要调节切刀的宽度进行出面，最后的生鲜面条长200 mm，宽3 mm，厚1 mm。

1.3.1.5 干燥 将上述的生鲜面条放入热泵干燥机内进行干燥，其中风速1.5 m/s，温度40 ℃，使面条的湿基含水率降到13%以下（安全水分含量），备用。

1.3.2 干燥特性的测定 干基含水率可按公式（1）计算[10]：

式中，Mt——任意干燥时间t 时面条的质量，g；M1——任意干燥时间t 时鲜湿面条的初始质量，g；X——任意干燥时间t 时面条的干基含水率，g/g；ω1为初始湿基含水率，g/g。

干燥过程中的干燥速率按公式（2）计算[11]：

式中，U——干燥速率，g/（g·h）；Xt——干燥时间t 时面条的干基含水率，g/g；Xt+Δt——干燥时间t+Δt时面条的干基含水率，g/g；Δt——干燥间隔时间，h。

1.3.3 最佳煮制时间的测定 使用可调式电炉加热1 000 mL 水，待水微沸时投放40 根面条，煮制2 min 后开始取样，接着每隔30 s 取一根，用剪刀剪断并细观红薯复合面条断截面的白硬心线，白线消没的煮制时间即为最佳煮制时间[12]。

1.3.4 煮制断条率的测定 使用可调式电炉加热1 000 mL 水，等水微沸时放入40 根面条，达到最佳煮制时间后，停止加热，把面条轻轻挑出放到凉水中过滤，按公式（3）计算煮制断条率（S）[13]：

1.3.5 煮制损失率测定 称取10.0 g 样品，精确至0.1 g，放入盛有500 mL 沸水的烧杯中，用电炉加热，保持水的微沸状态，煮至最佳煮制时间，用筷子挑出挂面，把面汤放至常温后，转入500 mL容量瓶中定容后摇匀，向恒重250 mL 的烧杯倒入50 mL 面汤，放在可调式电炉上蒸发大部分水分后，再吸入面汤50 mL，继续蒸发至近干，放入105℃烘箱内烘至恒重，质量记为M，计算煮制损失率[14]。

式中，P——面条煮制损失率，%；M——100 mL 面汤干燥至恒重的质量，g；W——面条初始含水量，g/g；G——初始面条质量，g。

1.3.6 质构特性的测定 质构特性分别进行质地剖面分析（Texture profile analysis，TPA）试验和剪切特性测试，得到硬度、胶黏性、弹性及凝聚力等值[15]。

TPA 测试参数：探头规格：P/75，测前速率（Pre-test rate）：1.0 mm/s，测中速率（Testing rate）：0.8 mm/s，测后速率（Post-test rate）：5.0 mm/s，压缩程度（Degree of compression）：70%，停留时间（Stay time）：5 s，触发力（Trigger force）：5 g，每组试验做6 个水平取平均值[10，16]。煮制30 根复合面条，待其达到最佳煮制时间，迅速取出过水1 min，然后取5 根并截取长为8 cm 复合面条平行摆放在测试台上进行测定。

1.3.7 感官特性标准 红薯叶面条的感官评价小组由5 名有一定学术见解的专业人员组成，对熟制之后的复合面条的色泽、风味等进行综合评估。评分标准参考LS/T 3202-1993 《面条用小麦粉》，部分进行参考修改，具体参考执行标准如表1所示[17]。

表1 红薯叶复合面条感官评价指标Table 1 Sensory evaluation index of sweet potato leaf compound noodles

1.3.8 面条色泽测定 取面条25 根，放入1 000 mL 沸水中煮至最佳煮制时间，捞出后淋水1 min，将5 根长为5 cm 的面条紧密平行放在平板上，用色差计测定Lab 值，每组做5 次平行试验并求均值[18]。

1.3.9 微观结构 干制面条放于扫描电镜下，观察红薯叶面条横面和切面微观结构。

1.3.10 数据处理 采用Origin 8.5 和SPSS 20.0软件进行数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 红薯叶粉添加量对其复合面条干燥特性的影响

不同红薯叶粉添加量复合面条的干燥曲线和干燥速率如图1所示。设定红薯叶复合面条的干燥终点时间为110 min，其中添加量为5%，10%，15%，20%，25%的初始干基含水率分别为0.455，0.4945，0.4585，0.5026，0.5214 g/g，干燥终点时其干基含水率依次为0.1439，0.1248，0.1649，0.1552，0.1467 g/g，不同含量红薯叶粉的生鲜复合面条的含水率不同。红薯叶粉含量为25%的初始干基含水率最大，干燥速率最快，其原因在于当红薯叶粉含量较高时，其木质纤维含量随之增加，面筋蛋白含量则相对较低，因而形成的面筋网络不稳定且孔隙较大，致使自由水占比提升，水分蒸发速率较快。适量红薯叶粉能提高面条面筋结构的孔隙率，加快水分扩散进而提高干燥速率；过多的红薯叶粉则容易使面筋结构被破坏从而降低面条的品质。由图1可知，在相同干燥时间内，红薯叶粉添加量为10%的面条在干燥终点时干基含水率最低，干燥速率相对较高。干燥至相同干基含水率时，红薯叶粉添加量为10%的面条所需要的时间最短，干燥能耗最低。在干燥初期，添加量为25%的面条干燥速率小于添加量为10%的干燥速率，从中期开始大于10%的干燥速率，这说明红薯叶添加过量影响红薯叶复合面条干燥后期的干燥速率。

图1 不同红薯叶粉添加量复合面条的干燥特性曲线图Fig.1 Drying characteristic curve diagram of compound noodles with different additions of sweet potato leaf powder

2.2 红薯叶粉添加对其复合面条质构特性的影响

2.2.1 红薯叶复合面条的质构特性 通过食品物性分析仪测定了不同添加量红薯叶复合面条的TPA 特性和剪切特性，测定结果如表2和表3所示。

表2 红薯叶复合面条TPA 特性测定结果Table 2 Test results of TPA characteristics of sweet potato leaf compound noodles

表3 红薯叶复合面条剪切特性测定结果Table 3 Test results of shear characteristics of sweet potato leaf compound noodles

2.2.2 红薯叶复合面条质构指标的主成分分析 由于红薯叶复合面条的各个质构特性指标都存在一定相关性，容易造成评价信息的重复，因此采用主成分分析法对11 个质构指标进行降维分析得到具有代表性的评价指标，消除变量之间的相关性，减轻评价负担得到综合评分[11，19]。图2是分析碎石图，表4是相关主成分的特征值和累计贡献率，由图2和表4可知，前2 个主成分的方差贡献率分别为52.073%和39.175%，累积贡献率为91.248%，对应的主成分特征值也均大于1，说明前2 个主成分包含了大部分原始信息，能更全面地反映红薯叶复合面条的质构品质特性，故可选取前2 个主成分进行分析。

表4 主成分数的特征值及贡献率Table 4 Eigen value and contribution rate of principal component number

图2 主成分分析碎石图Fig.2 Principal component analysis gravel diagram

表5是主成分载荷矩阵，反映了各项质构指标对主成分贡献率的大小，从表中可知，第1 主成分起重要作用的是硬度（X1）、胶黏性（X2）、胶着性（X5）、咀嚼性（X6）、延展性（X8）、剪切硬度（X9）；第2 主成分起主要作用的是弹性（X3）、凝聚力（X4）、回复性（X7）、剪切咀嚼性（X10）、剪切黏性（X11）。根据各自主成分载荷向量除以各自主成分特征值的算术平方根得到成分得分系数，是即各主要成分解析表达式中的标准化变量的系数向量，故各主要成分解析表达式如下F1和F2所示。

表5 主成分载荷向量表Table 5 Principal component loading matrix

F1=-0.293X1+ 0.411X2-0.089X3-0.031X4-0.334X5-0.398X6-0.267X7+0.407X8+0.397X9+0.266X10+0.032X11

F2=0.335X1-0.040X2-0.459X3-0.445X4+0.285X5-0.136X6+0.366X7+0.091X8+0.136X9+0.369X10+0.283X11

通过SPSS 20.0 把各指标的原始数据进行标准化带入个主成分解析表达式中，分别计算出2个主成分得分F1和F2。以不同主成分的方差贡献率与主成分累积贡献率之比βi（i=1，2，3，‥‥‥，k） 为加权系数，建立评价模型F=β1F1+β2F2+β3F3‥‥‥βkFk[10]，得到红薯叶复合面条质构特性的评价模型为：F=0.571F1+0.429F2，将主成分得分带入模型，得到不同添加量红薯叶复合面条的质构特性的综合评分，结果如表6所示。

表6 不同添加量红薯叶复合面条质构特性综合评分表Table 6 Comprehensive texture score table of sweet potato leaf compound noodles

通过主成分综合分析得到红薯叶复合面条质构特性的主成分因子主要是胶黏性因子和剪切咀嚼性因子，胶黏性随红薯叶粉添加量的增加先减小后增大，说明红薯叶粉在一定程度上能降低面条的胶黏性，在添加量为10%达到最低值。红薯叶粉的添加相对减少了淀粉含量，胶着性会因此降低；剪切咀嚼性随红薯叶粉添加量的增加而减小，红薯叶中膳食纤维丰富，膳食纤维吸水能力很强，能增大面团的体积，影响面条面筋结构的形成，致使面筋蛋白质含量下降，剪切咀嚼性因此降低。表6是不同红薯叶粉添加量复合面条的质构特性的综合评分，随着红薯叶粉添加量的增加，复合面条的综合评分是呈下降趋势，添加量为5%时，综合评价最高，质构品质最高，这是因为随着红薯叶粉的添加，膳食纤维含量也不断增加，弱化了面筋蛋白的形成，对复合面条的质构特性产生一定负影响，这与张美霞等[20]和汪礼洋等[21]对金银花面条及挂面质构特性研究结果一致。

2.3 红薯叶复合面条的煮制特性

由图3可知，随着红薯叶粉添加量的增加，红薯叶复合面条的煮制损失率和煮制断条率均呈现先减小后增大的趋势。煮制损失的主要是复合面条在煮制过程中面汤中所有的固形物，煮制损失率越低则表明复合面条的质量越优，适量的红薯叶粉能重构复合面条的面筋结构，红薯叶粉中膳食纤维的多聚糖能和面条中的面筋蛋白发生交联作用，在一定程度上改变了面筋的三维网状结构，膳食纤维吸水膨胀增大了面条的体积，增加了淀粉颗粒被面筋蛋白包裹的面积，在一定程度上减少了淀粉的析出，降低煮制损失率；过量的红薯叶粉会稀释混合粉中面筋蛋白的含量，膳食纤维吸水膨胀过大，会弱化面筋蛋白的结构，淀粉颗粒包裹的不稳定，在煮制过程中面筋结构很容易被破坏，因此面汤中的淀粉和红薯叶粉颗粒随红薯叶粉添加量的增加而增多。煮制断条率可以用来表明红薯叶复合面条的韧性和耐煮性，添加一定量的红薯叶粉在一定程度有利于降低红薯叶复合面条的煮制断条率，膳食纤维越多，形成的网络结构越不稳定，韧性减弱，煮制过程中面条越易断裂，红薯叶复合面条的煮制断条率在添加量为10%时最低。

图3 不同添加量红薯叶复合面条煮制特性Fig.3 Cooking characteristics of sweet potato leaf compound noodles with different addition amount

2.4 添加红薯叶粉对其复合面条感官特性的影响

表7是煮熟后红薯叶复合面条的感官评分，不同添加量红薯叶复合面条的感官评分结果为5%>10%>15%>20%>25%，当红薯叶粉的添加量为5%，感官评分结果达到最大值93.57 分；当红薯叶粉添加量为25%时，感官评分为55.20，红薯叶复合面条的感官品质最差，这与质构特性主成分综合分析结果一致。当红薯叶粉的添加量为5%时，红薯叶复合面条的感官品质最佳，煮制后面条表面最光滑，面条的横截面紧密有致，颜色鲜绿，咀嚼时韧性最高，适口性最佳，有淡淡的红薯叶清香。红薯叶粉的添加量越高，面条的亮度越来越暗淡，颜色慢慢变成了黑绿，咀嚼时软糯甚至有点黏牙，韧性和硬度都越来越小，红薯叶粉的青涩味越来越浓，适口性变得越来越差。

表7 红薯叶复合面条感官评分表Table 7 Sensory score table of sweet potato leaf compound noodles

2.5 红薯叶粉添加量对其复合面条色泽的影响

面条颜色是人们选择的重要影响因素，只有色香味俱全的面条才是消费者的最爱。由图4可知，随着红薯叶粉的添加，面条的亮度L*值和黄蓝值b*逐渐下降，红绿值a*逐渐上升。不溶性谷蛋白含量与复合面条色泽亮度呈显著正相关，红薯叶粉增多，相应混合粉中面粉含量减少，不溶性谷蛋白含量就会减少，亮度也会降低。红薯叶粉含量过高，叶绿素也会增多，色素沉积，导致亮度进一步降低，红度值a*逐渐增大，蓝度值b*逐渐降低。红薯叶复合面条在制作过程会因一些酶类反应发生变色现象。例如，红薯叶粉中抗坏血酸氧化酶能催化抗坏血酸的氧化，生成的脱氢抗坏血酸经脱羧反应再聚合可形成黑色素；红薯叶粉中酚类物质经过氧化氢酶类的催化可引起变色，其含有酪胺酸酶在面团熟化和面条辗轧过程中随着放置时间的增长而逐渐发生褐变。红薯叶粉中的类胡萝卜素分子结构中含有大量不饱和共轭双键体系，共轭双键是一个吸收光谱的发色团，能呈现由黄到红的颜色，故红薯叶粉含量越高，颜色越浓重，导致复合面条的色泽下降[22]，其中红薯叶粉的添加量为5%时，红薯叶复合面条的色泽品质最佳。

图4 不同添加量红薯叶复合面条的色泽Fig.4 The color of compound noodles with sweet potato leaves with different addition amount

2.6 红薯叶粉添加量对其复合面条微观结构的影响

图5是不同添加量红薯叶复合面条的扫描电镜图。红薯叶复合面条的微观结构决定了其宏观特性，内部结构中，蛋白质基质彼此黏连，形成网状结构将淀粉颗粒包裹，形成面筋网络，面筋网络的质量和数量直接影响面条的品质[23]。由图5a 和5f 可以看出，红薯叶粉添加量为5%复合面条的蛋白网络结构致密连续，纵切面截面光滑，淀粉颗粒多，故复合面条的韧性和适口性最佳；由图5b 和5g 可以看出，红薯叶粉含量为10%复合面条的面筋网络明显改善，横截面更平滑，纵截面的孔隙增多，孔径增大，淀粉颗粒被包裹更全面，加固了网络结构，致使添加量10%为复合面条的断条率最低、延展性最高、剪切硬度最高；由图5c 和5h 可以看出，红薯叶粉含量为15%复合面条的表面开始变得粗糙，这是因为红薯叶粉中膳食纤维使面筋网络孔隙增大，部分淀粉颗粒裸露在外，故煮熟的复合面条咀嚼性黏性略高；由图5d 和5i、图5e和5j 可看出，随着红薯叶粉继续增加，蛋白网络结构开始断裂，大颗粒的淀粉完全被暴露，结构疏松，孔隙明显，在干燥时复合面条中水分散失的最快，导致复合面条均一性变差，煮制损失率和煮制断条率增大，适口性变差，与乔菊园等[24]的试验结果描述一致。

图5 不同添加量红薯叶复合面条的微观结构Fig.5 Microstructure of compound noodles with sweet potato leaves with different addition amount

3 结论

通过考察不同红薯叶粉添加量对复合面条品质的影响，发现随着红薯叶粉添加量的增多，面筋网络孔隙变大，孔径变大，自由水比例增大，水分扩散加快，干燥速率大致呈上升趋势；通过主成分分析其质构特性，结果表明各个指标存在一定的相关性，红薯叶中膳食纤维影响面筋结构的形成，红薯叶粉添加量为5%时质构特性的综合评分最高；红薯叶对复合面条的煮制特性也有着显著影响，红薯叶添加过量会增加复合面条的煮制断条率和煮制损失率，导致复合面条的色泽暗淡，红薯叶气味过于浓郁。综上，红薯叶粉在添加量5%时，面条的色泽最鲜亮，适口性最佳，感官评价最高，故选择红薯叶粉最佳添加量为5%。