马铃薯湿面条品质改良的研究

于 洋,徐艳文,祁岩龙,张忆洁,张 俊,宋芳芳

(新疆农业科学院综合试验场,新疆 乌鲁木齐 830012)

马铃薯为茄科茄属[1],全球第四大粮食作物,也是我国重要的农产品之一。因其营养齐全、富含人体必需的7类营养物质,在各类食品加工生产中应用广泛,如马铃薯馒头[2-4]、马铃薯面条[5-9]、马铃薯面包[10-12]等。而这类食品中的马铃薯原料来源多以粉或泥的形式加入,以马铃薯薯浆为原料的并不多见。本研究将马铃薯洗净去皮护色后打制成浆,再添加小麦粉等原料,加工成湿面条,对丰富马铃薯主食产品具有重要意义[8]。但是,在马铃薯湿面条加工环节中,由于马铃薯中面筋蛋白的缺失,加工性能较差,会出现制品成型难、易糊汤、咬劲差等情况[13]。

任立焕等[14]研究发现,海藻酸钠、谷朊粉、木薯抗性淀粉及硬脂酰乳酸钠(SSL)对混合粉的粉质特性及面条品质有一定的改良效果。李升等[15]研究发现,当复配添加魔芋胶0.7%、谷朊粉3.8%、SSL 0.06%时,可显著改善高含量紫薯挂面的品质。丁捷等[16]研究证实,食用碱、食盐、复合磷酸盐、CMC 4种改良剂分别可对速冻青稞鱼面品质特性产生极显著影响,复配改良剂配方对速冻青稞鱼面的品质有极佳的改良效果。本研究先采用单因素试验研究了木薯抗性淀粉、复合磷酸盐、谷朊粉和SSL对马铃薯湿面条的质构特性和蒸煮特性的影响,再通过正交试验经主成分分析确定复配改良剂的最优组合,以期获得品质更好的马铃薯湿面条,为马铃薯湿面条产品的加工提供一定的理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1材料来源

费乌瑞它马铃薯,新疆农业科学院综合试验场自产;小麦中筋粉,新疆天山面粉(集团)有限责任公司。

1.1.2主要试剂

木薯抗性淀粉,临沂市富兴变性淀粉厂;复合磷酸盐,徐州添安食品添加剂有限公司;谷朊粉,河南万邦实业有限公司;SSL,河南中泰食品添加剂有限公司,均为食品级。

1.2 主要仪器

TH-UP-10超纯水设备,成都浩康科技有限公司;TD电子天平,余姚市金诺天平仪器有限公司;JYL-Y16破壁机,九阳股份有限公司;HMJ-A35A1和面机,广东小熊电器有限公司;DZM-160电动压面机,永康市海鸥电器有限公司;DSH-50-1电子水分测定仪,上海越平科学仪器有限公司;电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;电子万用炉,北京市永光明医疗仪器有限公司;TMS-Pilot食品物性分析仪,美国FTC公司。

1.3 试验方法

1.3.1马铃薯湿面条的制作

按比例(马铃薯原浆占比37%)称取护色后的马铃薯原浆[17]及小麦粉,添加不同改良剂,经和面机和面形成不含生粉的松散颗粒状后,醒面20 min,然后用电动压面机先在3 mm轧距处压片成型,后调小轧距反复压延,使面片表面光滑平整,最后压片经切面刀切条,面条厚度1 mm、宽度2 mm、长度20 mm,备用。

1.3.2蒸煮损失率的测定

蒸煮损失率(干物质损失率):称取约10 g样品,精确至0.1 g,在500 mL沸水中煮制,达到最佳蒸煮时间后捞出面条,待面汤冷却至常温后,用500 mL容量瓶定容、混匀,取100 mL面汤倒入已恒重的烧杯中,在电子万用炉上蒸发至近干,于105℃烘至恒重,计算蒸煮损失率,进行3次重复,取平均值。

式中:P为干物质损失率,以质量分数计,%;M为100 mL面汤中干物质质量,g;W为面条水分含量,%;G为样品质量,g。

1.3.3吸水率的测定

取20根面条在500 mL沸水中煮制,2.5 min后捞出置于凉水中冷却1 min,用滤纸将表面水分吸干后称重并计算吸水率,进行3次重复,取平均值。计算公式如下:

X=(M2-M1)/M1×100

式中:X表示吸水率,%;M1表示面条总质量,g;M2表示煮后面条吸干表面水分后总质量,g。

1.3.4马铃薯湿面条感官评定

称取20根面条于200 mL沸水中按最佳蒸煮时间进行煮制。感官评价参照任立焕等[14]的方法进行。

1.3.5质构特性测定

取20根马铃薯面条在沸水中达到最佳蒸煮时间时立刻捞出,用凉水冲淋冷却,进行TPA测试。测试速度:30 mm/min,压缩比例:50%,两次压缩间隔:1 s,触发力:0.03 N。每个样品设置5次平行测定。

1.3.6改良剂单因素试验

本试验选用木薯抗性淀粉、复合磷酸盐、谷朊粉和SSL 4种改良剂,5个不同添加量梯度来进行单因素试验,以选择改良效果较优的3个添加量进行正交试验,各改良剂添加量见表1。

表1 改良剂的单因素试验添加量

1.3.7改良剂正交试验

根据1.3.6单因素试验结果,选取各因素的较优水平,进行4因素3水平正交试验。

1.4 数据处理

采用Excel和SPSS19.0软件对数据进行处理、方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1木薯抗性淀粉不同添加量对面条质构特性及蒸煮特性的影响

由于木薯抗性淀粉亲水性高于小麦淀粉,易吸水膨润,在和面筋蛋白、小麦淀粉的相互作用下形成网络结构,使面团光滑耐揉,保水能力提高,耐煮性能亦提高。添加不同量木薯抗性淀粉对马铃薯面条品质的影响见表2。

表2 添加不同量木薯抗性淀粉对马铃薯面条品质的影响1)

由表2可得,随着木薯抗性淀粉添加量的增加,湿面条硬度、内聚性、胶黏性和咀嚼性逐渐增大,当添加量为4%时硬度、内聚性、胶黏性和咀嚼性均为最大,较对照组依次提高了13.54%、26.53%、46.82%和50.18%。而黏附性在添加量为5%时最大,弹性没有显著性差异。

添加不同量木薯抗性淀粉对马铃薯面条蒸煮特性的影响见图1。

图1 添加不同量木薯抗性淀粉对马铃薯面条蒸煮特性的影响

由图1可得,添加木薯抗性淀粉后湿面条的干物质损失率呈先下降后上升趋势且均小于对照组,当添加量为3%时,干物质损失率最小,为5.24%,较对照组下降了30.32%。吸水率为先下降后上升再下降,当添加量为4%时,吸水率达到较小值,为96.05%,较对照组下降了5.55%。面条加热后,网络结构进一步强化紧实,使熟面条富有弹性,且小麦粉中淀粉颗粒溶于水亦受到阻碍,降低了蒸煮损失。毛汝婧和刘玉环等[18-19]的研究都证实了这一结论。但过多添加,面团会吸收较多的水分,阻碍面筋形成高质量的网络结构,降低了面团的可塑性[20]。综合以上指标,添加4%木薯抗性淀粉,能获得较好品质的马铃薯湿面条,因此选取3%～5%水平进行正交试验,这与任立焕等[14]的研究结果一致。

2.1.2复合磷酸盐不同添加量对面条质构特性及蒸煮特性的影响

添加不同量复合磷酸盐对马铃薯面条品质的影响见表3。

表3 添加不同量复合磷酸盐对马铃薯面条品质的影响

由表3可得,当添加量为0.1%时,硬度、黏附性和咀嚼性均为最大,较对照组依次提高了5.29%、68.42%和6.68%,内聚性、弹性和回复性与对照组相近。当添加量为0.2%时,除弹性外,其余指标较对照组均有提高。

复合磷酸盐对面条蒸煮特性的影响见图2。

图2 复合磷酸盐对马铃薯面条蒸煮特性的影响

由图2可得,添加复合磷酸盐后湿面条的干物质损失率呈先下降后上升再下降趋势,当添加量为0.2%时,干物质损失率最小,为6.64%,较对照组下降了11.70%。而吸水率的变化趋势与干物质损失率变化趋势相反,即呈先上升后下降再上升趋势,当添加量为0.2%时,吸水率达到较小值为95.68%,较对照组下降了5.91%。因为复合磷酸盐与可溶性淀粉作用,提高淀粉的吸水能力,促进形成面团面筋网络,提高面团的持水性、韧性和弹性。但添加过量时,水分进入颗粒受到阻碍,造成网络结构松散,面条品质下降。

综合以上指标,添加0.2%复合磷酸盐,能较好改善马铃薯湿面条的品质,因此选取0.1%～0.3%水平进行正交试验,这与丁捷等[16]的研究结果相似。

2.1.3谷朊粉不同添加量对面条质构特性及蒸煮特性的影响

添加不同量谷朊粉对马铃薯面条品质的影响见表4。

表4 添加不同量谷朊粉对马铃薯面条品质的影响

由表4可得,当添加量为3%时,7个质构指标较对照组均有所升高。当添加量为4%时,内聚性、弹性、咀嚼性和回复性最高,较对照组依次提高了28.57%、41.41%、75.09%和56%。这是由于面筋含量随着谷朊粉的添加而升高,强化了面条的面筋网络,增强了面条结构强度,耐咀嚼,回复能力变好[21]。

谷朊粉对马铃薯面条蒸煮特性的影响见图3。

图3 谷朊粉对马铃薯面条蒸煮特性的影响

由图3可得,添加谷朊粉后,湿面条的干物质损失率均小于对照组。当添加量为4%时,干物质损失率较小,为4.62%,较对照组下降了38.56%。吸水率也达到较小值,为91.18%,较对照组下降了10.34%。谷朊粉能给予面团良好的延伸性、黏弹性和耐揉性等。在适当范围内,添加谷朊粉可使面条的成型性得到改善,筋力和强度增强,面条的蒸煮损失率降低,提高面条的吸水率。但过量添加,会使面团中的硫基和二硫键减少,易形成“面筋球”,加工特性降低[22,23]。蒸煮过程中产生蛋白质变性,疏水基暴露,吸水能力下降,降低了面条吸水率,面条的硬度反而增加,口感变差[24]。综合以上指标,添加4%谷朊粉,能有效改善马铃薯湿面条的品质,因此选取3%～5%水平进行正交试验,此结果与毛汝婧等[18]的研究结果一致。

2.1.4SSL不同添加量对面条质构特性及蒸煮特性的影响

SSL作为一种乳化剂是面制品中常用的添加剂,在溶于水后极易分散形成高黏度胶体,能与面筋蛋白分子作用由较小的分子变为大分子复合物,使蛋白质聚集形成稳定的结构,提高面制品的韧性、弹性。同时,SSL与小麦粉中淀粉分子作用可降低淀粉的吸水率,继而形成紧密的面筋网络,且在高温下,SSL有利于加大淀粉颗粒的膨胀,改善面制品的品质。但过量添加,会对面筋蛋白有破坏作用,反而造成吸水率上升,影响面条品质[25]。

添加不同量SSL对面条品质的影响见表5。

表5 添加不同量SSL对马铃薯面条品质的影响

由表5可得,当添加量为0.08%时,7个质构指标较对照组除内聚性和弹性外均为最大,其中硬度较对照组提高了11.94%,黏附性提高至2倍,咀嚼性提高了35.95%。而添加量为0.12%～0.20%时,随着添加量的增加,7个质构指标与添加量为0.08%时的指标相比除弹性外均有所减小。

SSL对马铃薯面条蒸煮特性的影响见图4。由图4可得,添加SSL后,湿面条的干物质损失率也均小于对照组。当添加量为0.08%时,干物质损失率最小,为5.90%,较对照组下降了21.54%。吸水率呈先下降后上升趋势,当添加量为0.08%时,吸水率达到较小值为95.63%,较对照组下降了5.96%。

图4 SSL对马铃薯面条蒸煮特性的影响

综上所述,添加0.08%SSL,能提高马铃薯湿面条的品质,因此选0.04%～0.12%水平正交试验。

2.2 正交试验结果与分析

根据上述单因素试验结果,以质构特性、蒸煮特性和感官评分为评价指标,进行4因素3水平正交试验,试验方案见表6,复配改良剂对马铃薯湿面条质构特性和蒸煮特性的影响试验结果见表7。

表6 正交试验设计方案

表7 正交试验结果

由表7可得,各试验组间的弹性指标无显著差异。试验组4的内聚性、弹性、胶黏性、咀嚼性和回复性均为最高,吸水率最低,为90.41%。试验组5的硬度和感官评分最高,干物质损失率较低为6.18%。将表7得到的9组改良剂复配试验的8个(剔除内聚性和弹性指标)指标数据进行主成分分析。在Bartlett′s球形检验和KMO检验中,P=0.000(<0.05),KMO统计量为0.692(>0.5),表明原有各变量间具有一定的相关性,适合进行主成分分析[26],分析结果见表8～表10。

表8 改良剂复配评价指标的主成分方差贡献率

由表8可得,2个主成分的累计贡献率为87.626%,说明其能代表原来8个品质评价指标信息的87.626%,即能有效地评价马铃薯湿面条的品质。由表9可得,第1主成分主要以咀嚼性、硬度、胶黏性、回复性和感官评分的影响为主,第2主成分以干物质损失率和黏附性的影响为主。根据此成分矩阵计算特征向量矩阵,得到主成分Y1、Y2的线性关系式,各关系式如下:

表9 改良剂复配评价指标主成分的成分矩阵

Y1=0.412X1+0.091X2+0.410X3+

0.413X4+0.393X5-0.105X6-

0.405X7+0.392X8

Y2=0.162X1+0.638X2+0.149X3+

0.094X4-0.122X5+0.695X6+

0.092X7-0.169X8

以主成分Y1、Y2所对应的特征值占所提取主成分总特征值之和的比例作为权重,计算主成分综合模型,得关系式:Z=0.783Y1+0.217Y2。

根据该关系式得到综合品质评分,见表10。

表10 马铃薯湿面条综合品质评价得分结果

由表10可得,9个试验组中,试验组4和5的综合品质评价得分均大于2,远高于其他7组,说明这2组复配改良剂对马铃薯湿面条的品质改善作用均优于其他7组。试验组4的综合品质评价得分最高,为2.22,即最优组合为:木薯抗性淀粉4%、复合磷酸盐0.1%、谷朊粉4%、SSL0.12%。

3 结论

以马铃薯为原料制作面条会使面条品质下降,而添加适量的改良剂可增强面筋的网络结构,改善面条品质。在单因素试验中,通过对面条质构特性和蒸煮特性指标的评价,得到分别添加4%木薯抗性淀粉、0.2%复合磷酸盐、4%谷朊粉、0.08%SSL时,马铃薯湿面条的品质改善效果较好。在正交试验中,通过对面条质构特性和蒸煮特性指标进行主成分分析,得到复配改良剂的最优组合:木薯抗性淀粉4%、复合磷酸盐0.1%、谷朊粉4%、SSL0.12%,综合品质评价得分最高,为2.22,改善效果最好。