马铃薯全粉烤饼制作配方的优化及其质构特性研究

付玉虎，辛世华，吴 庆，杨小萍，刘慧燕,，方海田,

（1.宁夏大学食品科学与工程学院，宁夏食品微生物应用技术与安全控制重点实验室，宁夏银川 750021；2.宁夏工商职业技术学院旅游管理学院，宁夏银川 750021）

马铃薯全粉是鲜马铃薯经清洗、去皮、切片、蒸煮、破碎、干燥等工序制得[1]。马铃薯全粉中涵盖了新鲜马铃薯的全部干物质，能很好地保留鲜马铃薯中的风味和营养物质，复水后具有与新鲜马铃薯泥相近的风味与口感[2-4]。2015 年我国启动了马铃薯主粮化战略，随着马铃薯主粮化战略的推进，其在食品中的应用得到较大的关注，将马铃薯全粉应用于面制品中，对马铃薯主粮化战略的推进有极大的促进作用[5-7]。

烤饼是一种以小麦粉为主的淀粉质食品，因其制作方法简单、口感酥脆且风味丰富，被广大消费者所喜爱[8-10]。但是其原材料成分单一，所含有的人体必需营养成分也不完整，其内在的营养成分存在不平衡现象[11]。马铃薯全粉含有丰富的膳食纤维、维生素、矿物质等营养素，且复水性良好，可加入面包、饼干和馒头等食品中，对产品的感官和质地起到一定改善作用[12]。高婧妍等[13]研究发现添加适量马铃薯对马铃薯千层饼的硬度、胶着度和咀嚼度有改善作用，可以使千层饼具有较好的口感。张云焕等[14]研究发现马铃薯全粉能提高小麦粉的吸水率，缩短面团的形成时间，提高面团的发酵能力和弹性。马铃薯全粉在食品加工中具有非常重要的现实意义[15]。

本研究测定了马铃薯全粉与小麦粉混合粉面团流变学特性，并以感官评分和质构特性为评价指标，通过单因素和正交试验优化了马铃薯全粉烤饼的制作配方。为烤饼品质的改善和马铃薯全粉产品的开发提供了一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马铃薯全粉（水分含量7.68%，淀粉含量77.24%，蛋白质含量6.00%）甘肃正阳现代农业服务有限公司；低筋小麦粉（水分含量13.36%，淀粉含量70.21%，蛋白质含量11.90%）中粮集团有限公司；植物油山东鲁花集团有限公司；安琪酵母粉 安琪酵母股份有限公司；白砂糖 上海怡神保健食品有限公司。

YP1002 电子天平 上海衡际有限公司；恒温醒发箱 德科机械科技有限公司；HM780 和面机 锦泰鑫诚科技有限公司；DKL-102D 电烤箱 德玛仕智能厨房设备有限公司；TA-XT PlusC 质构仪 英国SMS 公司；JFZD 粉质仪、HZL-350 拉伸仪 北京东孚久恒仪器技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 混合粉面团流变学的测定

1.2.1.1 马铃薯全粉与小麦粉混合粉的制备 将马铃薯全粉以0%、10%、20%、30%、40%的取代比例与小麦粉混合，总重量以100%计。

1.2.1.2 混合粉面团粉质特性的测定 参照GB/T 14614-2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》，利用JFZD 粉质仪测定混合粉面团的粉质特性。

1.2.1.3 混合粉面团拉伸特性的测定 参考GB/T 14615-2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试拉伸仪法》，采用HZL-350 拉伸仪测定混合粉面团的拉伸特性。

1.2.2 马铃薯全粉烤饼的制作 参考贺捷群[16]的马铃薯雪花全粉烤饼制作方法并修改。马铃薯全粉烤饼的基本配方为：以小麦粉与马铃薯全粉混合粉质量为基础，水72%、酵母粉0.6%、白砂糖6%、植物油5%。操作要点：将小麦粉、马铃薯全粉和酵母放入和面机，搅拌均匀后加入白砂糖、水、植物油进行搅拌和面至面团表面光滑；将和好的面团分割成100 g/个，揉压擀制成相同大小的圆饼状；整形后的面饼放入温度35 ℃、湿度70%的醒发箱中醒发40 min；将醒发好的面饼放入烤箱中上火200 ℃，下火190 ℃焙烤25 min，冷却后包装备用。

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 马铃薯全粉添加量对烤饼品质的影响 以马铃薯全粉与小麦粉混合粉质量为基础，在水添加量72%、酵母粉添加量0.6%、白砂糖添加量6%的条件下，设置马铃薯全粉添加量为0%、10%、20%、30%、40%，按上述加工条件制作烤饼，对烤饼进行感官品评和硬度的测定。

1.2.3.2 水添加量对烤饼品质的影响 以马铃薯全粉与小麦粉混合粉质量为基础，在马铃薯全粉添加量20%、酵母粉添加量0.6%、白砂糖添加量6%的条件下，设置水添加量为64%、68%、72%、76%、80%，按上述加工条件制作烤饼，对烤饼进行感官品评和硬度的测定。

1.2.3.3 酵母粉添加量对烤饼品质的影响 以马铃薯全粉与小麦粉混合粉质量为基础，在马铃薯全粉添加量20%、水添加量72%、白砂糖添加量6%的条件下，设置酵母粉添加量为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，按上述加工条件制作烤饼，对烤饼进行感官品评和硬度的测定。

1.2.3.4 白砂糖添加量对烤饼品质的影响 以马铃薯全粉与小麦粉混合粉质量为基础，在马铃薯全粉添加量20%、水添加量72%、酵母粉添加量0.6%的条件下，设置白砂糖添加量为2%、4%、6%、8%、10%，按上述加工条件制作烤饼，对烤饼进行感官品评和硬度的测定。

1.2.4 正交试验 根据单因素实验结果，选取马铃薯全粉添加量、水添加量、酵母粉添加量、白砂糖添加量为考察指标，以感官评分和质构特性为评价指标，进行四因素三水平L9（34）正交试验，考察各因素对马铃薯全粉烤饼品质的影响，正交试验因素水平表见表1。

表1 正交试验设计因素与水平（%）Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment (%)

1.2.5 马铃薯全粉烤饼感官评分 参照金慧敏等[17]的方法并修改。由10 位（男女比例1:1）经过培训的人员组成感官评价小组，对马铃薯全粉烤饼进行评分。感官评分标准见表2。

表2 马铃薯全粉烤饼感官评定标准Table 2 Sensory evaluation criteria for whole potato flour scones

1.2.6 马铃薯全粉烤饼质构特性的测定 参照谈江莹等[18]的方法并修改。采用P/36R 圆柱形探头，测量参数设置如下：选用TPA 模式，应变为50%，触发力为5.0 g，测量前、中、后速度分别为2.00、1.00、2.00 mm/s，回程距离为10 mm，间隔时间为5 s。

1.3 数据处理

所有实验均设置三组平行，实验结果以平均值±标准偏差表示，用Excel 2019 软件统计实验数据，采用SPSS 26.0 软件进行数据的差异性分析，用Origin 2021 软件绘制处理图表。

2 结果与分析

2.1 混合粉面团流变学特性分析

2.1.1 马铃薯全粉添加量对混合粉粉质特性的影响 由表3 可知，随着马铃薯全粉添加量的增加，混合粉的吸水率呈上升趋势，吸水率由61.3%上升至105.5%，说明马铃薯全粉吸水能力较强，原因是马铃薯全粉颗粒大且淀粉含量高，因此马铃薯全粉添加量的增加使面团的吸水率增加[19]。面团的形成时间和稳定时间呈下降趋势，表明马铃薯全粉的添加对面筋蛋白有稀释作用，降低了面团的筋性。适量添加马铃薯全粉能缩短面团的形成时间与稳定时间；当马铃薯全粉添加量较高时，面团的形成时间与稳定时间较低，面团不易成型，可加工性变差[20]。弱化度说明了面团承受机械搅拌的能力，也代表了面团的强度[21]。随着马铃薯全粉添加比例的增大，面团的弱化度呈上升趋势，面团的强度下降、耐受力降低，在加工过程中不易成型。这与刘颖等[22]研究结果一致，马铃薯全粉的添加会稀释混合粉中的面筋蛋白，使面团的形成时间与稳定时间降低，弱化度增加，耐受力降低。

表3 马铃薯全粉和小麦粉混合粉的粉质特性Table 3 Flour properties of whole potato flour and wheat flour blends

2.1.2 马铃薯全粉添加量对混合粉面团拉伸特性的影响 由表4 可知，混合粉面团的最大拉伸阻力、延伸度和拉伸比例随着马铃薯全粉添加量的增加而显著降低（P<0.05）。可能的原因是马铃薯全粉中不含面筋蛋白，混合粉加水搅拌形成面团时，混合粉面团中面筋蛋白被稀释，且随着马铃薯全粉添加比例的增加，面筋蛋白含量降低，面筋网络结构变差，面团的弹性和筋力下降[23]。适量添加马铃薯全粉会降低混合粉的拉伸特性，提高面团的可调制性；马铃薯全粉添加量较高时，会使面团的拉伸特性降低，加工性能下降，不利于面团的成型。这是由于马铃薯全粉具有良好的持水性，较高的添加量会使面团过度吸水，面筋的含量降低，面团的品质下降[24]。因此综合考虑，马铃薯全粉的添加量不应超过20%。

表4 马铃薯全粉和小麦粉混合粉的拉伸特性Table 4 Tensile properties of whole potato flour and wheat flour blends

2.2 单因素实验

2.2.1 马铃薯全粉添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响 由图1 可知，随着马铃薯全粉添加量的增加，烤饼的硬度呈现先降低后增加的趋势，当马铃薯全粉添加量为20%时，烤饼硬度最低，感官评分最高[25]。当马铃薯全粉添加量>20%时，由于马铃薯全粉中不含面筋蛋白，且吸水性较强，过量添加会使烤饼皱缩，导致烤饼的硬度增加，感官评分下降[26]。因此综上所述，最佳马铃薯全粉添加量为20%，考察范围定为10%、20%、30%。

图1 马铃薯全粉添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响Fig.1 Effect of whole potato flour addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.2 水添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响 由图2 可知，随着水添加量的增加，烤饼的硬度逐渐降低，当加水量为80%时烤饼的硬度最低，但此时的烤饼含水量较高，烤饼过于软榻，感官评分也较低。当水的添加量在68%时，烤饼的色泽、组织形态、组织结构、口感和风味达到最佳，感官评分最高。当水的添加量大于68%时，面筋发生水化作用，导致面团变粘，硬度降低，但口感和组织结构较差，感官评分也随之降低[27]。因此综上所述，最佳水添加量为68%，考察范围定为64%、68%、72%。

图2 水添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响Fig.2 Effect of water addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.3 酵母粉添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响 由图3 可知，随着酵母粉添加量的增加，烤饼的硬度呈现先降低后增加的趋势。当酵母粉添加量为0.8%时，烤饼硬度最低，但感官评分最高。其原因是，酵母在面团的发酵过程中会产生CO2，可以填充在面筋网络结构中，改善面团的品质。当酵母粉添加量较低时，面团发酵较差，烤饼内部气孔少；酵母粉添加量较高时，发酵产生CO2的速度加快，导致面团过度膨胀，面团中面筋网络结构破裂，面团的品质下降从而使烤饼的感官品质降低[28]。因此综上所述，最佳酵母粉添加量为0.8%，考察范围定为0.6%、0.8%、1.0%。

图3 酵母粉添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响Fig.3 Effect of yeast addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.4 白砂糖添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响 由图4 可知，随着白砂糖添加量的增加，烤饼的硬度呈现先降低后增加的趋势，感官评分呈现先增加后降低的趋势。当白砂糖添加量为6%时，烤饼硬度最低，感官评分最高。主要原因是白砂糖在焙烤过程中会发生美拉德反应与焦糖化反应，提高烤饼的口感、色泽与风味，使烤饼变的香甜美味，感官评分增加[29]。但过量的添加会使烤饼的硬度增加，口感变差，感官评分降低。因此综上所述，最佳白砂糖添加量为6%，考察范围定为4%、6%、8%。

图4 白砂糖添加量对马铃薯全粉烤饼品质的影响Fig.4 Effect of white sugar addition on the quality of whole potato flour scones

2.3 正交试验结果与分析

由表5 可知，各因素对马铃薯全粉烤饼感官评分的影响依次为马铃薯全粉添加量>酵母粉添加量>白砂糖添加量>水添加量，最佳优化组合为A2B2C2D2，即马铃薯全粉添加量20%、水添加量68%、酵母粉添加量0.8%、白砂糖添加量6%。在此条件下进行5 次验证实验，感官评分平均值为84，硬度为342.63 g，说明该工艺稳定，效果良好。

表5 正交试验设计及其结果Table 5 Orthogonal test design and their results

由表6 可知，马铃薯全粉添加量、酵母粉添加量、白砂糖添加量、水添加量的P值均小于0.01，说明A、B、C、D 4 个因素对感官评分的结果均有显著影响。

表6 正交试验方差分析Table 6 Analysis of variance for orthogonal tests

2.4 马铃薯全粉烤饼的质构特性分析

硬度和咀嚼性是评价烤饼品质的重要指标，硬度越小，表示烤饼质地越好，咀嚼性反映烤饼对牙齿咀嚼的抵抗性，咀嚼性越小表示烤饼越易被嚼碎，口感越好[30]。最优配方下马铃薯全粉烤饼的质构特性如表7 所示，与小麦粉烤饼相比，马铃薯全粉烤饼的硬度、胶粘性和咀嚼性较小麦粉烤饼低，弹性和内聚力较小麦粉烤饼高，说明马铃薯全粉烤饼具有较好的质地与口感，适量添加马铃薯全粉对烤饼的品质具有改善作用。

表7 马铃薯全粉烤饼的质构特性分析Table 7 Analysis of texture characteristics of whole potato flour scones

3 结论

本研究测定了马铃薯全粉与小麦粉混合粉面团的流变学特性，发现马铃薯全粉能提高小麦粉的吸水率，缩短面团的形成时间，但会导致面团的弹性和筋力下降，使面团的品质降低。适量添加马铃薯全粉可以改善烤饼的感官和质构。通过单因素实验与正交试验确定了马铃薯全粉烤饼的最佳配方工艺：以马铃薯全粉与小麦粉混合粉质量为基础，马铃薯全粉添加量20%、水添加量68%、酵母粉添加量0.8%、白砂糖添加量6%。在此配方下马铃薯全粉烤饼具有较好的质构特性，硬度为342.63 g，咀嚼性为106.76 N，说明适量添加马铃薯全粉对烤饼的品质具有改善作用。本研究为烤饼品质的改善和马铃薯全粉产品的开发提供了一定的理论基础。