三种马铃薯复合变性淀粉对马铃薯面条的物性及品质的影响

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(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306;2.上海交通大学农业与生物学院,上海 200240)

马铃薯,又称土豆、洋山芋,属茄科多年生草本植物。其可食部分主要为块茎,现已发展为全球第四大主要粮食作物。具有抗衰老、降血糖、瘦身的功能,是一种优质的保健品[1],所以实现马铃薯主食化有益于国民身体素质的提升。2015年,中国启动马铃薯主粮化战略,加大技术攻坚,提升创新能力,推进马铃薯加工成馒头、面条、粉丝、包子等主食。

目前,国内研究马铃薯在主食方面的应用并不多,辛志平将马铃薯变性淀粉添加到面粉中以制作速冻饺,其糊化特性、冻融稳定性、持水能力等都有一定的提升[2]。吴建平曾研究变性淀粉对面条品质改良的机理,发现变性淀粉对面条溶出率、粘度及外观等有较大的提升[3],但未对马铃薯面条做出过任何实验性评价。Takahiro Noda研究了马铃薯淀粉对面条的品质的影响,发现马铃薯淀粉对面条的糊化特性、物性等性质有着明显的改善作用[4]。禹洁研究了用马铃薯磷酸酯淀粉、木薯磷酸酯淀粉对青稞-小麦面团流变学特性的影响,发现添加之后能明显的降低面团的吸水率、缩短面团吸水时间等[5]。张馨文研究了用马铃薯氧化淀粉对面粉面团及面条品质的影响,发现添加3%～6%马铃薯氧化淀粉能提升粉质及拉伸特性[6]。然而,用复合变性淀粉来改善马铃薯面条品质的相关报道较少。因此本实验研究将马铃薯复合变性淀粉用于提升马铃薯面条的品质,并从物性、烹调特性、感官评定等方面考察其添加效果,从而为马铃薯复合变性淀粉应用于改善马铃薯面条易糊汤,易断条等问题提供理论基础。

表1 马铃薯全粉面条感官评分表Table 1 The marking table of potato flour noodles

1 材料与方法

1.1材料与仪器

中筋小麦面粉(以下简称“面粉”)、马铃薯全粉(以下简称“全粉”) 大荒马铃薯全粉有限公司;马铃薯预糊化交联淀粉、马铃薯氧化交联淀粉、马铃薯酯化交联淀粉 实验室自制;丙二醇、KOH、醋酸、盐酸、无水乙醇、NaOH 均为分析纯,国药化学试剂有限公司。

U-1810D紫外-可见分光光度计 谱仪器制造(上海)有限公司;快速水分测定仪 品重检测设备有限公司;流变仪 Brookfield Rheometers DV-III Uitra;物性分析仪 归远Universal TA;DC-18S醒发箱 新麦机械有限公司;FB-110Q超高压均质机 上海励途机械设备工程有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 糊化特性的测定及混合粉比例的选取 采用流变仪对比例为5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶85、30∶70、35∶65、40∶60的全粉-面粉混合粉进行糊化测定。用水分分析仪测定样品的含水率(以14%为基准),添加3.0 g样品分散到25.0 g蒸馏水中,加入2.0 mL丙二醇。采用13 min Standard 1程序,从室温加热到50 ℃保温1 min,以12 ℃/min升温至95 ℃,保温2.5 min,再以12 ℃/min降温至50 ℃,保温1 min[7]。

1.2.2 面条的制作 称取适当比例的全粉-面粉200 g混合均匀,再放入和面机内,倒入4%的盐水90 mL,和面15 min,使其成为松散的颗粒,然后放进压面机内压延,面条机的辊间距为3.5 mm,使其成为连续的面片,再放入醒发箱内(40 ℃)醒发20 min,然后取出压延,辊间距分别为2.2、1.5、1.0 mm各两次。再安装面条机刀头,面带经过刀头,即可得面条[8]。

1.2.3 复合变性淀粉对马铃薯面条物性的影响 通过分析选取适合比例的混合粉,并把实验分为三组。第一组添加预糊化交联淀粉、第二组添加氧化交联淀粉、第三组添加酯化交联淀粉,和面时分别用2%、4%、6%、8%、10%的复合变性淀粉替代面粉,不替代为对照组,再通过与步骤1.2.2相同的方法制作面条。采用物性分析仪分析面条物性[9],力的校准为500 g负重自动校准,在拉伸测试中,十字头以3.0 mm/s的速度拉伸。对于压缩测试,四股面条线紧密的放在水平方向的平台上,其压缩循环用的是一半球形的探针(P/0.5HS),十字头速度2.0 mm/s的速度下压,下压厚度为压缩前30%。每个样品分成三份,取平均值。

1.2.4 复合变性淀粉面条烹调特性的影响 取25.0 g(m0)面条浸入装有500.0 mL蒸馏水烧杯中,然后烹调5 min,用锡箔纸包裹烧杯以减少水分蒸发而造成损耗。然后再将烹调过后的面条取出沥干2 min,并称重(m1);用胶头滴管从烧杯上、中、下层均匀地各吸取10 mL置于105 ℃烘箱中干燥,直至质量不变(m2),再将烹调后的面条烘干,称其质量(m3),重复三次取平均值。再将剩余的面汤用均质机均质,用紫外可见分光光度计测定其在720 nm处的吸光值,并定为浊度[10]。再取长短均匀的面条40根,放入装有1500 mL水中,并保持微沸,待面条芯的白色生粉刚刚消失,用筷子轻轻夹出面条,并计算出断条的根数,计为N。

吸水率(%)=(m1-m0)/m0×100

式(1)

烹调损耗(%)=50×m2/m0×100

式(2)

断条率(%)=N/40×100

式(3)

1.2.5 感官评定实验 感官评定小组由15名训练过的成员组成,其中包括7名女性和8名男性。小组成员在分析前禁止吃辛辣食品,品尝前用纯净水清洁口腔,评定的参数有,顺滑度、咀嚼性、表面形态和总接受度。所有的参数设置感知强度为0～10分,详见表1,且都在独立房间内完成[11]。

1.3数据处理

所有实验均重复三次,结果表示为均值±标准偏差。实验折线图采用Excel 2010绘制,并采用SPSS 20.0软件进行数据统计学分析,三组数据之间的比较采用单因素方差分析的Duncan’s进行分析,显著性水平设定为0.05。

表2 马铃薯全粉添加量对混合粉糊化特性的影响Table 2 Effect of potato granule addition on the gelatinization properties of blended powder

注:表中肩标字母不同表示显著水平α=0.05时,各样品处理之间差异显著;表3同。

2 结果与分析

2.1糊化特性及面条断条率、烹调损耗

由表2可知,全粉添加比例在0%～40%时,对面粉的峰值粘度有显著(p<0.05)性影响,对糊化温度影响不显著。在不同比例混合粉糊化过程中,与对照组相比,当全粉∶面粉为15∶85时,峰值粘度最多降低12.6%,全粉中无面筋蛋白,随着全粉的添加,面粉中的面筋蛋白被稀释,吸水作用被弱化,混合粉的峰值粘度下降,但马铃薯淀粉分子中支链较多,吸水后黏附性变大,两者相互作用导致峰值粘度波动性下降。随着全粉的增加,衰减值、回生值降低,表明全粉可以优化面粉的凝胶稳定性和抗老化特性。一方面,全粉中淀粉支链上的磷酸基团之间产生排斥力,减弱了结晶区分子间氢键的缔合程度[12],另一方面马铃薯淀粉吸水性较强,随着其在混合粉中的含量增高,减弱面粉的吸水性[13],两方面因素共同作用导致面粉中的淀粉糊化不均匀,回生值、最终粘度下降。

如图1所示,随着全粉添加量的增加,马铃薯面条的烹调损耗、断条率均升高,当添加量低于20%时,烹调损耗增加缓慢,断条率与烹调损耗皆低于10%;添加量高于20%时,烹调损耗上升较快,且断条率大于10%。对于此结论,Tudorica认为原因是,随着全粉添加量的增加,马铃薯全粉中膳食纤维的量也随着增加,膳食纤维在水合作用时,打破了水分在混合粉中蛋白质与淀粉的分配平衡,导致淀粉与蛋白质膨胀受到限制[14];而Abdel-Aal认为,由于全粉中不含面筋蛋白,随着全粉的加入,面粉中的面筋蛋白被稀释,面筋网络结构被弱化,最终导致马铃薯面条的烹调损耗升高[15]。结合图分析,选取比例为20∶80的全粉-面粉混合粉作为基础粉,此时的断条率与烹调损耗分别为10.9%、9%,在此基础上进行品质改良具有较大的可行性。

图1 不同比例马铃薯全粉面条的烹调损耗及断条率Fig.1 Effect of potato granule addition on breaking rate and cooking loss of potato-wheat blended powder noodles

2.2复合变性淀粉对马铃薯面条物性的影响

由表3可知,在第一组数据中,随着马铃薯预糊化交联淀粉添加量的增加,黏着性升高,弹性、咀嚼性、延伸度先升后降。面条弹性越大,口感越顺滑,越劲道。黏着性越强,则越黏牙。咀嚼性则代表的是模拟人体口腔咀嚼食物所需要的能量,其值大小需适宜。当马铃薯预糊化交联淀粉添加量为4%时,咀嚼性、拉伸能量数值最高,弹性、黏着性、延伸度数值大小适中。由于马铃薯淀粉在预糊化过程中,淀粉分子间氢键断裂,淀粉易吸水膨胀[16]。交联过程中,不同淀粉分子间羟基键相互连接形成多维空间网状结构,且此种作用力大于氢键,导致网状结构更能吸水锁水。但随着预糊化淀粉的比例不断加大,吸水性强于面粉中的面筋蛋白,面粉吸水不完全,充分膨胀受阻,导致弹性等性能降低。第三组数据中,随着添加马铃薯酯化交联淀粉的增加,弹性、拉伸能量、延伸度先增大后减小,黏着性先降后升,当添加量为6%时,拉伸性能最好,延伸性能、弹性、咀嚼性能大小适中。马铃薯淀粉酯化过程中引入亲水基团乙酰基,其能与淀粉分子上的羟基基团结合成氢键,淀粉分子之间氢键形成受阻,抑制了淀粉分子的积聚,又因乙酰基亲水性好,所以在交联之后整个网状结构的粘结性大幅度提升,在全粉与面粉中起着粘结剂的作用,使全粉与面粉形成质地均匀的结构,面筋蛋白能够接触到整个体系里面的水分,使得拉伸能量、咀嚼性、延伸度值的增大,黏着性先降后升[17]。但随着酯化交联淀粉量的增加,使整个体系面筋蛋白不断被稀释,即使吸水充分,也支撑不起整个网状结构,故拉伸能量、延伸度会急剧降低[16]。第二组数据中可以看出,与其他组相比,添加马铃薯氧化交联淀粉对面条弹性影响不大,添加马铃薯氧化交联淀粉后,黏着性降低,当添加量为4%时,咀嚼性、黏着性、延展性等大小适宜,这可能与引入的羧基基团的亲水性能有关。

表3 马铃薯复合变性淀粉对马铃薯面条物性的影响Table 3 Effects of potato composite modified starches on potato noodles texture

综合上述,当预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的单个添加量分别为4%、4%、6%。对比三种复合变性淀粉对马铃薯面条的物性指标,从弹性、咀嚼性、黏着性等方面考虑,选择6%酯化交联淀粉较合理。

2.3复合变性淀粉对面条烹调特性的影响

三种马铃薯复合变性淀粉的添加量对马铃薯面条的浊度、吸水率的影响结果如图2a、b所示。随着复合交联淀粉的添加量增大,浊度都是先降低后升高,浊度达到最低值时,预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:5%、4%、5%,浊度分别为:0.138、0.229、0.242。未添加复合变性淀粉时,整个体系较分散,随着马铃薯复合变性淀粉的添加,由于三者都具有良好的黏附作用,在混合粉体系中起着黏结剂的作用,使整个体系更加细密,致使面汤的浊度降低[18],但是随着添加量的加大,面粉中面筋蛋白被稀释,难以维持其网状稳定结构,故其浊度提高。如图2b所示,添加马铃薯氧化交联淀粉、酯化交联淀粉之后,吸水率总体上升,原因可能是淀粉引入亲水基团后,使得整个混合粉体系吸水能力增强;而淀粉经过预糊化之后,淀粉分子充分吸水膨胀,且黏性较好,故使得混合粉吸水率增高。

图2 复合变性淀粉对面条烹调特性的影响Fig.2 Effect of compound modified starches on the cooking characteristics of potato noodles

图3 复合变性淀粉对马铃薯面条感官特性的影响Fig.3 Effect of compound modified starches on the sensory properties of potato noodles

2.4复合交联淀粉对马铃薯面条感官评定的影响

感官评定实验,是最接近消费者对产品的认可度的一个重要环节,能客观考量和评估产品。结果如下,图3a中,随着马铃薯复合变性淀粉的添加,马铃薯面条的整体可接受度评分先升高后降低,当其分值达到最高时,马铃薯预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:5%、5%、6%;图3b中马铃薯面条外观评分先升高后降低,当其分值达到最高时预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:5%、4%、6%。图3c中,马铃薯面条的咀嚼性评分先升高后降低,当其分值达到最高时预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:5%、4%、6%;在图3d中,马铃薯面条外观评分先升高后降低,当其分值达到最高时预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:4.5%、4%、6%。综合上述,三种马铃薯复合变性淀粉的添加效果为,酯化交联淀粉>氧化交联淀粉>预糊化交联淀粉,且预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的最优其添加量分别为:6%、4.5%、4.5%,此时各项评分总和(总分40分)分别为:31.2、33.1、34.6,这一结果与物性分析结果基本吻合。

3 结论

通过对不同马铃薯全粉含量的全粉-面粉糊化特性、面条断条率及烹调损耗的测定,得出最优的全粉与面粉比例为20∶80,并作为基础粉,添加三种马铃薯复合变性淀粉以探究对马铃薯面条物性、烹调特性以及感官评定的影响:随着马铃薯预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉添加量的增加,拉伸能量、延展度均先升后降;添加氧化交联淀粉时,黏着性降低、咀嚼性升高、弹性变化不大。烹调实验中得出结果,三种马铃薯复合变性淀粉对马铃薯面条的浊度、吸水率等都有显著性影响,浊度达到最低值时,预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的添加量分别为:5%、4%、5%。最后进行的感官评定实验中,随着三种不同的马铃薯复合变性淀粉的添加,马铃薯面条的整体可接受度、顺滑度、咀嚼性、外观等均经历先升高后降低的趋势,并得出预糊化交联淀粉、氧化交联淀粉、酯化交联淀粉的最优添加量分别为5%、4%、6%,此时的各项评分总和(总分40分)分别为:31.2、33.1、34.6,故就添加效果相比而言,酯化交联淀粉>氧化交联淀粉>预糊化交联淀粉,且酯化交联淀粉的最佳添加比例分别为6%。

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