无矾马铃薯粉丝改良剂的研究

程丽英任红涛王慧荣黄丽丽

(1. 郑州工程技术学院，河南 郑州 450044；2. 河南农业大学，河南 郑州 450002)

粉丝作为一种以淀粉为主要原料加工而成的传统食品，在中国已有1 400多年的生产历史[1]。马铃薯在中国种植广泛，总产量居世界第一位，且具有营养丰富，对环境适应性强等特性[2]。马铃薯淀粉因直链淀粉含量较低，老化后不易形成强的凝胶体，所以传统以马铃薯淀粉为原料生产的粉丝大多需要添加明矾来增强粉丝的弹性和韧性，改善粉丝品质[3]。但明矾含有铝离子，过量摄入，会影响人体对矿物质的吸收，导致骨质疏松、痴呆等健康问题[4-5]。《食品添加剂使用标准》(GB 2760—2014)中，针对粉丝中明矾残留量给出了明确的限制，但目前市场上普通粉丝的明矾添加量超标现象严重[2]。许多研究[6-8]表明，在粉丝加工中需加入漂白剂、增筋剂、变性淀粉等来改善粉丝的品质，但某些原料不符合绿色食品的要求。而黄原胶[9]、魔芋粉[10-11]、刺槐胶[10-11]、蔗糖酯[12]和复合磷酸盐[13]这5种食品添加剂多为天然成分，符合绿色食品要求，并且对粉丝品质具有较好改善作用。张永强等[14]研究了绿豆淀粉、魔芋粉和复合磷酸盐对粉丝断条率和烹煮损失率的影响，岳晓霞等[15]研究了聚丙烯酸钠、复合磷酸盐、魔芋粉、CMC和黄原胶对粉丝断条率、剪切应力和弹性系数的影响，有关无矾粉丝研究[16-20]报道多为单独添加胶体或添加胶体与磷酸盐，而将多种食用胶、乳化剂和复合磷酸盐复配添加加工马铃薯粉丝，研究其对粉丝质构的影响，目前尚无报道。本试验以冷冻粉丝为研究对象，通过研究黄原胶、魔芋粉、刺槐胶、蔗糖酯和复合磷酸盐5种添加剂对马铃薯粉丝冷冻后样品的剪切性能、拉伸性能等质构指标的影响，为无矾马铃薯粉丝的开发和深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯淀粉：一级品，山东金城股份有限公司；

黄原胶：食品级，内蒙古阜丰生物科技有限公司；

魔芋粉、刺槐胶、复合磷酸盐：食品级，郑州奥尼斯特食品有限公司；

蔗糖酯：食品级，福建瑞林化工有限公司。

1.2 主要设备与仪器

分析天平：FA-2004A型，上海精天电子仪器有限公司；

电子天平：JA6102型，上海精天电子仪器有限公司；

多功能电磁炉：C21-RT2120型，广东美的生活电器制造有限公司；

冰箱：BCD-235型，济南新飞电器有限公司；

便携式手动压面机：永康市益海顺工贸有限公司；

物性测试仪：TA-XT plus型，英国SMS公司。

1.3 马铃薯粉丝的制备

称取60 g马铃薯淀粉放于不锈钢盆中，将食品添加剂与淀粉混合均匀，加入60 ℃热水120 g，搅拌均匀；将搅拌均匀的马铃薯淀粉混合物置于沸水浴中加热10 min，待不锈钢盆内淀粉完全凝固成半固体半透明状态时，取下不锈钢盆；快速将40 g马铃薯淀粉放入其中，用力搓揉，也可将其放在面板上搓揉至面团光滑有弹性、内部无任何颗粒和气泡。将面团放入便携式手动压面机中，迅速挤压面团至沸水中，煮1 min 后捞出，过2遍凉水，然后将粉丝沥干水分，放入自封袋内，冷冻(冰箱温度控制在-24 ℃)至粉丝能完全冻结，冷冻时间约为12 h。冷冻结束后，将粉丝取出，室温解冻2 h，开粉后煮制1 min，过2遍凉水后，沥干水分捞出进行质构测试。

1.4 单因素试验方法

(1) 黄原胶添加量对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响：黄原胶添加量分别为0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，其他材料添加量为魔芋粉0.15%，刺槐胶0.25%，蔗糖酯0.02%，复合磷酸盐0.04%。

(2) 魔芋粉添加量对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响：魔芋粉添加量分别为0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，其他材料添加量为黄原胶0.1%，刺槐胶0.25%，蔗糖酯0.02%，复合磷酸盐0.04%。

(3) 刺槐胶添加量对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响：刺槐胶添加量分别为0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，其他材料添加量为黄原胶0.10%，魔芋粉0.15%，蔗糖酯0.02%，复合磷酸盐0.04%。

(4) 蔗糖酯添加量对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响：蔗糖酯添加量分别为0.00%，0.01%，0.02%，0.03%，0.04%其他材料添加量为黄原胶0.1%，魔芋粉0.15%，刺槐胶0.25%，复合磷酸盐0.04%。

(5) 复合磷酸盐添加量对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响：复合磷酸盐添加量分别为0.00%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，其他材料添加量为黄原胶0.10%，魔芋粉0.15%，刺槐胶0.25%，蔗糖酯0.02%。

1.5 正交试验设计

根据单因素试验结果，确定正交试验各因素水平，以无矾粉丝剪切力和拉伸性能为评价指标，研究添加物对马铃薯粉丝质构的影响。

1.6 粉丝的质构测试

1.6.1 剪切特性 采用A/LKB-F型探头进行剪切测试，测定样品的最大剪切力。测试方法：取40根粉丝煮熟，过凉水后沥干水分，每次取4根粉丝并排放于测试台上，粉丝中间有一定间隙，每个试样做8次平行试验，结果为去掉最大值和最小值后的平均值。参数设置：接触力5 g；压缩模式；测前速度1.0 mm/s；测试速度0.17 mm/s；测后速度10.0 mm/s；距离4.5 mm。

1.6.2 拉伸特性 采用A/SPR型探头进行拉伸测试，测定样品最大拉伸距离(样品被拉断瞬间长度的增加量)。测试方法：取40根粉丝煮熟，过凉水后沥干水分，每次取4根粉丝并排放于测试台上，粉丝中间有一定间隙，每个试样做8次平行试验，结果为去掉最大值和最小值后的平均值。参数设置：接触力5 g；拉伸模式；测前速度10.0 mm/s；测试速度3.0 mm/s；测后速度3.0 mm/s。

1.7 数据处理

试验数据全部采用DPS 7.05软件处理。

2 结果与分析

2.1 黄原胶对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

由图1可知，随着黄原胶添加量的逐渐增加，粉丝的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趋势。当黄原胶添加量为0.10%时粉丝的拉伸性能最好，添加量为0.15%时粉丝的剪切力最大，表明黄原胶对其拉伸性能及剪切力特性具有一定的改善作用，但添加量过多导致淀粉面团太黏稠，不易搅拌、成型，从而影响了粉丝质构特性。

图1 黄原胶对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

Figure 1 Effect of xanthan gum on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.2 魔芋粉对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

由图2可知，随着魔芋粉添加量的逐渐增加，粉丝的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趋势。当魔芋粉添加量为0.20%时粉丝的拉伸性能最好，添加量为0.15% 时粉丝的剪切力最大。魔芋粉过量添加则导致产品品质下降。

2.3 刺槐胶对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

由图3可知，随着刺槐胶添加量的逐渐增加，粉丝的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趋势。当刺槐胶添加量为0.25%时粉丝的拉伸性能最好、剪切力最大，而添加量超过0.25%时粉丝拉伸性能下降较快，因为刺槐胶本身无法形成凝胶，可与黄原胶等其他大分子物形成凝胶，而无法与其他物质结合的刺槐胶破坏了粉丝的凝胶结构。

图2 魔芋粉对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

Figure 2 Effect of konjac powder on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

图3 刺槐胶对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

Figure 3 Effect of locust bean gum on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.4 蔗糖酯对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

由图4可知，随着蔗糖酯添加量的逐渐增加，粉丝的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趋势。当蔗糖酯添加量为0.015%时粉丝的拉伸性能最好，添加量为0.020% 时粉丝的剪切力最大。

图4 蔗糖酯对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

Figure 4 Effect of sucrose ester on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.5 复合磷酸盐对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

由图5可知，随着复合磷酸盐添加量的逐渐增加，粉丝的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趋势。当复合磷酸盐添加量为0.04%时，粉丝的拉伸性能最好，剪切力最大。随着复合磷酸盐过量添加，会使粉丝的抗拉能力、筋力和韧性破坏，从而影响了粉丝的质量。

2.6 正交试验结果与分析

以马铃薯无矾粉丝的剪切力、拉伸距离作为评价指标，对黄原胶、魔芋粉、剌槐胶、蔗糖酯、复合磷酸盐进行五因素四水平正交试验设计，优化无矾粉丝改良剂配方，正交试验因素水平见表1，试验结果见表2。

(1)

图5 复合磷酸盐对马铃薯粉丝剪切力和拉伸性能的影响

Figure 5 Effect of compound phosphate on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

表1 正交试验设计表

表2 正交试验结果

对回归模型进行方差分析，相关系数R=0.985 1，表明回归方程与试验值符合程度较高。由表3可知，X3(刺槐胶)和X4(蔗糖酯)交互效应对拉伸性能影响极显著，其他不显著。并且还通过回归模型的F值(8.189 1)得知方程达到显著水平，表明二次回归模型与实际情况拟合很好，该模型有效。经DPS模拟寻优，可得到理论最优拉伸距离值为90.80，其对应组合为黄原胶0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐胶0.300%、蔗糖酯0.025%、复合磷酸盐0.050%。

表3 拉伸性能方程回归系数显著性检测结果†

† **代表在0.01水平差异极显著，*代表在0.05水平差异显著。

2.6.2 对粉丝剪切性能的影响 粉丝的剪切性能经二次多项式逐步回归分析得到回归方程：

(2)

正交试验以马铃薯粉丝的拉伸性能和剪切力为考察指标，两指标的最优改良剂配方结果相近，而粉丝口感主要由拉伸性能决定，因此最优组合为黄原胶0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐胶0.300%、蔗糖酯0.025%、复合磷酸盐0.050%。

2.7 验证实验

为验证理论最优方案与实际情况的吻合程度，选取黄原胶0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐胶0.300%、蔗糖酯0.025%、复合磷酸盐0.050%进行实验验证。先将黄原胶、魔芋粉和刺槐胶溶解2 h，然后加入淀粉和水的混合物中，进行糊化；糊化结束后，加入提前用少量水溶解的蔗糖酯和复合磷酸盐，还有剩余的生淀粉，揉搓面团直至满足要求，再进行挤丝煮熟过凉水；将粉丝沥干放入冰箱待测试。由验证结果可知，该配方下粉丝的拉伸性能、剪切力等都得到较大的提高，优于正交试验各组，表明理论最优组合可以作为复配试验的最优方案。

表4 剪切力方程回归系数显著性检测结果†

† **代表在0.01水平极差异显著，*代表在0.05水平差异显著。

2.8 明矾粉丝与无矾粉丝对照试验

传统粉丝制作明矾添加量为0.3%～0.6%，明矾粉丝制作方法同本试验中无矾粉丝制作工艺相同，明矾添加量取0.1%，0.3%，0.6% 3个水平，明矾粉丝与无矾粉丝质构指标对比见表5。

表5 明矾粉丝与无矾粉丝指标对比

由表5可知，本试验无矾粉丝品质明显优于0.3%传统明矾粉丝品质，与0.6%明矾粉丝相比只有剪切性能稍有差距。而传统制法明矾添加量一般不会高达0.6%，且按国标(GB 2760—2014)残留铝限量要求明矾添加量必须在0.1%以下。综上，0.125%黄原胶、0.250%魔芋粉、0.300%刺槐胶、0.025%蔗糖酯和0.050%复合磷酸盐可替代明矾，生产品质优良的马铃薯粉丝。

3 结论

黄原胶、魔芋粉、刺槐胶、蔗糖酯和复合磷酸盐均可明显改善马铃薯粉丝剪切与拉伸性能，但添加量超过一定水平，对粉丝质构性能有负面影响。刺槐胶添加过量破坏粉丝拉伸性能，魔芋粉极显著提高粉丝剪切性能，黄原胶和蔗糖酯添加过量破坏剪切性能。试验结果显示无矾马铃薯粉丝改良剂最佳配方为黄原胶0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐胶0.300%、蔗糖酯0.025%、复合磷酸盐0.050%。表明多种食用胶、乳化剂和复合磷酸盐复配可明显改善马铃薯粉丝品质，其改善机理尚需对粉丝微观结构及物质结合键做深入研究。