复合添加剂对马铃薯方便面品质影响的研究

李彩霞 魏润霞 韩 雪 刘玉环

（1.河西学院生命科学与工程学院；2.河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000）

马铃薯含有丰富的营养物质，其制备的马铃薯全粉，最大程度地保留了鲜马铃薯的营养成分、口感及风味，是一种优质的主食原料［1］.方便面便于携带、易于使用、保存期长，是居民必不可少的日常用品，但其维生素和矿物质的含量较少，长期使用会导致营养缺乏症，从而影响人体健康［2］.采用马铃薯全粉及小麦粉混合制作方便面，不仅可以提高方便面的营养价值，更是实现马铃薯主食化的重要途径.但由于马铃薯全粉中不含有面筋蛋白，致使加工性能较差，所以，马铃薯方便面在生产过程中存在损失率高、复水性不好、口感不细腻等问题［3］.

添加变性淀粉后的面条口感爽滑、色泽鲜亮、复水性强并且减短了蒸煮的时间.常用于面制品的变性淀粉有醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉等.其中醋酸酯淀粉适合于方便面、鲜湿面制品中使用.在方便面生产中加入磷酸酯淀粉可以使得面条更光滑，口感更加得爽滑［4］；辛烯基琥珀酸淀粉酯在面制品中的使用，使得在面筋蛋白和淀粉颗粒间产生结构紧密的面团，从而改善面条的品质［5］.面条中常用的品质改良剂有谷朊粉、复合磷酸盐及大豆分离蛋白等.适量添加谷朊粉既能有效降低面条的蒸煮损失率与面条吸水率，又能保持良好的质构［6］167.添加大豆蛋白可能会增强面筋网络结构，使面条在煮制过程中蛋白质和淀粉颗粒的损失率下降［7］60.复合磷酸盐的使用能够减少淀粉溶出，增强面筋筋力，使面条筋道爽口［8］.本文在最佳醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉及辛烯基琥珀酸淀粉酯添加比例的基础上，研究了谷朊粉、大豆分离蛋白和复合磷酸盐与变性淀粉复配对马铃薯方便面品质的影响，运用主成分分析法进行分析，最终筛选出复配试验中对马铃薯方便面品质改善效果最佳的方案，以期为马铃薯方便面的生产提供一定的理论支持.

1 材料与方法

1.1 材料和仪器

高筋小麦粉（后面简称“小麦粉”），益海嘉里食品工业有限公司；马铃薯全粉（大西洋），山丹县芋兴粉业责任有限公司；醋酸酯淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯（甘肃圣大方舟马铃薯变性淀粉有限公司），磷酸酯淀粉（山东优素化工科技有限公司），复合磷酸盐、大豆分离蛋白、谷朊粉（河南万邦实业有限公司），食用碱、食盐，市售.

FKM-240 型压面机，永康市富康电器有限公司；JHFD7 醒发箱，北京东孚久恒技术有限公司；CH2122F 电磁炉，中山市格兰仕生活电器制造有限公司；BSA224S 电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司；DS-1高速组织捣碎机，江苏金坛市康华电子仪器制造厂；TGL-16C离心机，上海安亭科学仪器厂；DHG-9246A 电热恒温鼓风干燥箱，上海玺袁科学仪器有限公司；SCIENTZ-100F 冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司；ZPH-211B恒温培养摇床，太仓市华美生化仪器厂；UV-1300PC紫外分光光度计，上海美析仪器有限公司.

1.2 试验方法

1.2.1 马铃薯方便面的制作工艺

（1）和面：称马铃薯全粉35%、小麦粉65%（共200g），食用盐1.2g，食用碱0.3g，按一定比例加入变性淀粉与品质改良剂，混合均匀，以水量41%、水温为35 ℃和面到均匀，无大块，无干面粉，并呈松散的颗粒状面絮［9］.

（2）醒发：将和好的面团放到铝盆中，铺一层保鲜膜，放入醒发箱中，在35℃下醒发40min.

（3）压面与切条：面团醒发好后，放入压面机中压面，在压面的过程中要控制面片向同一个方向压制，3.5mm双层轧三遍，2.5mm双层轧三遍，1.5mm双层轧三遍，面片压好后进行切条.切好的面条宽度为2.5mm，厚度为1.5mm.

（4）蒸煮：以30根长度一致的面条为一块面饼，涂刷一层棕榈油，面条盘圈，在普通蒸锅中蒸煮15min.

（5）干燥：将蒸煮好的面饼放入热风干燥箱中进行干燥，90℃干燥50min，得到方便面成品.

1.2.2 变性淀粉与改良剂复配试验设计

通过预试验筛选出的三种变性淀粉：醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉和辛烯基琥珀酸淀粉酯，其添加比例分别为2%时对马铃薯方便面品质改善较好.筛选出三种品质改良剂：谷朊粉、大豆分离蛋白和复合磷酸盐.研究变性淀粉与改良剂复配（后文中都称为复配试验）对马铃薯方便面品质的影响.

在复配试验中，醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉和辛烯基琥珀酸淀粉酯的添加根据预试验的结果确定，均为2%.查文献可知，谷朊粉与大豆分离蛋白的添加范围在2%～5%之间、复合磷酸盐在0.1%～0.3%之间可对面制品的感官品质与蒸煮特性有改善［10］. 故谷朊粉、大豆分离蛋白的添加比例设为2%、3%、4%，复合磷酸盐的添加比例设为0.1%、0.2%、0.3%.复配试验设计方案如表1所示.

表1 复配试验设计Table 1 Test design of composite additives

1.3 马铃薯方便面感官特性的评定

参照GB/T25005-2010方便面感官评价的方法对马铃薯方便面进行感官评分.

1.4 马铃薯方便面蒸煮特性的测定

1.4.1 含水量的测定

准确称取方便面面饼一块（M1，g），放入105℃烘箱中烘干至恒重（M2，g），计算其含水量［11］.

式中：M1—烘干前方便面面饼的质量，g；

M2—烘干后方便面面饼的质量，g.

1.4.2 复水时间的测定

取方便面面饼一块于容器中，加500mL沸水后立即加盖，同时用秒表计时.用玻璃片每隔10s夹软化面条，当面条的硬心消失后，记录所用的时间，即为复水时间［12］48.

1.4.3 吸水率的测定

称取方便面面饼一块（M1，g），放入盛有500mL沸水的带盖容器，并立即加盖.在第3min时搅拌面块（要求充分浸泡），使之松散，每次搅拌时间约5s.泡至最佳的复水时间后，立马用漏勺捞出，再用蒸馏水冲30s，室温下把面条沥干5min，准确称量（M2，g）［12］48，按下式计算：

式中：M1—煮前方便面面饼的质量，g；

M2—煮后方便面面饼的质量，g.

1.4.4 断条率的测定

取一块面饼（30根）于500mL沸水的带盖容器中，立马加盖，泡至最佳的复水时间，挑出并清数断条的根数（N），计算面条的断条率［12］48，按下式计算：

式中：N—断条的根数.

1.4.5 蒸煮损失率的测定

称取方便面面饼一块（M1，g），放入盛有500mL沸水的带盖容器中，立马加盖.在第3min时搅拌面块（要求充分浸泡），使之松散，每次搅拌的时间约5s.泡至复水时间，捞出置于漏网上，用蒸馏水淋洗30s，煮面水与冲淋的水一起转入烧杯（M2，g），放入105℃烘箱，烘干至烧杯恒重（M3，g），计算蒸煮损失率［12］48.按下式计算：

式中：M1—煮前方便面面饼的质量，g；

M2—烧杯的质量，g；

M3—干物质与烧杯的质量，g.

1.5 数据分析

1.5.1 主成分分析

采用SPSS24.0软件对复配试验各指标的原始数据进行主成分分析，进而筛选出主影响因素，即主成分.

1.5.2 马铃薯方便面的综合评分

结合主成分分析得到的试验数据，对马铃薯方便面的综合得分进行规范处理，得到各项指标的规范化综合得分，并用Origin 8.0进行绘图，进行结果分析［13］.计算公式如下：

式中：F-综合评分；

F1，F2，F3为主成分1，2，3的得分；

Y1，Y2，Y3为主成分的特征值；

Z为规范化综合得分；

Fmax—为综合评分最大值；

Fmin—为综合评分最小值.

2 结果分析

2.1 复配试验结果主成分分析

对复配试验的马铃薯方便面的感官品质与蒸煮特性进行测定，结果如表2所示.

表2 复配试验结果Table 2 Results of composite additives test

将表2测得的27组复配试验结果的6个指标使用SPSS 24.0进行主成分分析.在Bartlett`s球形检验和KMO 检验中，其中P值=0.000（＜0.05），KMO 统计值为0.587（＞0.5），表明各变量间具有一定的相关性，可以进行主成分分析［14］.

对评价指标进行主成分提取，共提取到3个主成分.由表3可知，主成分的累计贡献率达到85.524%，可以解释绝大部分原始信息.因此，这3个主成分可以代替6个指标说明马铃薯方便面的品质变化［15］.

表3 复合添加剂评价指标的主成分方差贡献率Table 3 Contribution rate of principal component variance of composite additives evaluation

主成分的成分矩阵如表4所示.第一主成分中吸水率为较大的正值，而断条率为较大的负值，说明随着吸水率的增大，马铃薯方便面的断条率减少.第二主成分中蒸煮损失率正值最大，感官评分为较大的负值，说明随着蒸煮损失率的增大，马铃薯方便面的感官评分降低.第三主成分中的感官评分为较大的正值，而断条率为较大的负值，说明随着感官评分的增加，马铃薯方便面的断条率降低［16］.所以，筛选出吸水率、蒸煮损失率、感官评分为主影响因素.

表4 改良剂评价指标主成分的成分矩阵Table 4 Composition matrix of main components of composite additives evaluation Index

2.2 复配试验设计结果综合评分结果分析

将主成分分析得到的数据进行综合得分计算，并对综合得分进行规范化处理，得到规范化综合得分，用Origin8.0对规范化综合得分作图，如图1所示.

从图1-A中可得出，随着谷朊粉添加量的增加，醋酸酯淀粉与磷酸酯淀粉的规范化综合得分呈现先增后减的趋势，添加量为3%时规范化综合得分最大；辛烯基琥珀酸淀粉酯的规范化综合得分呈下降趋势，添加量为2%时规范化得分最大.因为谷朊粉的加入使得面团中的面筋蛋白含量增加，面筋网络结构增强，面团的综合得分提高.当谷朊粉的加入超过一定范围时，面团的蛋白质含量增多，面团处于高度水合状态形成小面筋球，阻碍了面团形成面筋网络结构，故面条的品质降低［17］.在与谷朊粉的复配中，磷酸酯淀粉的规范化综合得分高于醋酸酯淀粉和辛烯基琥珀酸淀粉酯，在谷朊粉添加量3%时达到最大值1，说明磷酸酯淀粉与谷朊粉复配对马铃薯方便面品质的改善最好.所以，当谷朊粉作为改良剂时，磷酸酯淀粉+谷朊粉复配的最佳比例为2%+3%.

从图1-B中可以看出随着大豆分离蛋白添加量的增加，规范化综合得分呈现先增后减的趋势.大豆分离蛋白的添加可显著提高面粉的蛋白含量和湿面筋含量，充分吸水产生一定的粘度和胶体状，使得面条致密光亮［18］.当添加量超过一定范围时，大豆分离蛋白对面筋结构的稀释作用不利于面筋形成，导致面条中的淀粉和蛋白质损失率上升［7］60.当大豆分离蛋白的添加量在3%时，复配三种变性淀粉的规范化综合得分最大，其中醋酸酯淀粉的规范化综合得分明显高于其余两种变性淀粉，达到0.8751，说明醋酸酯淀粉与大豆分离蛋白复配对马铃薯方便面品质的改善作用最好.所以，当大豆分离蛋白作为改良剂时，醋酸酯淀粉+大豆分离蛋白复配的最佳比例为2%+3%.

从图1-C 中可得出随着复合磷酸盐的添加，磷酸酯淀粉与辛烯基琥珀酸淀粉酯规范化得分呈先增后减的趋势，醋酸酯淀粉规范化得分呈下降趋势.复合磷酸盐能在面筋蛋白和淀粉之间进行酯化反应及架桥结合，形成更稳定的复合结构，减少淀粉溶出，增强面筋筋力，当添加量超过一定范围时，复合磷酸盐会影响面筋网络结构的形成，故面条品质降低［19］196.复合磷酸盐与改良剂复配时马铃薯方便面的综合得分在0.5以下，添加量为0.3%时，醋酸酯淀粉的规范化综合得分达到最小值0，说明复合磷酸盐与改良剂的复配对马铃薯方便面品质的改善作用很小.

3 讨论与结论

3.1 讨论

谷朊粉吸水后会形成网络结构的湿面筋，使面团具有良好的延展性和粘弹性，网络结构可将淀粉颗粒很好地包裹在其中，使面条结构更加紧实，从而提高了面条的硬度、咀嚼性、弹性等.同时谷朊粉固有的增筋性能可以增强面粉的筋力和强度，提高面条结构的致密性，从而降低了面条的蒸煮损失率.但添加过量的谷朊粉会破坏面筋的网络结构，使蒸煮损失率增加.谷朊粉可有效降低面条的吸水率，原因是虽然谷朊粉中含有大量的蛋白质具有较高的持水力，但在煮制过程中谷朊粉中蛋白变性，疏水基暴露，吸水能力和持水能力下降，导致面条的吸水率降低［6］167.

大豆蛋白是一种优质的植物蛋白资源，其8种必需氨基酸最接近人体所需，同时富含面粉等谷类蛋白较为缺乏的赖氨酸，因此将大豆蛋白添加于小麦粉中混合，不仅能够提高蛋白质的含量，还能进行氨基酸的互补，从而提高面制品的营养价值.在面条中添加大豆蛋白，随着其含量的不断增加，面条的吸水率逐渐上升，吸水率主要是淀粉糊化吸水，少量添加大豆蛋白可能会增强面筋网络结构，在煮制过程中蛋白质和淀粉颗粒的损失率下降，这是由于大豆蛋白具有良好的保水性能，能改善面团的耐机械性能，提高面团的稳定时间.但随着大豆蛋白含量继续增加，面筋网络结构受到破坏，面条中的淀粉和蛋白质损失率上升，大豆蛋白对面筋结构的稀释作用不利于面筋形成［7］60.

磷酸盐在面条加工中的主要作用是螯合金属离子、稳定pH 值、促进面筋网络结构形成及持水作用.在制面过程中，它一方面螯合水中的金属离子，降低水的硬度，显著提高和面效果；另一方面，它强化面筋蛋白与淀粉间的相互作用，增强面团的弹性和韧性，同时降低面条烹煮时的淀粉溶出，使面条品质得以改善［19］196.

3.2 结论

通过预试验确定三种变性淀粉：醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉及辛烯基琥珀酸淀粉酯，添加量均为2%，筛选出三种品质改良剂：谷朊粉、复合磷酸盐和大豆分离蛋白.在此基础上，进行变性淀粉和改良剂复配试验，变性淀粉与谷朊粉复配对马铃薯方便面改善作用最显著，与大豆分离蛋白复配次之，与复合磷酸盐复配最差.当谷朊粉作为改良剂时，磷酸酯淀粉+谷朊粉复配比例为2%+3%时规范化综合得分为1，明显高于其它配方的规范化综合得分，此种复配方式对马铃薯方便面的品质改善作用最好；当大豆分离蛋白作为改良剂时，醋酸酯淀粉+大豆分离蛋白复配比例为2%+3%时规范化综合得分为0.8751，对马铃薯方便面的品质改善作用较好.此次复配试验结果说明复合添加剂对马铃薯方便面的品质有明显的改善作用.