变性淀粉对马铃薯全粉小麦复合粉方便面品质的影响

刘玉环，李彩霞，焦扬，韩雪

(河西学院农业与生物技术学院，甘肃 张掖 734000)

马铃薯中含有淀粉、蛋白质、矿物质、维生素、膳食纤维等营养物质，是世界第四大粮食作物[1].马铃薯全粉可以最大程度地保留鲜马铃薯的营养成分、口感及风味,是一种优质的主食原料[2].马铃薯在我国的种植面积和产量均居世界首位，但目前深加工水平相对较低，且产品品种较单一，在国家提出马铃薯主食化背景下，开发以马铃薯为主要原料的主食产品具有重要意义[3].

方便食品以其携带便利、易于食用、保存期长等优点，深受现代人的欢迎.方便面则是最普及、产销量最大的方便食品，但其维生素和矿物质的含量较少，长期食用会导致营养缺乏，从而影响人体健康[4].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[5].

变性淀粉是面制品生产中常用的新型添加剂，添加后的面条口感爽滑、色泽鲜亮、复水性强，并且可以缩短蒸煮时间[6].常用于面制品的变性淀粉有醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、马铃薯变性淀粉、羟丙基淀粉等，其中羟丙基淀粉和醋酸酯淀粉的性质比较相似，适于方便面、鲜湿面制品使用.研究表明，在方便面生产中加入磷酸酯淀粉可以使面条的表面更光滑，口感更加爽滑[6]；在挂面生产中加入一定量的羧甲基淀粉钠，可加快面团的熟化，增加面条的光滑性和耐泡性[7]；马铃薯变性淀粉与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[8].

本文研究了醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、马铃薯变性淀粉、羟丙基淀粉、羧甲基淀粉钠及辛烯基琥珀酸淀粉酯对马铃薯方便面品质的影响，通过单一变性淀粉试验筛选出了4种变性淀粉，利用这4种变性淀粉进行复配试验，运用主成分分析法，最终筛选出变性淀粉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产品的生产提供一定的理论支持.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

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；马铃薯变性淀粉、羟丙基淀粉、醋酸酯淀粉、羧甲基淀粉钠、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；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 和面：称马铃薯全粉70 g(35%)、小麦粉130 g(65%)，共200 g，食用盐1.2 g，食用碱0.3 g，按一定比例加入变性淀粉，混合均匀，加水量82 mL(41%)，水温35 ℃和面，和面到均匀，无大块，无干面粉，并呈松散的颗粒状面絮[9].

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 ℃醒发40 min.

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，3.5 mm双层轧3遍，2.5 mm双层轧3遍，1.5 mm双层轧3遍，面片压好后进行切条.切好的面条宽度为2.5 mm，厚度为1.5 mm.

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15 min.

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

1.2.2 单一变性淀粉试验设计 按比例称马铃薯全粉70 g(35%)、小麦粉130 g(65%)，共200 g，食用盐1.2 g，食用碱0.3 g，及一定比例的变性淀粉.混合均匀，和面，醒发后压制切条，面条盘圈，进行蒸煮干燥，得到方便面成品.

根据GB 2760-2014食品添加剂规定，变性淀粉在面制品中的添加是按生产需求适量的添加，并查阅相关文献得出面制品中变性淀粉的添加不超过5%，否则会影响面制品的感官品质及蒸煮特性[10].所以，单一变性淀粉(马铃薯变性淀粉、羟丙基淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉钠、辛烯基琥珀酸淀粉酯)的添加比例均设为1%、2%、3%、4%、5%.

1.2.3 变性淀粉复配试验设计 在单一变性淀粉的试验基础上，筛选出4种变性淀粉进行复配，根据GB 2760-2014食品添加剂要求并参考相关文献[10]，得出变性淀粉复配后总添加量不超过5%，进而研究变性淀粉的复配对马铃薯方便面品质的影响，复配的方案见表1.

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，感官评定标准见表2.

表1 变性淀粉复配试验设计

A：羟丙基淀粉；B：醋酸酯淀粉；C：磷酸酯淀粉，D：辛烯基琥珀酸淀粉酯；-：不添加所在行的物质.

A：Hydroxypropyl starch；B：Starch acetate；C：Phosphate starch；D：Octenyl succinic acid starch ester；-：No additives.

表2 马铃薯方便面感官评价标准

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 ℃烘箱中烘干至恒质量(M2，g)，计算含水量[11].

式中：M1为烘干前方便面面饼的质量，g；M2为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500 mL沸水后立即加盖，同时用秒表计时.用玻璃片每隔10 s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].

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

式中，M1为煮前方便面面饼的质量，g；M2为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500 mL沸水容器中，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].

式中，N为断条的根数.

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500 mL沸水的带盖容器中，立即加盖.在3 min时开始搅拌面块(要求充分浸泡)，使之松散，每次搅拌的时间约5 s.泡至复水时间，捞出置于漏网上，用蒸馏水淋洗30 s，煮面水与冲淋的水一起转入烧杯(M2，g)，放入105 ℃烘箱烘干至烧杯恒质量(M3，g)，计算蒸煮损失率[12].

式中，M1为煮前方便面面饼的质量，g；M2为烧杯的质量，g；M3为干物质与烧杯的质量，g.

1.5 分析方法

1.5.1 主成分分析 采用SPSS 24.0软件对单一变性淀粉试验及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绘图，进行结果分析[13].计算公式如下：

F=(F1Y1+F2Y2+F3Y3)/C

Z=(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)

式中，F为综合评分；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这综合评分最小值.

1.6 数据分析

对每个指标平行测定3次，取平均值，借助SPSS 24.0进行主成分分析，Origin 8.0绘图，进而分析试验结果.

2 结果与分析

2.1 添加单一变性淀粉试验结果分析

2.1.1 添加单一变性淀粉试验结果及主成分分析 对添加单一变性淀粉的马铃薯方便面的感官品质与蒸煮特性进行测定，结果见表3.

将单一变性淀粉的6个指标测得的数据用SPSS 24.0进行主成分分析.在Bartlett′s球形检验和KMO检验中，P=0(<0.05)，KMO统计值为0.786(>0.5)，表明各变量间有一定的相关性，可以进行主成分分析[14].

在单一变性淀粉试验中，主成分分析得出的复水时间的公因子方差的提取率小于0.5，故剔除该指标[15].对评价指标进行主成分的提取，共提取到3个主成分.由表4可知，前3个主成分的累计贡献率达到90.718%，可以解释绝大部分原始的信息.因此，这3个主成分可代替6个指标说明马铃薯方便面的品质变化[16].

主成分与评价指标的成分矩阵表，可表明评价指标在主成分上所占的权重[17]，主成分的成分矩阵见表5.第一主成分包含了原来信息量的55.099%，与蒸煮损失率呈很大正相关，与吸水率和感官评分呈很大负相关.第二主成分包含了原来信息量的19.957%，与感官评分呈很大正相关，与蒸煮损失率呈很大负相关.第三主成分包含了原来信息量的15.662%，与吸水率呈很大正相关，与蒸煮损失率呈很大负相关[18].综上，筛选出蒸煮损失率、感官评分、吸水率3个主影响因素.

表3 添加单一变性淀粉试验结果

-：不添加；不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

-：No additives；Different lowercase letters indicate the significant difference(P<0.05).

表4 单一变性淀粉评价指标的主成分方差贡献率

表5 单一变性淀粉评价指标主成分的成分矩阵

2.1.2 添加单一变性淀粉综合评分结果分析 将主成分分析得到的数据计算综合得分，并对综合得分进行规范化处理，得到规范化综合得分，对规范化综合得分作图，如图1所示.

M：马铃薯变性淀粉；Q：羟丙基淀粉；C：醋酸酯淀粉；S：羧甲基淀粉钠；X：辛烯基琥珀酸淀粉酯；P：磷酸酯淀粉.

从图1可得出，随着变性淀粉的添加量增加，羟丙基淀粉、醋酸酯淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、马铃薯变性淀粉及羧甲基淀粉钠的规范化综合得分随变性淀粉的添加量增加而呈先增后减的趋势，磷酸酯淀粉的规范化综合得分随添加量的增加而呈下降的趋势.这是因为变性淀粉易吸水膨胀，较多的膨胀淀粉会形成空间障碍，从而限制面筋的充分扩展或者加入过多的变性淀粉会稀释原面筋中面筋蛋白的含量[12].6种变性淀粉中，马铃薯变性淀粉与羧甲基淀粉钠两种变性淀粉的最高规范化综合得分均在0.55以下，说明这两种变性淀粉的添加对马铃薯方便面品质的改善作用不大[19].因此，剔除马铃薯变性淀粉与羧甲基淀粉钠.羟丙基淀粉、醋酸酯淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及磷酸酯淀粉的最高规范化综合得分在0.65以上，说明对马铃薯方便面的品质有明显的改善作用.其中醋酸酯淀粉的添加量为3%时，规范化综合得分达到最高值1.00，说明醋酸酯淀粉添加量为3%时对马铃薯方便面品质的改善最大；羟丙基淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及磷酸酯淀粉的添加量为2%时规范化综合得分最高，说明羟丙基淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及磷酸酯淀粉的添加量为2%时对马铃薯方便面品质的改善最大.从规范化综合得分得出，6种变性淀粉对马铃薯方便面品质改善作用的排序为：醋酸酯淀粉>羟丙基淀粉>磷酸酯淀粉>辛烯基琥珀酸淀粉酯>马铃薯变性淀粉>羧甲基淀粉钠.综上，在单一变性淀粉试验设计结果中筛选出4种变性淀粉，醋酸酯淀粉的最佳添加比例为3%，羟丙基淀粉、磷酸酯淀粉及辛烯基琥珀酸淀粉酯的最佳添加比例为2%.

2.2 变性淀粉复配试验设计结果分析

2.2.1 变性淀粉复配试验设计结果主成分分析 对变性淀粉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，测定结果见表6.

将表6得到的18组变性淀粉复配试验的6个指标数据使用SPSS 24.0进行主成分分析.在Bartlett′s球形检验和KMO检验中，P=0.001(<0.05)，KMO统计量为0.685(>0.5)，表明各变量间具有一定的相关性，可进行主成分分析[14].

在变性淀粉复配试验中，对评价指标进行主成分提取,共提取到3个主成分.由表7可知，主成分的贡献率累计值达到89.674%，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个变量说明马铃薯方便面的品质变化[16].

表6 变性淀粉复配试验结果

A：羟丙基淀粉(%)；B：醋酸酯淀粉(%)；C：磷酸酯淀粉(%)；D：辛烯基琥珀酸淀粉酯(%)；同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

A：Hydroxypropyl starch(%)；B：Starch acetate(%)；C：Phosphate starch(%)；D：Octenyl succinic acid starch Ester(%)；Different letters indicate the significant difference(P<0.05).

表7 变性淀粉复配评价指标的主成分方差贡献率

主成分的成分矩阵见表8.第一主成分包含了原来信息量的54.913%，与吸水率呈很大正相关，与蒸煮损失率呈很大负相关.第二主成分包含了原来信息量的19.247%，与感官评分呈很大正相关，与蒸煮损失率呈负相关.第三主成分包含了原来信息量的15.514%，与蒸煮损失率呈很大正相关，与感官评分呈负相关[18].所以，筛选出吸水率、感官评分、蒸煮损失率为主影响因素.

表8 变性淀粉复配评价指标主成分的成分矩阵

2.2.2 变性淀粉复配试验综合评分结果分析 根据主成分分析得到的数据计算综合得分，并对综合得分进行规范化处理，得到规范化综合得分，对规范化综合得分作图，如图2所示.

从图2-A图可知，随着复配变性淀粉添加比例的增加，规范化综合得分呈先增后减趋势.这是因为当变性淀粉的添加量超过一定范围时，面团的吸水量会增大，较多的膨胀淀粉形成空间障碍而限制面筋蛋白的充分扩展[20].在6种复配方案中，羟丙基淀粉-磷酸酯淀粉、磷酸酯淀粉-辛烯基琥珀酸淀粉酯两种复配方案的规范化综合得分在0.55～0.30之间；在图2-B图中，羟丙基淀粉-磷酸酯淀粉-辛烯基琥珀酸淀粉酯、羟丙基淀粉-醋酸酯淀粉-辛烯基琥珀酸淀粉酯两种复配方案的规范化综合得分在0.5～0之间，与单一变性试验相比规范化综合得分没有提高，说明这4种复配方案对马铃薯方便面品质的改善作用很小[19]，故剔除.在图2-A图中，羟丙基淀粉+醋酸酯淀粉、羟丙基淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯两种复配方案中，其规范化综合得分在0.55～1之间，说明这两种复配方案对马铃薯方便面品质的改善作用较大，且添加比例为1.5%+1.5%时，规范化综合得分最高.因此从规范化综合得分得出，羟丙基淀粉-醋酸酯淀粉和羟丙基淀粉-辛烯基琥珀酸淀粉酯的最佳添加比例为1.5%+1.5%，且规范化综合得分分别为1和0.697 9.

Q+C：羟丙基淀粉+醋酸酯淀粉；Q+P：羟丙基淀粉+磷酸酯淀粉；Q+X：羟丙基淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯：P+X：磷酸酯淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯；Q+P+X：羟丙基淀粉+磷酸酯淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯；Q+C+X：羟丙基淀粉+醋酸酯淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯.

3 讨论

酯化淀粉是一类性能良好、安全可靠的食品添加剂，也是面团品质的改良剂.添加不同的淀粉酯，能够改善原淀粉的不良性状，加入酯化淀粉后的面制品更有光泽、弹性、嚼劲等，且在一定范围内随着淀粉酯取代的提高，改善效果也越好.醋酸酯化淀粉和磷酸酯淀粉比原淀粉具有更好的成膜性，并且膜的透明度、光泽及稳定性都较好[21].高维等[22]在面团中分别添加了醋酸淀粉酯和磷酸酯淀粉，发现添加了酯化淀粉的面团吸水率和弱化度均减少，稳定性均提高，面团的形成时间增长，添加适量的酯化淀粉酯能够增大面团弹性，减小其延展性，提高面团的筋力.

羟丙基淀粉的羟丙基具有亲水性，能减弱淀粉颗粒结构内部氢键强度，在和面过程中与部分吸水的面筋蛋白一起形成网络结构.加入适量的羟丙基淀粉，在不断的搅拌过程中，随着水分的重新分配，一些原来吸水不足或未吸水的面筋蛋白进一步得到扩展，吸水膨胀的变性淀粉具有较强的粘着力，有利于将面筋与淀粉颗粒、淀粉颗粒与淀粉颗粒以及在搅拌中破碎的面筋很好的粘合起来，形成具有较好的粘弹性、延伸性和可塑性的面团.但超过一定范围后，随着变性淀粉添加量的增加，面团的形成时间、稳定时间缩短，弱化度升高，表明面团的面条加工性能变差.这说明添加过多的变性淀粉，会使面团吸收较多的水分，不利于面筋形成高质量的网络结构，使面团的可塑性降低[23].

辛烯基琥珀酸淀粉酯能明显改善冷冻面团内部组织，延缓老化.面团在冷藏过程中，冰晶经历了从小冰晶逐渐扩大成大冰晶的过程，添加合适比例的辛烯基琥珀酸淀粉酯可以与面团中蛋白质形成的面筋相互作用，从而达到增加面筋网络厚度的目的，减少面筋网络因冰晶的破坏而引起解冻后冷冻面团的塌陷、裂纹等现象的出现[24].

4 结论

在添加单一变性淀粉试验中，通过主成分分析法得出，当醋酸酯淀粉的添加比例为3%，羟丙基淀粉、磷酸酯淀粉及辛烯基琥珀酸淀粉酯的添加比例为2%时马铃薯方便面的品质改善作用较好.在变性淀粉复配试验中，当羟丙基淀粉+醋酸酯淀粉和羟丙基淀粉+辛烯基琥珀酸淀粉酯的添加比例为1.5%+1.5%时，规范化综合得分分别为1和0.697 9，对马铃薯方便面的品质改善作用最好.

综上，通过主成分分析得出添加变性淀粉对马铃薯方便面的品质有明显的改善作用，变性淀粉复配添加对马铃薯方便面的改善作用优于添加单一变性淀粉.