马铃薯生全粉-小麦粉混粉的特性及其对面条品质的影响

陈 洁，李 璞，汪 磊，王彦波

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

马铃薯生全粉是新鲜马铃薯经清洗、去皮、粉碎、护色、脱水、干燥、磨粉制成的，其膳食纤维含量丰富，不含面筋蛋白，加工性能受阻，而小麦粉面筋蛋白含量高，将其与小麦粉混合，可提高其加工性能。面条是我国的传统主食，深受国民的喜爱，近年来随着生活水平的日益提高，单一的小麦面条已不能满足消费者渴望营养均衡丰富的需求，杂粮面条已成为研究的热点。马铃薯在面制品中的应用大多是在小麦粉中添加马铃薯全粉，马铃薯全粉中60%～80%的成分均为淀粉[1]，马铃薯淀粉粒径比小麦淀粉粒径大，吸水性强，易吸水膨胀[2]。Singh等[3]对从马铃薯中提取出的淀粉的基本性质和理化组成进行了相关性分析，结果表明直链淀粉含量与膨润度、峰值黏度呈负相关。此外，马铃薯支链淀粉分子上结合有磷酸基，使其具有优良的糊化特性，淀粉颗粒在加热糊化过程中，先吸水溶胀，然后崩裂解体形成淀粉糊。Zaidul等[4]将马铃薯淀粉添加到小麦面粉中，通过RVA对马铃薯淀粉-面粉混粉的糊化特性进行研究，结果表明混粉的峰值黏度、最终黏度均高于小麦面粉。赵煜等[5]认为添加马铃薯泥所制得的面条有马铃薯清香味，适合大众口味。郭祥想[6]添加15%马铃薯熟粉所做的面条具有怡人的马铃薯香味。刘颖等[7]研究发现，当马铃薯熟粉添加量在20%以下时，面条具有较好的品质。市场上现有的马铃薯面条多为熟粉面条，对马铃薯生全粉面条的研究较少，作者将马铃薯生全粉添加到小麦粉中，研究混粉特性及混粉面条性质，对开发马铃薯面条具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯生全粉：自制；特一粉(小麦粉)：河南郑州金苑面业。

乙醚、浓盐酸、浓硫酸、冰乙酸、无水乙醇、氢氧化钠、硫代硫酸钠、碘、碘化钾：天津市科密欧化学试剂有限公司；淀粉葡萄糖苷酶液：上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 主要仪器与设备

SIGMA 3K15离心机：北京五洲东方科技发展有限公司；HH-S恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；电热鼓风干燥箱：天津泰斯特仪器有限公司；快速黏度分析仪：瑞典PERTEN仪器公司；粉质仪：德国Brabender公司；和面机：北京东方孚德技术发展中心；小型制面机组：北京腾威机械有限公司；TA-XTplus质构仪：英国Stable Micro System公司；KDN-520全自动凯氏定氮仪：杭州绿博仪器有限公司；TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯生全粉的制备工艺流程

新鲜马铃薯→清洗→去皮→锉磨→护色→离心脱水→热风气流干燥→磨粉。

1.3.2 原料基本理化指标与特征指标测定

1.3.2.1 基本理化指标测定

参照 GB 5009.3—2016的方法测定水分含量；参照GB 5009.4—2016的方法测定灰分含量；参照GB 5009.6—2016的方法测定脂肪含量；参照GB/T 5009.5—2016的方法测定蛋白质含量；参照Concansvalin-A沉淀法测定直链淀粉含量与支链淀粉含量。

1.3.2.2 游离淀粉含量测定

参考吕耀昌等[8]的方法测定游离淀粉含量，并稍做修改。取0.5 g样品溶于100 mL热水中，将溶液过滤。将4 mL滤液和1 mL淀粉葡萄糖苷酶液混合，60 ℃水浴30 min，冷却后定容至10 mL。然后分别吸取1 mL样品处理液(酶空白液、样品空白液)与5 mL GOP溶液混合，35 ℃水浴45 min，避光放置10 min，于波长505 nm处测定混合液的吸光度。以质量浓度为0.04～0.16 mg/mL的葡萄糖标准溶液为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。

式中：A1、A2和A3分别为样品处理液、酶空白液和样品空白液所测吸光度与标准曲线中对应葡萄糖质量，μg；B为样品质量，mg；葡萄糖-淀粉转化因子为0.9。

1.3.3 马铃薯生全粉-小麦粉混粉制备

将马铃薯生全粉与小麦粉混合，分别配成马铃薯质量分数为0%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%的混粉。

1.3.4 冻融稳定性测定

参考孙慧敏等[9]的测定方法，并做适当修改。将不同马铃薯添加比例的混粉，配成质量分数为5%的混合液，加热使其充分糊化。称取30 g冷却后的混合液于50 mL离心管中，在-18 ℃的冰箱中冷冻24 h，在40 ℃水浴中解冻1 h后，3 000 r/min离心20 min，称量上清液质量。冻融稳定性用析水率表示，计算公式为：

式中：m1为混粉质量，g；m2为上清液质量，g。

1.3.5 吸水性测定

参考沈晓萍等[10]的方法，并做适当修改。称取2.5 g混粉溶于30 mL蒸馏水并在40 ℃的水浴中搅拌20 min，以3 000 r/min离心25 min，移去上清液，称量离心管中沉淀质量，计算每克样品吸收水的质量。吸水性计算公式为：

式中：m1为离心管中沉淀质量，g；m为混粉质量，g。

1.3.6 溶解度和膨润力测定

参考Anderson等[11]的方法，并做适当修改。称取2.5 g混粉溶于30 mL蒸馏水并在95 ℃的水浴锅中放置30 min，以4 000 r/min离心20 min。离心之后，将上清液转移到恒质量的铝盒中，在105 ℃烘箱中烘至恒质量。溶解度(S)和膨润力计算公式为：

式中：上清液干物质质量记为A,g；离心管中的沉淀质量记为P，g;W为混粉质量，2.5 g。

1.3.7 糊化特性测定

参照单珊等[12]的方法。

1.3.8 粉质特性测定

粉质特性按照GB/T 14614—2019中方法测定。

1.3.9 面条制作

取各梯度混粉，分别加混粉质量35%的水、1.5%的盐，经针式和面机和面4 min，醒面20 min，由压面机组压制成厚度为1 mm的面片，再用切刀将面带切成宽度为3 mm的鲜湿面条。

1.3.10 面条质构特性和拉伸特性测定

面条质构特性测定采用P35探头，测前速度3.00 mm/s，测中速度1.00 mm/s，测后速度5.00 mm/s，应变70%，应变力5.00 g；面条拉伸测定采用A/SPR探头，测前速度2.00 mm/s，测中速度3.30 mm/s，测后速度10.00 mm/s，应变70%，应变力5.00 g。

1.3.11 面条感官评价

选择7名专业研究员作为感官评价员，根据LS/T 3202—1993《面条用小麦粉》评分标准(表1)，独自完成对面条的感官评价，满分100，评价结果取平均值。

表1 面条感官评价评分标准

1.3.12 数据分析

采用SPSS 20和Excel 2016软件对数据进行显著性分析、相关性分析、逐步回归分析(P<0.05)，采用Origin 2016绘制图表。

2 结果与分析

2.1 马铃薯生全粉-小麦粉混粉的性质

2.1.1 马铃薯生全粉和小麦粉的基本性质

由表2可知，马铃薯生全粉与小麦粉相比，具有低水分、低蛋白、低脂肪、高矿物质含量等特点，马铃薯生全粉中直链淀粉含量低于普通小麦粉，而支链淀粉含量高于小麦粉，游离淀粉含量则略低于普通小麦粉。

表2 马铃薯生全粉和小麦粉的化学组成

2.1.2 马铃薯生全粉-小麦粉混粉水合特性

由图1可知，随着马铃薯生全粉添加量的增大，混粉的析水率呈显著下降趋势。析水率可以反映淀粉乳在冷冻与融化交替变换时，淀粉的稳定性。析水率越大，说明其冻融稳定性越差[13]，即冻融稳定性随着生全粉含量的增加而有所提高，冻融稳定性与淀粉的种类、淀粉分子大小、直链淀粉结构及含量的多少都有关，一般情况下，直链淀粉含量越高，冻融稳定性越差[14]。由于淀粉种类不同，马铃薯淀粉分子大于小麦淀粉，马铃薯生全粉中直链淀粉含量低于小麦粉，故随着混粉中马铃薯生全粉比例的增加，混粉的冻融稳定性提高。混粉的吸水性随着马铃薯生全粉添加量的增大而增加，主要原因是马铃薯淀粉的颗粒直径较大，结构较松散，水分子容易渗透，当生全粉加入到小麦粉中，混粉体系的整体结构较为松散，吸水性上升。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，图2同。

淀粉的溶解度和膨润力反映了淀粉和水相互作用的大小[15]。由图2可知，随着马铃薯生全粉含量的增加，混粉的溶解度呈现下降趋势，膨润力出现上升趋势。淀粉的溶解度与淀粉遇水膨胀过程中直链淀粉溢出的含量呈正相关[16]，因为马铃薯生全粉中直链淀粉含量低于小麦粉，故在混粉与水相互作用时，溢出的直链淀粉含量相对也就偏少，导致随着生全粉含量的增加，混粉的溶解度降低。膨润力与淀粉颗粒比表面积、结构和颗粒直径范围有关[14]，马铃薯颗粒直径虽大于小麦粉，但其颗粒范围较广，结构结合较松，这类淀粉所特有的结构特性是支链淀粉分子中D-葡萄糖在C-6和C-3位置上含有磷酸盐酯，具有天然的磷酸基团，磷酸基团具有相互排斥的作用，这也是淀粉膨润力增加的原因之一；另外，马铃薯生全粉中直链淀粉含量与脂肪含量均低于小麦粉，而且直链淀粉-脂类复合物在一定程度上阻碍了淀粉膨胀[17]，这可能也是导致随着马铃薯生全粉添加量的增大，混粉膨润力变大的原因。

图2 马铃薯生全粉-小麦粉混粉溶解度及膨润力变化

2.1.3 马铃薯生全粉-小麦粉混粉糊化特性

由表3可知，马铃薯生全粉的添加使混粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、衰减值、回生值均有所增加，且随着生全粉添加量的增大，继续呈现上升趋势；出峰时间和糊化温度随着生全粉添加量的增加呈现下降趋势。说明生全粉的添加可以增加混粉的黏性，使混粉更易糊化。峰值黏度指淀粉在遇水升温过程中淀粉的膨胀程度[18-19]，支链淀粉含量越高，淀粉颗粒越大，峰值黏度越高[20-22]，所以随着生全粉添加量的增大，混粉体系的峰值黏度增大。有研究表明，淀粉峰值黏度与面条品质存在正相关关系[23]。衰减值反映了淀粉的热糊稳定性，值越大说明淀粉越不耐剪切，生全粉的加入，降低了混粉的热糊稳定性；回生值反映了淀粉的老化情况，生全粉的加入虽然使混粉更易回生，但是适当的回生对于淀粉凝胶强度及韧性具有积极的作用。糊化温度因直链淀粉含量、结晶度的不同而存在差异，直链淀粉含量高、结晶度高的淀粉，其晶体结构紧密，晶体溶解所需热量大，其糊化温度较高，马铃薯淀粉中直链淀粉含量低于小麦粉，且晶体结构为B型晶体，结晶度低于小麦粉，故生全粉的添加会使混粉在加工过程中更易熟制，节约生产成本，提高生产效率。

表3 马铃薯生全粉-小麦粉混粉糊化特征值

2.1.4 马铃薯生全粉-小麦粉混粉的粉质特性

由表4可知，当生全粉添加量为0时，小麦粉吸水率为57.8%，当生全粉添加量增加到45%时，混粉吸水率为65.5%，马铃薯生全粉-小麦粉混粉吸水率(y)随着马铃薯生全粉添加量(x)的增加而增加，将数据进行拟合，其方程为：y=0.157 2x+58.103，R2=0.994，即马铃薯生全粉-小麦粉混粉吸水率与马铃薯生全粉添加量呈显著线性正相关。此结果与图1中马铃薯生全粉-小麦粉混粉吸水性的结果相一致，原因主要包括：一是与马铃薯淀粉颗粒的形态结构有关，其颗粒直径大，颗粒范围广，导致结构疏松，水分子较易渗透；二是马铃薯生全粉自身水分含量低于小麦粉水分含量；三是马铃薯生全粉中含有很多膳食纤维，其持水性高于淀粉，尤其是不溶性膳食纤维的吸水能力更强[23]，这些因素都会导致添加了马铃薯生全粉的混粉体系更易吸水。

表4 马铃薯生全粉-小麦粉混粉的粉质特性

混粉的形成时间随着马铃薯生全粉的添加显著下降，由4.20 min下降至0.85 min，形成时间的长短反映了混粉中面筋含量的多少，由于马铃薯生全粉中不含面筋蛋白，所以将生全粉添加到小麦粉中使得混粉体系中总体的面筋蛋白含量减少，直接减少了面筋的形成时间。混粉的稳定时间反映了面筋的稳定性及面筋的筋力，稳定时间随着生全粉添加量的增加呈下降趋势，从5.72 min下降至0.92 min，因为马铃薯生全粉的吸水性大于小麦粉，故导致混粉面团的吸水率增加，过量的水分会影响面筋的品质[24]，进而影响其稳定性及筋力，使得面团在搅拌时表现出较差的耐搅拌能力，稳定时间下降。混粉的弱化度随着生全粉含量的增加而上升，评价值随着生全粉含量的增加而下降，表明生全粉的添加量增加使得混粉面团的抗机械搅拌力变差，耐揉度下降。总的来说，生全粉的添加量增加使得混粉面团面筋蛋白含量下降，面团吸水率上升，直接导致面团面筋含量及质量下降，也使得面团形成时间、稳定时间下降，面团的耐搅拌能力变差，弱化度增大，评价值减小，改变了面团的粉质特性。

2.2 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条品质

2.2.1 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条的质构特性

由表5可知，面条的硬度、弹性和咀嚼性均随着混粉中马铃薯生全粉添加量的增大而下降；硬度和咀嚼性下降是因为随着混粉中马铃薯生全粉含量的增加，面团吸水率升高，导致面条水分含量上升，又加之马铃薯淀粉糊化温度低，使得生全粉添加量越高的面条越易糊化熟制，面条偏软，导致其硬度和咀嚼度下降。弹性下降是因为马铃薯生全粉中不含面筋蛋白，随着生全粉含量的增加，混粉体系中面筋蛋白的含量下降，不利于面筋网络的形成，使得制成的面条弹性显著下降。当马铃薯生全粉添加量小于15%时，面条的硬度、弹性、咀嚼性无显著变化，当添加量为25%～30%时，各指标之间无显著性差异，当添加量超过30%，面条品质出现了显著性下滑，尤其当添加量为45%时，压延中出现分层，无法压延至1 mm厚制成面条。

表5 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条质构特性

2.2.2 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条的拉伸特性

由表6可知，马铃薯生全粉的添加会显著影响混粉面条的拉伸特性，其拉断力和拉断距离均逐渐下降。在小麦粉面条制作过程中蛋白质有限溶胀相互作用形成二硫键，对面筋网络起到支撑和稳定的作用[25]，小麦淀粉吸水膨胀，有序地填充在面筋网络中，使得小麦面条具有良好的延展性和弹性，面条有较大的拉断力和拉断距离；但马铃薯淀粉颗粒大，吸水性强，影响面筋网络的形成[26]。当马铃薯生全粉添加量小于20%时，混粉面条拉断力与小麦粉面团无显著性差异，拉断距离较稳定，当马铃薯生全粉添加量大于30%时，拉断力与拉断距离显著下降，当添加量为45%时，已经无法压延成面条。

表6 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条拉伸特性

2.2.3 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条的感官评价

由图3可知，马铃薯生全粉的添加量对混粉面条的适口性、韧性、黏性以及透明度和食味等方面的影响是显著的。当添加量小于15%时，感官总评分与小麦粉面条相近，当添加量超过30%时，感官总评分低于80分。由图3可知，混粉面条的适口性和韧性随着马铃薯生全粉添加量的增大出现下降趋势，这是因为生全粉的加入不利于面条中的面筋网络形成，使面筋的筋力和强度有所下降，面条的适口性与韧性也随之减弱。混粉面条的表观和黏性也随着生全粉添加量的增大出现下降趋势，尤其当生全粉添加量超过30%后，面条的评分显著下降，原因是当生全粉的添加量过大时，面筋网络的形成更加不紧密，面片在压延中会出现轻微分层的现象，导致面条在煮后表观形态变得不光滑，再加之马铃薯淀粉的高黏度特性，使得混粉面条的黏度增加。混粉面条的透明度随着生全粉的添加呈现逐渐上升的趋势，这与马铃薯淀粉糊化后呈现高透明度相关。马铃薯淀粉颗粒在加热时因其颗粒结构和高吸水性的特点，能快速糊化，且因糊化完全度高，糊浆中基本没有完整的淀粉颗粒能对光线进行折射，而且马铃薯淀粉颗粒中所含的磷酸基阻止了氢键在淀粉分子间和分子内的缔合作用，从而减少了光线的反射强度，使得糊化后的马铃薯淀粉具有高透明度[27]，当添加量达到35%时，面条表面的不光滑状态会导致视觉上透明度降低。混粉面条的食味因加入了适量的生全粉而具有马铃薯清香味，在添加量为25%时，食味评分最高，但随着生全粉添加量的增大，马铃薯味过重，掩盖了面条本来有的麦香味道，食味有所下降。

图3 马铃薯生全粉-小麦粉混粉面条感官评价

3 结论

通过对马铃薯生全粉和小麦粉基本性质，混粉的水合特性、糊化特性、粉质特性及混粉面条的质构特性、拉伸特性、感官评价进行研究，得出以下结论：与小麦粉相比，马铃薯生全粉脂肪与直链淀粉含量较低，支链淀粉含量较高，淀粉颗粒较大，使得混粉易吸水膨胀，冻融稳定性较高，溶解度较低；加热时糊化温度较低，具有易糊化、高黏度的特点；混粉因吸水性高且不含面筋蛋白，使得粉质特性下滑，面条易糊化熟制，口感偏软，弹性、硬度和咀嚼度下降，抗拉伸性能降低；马铃薯生全粉添加量大于30%时，面条感官总评分显著下降，在添加量为25%时，食味评分最高，具有马铃薯清香味，添加量为30%时，面条透明度最高。