半干马铃薯热干面制作工艺研究

熊添，梅新，王少华，何建军，施建斌，隋勇，蔡沙，陈学玲，范传会，蔡芳

（湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北省农业科技创新中心农产品加工分中心，湖北 武汉 430064）

马铃薯发源于南美洲，适合季节性间、套、复种，具有抗灾耐旱、耐盐碱、耐贫瘠的特点，因其易种、高产且营养全面的优点，在世界范围内被广泛种植，它既是应对危机灾害的“救命粮”，也是营养丰富多元的健康食品，被誉为“生命的食物”和“地下的苹果”[1-2]。将新鲜马铃薯加工成马铃薯全粉可保留其除薯皮以外的全部干物质且在常温下储存15年～20年，可作为国家战略储备粮，能解决马铃薯因季节性收获和部分地区产能过剩造成的原料积压，极大减少马铃薯保鲜储存的费用和损耗，扩大马铃薯食品的种类和覆盖范围。

自2015年原农业部提出实施马铃薯主粮化战略以来，多家科研机构及龙头企业已研制300多款不同占比的马铃薯主食。马铃薯热干面是依据湖北地方饮食特色对马铃薯主食进行本土化改造的典型代表，从鲜马铃薯热干面到非油炸方便型马铃薯全粉热干面，马铃薯热干面的品类日益丰富。已有学者在马铃薯热干面的新产品开发，制作工艺优化及品质改良等方向做了大量系统性的研究工作[3-8]。

半干面是一种新型方便面食，含水量为20%～25%，面条在贮藏过程中不易粘黏，保存期相较于鲜面而言可从常温2 d～3 d提高到常温3个月左右，而含水量和口感又优于以方便面、挂面为代表的干面条，半干面因其较好的食用品质、方便性及储藏性而深受消费者喜爱[9]。本研究以马铃薯全粉和面粉为主要原料制作半干马铃薯热干面，通过单因素和正交试验优化半干马铃薯热干面制作工艺，为后续开发出煮食方便、面条筋道、营养健康、适用于工业化生产的半干马铃薯热干面提供一定的理论依据和研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯全粉（熟制）：内蒙古富广食品有限公司；谷朊粉：封丘华丰粉业有限公司；高筋小麦粉：河南天香面业有限公司。胰酶（5万U/g）、糖化酶（10万U/mL）、胃蛋白酶（10万U/g）：上海源叶生物科技有限公司；氢氧化钠、硫酸铜（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；食用碱：市售。

1.2 仪器与设备

AG110-25压面机：北京香荷万寿山食品机械厂；HE53/Z02水分测定仪：上海梅特勒-托利多仪器有限公司；FJ-15发酵箱：广东顺德亿高电器有限公司；TMS-PRO质构仪：美国FTC公司；BS-210分析天平：北京赛多利斯科学仪器有限公司；DZF-6050真空干燥箱：上海索谱仪器有限公司；HPX-16085-Ⅲ恒温恒湿箱、DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；LGJ-25C冷冻干燥机：北京四环科学仪器厂；SHA-B恒温振荡器：常州国华电器有限公司；PF-5R离心机：长沙平凡仪器仪表有限公司；K4980自动凯氏定氮仪：济南海能仪器股份有限公司；FCD-188S双层门冰柜：青岛海尔特种电器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 半干马铃薯热干面制作工艺

按设定比例配制500 g马铃薯全粉-面粉混合物，并以此为基准（100%）加入25 g谷朊粉（5%），5 g食盐（1.0%），4 g食用碱（0.8%），混合均匀后加入210 mL饮用水（42%）。和面15 min后，将面团放入35℃、湿度85%条件下的发酵箱中醒面30 min，利用压面机压片切条功能将面团制作为面条。在设定温度、湿度条件下热风干燥烘干面条，保证干燥结束后面条水分含量控制在20%～26%。

1.3.2 热干面断条率测定

取40根长约20 cm的热干面，将其置于1 000 mL沸水中，保持沸腾状态煮至最佳蒸煮时间，用竹筷将热干面轻轻挑出，数出热干面断条数，按下式计算热干面蒸煮断条率。

1.3.3 热干面吸水率和蒸煮失落率测定

取20 g热干面，置于1 000 mL沸水中，保持沸腾状态煮至最佳蒸煮时间，用漏勺捞出放入冷水，将热干面捞出沥水5 min，然后将其放入烘箱中烘到恒重，按下式计算吸水率和失落率。

1.3.4 半干马铃薯热干面质构特性测定

将半干马铃薯热干面置于沸水中煮至最佳蒸煮时间后捞出，参照施建斌等[10]的方法对热干面的剪切力、拉伸力、黏力进行测定。

1.3.5 单因素试验

分别研究不同马铃薯全粉添加量（0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%，干燥温度：30℃，湿度：70%）；干燥温度（20、25、30、35、40℃，马铃薯全粉添加量：20%，干燥湿度：70%）；干燥湿度条件（50%、60%、70%、80%、90%，马铃薯全粉添加量：20%，干燥温度：30℃）下热干面的蒸煮特性（断条率、吸水率、失落率）及感官评分的变化。

1.3.6 正交试验

在单因素试验基础上，以半干马铃薯热干面感官评分为指标，选取马铃薯全粉添加量、干燥温度、干燥湿度进行三因素三水平正交试验，因素水平见表1，测定热干面蒸煮特性及质构特性（黏性、剪切、拉伸）。

表1 半干马铃薯热干面正交试验因素水平Table 1 Orthogonal experiment factor level table of semi-driedpotato hot dry noodles

1.3.7 感官评分

感官评定小组由10名经过感官评定培训的专业人员组成，根据色泽、表观状态和适口性等指标对热干面进行综合评分，总分为100分，评判标准如表2[11]，所有测定试验重复3次取平均分为最终感官评分。

表2 半干马铃薯热干面感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards for semi-dried potato hot dry noodles

1.3.8 淀粉消化特性测定

参照张习军等[12]的方法略作修改，称取2.5 g热干面于碾钵，加入少量pH6.9的磷酸盐缓冲液，研成均匀糊状后转入50 mL比色管中，用pH6.9的磷酸盐缓冲液定容至25 mL，并于37℃下预热5 min，加入质量分数为1%的胰酶和糖化酶各3.5 mL，分别在37℃水浴酶解 0、20、120 min 后于 6 000 r/min 下离心 10 min，测定水解液中葡萄糖含量分别记为G0、G20、G120。参照下式计算快速消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）（在20 min内被酶解消化淀粉）、慢速消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）（在 20 min～120 min 内被酶解消化淀粉）、抗消化淀粉（resistant starch，RS）（在 120 min内未被酶解消化淀粉）的含量。

1.3.9 蛋白质消化特性测定

参照苏钰亭等[13]的方法略作修改，取2.5 g热干面放入50 mL离心管，加入25 mL 0.1 mol/L HCl后匀浆成糊状，加入10 mg胃蛋白酶与之混合均匀，于37℃下恒温振荡酶解4 h，用pH值为8.0的1.0 mol/L磷酸缓冲液调节酶解液至中性。加入10 mg胰蛋白酶，继续于37℃下恒温振荡反应4 h，100℃下水浴灭酶5 min后，将酶解液于6 000 r/min下离心10 min，收集上清液，测定其含氮量Nt，热干面蛋白质体外消化率按下式计算。

1.4 数据分析方法

试验数据经Microsoft Excel处理后，Origin作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 马铃薯全粉添加量对热干面蒸煮特性和感官评分的影响

不同马铃薯全粉添加量的半干马铃薯热干面的蒸煮特性见表3。

表3 不同马铃薯全粉添加量的半干马铃薯热干面的蒸煮特性Table 3 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles with different addition amounts of whole potato flour

如表3所示，马铃薯全粉添加量少于25%时，热干面完整性好，并未出现断条情况，而当马铃薯全粉添加量达到30%以后，热干面出现轻微断条。

面条的吸水率和失落率是评价面条蒸煮特性的重要指标，吸水率反映了面条在煮制过程中吸附和持水能力，吸水率过高，面条过于软黏，适口性较差；吸水率过低则会影响面条的复水能力，使得面条口感粗糙。因马铃薯全粉富含具有较强吸水溶胀性膳食纤维，与水相结合的能力高于小麦淀粉，本研究中随着马铃薯全粉添加量的增加，面条吸水率逐步升高。Curti等[14]利用马铃薯纤维改善面包贮藏期间的理化性质，同样发现马铃薯全粉中的膳食纤维可通过抑制氢质子的流动性来提高面团的持水性。

失落率即干物质损失率，反映了面条在煮制过程中的混汤程度。失落率越小，面条耐煮性越好，不易糊汤；失落率越大，说明在煮制过程中溶解到水中的物质较多，即面条易混汤[7]。添加马铃薯全粉后，绝大多数热干面失落率有所下降，但差异不明显。当马铃薯全粉添加量为15%时，热干面失落率最小，与对照组相比下降了9.13%。不同马铃薯全粉添加量的半干马铃薯热干面的感官评分见图1。

图1 不同马铃薯全粉添加量的半干马铃薯热干面的感官评分Fig.1 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles with different addition amounts of whole potato flour

从图1可看出热干面的感官评分随马铃薯全粉添加量的增加呈先下降再上升后下降变化趋势，马铃薯全粉添加量为15%～25%时热干面感官评分较高，而马铃薯全粉添加量超过25%时，由于马铃薯全粉的过度添加使得热干面的色泽变暗、口感变差。综合半干马铃薯热干面的蒸煮特性、感官评价结果可知，在其他因素水平一定条件下，马铃薯全粉最适添加量为20%。

2.1.2 干燥温度对热干面蒸煮特性和感官评分的影响

不同干燥温度下半干马铃薯热干面的蒸煮特性见表4。

表4 不同干燥温度下半干马铃薯热干面的蒸煮特性Table 4 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles at different drying temperatures

如表4所示，干燥温度在20℃～40℃时，半干马铃薯热干面形态保持完好，均未出现断条。但随着干燥温度的升高，热干面吸水率呈现缓慢上升趋势。在干燥条件下，热干面表面水分蒸发速度快于内部水分外迁至表面的速度，面条表面易出现壳化，升温促使内部水分气化并进一步向外迁移，冲破表面硬壳形成裂纹，在热干面蒸煮时水分通过裂纹进入面条内部，导致吸水率变高[15]。干燥温度对热干面失落率的影响不明显，不同干燥温度下，各组热干面失落率差值最高仅为0.62%。当干燥温度为25℃时，热干面失落率相对最低，为11.08%。不同干燥温度下半干马铃薯热干面的感官评分见图2。

图2 不同干燥温度下半干马铃薯热干面的感官评分Fig.2 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles at different drying temperatures

由图2可知，热干面感官评分随干燥温度的升高呈先上升后下降趋势，干燥温度为30℃时，热干面的感官评分最高，为87.85。综合半干马铃薯热干面蒸煮特性、感官评价结果，确定在其他因素水平一定条件下，最适干燥温度为30℃。

2.1.3 干燥湿度对热干面蒸煮特性和感官评分的影响

干燥湿度对半干马铃薯热干面蒸煮特性的影响见表5。

表5 不同干燥湿度下半干马铃薯热干面的蒸煮特性Table 5 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles under different drying humidity

由表5可知，干燥湿度在50%时热干面出现了5%断条情况，此时面条相对来说吸水率最高而失落率最低。干燥湿度为60%～90%时，热干面的吸水率和失落率分别在108.97%～114.49%和12.07%～12.13%波动，差异不明显。不同干燥湿度下半干马铃薯热干面的感官评分见图3。

图3 不同干燥湿度下半干马铃薯热干面的感官评分Fig.3 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles under different drying humidity

由图3可知，热干面感官评分随干燥湿度的升高呈先上升后下降趋势，干燥湿度为70%时，热干面的感官评分最高，为87.53。综合马铃薯热干面蒸煮特性、感官评价结果，确定在其他因素水平一定条件下，最适干燥湿度为70%。

2.2 正交试验结果

制作半干马铃薯热干面L9（33）正交试验结果如表6所示。从极差R值来看，所考察3个因素中，对半干马铃薯热干面感官评价影响大小顺序为A＞B＞C，说明对半干马铃薯热干面感官评分影响最大因素是马铃薯全粉的添加量，其次是干燥温度，干燥湿度对其影响较小。分析各因素水平得到最优组合为A2B2C2。由于极差分析得到的最优工艺组合并未在所实施的正交试验中，为考虑优化条件的再现性，对所得优化工艺进行3次重复试验验证，得到的综合评分结果为90.00，分数高于正交表中各组合感官评价。因此，制作半干马铃薯热干面最佳工艺为马铃薯全粉添加量为20%，干燥温度为30℃，干燥湿度为70%。

表6 半干马铃薯热干面正交试验因素水平表Table 6 Orthogonal experiment factor level table of semi-dried potato hot-dry noodles

质构分析仪可测量与力学特性有关的食品质地特性并对结果进行准确的数量化处理，而断条率、吸水率、失落率则可真实反映热干面在蒸煮过程中的品质变化情况，本研究采用理化指标与感官评价相结合的方法对热干面品质进行研究，可获得更加准确且具有说服力的结果[16-17]，从而避免人为因素对食品品质评价结果的主观影响[18]。剪切力一定程度上反映了面条的适口性，拉伸力可表征面条的韧性，黏力则与面条的爽口程度相关，剪切力、拉伸力和黏力过高和过低均会导致热干面品质劣变。正交试验中9组面条的质构特性（剪切力、拉伸力、黏性）和蒸煮特性的结果如表7所示。

表7 正交试验中半干马铃薯热干面的蒸煮特性及质构特性Table 7 Cooking characteristics and texture characteristics of semi-dried potato hot dry noodles in orthogonal experiment

由表7可知，第5组面条断条率为0，吸水率为113.43%，失落率为13.21%，剪切力、拉伸力、黏性都处于中间水平，与其感官评分最高的结果一致。

2.3 消化特性分析

用上述研究得到的最优工艺条件制作半干马铃薯热干面，并对其淀粉和蛋白质的消化特性进行分析。缪铭等[19]和Englyst等[20]依据淀粉的生物可利用性，即其在小肠中消化吸收的情况将淀粉分为快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）及抗性淀粉（RS）3类。制得马铃薯热干面中RDS含量较低，为2.02%；SDS含量较高，为10.79%；RS含量最高，为87.19%。食用RDS可产生高血糖应答及胰岛素抵抗，易引起一些与饮食相关的慢性疾病或代谢综合症；SDS则在人体中持续消化释放葡萄糖，具有维持低血糖应答的特性，会引起胰岛素少量分泌，减少脂肪合成，让人较长时间维持饱腹感[21]。RS很难被人体消化，只在大肠中被微生物发酵产生短链脂肪酸，食用RS含量高的食物产生的热量很少且有利于肠道健康[22]。马铃薯热干面中RS含量最高，可能因为马铃薯全粉中高膳食纤维含量阻碍了淀粉消化、延缓了淀粉吸收[4]。蛋白质体外消化率反应了其被吸收的能力，消化率越高，蛋白质被机体吸收的数量越多，其营养价值也越高。制得样品蛋白质体外消化率为66.75%，这表明半干马铃薯热干面中大部分蛋白质可以被吸收利用，营养价值高。

3 结论

在半干马铃薯热干面的制作工艺中，马铃薯全粉添加量对热干面感官评分和蒸煮特性的影响程度要大于干燥温度和干燥湿度。由于马铃薯全粉中含有较高的膳食纤维，相对于普通的热干面而言，食用添加马铃薯全粉的热干面更有益于人体健康，但添加量不宜超过30%，过量添加马铃薯全粉热干面易出现断条和色泽褐变。经单因素试验和正交试验优化得到制作半干马铃薯热干面的最优工艺条件为马铃薯全粉添加量20%，干燥温度30℃，干燥湿度70%；感官评分为90.00。在此条件下制作的面条散发小麦和马铃薯混合清香，表面光滑，适口性好，弹性筋道且蒸煮性能良好，具有较好的食用品质。与此同时，面条的RS含量高达87.19%，蛋白质体外消化率为66.75%，属高蛋白吸收，低能量转化的食物，营养价值良好，适度食用能使人产生饱腹感且有一定的降低血脂、血糖功能特性。

在推行马铃薯主食化的大背景下，马铃薯热干面及其衍生产品因食用品质与功能特性兼具，有着广阔的开发前景。本研究对半干热干面制作工艺中的3个关键因素马铃薯全粉添加量、干燥温度、干燥湿度进行了优化和改良，但由于半干面含水量相对较高，在延长保质期、提升储藏性能等方面仍有较大提升空间，未来可在马铃薯热干面的调味、包装、储藏、抑菌防腐等方面着重研究，全面提升马铃薯热干面的制作水平，以期早日实现马铃薯热干面的市场化、规模化、产业化生产。