不同添加剂对菱角粉条品质特性及微观结构的影响

李丽，曾令婉莹，金嘉奇，张儒杰，夏志楷

1. 武昌工学院（武汉 430065）；2. 武汉轻工大学（武汉 430023）

粉条是由淀粉制成的线状食品，是我国传统的食品之一，因其口感筋道、滑爽，色泽米白有光泽而深受人们欢迎。制作原料主要包括3类：豆类淀粉、薯类淀粉和谷物类淀粉。豆类淀粉中直链淀粉的含量普遍较高，较为适合制作粉条[1-2]。而菱角淀粉属于水生蔬菜的一种，虽然含有一定量的直链淀粉，但含量不如某些豆类和薯类高，可用于制作粉条，但弹韧性有待于进一步提高。

关于粉条生产及品质改良研究，主要有3个研究方向，一是从富含淀粉的特殊原料中分离提取淀粉，尝试制备具有不同营养特点的高品质粉条，除了通常的豆类、薯类、谷物类农作物外，也有见莲藕、菱角等水生蔬菜原料的报道；二是用复配粉取代单一淀粉生产粉条，复配粉利用不同特性淀粉的营养互补原则，弥补单一淀粉营养特点的局限，所制备的粉条营养更全面；三是通过添加改良剂，改善粉条的色、香、味、质地等特性，最多的是乳化剂类、增稠剂和稳定剂类，既有单一使用也有复配使用[3-5]。

试验以菱角淀粉为原料，以玉米淀粉为辅料，采用特定的工序制备菱角粉条，在制备过程中，采用海藻酸钠、焦磷酸钠及硬脂酰乳酸钠3种添加剂对粉条的品质进行改良，通过设计单因素和正交试验，确定3种添加剂的最佳配方，旨在为菱角粉条的工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菱角淀粉（实验室自制）；海藻酸钠（食品级，南京纳满生物科技有限公司）；硬脂酰乳酸钠（食品级，南京纳满生物科技有限公司）；焦磷酸钠（食品级，河南恩苗食品有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

显恒温水浴锅（HH-2型，常州国华电器有限公司）；电子天平（JA1001型，上海沪析实业有限公司）；便携式手动压面器（永康市益海顺工贸有限公司）；电炉（DK-98-Ⅱ型，天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.3 菱角粉条品质改良工艺流程

1.3.1 工艺流程

加热水搅拌均匀←海藻酸钠↓ 菱角淀粉、硬脂酰乳酸钠、焦磷酸钠→混合→调浆→淀粉糊化→和粉成团→挤压出条→沸水煮条→冷却（置于冷水）→沥干水分→成型→湿粉条（成品）

1.3.2 工艺操作要点1) 称取淀粉，将10%原料淀粉加入不同比例的品质改良剂，充分搅拌均匀备用。2) 量取热蒸馏水（40 ℃）于烧杯中（芡糊用粉∶水=1∶8），加入海藻酸钠，搅拌至溶解，再加入上述淀粉、改良剂混合物，充分搅拌，约3 min，使淀粉均匀溶于水中，无颗粒凝块。3) 将充分混匀的淀粉浆液，置于电炉上加热，并不停搅拌。加热约至5 min，待烧杯内的淀粉完全糊化形成半透明状洁白的半固体态，取下烧杯。4) 快速取出芡糊于剩余的淀粉中，用力揉搓。揉搓要均匀至粉团内无任何颗粒和气泡，此时粉团光滑且有弹性，醒发片刻。5) 将和好的粉团放于手动压面器中，快速挤压于沸水中，沸水中熟1 min后，高温定型使粉条浮起，捞出快速置于冷水中降温冷却3 min。注意压面器出粉口与沸水距离要合适，使粉条不会因自身重力作用而粗细不均。6) 沥干水分，得到湿粉条。

1.4 菱角粉条品质改良的单因素试验

1.4.1 海藻酸钠添加量对菱角粉条品质的影响

按照上述1.3的生产工艺制备菱角粉条，海藻酸钠添加量分别为样品总量的0，0.2%，0.4%，0.6%和0.8%，其他材料添加量为硬脂酰乳酸钠0.1%，焦磷酸钠0.4%。以感官评价为衡量指标，考察海藻酸钠添加量对菱角粉条品质的影响。

1.4.2 硬脂酰乳酸钠添加量对菱角粉条品质的影响

按照上述1.3的生产工艺制备菱角粉条，硬脂酰乳酸钠添加量分别为样品总量的0，0.05%，0.10%，0.15%和0.20%，其他材料添加量为海藻酸钠0.4%，焦磷酸钠0.4%。以感官评价为衡量指标，考察硬脂酰乳酸钠添加量对菱角粉条品质的影响。

1.4.3 焦磷酸钠添加量对菱角粉条品质的影响

按照上述1.3的生产工艺制备菱角粉条，焦磷酸钠添加量分别为样品总量的0，0.1%，0.2%，0.3%和0.4%，其他材料添加量为海藻酸钠0.4%。硬脂酰乳酸钠0.1%。以感官评价为衡量指标，考察焦磷酸钠添加量对菱角粉条品质的影响。

1.5 菱角粉条品质改良的正交试验设计

在确定菱角粉条能够成型的条件的基础上，以3个单因素的试验结果为参考，从各种添加剂的添加量中选取一个适宜区间，设置3个水平，以海藻酸钠添加量、硬脂酰乳酸钠添加量、焦磷酸钠添加量为因素，以菱角粉条的感官品质为评价指标，设计L9(34)正交试验，其中正交试验设计的因素水平表见表1所示。

表1 正交试验设计因素水平表 单位：%

1.6 菱角粉条感官质量评价方法

感官评定是分别对产品的色泽、组织、形态、口感、滋味5个方面进行感官评价。感官评分采用百分制进行评分，由10名与食品专业的相关人员（男生女生各5名）组成评定小组，对菱角粉条进行综合评分，满分100分，每个样品去掉最高分与最低分，取其平均值作为综合评分。单个指标评分以16～20分为优，10～15分为中，1～9分为差。综合评分60分以上为可接受食用。评定方法参照GB/T 23587—2009和赵萌等[14]的评定标准稍有改动，具体评分细则见表2。

表2 菱角粉条评分细则

1.7 菱角粉条微观结构的测定

1.7.1 样品准备

分别选取改良组和空白对照组的湿粉条（沥干表面水分），至于冷冻干燥盘中，预冷冻12 h左右。取出预冷冻样品，置于冷冻干燥机中，冷冻干燥48 h。冷冻干燥结束后，取出样品，用研钵反复研磨，过100目筛，过筛后的样品分别置于密封袋中密封，放入干燥器保存备用[6]。

1.7.2 扫描电镜观察

取一个干净的载物盘，在载物盘上粘一块三角形导电胶作为起始标记，均匀粘2个方形导电胶（高金梅，2017）；揭开第一个胶带，取一小勺改良组样品，将样品按压黏附在胶带上，按紧，用洗耳球吹掉多余的粉末；按照顺序重复上述步骤黏好空白组样品，记录顺序。将准备好的黏有样品的载物盘进行镀金，选用S-43000型扫描电子显微镜（SEM），扫描电压15 kV，选择不同的放大倍数（500，1 000和5 000倍），转换视野进行观察，输出图谱。

1.8 试验数据处理

品质改良单因素和正交试验的数据，主要采用Microsoft·Excel软件对试验数据进行处理；微观结构的图片式从5张组图中选择1张最有代表性的图片。

2 结果与分析

2.1 海藻酸钠对菱角粉条感官品质的影响

由图1可知：海藻酸钠添加量0～0.4%范围内时，菱角粉条评分逐渐增加，添加量0.4%时，样品的综合评分最高，为83分；原因可能是海藻酸钠作为一种亲水胶体，其亲水基团可以与菱角淀粉分子通过水合作用形成三维网状结构，具有极强的增稠作用，它可使菱角粉条结构变得紧密，弹韧性增强[7-8]；海藻酸钠添加量0.4%～0.8%范围内时，菱角粉条的评分逐渐减小，原因可能是，海藻酸钠的逐步增加，可能会与淀粉分子形成竞争，在一定程度上影响淀粉的糊化和老化，导致样品的韧性和强度逐渐减弱，所以综合评分反而下降。

图1 海藻酸钠添加量对菱角粉条感官品质的影响趋势图

2.2 硬脂酰乳酸钠对菱角粉条感官品质的影响

由图2可知：硬脂酰乳酸钠添加量0～0.1%范围内时，菱角粉条的评分逐渐增加，添加量0.1%时，样品的综合评分最高，为83分；原因可能是硬脂酰乳酸钠作为一种乳化剂，可使粉条的内部组织结构更加均匀，口感相对较好，综合评分会有一定增加；硬脂酰乳酸钠添加量0.1%～0.2%范围内时，菱角粉条的评分逐渐减小，原因可能是，硬脂酰乳酸钠添加过多时，可和直链淀粉形成较多的复合物，阻碍了直链淀粉之间的相互缠绕和交联，进而影响凝胶网络结构的形成，所以综合评分反而下降。

图2 硬脂酰乳酸钠添加量对菱角粉条感官品质的影响趋势图

2.3 焦磷酸钠对菱角粉条感官品质的影响

由图3可知：焦磷酸钠添加量0～0.4%范围内时，菱角粉条的评分逐渐增加，添加量0.4%时，样品的综合评分最高，为83分；原因可能有焦磷酸钠可增强淀粉的黏着性和吸水性，利于体系的吸水膨胀，促进三维网状结构的稳定性，同时也有助于淀粉的回生；同时，焦磷酸钠对粉条的断条率影响也较大，随着焦磷酸钠添加量的增大，粉条的断条率下降，但添加过多时，会对样品的色泽和口感产生一定影响。

图3 焦磷酸钠添加量对菱角粉条感官品质的影响趋势图

2.4 菱角粉条品质改良的正交试验结果与分析

从表3的极差分析结果可知，极差最大的为C因素，其次为A因素和B因素，故因素的主次顺序为C＞A＞B，即焦磷酸钠添加量＞海藻酸钠添加量＞硬脂酰乳酸钠添加量。试验的评定标准为感官品质的综合评分，因此评分越高，表征感官品质越好，所以应选取评分较高的水平，从k值的大小，可得出最佳的因素水平为A3B2C2，而正交试验中综合评分最高的组合为A3B3C2，由于最佳组合A3C2B2并不包含正交试验表中的9组试验方案之中，因此，需要对最优方案进行验证。

表3 正交试验结果分析表

选用最佳条件为A3B2C2，生产菱角粉条进行验证性试验，并根据1.6所述的方法进行评分，得出其综合评分为91分，高于A3B3C2组的评分88，因此最优方案为A3B2C2，即海藻酸钠添加量0.5%、焦磷酸钠添加量0.4%、硬脂酰乳酸钠添加量0.1%。

2.5 正交试验结果的方差分析

从表4可知，A（海藻酸钠）、B（硬脂酰乳酸钠）、C（焦磷酸钠）3个因素都对菱角粉条的品质有显著性影响，且影响的顺序是C＞A＞B，即焦磷酸钠的影响最大，其次是海藻酸钠，影响最小的是硬脂酰乳酸钠；因此在实际生产中，应注意控制好各种添加剂的用量。

表4 方差分析表

2.6 菱角粉条的微观结构及分析

由图4和图5可知，对于空白对照组而言，样品在放大500和1 000倍时，可见明显的网状晶体结构，结构较为匀称、孔洞分布基本均匀，表面较为粗糙；对于改良组而言，样品放大500倍时，亦呈现清晰的网状晶体结构，放大至1 000倍时，样品呈现明显的片层结构，结构相对紧实，表面光滑度增加。由此可以推断，样品经改良后，其弹韧性会有一定改善。

图4 空白组电镜观察

图5 改良组电镜观察

3 结语

试验结果表明，海藻酸钠添加量0.5%、硬脂酰乳酸钠添加量0.1%、焦磷酸钠添加量0.4%时，所制备的菱角粉条评分最高（91分）。电镜试验结果表明，与空白对照组相比，改良组呈现明显的片层晶体结构，结构相对紧实，表面光滑度增加。按照试验确立的最佳配方及工艺，所制备的粉条色泽米白，有菱角风味、半透明，表面光洁、结构均匀、口感细腻且富有弹性。用菱角淀粉制备菱角粉条，不仅可以拓展传统粉条的花色品种，同时也能进一步拓宽菱角的开发利用领域，进而提升水产作物的附加值，具有较好的经济效益和广阔的市场前景。