甘薯生全粉对面团特性及馒头品质的影响

蔡沙，蔡芳，施建斌，隋勇，熊添，何建军，陈学玲，范传会，家志文，梅新

（湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北武汉 430064）

甘薯又名地瓜、红薯，是我国仅次于水稻、小麦、玉米的主要粮食作物[1]。甘薯中富含淀粉、可溶性糖，以及多种维生素及钙、磷、铁等无机盐类，新鲜甘薯还含有较高含量的微量元素以及抗氧化物质如多酚等，是天然的“生理碱性”食物，具有调节体内酸碱平衡、提高免疫力、促进消化和防癌等作用[2-5]。甘薯全粉保持了甘薯果肉的色泽、风味，包含新鲜甘薯中除薯皮以外的全部干物质：淀粉、蛋白质、糖、脂肪、纤维、灰分、维生素、矿物质等[6]。与小麦粉等混合配粉后制作成食品，可使其蛋白质组成更加全面，从而更有效地发挥甘薯的营养保健价值[7]。

田双起等[8]研究发现，甘薯生全粉作为添加剂制作食品时，添加量越高，面条断条率越高，馒头面包弹性越差，饼干越难成形，但在一定的添加量范围内可制作出风味、口感尚佳的面条、馒头和饼干。冯悦、朱红等[9,10]的研究结果表明，甘薯全粉具有较高的持水性和冻融稳定性且全粉糊黏度较高，可添加到休闲食品或者冷冻食品中稳定食品质构，改善产品外观和口感，也可以加工成速溶固体饮料。贾玉华等[11]在研究甘薯渣粉对小麦粉面团物化特性及面包品质影响时发现，含不同比例甘薯渣粉的混合粉在吸水量、形成时间、稳定时间等指标上存在显著差异；面团拉伸距离、拉伸面积不显著，拉伸最大力存在显著差异；当甘薯渣粉添加量为0～9%时，面包硬度增大不显著，且此时的感官评分较高。

本研究利用甘薯生全粉和小麦粉配粉，研究甘薯生全粉添加量对面团特性以及馒头品质影响，以期为甘薯生全粉的利用和精深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘薯生全粉，湖北根聚地农业发展股份有限公司；小麦粉，一加一天然面粉有限公司。

1.2 仪器与设备

CS-580A 分光测色仪，杭州彩谱科技有限公司；TA-XTPlus 质构仪，英国Stable Micro Systems 公司。Mixolab 混合试验仪，法国肖邦技术公司。

1.3 方法

1.3.1 甘薯生全粉中基本成分的测定

甘薯生全粉中灰分、蛋白质、脂肪和淀粉等含量的测定分别参照GB 5009.4-2016、GB 5009.5-2016、GB 5009.6-2016、GB 5009.9-2016中的方法进行。

1.3.2 混粉特性分析

1.3.2.1 混粉（甘薯生全粉-小麦粉）的制备

甘薯生全粉与小麦粉按一定比例混合后得混粉，分别制备甘薯生全粉质量分数为0、5%、10%、20%、30%、40%、50%的混粉备用。（如甘薯生全粉添加量为5%的混粉：小麦粉95 g 和甘薯生全粉5 g，其它不同比例的混粉添加量以此类推）。

1.3.2.2 持水性

参照蔡沙等[12]的方法进行测定。取一定量样品，记为M1，按料液比1:20（g/mL）加入蒸馏水，室温条件下搅拌30 min，2 500 r/min 离心10 min，弃上清液，沉淀物称重记为M2，按下式计算持水性（A，g/g）：

1.3.2.3 持油性

参照蔡沙等[12]的方法进行测定。取一定量样品，记为M3，按料液比1:10（g/mL）加入大豆油，充分混匀，室温条件下放置1 h，1 500 r/min 离心10 min，残渣物称重记为M4，按下式计算持油性（B，g/g）：

1.3.3 面团物化特性分析

1.3.3.1 面团的制备

按混粉与水的比例1:0.9混合，搅拌至可以用手握成团即可（5 min左右）。

1.3.3.2 粉质特性

参照张纷等[13]的方法进行测定。实验协议为Chopin+，搅拌刀转速80 r/min，面团质量75 g，水箱温度30 ℃，目标扭矩（1.1±0.05）N·m。运行过程中，温度设置分为三个阶段，第一阶段（恒温阶段），30 ℃保持8 min；第二阶段（升温阶段），以4 ℃/min 升温到90 ℃，并在此温度下保持10 min；第三阶段（降温阶段），以4 ℃/min 从90 ℃降温到50 ℃，并在此温度下保持5 min。

1.3.3.3 糊化特性

参照肖东等[14]的方法并作适当修改。取适量（小于10 mg）样品放于DSC 坩埚中，压平，使之均匀地平铺于坩埚中，压盖密封，4 ℃贮存1 晚。测试条件：扫描温度范围为20～95 ℃，升温速率均为10 ℃/min，测定时以空坩埚作为参比，载气为氮气，流量为50 mL/min。每组样品重复测试三次，取平均值。

1.3.3.4 质构

参照林江涛等[15]的方法并作适当修改。测前速度25 m/s、测中速度5 m/s、测后速度5 m/s；目标模式：应变；触发模式Auto（Force），触发力：5.0 g。

1.3.3.5 核磁

参照肖东等[14]的方法并作适当修改。取3 g 甘薯混粉面团样品，制成直径为1.5 cm、高为2 cm 的圆柱形样品，并使用保鲜膜包裹样品。测试参数：采样点数2048，重复扫描次数8，弛豫衰减时间1 000 ms。通过CPMG 脉冲序列表征样品的横向弛豫时间。

1.3.4 馒头制作工艺流程

称取甘薯生全粉、小麦粉共200 g（混合粉），2 g酵母，加入适量温水（约90 g），充分搅拌直至无颗粒，反复揉制，直至面团不粘手、不粘盆、表面光滑均匀、无明显白块且富有弹性；于35 ℃、湿度70%条件下第一次发酵1 h。发酵完毕后，揉捏按压将面团中的气体排出直至面团横切面无较大气孔；切割面团，制成馒头坯。于相同条件下进行二次醒发，时间20 min，二次醒发后于蒸锅内蒸制20 min，冷却至室温即可。

1.3.5 馒头综合品质分析

1.3.5.1 感官评价

将馒头切成数块，选择10 名同学组成感官评价小组，用描述性的感官评估方法对馒头的色泽、风味和口感等方面进行评分，评分结果取10 名同学的平均值。馒头的感官品质评价标准见表1。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard

1.3.5.2 比容

参照GB/T 21118-2007 中的方法并作适当修改。将蒸制后的馒头冷却1 h 后，测定馒头的质量、体积。根据国标中小米体积置换测定法测量馒头的体积，再根据公式计算馒头的比容，每组实验做3 次平行，取平均值作为最终结果。

式中：

P——馒头比容，mL/g；

V——馒头体积，mL；

M——馒头质量，g。

1.3.5.3 白度

参照蔡沙等[16]的方法进行测定。将馒头切片置于传感器下直接测量，在平行测试中令传感器与馒头每次在不同位置接触以获取不同测试点。每组实验做3次平行，取其平均值作为最终结果。测定L*、a*、b*的值，根据公式计算样品的白度。

式中：

L*——明亮指数；

a*——红绿值；

b*——黄蓝值；

W——亨特白度。

1.3.5.4 质构

参照林江涛等[15]的方法并作适当修改。将冷却了的甘薯馒头切成大约2 cm 厚的均匀馒头片；测试前速率为1.0 mm/s，测试中速率为5.0 mm/s，测试后速率为5.0 mm/s；压缩率：75%；每组实验做多次平行，最终结果取其平均值。

1.4 数据处理

采用Excel 2013和SPSS 17.0分析软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 小麦粉和甘薯生全粉基本成分分析

如表2所示，甘薯生全粉中主要成分为淀粉，含量约为64.60%，高于小麦粉（59.00%）中淀粉含量；蛋白质含量为4.21%，低于小麦粉（11.20%）中蛋白质含量；脂肪含量为1.13%，略高于小麦粉（0.74%）中脂肪含量。

表2 小麦粉和甘薯生全粉中基本成分含量（%）Table 2 Content of basic components in wheat flour and raw sweet potato flour

2.2 甘薯生全粉添加量对混粉特性影响

甘薯生全粉添加量对混粉特性的影响如图1所示，由图可知，随着混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性逐渐增大，持水性与样品中淀粉的含量和性质有关，直链淀粉越多，吸水能力越强[17]。随着混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性不断增加，说明甘薯生全粉的持水能力较强，其直链淀粉含量高于小麦粉[18]，这与相关研究结果一致：小麦中的直链淀粉约占总淀粉质量分数的12.56%～14.74%[19,20]，而甘薯生全粉的直链淀粉约占总淀粉质量分数的18%左右。

图1 甘薯生全粉对混粉特性影响Fig.1 Influence of raw sweet potato flour on characteristics of mixed flour

随着混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持油性呈先增大后减小的变化趋势。甘薯生全粉质量分数为10%和30%时，混粉持油性最高（分别为2.12 g/g和2.07 g/g），甘薯生全粉质量分数为0%和5%时，混粉持油性最低，分别为1.66 g/g 和1.77 g/g。持油性与样品中亲油性物质的含量和性质有关，脂类、疏水性蛋白等含量越高，持油能力越强[21]。添加了甘薯生全粉的混粉持油性高于小麦粉，说明甘薯生全粉的持油能力较强，这是因为其脂肪含量高于小麦粉，小麦中的脂肪含量约为0.80%，而甘薯生全粉的脂肪质量分数约为1.13%。此外，由于甘薯生全粉中蛋白质量分数（4.21%）低于小麦粉（11.00%），加入过多的甘薯生全粉会减少蛋白和脂肪形成络合物，反而导致其持油性稍有下降。

2.3 甘薯生全粉添加量对面团特性的影响

2.3.1 粉质特性

甘薯生全粉添加量对面团粉质特性的影响如图2所示，由图2可知，随着生全粉含量的增加，形成时间和稳定时间呈逐渐减小的变化趋势，形成时间从4.52 min 下降至2.34 min，稳定时间从6.58 min 下降至2.07 min。随着生全粉含量的增加，弱化度呈逐渐上升的变化趋势，从106 增加至273，粉质指数呈逐渐下降的变化趋势，从50 下降至25。说明甘薯生全粉的加入会使得面团的粉质特性变差，对剪切力降解的抵抗力变低，面筋强度变小，加工处理性能变差。

图2 甘薯生全粉对面团粉质特性的影响Fig.2 Influence of raw sweet potato flour on farinograph characteristic of dough

一般而言，面团的形成时间、稳定时间越大而弱化度越小，面团的粉质特性越好[22-24]。由试验结果可知，未添加甘薯生全粉的面团特性最好，随着甘薯生全粉含量的增加，面团中面筋蛋白逐渐被稀释，面团筋力减弱，面团稳定性下降、弱化度升高、粉质指数降低，面团的加工性能变差。

2.3.2 糊化特性

甘薯生全粉添加量对面团糊化特性的影响如图3所示，由图可知，随着甘薯生全粉含量的增加，面团的TO、TP、TC均呈逐渐增大的变化趋势，因面团中淀粉类型和直链淀粉含量的不同，表现出的糊化特征不同，糊化特性参数与面团中直链淀粉含量存在着一定的相关性[25]。

图3 甘薯生全粉对面团糊化特性的影响Fig.3 Influence of raw sweet potato flour on pasting characteristic of dough

2.3.3 质构

甘薯生全粉添加量对面团质构特性影响如图4所示，由图可知，随着甘薯生全粉含量的增加，面团的硬度呈逐渐增大的变化趋势，添加质量分数为0～30%时，面团的硬度增加趋势较为缓慢，由3 409 g 增加至7 485 g；添加质量分数为30%～50%时，硬度增加趋势明显，由7 485 g 增加至13 575 g。随着甘薯生全粉含量的增加，弹性呈逐渐减小的变化趋势，由0.9 减小至0.771，这主要是因为甘薯生全粉不含面筋蛋白，随着其含量增加，面筋蛋白含量减少，面筋网络结构变弱，因此面团弹性减弱，硬度增加。

图4 甘薯生全粉对面团质构特性的影响Fig.4 Influence of raw sweet potato flour on texture characteristic of dough

2.3.4 核磁

表3为利用LF-NMR 中的CPMG 序列所反演并计算出来的甘薯生全粉-小麦混合面团的各水分状态的峰面积，由表可知，甘薯生全粉质量分数从10%增加至50%时，混合面团A21的峰面积百分比逐渐减小，而A22逐渐增大。这能是因为甘薯生全粉-小麦混合面团中亲水基团有氢键位点，可以与水分子形成氢键，引起氢键结构的变化从而影响水分的迁移，使面团对弱结合水的束缚力增强[26]。甘薯生全粉面团中深层结合水峰面积百分比达到98%，表明甘薯生全粉有较强的持水能力。

表3 甘薯生全粉对面团水分含量的影响Table 3 Influence of raw sweet potato flour on moisture content of dough

LF-NMR 横向弛豫时间t2可以反映水分的自由度，从表3可以看出，随着甘薯生全粉含量从10%增加至50%时，混合面团t22逐渐减小，表明面团内的弱结合水被蛋白质及淀粉分子束缚的强度增加，流动性下降。

2.4 生全粉添加量对甘薯生全粉馒头综合品质分析

2.4.1 生全粉添加量对甘薯生全粉馒头感官评价的影响

甘薯生全粉添加量对馒头感官评价的影响如图5所示，由图可知，随着甘薯生全粉含量的增加，甘薯生全粉馒头的感官评价得分呈逐渐减小的变化趋势，未添加甘薯生全粉时，馒头的感官评分最高为86，而后逐渐减小至48。这主要是因为随着甘薯生全粉含量增加，混粉面团中面筋蛋白的含量减少，面团缺乏弹性，导致馒头出现不易醒发、成型难、口感降低等问题[27,28]，使其感官评分降低。

图5 甘薯生全粉对甘薯生全粉馒头感官评价的影响Fig.5 Influence of raw sweet potato steamed bread on sensory evaluation

2.4.2 生全粉添加量对甘薯生全粉馒头比容和白度的影响

甘薯生全粉添加量对馒头比容和白度的影响如图6所示，由图可知，随着甘薯生全粉质量分数的增加，馒头的比容逐渐降低，出现这种现象可能是因为甘薯粉中不含面筋蛋白，当馒头中添加过多的甘薯生全粉时，会稀释面团中面筋蛋白的网络结构，面团的持气性变差[29]，导致馒头组织内部的气孔紧密，使其硬度增大，导致馒头比容的减小[5]。随着甘薯生全粉含量的增加，馒头的白度也逐渐降低，馒头白度降低的原因有以下两点：一是甘薯生全粉呈紫色，其颜色对馒头色泽产生了影响；二是在馒头制作过程中甘薯组织内部的多酚氧化酶发生酶促褐变造成馒头色泽变暗[27,30]。

图6 生全粉对甘薯生全粉馒头比容和白度的影响Fig.6 Influence of raw sweet potato steamed bread on specific volume and color

2.4.3 生全粉添加量对甘薯生全粉馒头质构的影响

甘薯生全粉添加量对馒头质构的影响如图7所示，由图可知，随着甘薯生全粉含量的增加，甘薯馒头的硬度、粘着性、咀嚼性增大，弹性、粘聚性、回复性减小。出现这种现象可能是因为甘薯生全粉不含面筋蛋白，添加甘薯生全粉会稀释面团中的面筋蛋白，使面筋网络结构的形成受到阻碍，导致面团膨胀不够充分[31]，因此硬度、胶黏性和咀嚼性增加，这与张凤捷[32]和马名扬等[5]的研究结果基本一致。

图7 生全粉对馒头质构的影响Fig.7 Influence of raw sweet potato steamed bread on texture characteristic

3 结论

甘薯生全粉中主要成分为淀粉，含量约为64.60%；随着混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性逐渐增大，从1.16 g/g 增加至1.70 g/g，混粉的持油性呈先增大后减小的变化趋势。随着甘薯生全粉的添加量增大，混合粉粉质特性变差，面团加工品质降低；随着混粉面团中甘薯生全粉含量的增加，面团的TO、TP、TC逐渐增大，硬度增大，弹性逐渐减小。甘薯生全粉质量分数从10%增加至50%时，混合面团t22逐渐减小，表明面团内的弱结合水被蛋白质及淀粉分子束缚的强度增加，流动性均下降；甘薯生全粉质量分数从10%增加至50%时，混合面团A21的峰面积百分比逐渐减小，而A22逐渐增大。

综上所述，甘薯生全粉的加入弱化了面团和馒头的面筋网络结构，甘薯生全粉添加质量分数为10%时，甘薯馒头感官评分75，混合面团的加工特性和馒头品质较优；甘薯生全粉添加质量分数为20%时，甘薯馒头感官评分72，馒头的质构、比容和白度仍在可接受范围内。