無(wú)礬鮮濕土豆粉感官和斷條率的優(yōu)化研究

王 娜 張 垚 艾志錄,3李 真,3 徐 超 范會(huì)平

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院1，鄭州 450002) (河南省冷鏈?zhǔn)称饭こ碳夹g(shù)研究中心2，鄭州 450002) (速凍面米及調(diào)制食品河南省工程實(shí)驗(yàn)室3，鄭州 450002)

無(wú)礬鮮濕土豆粉感官和斷條率的優(yōu)化研究

王 娜1,2張 垚1艾志錄1,3
李 真1,3徐 超1,2范會(huì)平1,2

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院1，鄭州 450002) (河南省冷鏈?zhǔn)称饭こ碳夹g(shù)研究中心2，鄭州 450002) (速凍面米及調(diào)制食品河南省工程實(shí)驗(yàn)室3，鄭州 450002)

研究了8種添加劑對(duì)馬鈴薯淀粉回生值、咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度的影響，篩選出魔芋膠、卡拉膠和硬脂酰乳酸鈣鈉作為鮮濕土豆粉品質(zhì)改良的添加劑，并以其添加量為主要因素，以土豆粉的斷條率和感官評(píng)分為響應(yīng)值設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)。結(jié)果表明當(dāng)魔芋膠添加量為0.29%，卡拉膠為0.53%、硬脂酰乳酸鈣鈉為0.10%時(shí)得到的土豆粉斷條率為10%，感官評(píng)分為10.60，結(jié)果與試驗(yàn)預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差小，且斷條率、感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)特性均接近傳統(tǒng)土豆粉的品質(zhì)。

土豆粉 添加劑 明礬 斷條率 感官評(píng)分

土豆粉是我國(guó)的傳統(tǒng)食品，具有爽滑筋道的特點(diǎn)，深受大眾喜愛(ài)。傳統(tǒng)土豆粉加工中，為了提高其耐煮性和韌性，減少斷條造成的損失，在加工過(guò)程中常加入明礬以改善產(chǎn)品品質(zhì)[1-2]。明礬中含有Al3+，Al3+的過(guò)量攝入會(huì)對(duì)人體健康造成危害，如骨質(zhì)疏松，老年癡呆等[3]。為了尋找出明礬的替代物，許多學(xué)者做出了大量的研究。王家良等[4]研究發(fā)現(xiàn)，魔芋膠可明顯提升粉絲的品質(zhì)，可作為明礬替代物。劉品華等[5]研究認(rèn)為海藻酸鈉可作為明礬的替代物用于粉絲的生產(chǎn)。譚洪卓等[6]研究發(fā)現(xiàn)使用魔芋膠和沙蒿膠復(fù)配添加劑，制備出粉絲品質(zhì)接近添加明礬的粉絲。李小婷等[7]研究結(jié)果顯示，羥丙基二淀粉磷酸酯和沙蒿膠可明顯提高粉絲的品質(zhì)，顯著改善其斷條及糊湯狀況。劉蘭霞等[8]使用食鹽替代明礬，制備出的馬鈴薯粉絲接近明礬粉絲。然而，目前的研究多集中在添加劑對(duì)干粉絲品質(zhì)的改良方面，對(duì)于鮮濕土豆粉品質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道，因此，就有必要通過(guò)探究添加劑對(duì)鮮濕土豆粉品質(zhì)的影響，來(lái)尋找合適的代替明礬的添加劑。

本文通過(guò)測(cè)定不同添加劑對(duì)馬鈴薯淀粉的糊化和凝膠特性的改變，篩選出合適的添加劑，并通過(guò)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化添加劑配比，以期為無(wú)礬土豆粉的生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯淀粉：定西市博瑞淀粉有限公司；魔芋膠：內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；沙蒿膠、卡拉膠：福建金燕海洋生物科技有限公司；黃原膠：湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司；海蘿膠：湖北巨龍食品添加劑有限公司；硬脂酰乳酸鈣鈉：河南金丹食品添加劑有限公司；羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉：河南千志商貿(mào)有限公司。以上均為食品級(jí)。

1.2 試驗(yàn)儀器

THZ-82恒溫震蕩水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司； TA-XA PLUS物性測(cè)試儀：英國(guó)Stable micro-systems公司；RVA4500 快速黏度分析儀：瑞典波通儀器公司；YCD-EL259控溫冰箱：中科美菱有限責(zé)任公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土豆粉的制備及感官評(píng)價(jià)

取15 g馬鈴薯淀粉，加入10 mL 50 ℃的蒸餾水充分混勻成稀漿，倒入45 mL的沸水，攪拌成芡糊，加入85 g的馬鈴薯淀粉，調(diào)制成含水量為35%的粉團(tuán)，靜置5 min，放入漏粉機(jī)中，擠壓成條狀，漏入95 ℃的水中熟化。土豆粉在水中停留3～5 s后立即撈出，置于冷水中浸泡60 min，在陰涼通風(fēng)處晾干表面水分。

感官評(píng)定：參照譚洪卓等[9]的方法，略作修改。根據(jù)10人評(píng)定小組，對(duì)不同的馬鈴薯淀粉制得的土豆粉的顏色、透明度、口感、爽滑性、弾韌性、風(fēng)味進(jìn)行打分，并合計(jì)總分。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。所有感官評(píng)定均在烹煮后的20 min內(nèi)完成，樣品采用隨機(jī)編碼。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 淀粉回生值的測(cè)試

參考付一帆等[10]的方法。準(zhǔn)確稱取(2±0.01)g樣品和(25±0.1)mL蒸餾水于鋁盒內(nèi)，按14%的濕基校正。然后在快速粘度分析儀上按以下程序測(cè)試：初始攪拌速率960 r/min，10 s后，待形成均勻懸濁液，在50 ℃恒溫1 min，再以12 ℃/min由50 ℃上升至95 ℃并恒溫3 min，之后，以同樣的速率由95 ℃下降至50 ℃，并恒溫3 min，測(cè)試結(jié)束。

1.3.3 淀粉凝膠特性測(cè)試

凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)試：參考陳貽芳等[11]、廖盧艷等[12]的方法，略作修改。分別調(diào)制6%(m/V)的馬鈴薯淀粉懸浮液，沸水浴糊化20 min后裝入50 mL的燒杯中，在4 ℃的冰箱中放置24 h，形成的凝膠在質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行凝膠質(zhì)構(gòu)的測(cè)試，相關(guān)指標(biāo)為：硬度、彈性、內(nèi)聚性、黏性、咀嚼性和回復(fù)性，測(cè)試條件如下：探頭P/50，感應(yīng)力5 g，測(cè)試形變40%，測(cè)前速度2 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)后速度5 mm/s。

凝膠強(qiáng)度的測(cè)試：參照譚洪卓等[13]的方法，略作修改。凝膠制備同上，測(cè)試條件為：探頭P/0.5，感應(yīng)力5 g，測(cè)試形變40%，測(cè)前速度2 mm/s，測(cè)試速度1 mm/s，測(cè)后速度5 mm/s。

1.3.4 添加劑對(duì)淀粉回生和凝膠特性的影響

選取黃原膠、魔芋膠、海蘿膠、卡拉膠添加量為淀粉干重的0.2%，0.4%，0.6%，0.8%和1.0%，沙蒿膠添加量為淀粉干重的0.01%，0.02%，0.03%，硬脂酰乳酸鈣鈉添加量為淀粉干重的0.04%，0.08%，0.12%，0.16%，0.2%，聚丙烯酸鈉和羧甲基纖維素鈉添加量為淀粉干重的0.1%，0.2%,0.3%，0.4%和0.5%。以馬鈴薯淀粉的回生值，凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度為測(cè)試指標(biāo)，研究不同添加劑對(duì)馬鈴薯淀粉回生和凝膠特性的影響。測(cè)試方法同1.3.2和1.3.3。

在選取魔芋膠作為添加劑時(shí)，所有試驗(yàn)均是添加了魔芋膠量的5%的Na2CO3條件下進(jìn)行的，因?yàn)榻?jīng)過(guò)堿處理的魔芋膠可形成熱不可逆凝膠[6]。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素選擇和水平確定

單因素試驗(yàn)選擇出3個(gè)效果較好的添加劑來(lái)進(jìn)行BBD試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 Box-Behnken方案設(shè)計(jì)因素和水平

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel、SPSS16.0和Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行處理，若無(wú)特殊說(shuō)明，所有數(shù)據(jù)均是3次測(cè)試的平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1不同添加劑對(duì)馬鈴薯淀粉回生值、凝膠強(qiáng)度、黏性和咀嚼性的影響

淀粉在糊化的過(guò)程中，淀粉顆粒發(fā)生吸水膨脹現(xiàn)象，直鏈淀粉分子溢出，在糊化后的冷卻過(guò)程中，直鏈淀粉與支鏈淀粉以雙螺旋的形式相互纏繞，并形成了一定三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)，形成具有一定彈性和強(qiáng)度的凝膠[14]，土豆粉便是利用淀粉這種性質(zhì)制作成的食品。

研究發(fā)現(xiàn)淀粉的回生值以及凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度與土豆粉的品質(zhì)存在顯著的相關(guān)性，因此選取這些特征值作為篩選添加劑的標(biāo)準(zhǔn)。

回生值為淀粉最終粘度和谷值粘度的差值。它能反映淀粉冷糊的穩(wěn)定性以及老化的程度和趨勢(shì)，回生值越大，凝膠性越強(qiáng)，并對(duì)韌性的形成具有良好的貢獻(xiàn)[15-16]，回生程度大，制作的粉絲質(zhì)量越好[17]。咀嚼性是質(zhì)構(gòu)儀模擬人的咀嚼食物的動(dòng)作測(cè)得的數(shù)據(jù)，表示食品達(dá)到可以吞咽狀態(tài)時(shí)所需做的功。黏性表示半固體樣品的黏性特性，半固體樣品破裂吞咽所需的能量。凝膠強(qiáng)度是指糊化后的淀粉形成的一種半固體狀態(tài)的多維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。選取馬鈴薯淀粉樣品，測(cè)試不同添加劑對(duì)其回生值、凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度影響，結(jié)果如表3～表5所示。

表3 黃原膠、海蘿膠和沙蒿膠對(duì)馬鈴薯淀粉回生值、凝膠強(qiáng)度、黏性和咀嚼性的影響

注：同列不同字母表示差異性顯著，顯著水平P<0.05，余同。

表4 聚丙烯酸鈉和羧甲基纖維素鈉對(duì)馬鈴薯淀粉回生值、凝膠強(qiáng)度、黏性和咀嚼性的影響

表5 魔芋膠、卡拉膠、硬脂酰乳酸鈣鈉對(duì)馬鈴薯淀粉回生值、凝膠強(qiáng)度、黏性和咀嚼性的影響

黃原膠能顯著降低馬鈴薯淀粉的回生值和凝膠強(qiáng)度，形成質(zhì)地更為柔軟的凝膠。這是由于黃原膠不僅可與滲漏出來(lái)的直鏈淀粉相互纏繞，減少淀粉之間的相互作用，從而抑制淀粉的回生，而且，黃原膠具有良好的持水性質(zhì)，在整個(gè)體系中，和馬鈴薯淀粉競(jìng)爭(zhēng)吸附水分，使自由水減少，抑制淀粉的回生[18-20]。海蘿膠能顯著提高馬鈴薯淀粉的回生值和凝膠強(qiáng)度，但是對(duì)其黏性和咀嚼性卻有降低的作用。沙蒿膠對(duì)淀粉的回生值、凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度的影響不顯著(P>0.05)。因此3種膠體不宜于土豆粉品質(zhì)的改良。

艾芳芳等[21]研究表明，聚丙烯酸鈉不能改善葛根淀粉特性。王充等[22]研究顯示，羧甲基纖維素鈉的添加會(huì)大幅度降低綠豆淀粉凝膠的硬度、黏性和咀嚼性，延緩凝膠的硬化。本研究的結(jié)果顯示，羧甲基纖維素鈉降低了馬鈴薯淀粉的回生值，且對(duì)馬鈴薯淀粉的凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度均有著降低的作用，這是由于羧甲基纖維素鈉是直鏈大分子，鏈上的羥基可以與淀粉形成氫鍵，提高淀粉凝膠的持水能力，抑制凝膠老化。聚丙烯酸鈉同樣降低了淀粉的回生值，以及凝膠的咀嚼性、黏性和強(qiáng)度，這是由于聚丙烯酸鈉可以防止可溶性淀粉的滲出，從而延緩老化。因此，這2種添加劑不適宜作為土豆粉的品質(zhì)改良劑。

魔芋膠對(duì)馬鈴薯淀粉回生值的提升具有良好的貢獻(xiàn)，且能有效的提升淀粉凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度。這可能是由于魔芋膠不僅能自身形成聚糖網(wǎng)絡(luò)，而且魔芋膠分子還能和淀粉分子相互纏繞作用，從而使凝膠的強(qiáng)度增大，咀嚼性和黏性增強(qiáng)。在魔芋膠添加量為0.2%～0.4%范圍內(nèi)，淀粉的回生值和凝膠的咀嚼性、黏性和強(qiáng)度均有較好的改善。硬脂酰乳酸鈣鈉作為添加劑在食品中應(yīng)用非常廣泛，在其添加量為0.04%～0.12%范圍內(nèi)，對(duì)馬鈴薯淀粉的回生值和凝膠特性均有良好的改善作用，這是由于硬脂酰乳酸鈣鈉在一定溫度下，會(huì)與直鏈淀粉結(jié)合形成復(fù)合物，防止淀粉溶出，加強(qiáng)了淀粉的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；卡拉膠在添加量為0.4%～0.6%時(shí)，對(duì)淀粉的特性改善最明顯，這可能是由于卡拉膠和淀粉按一定比例混合后，分子鏈之間充分的物理交聯(lián)和分子之間的氫鍵作用[23]，使其凝膠性能得到改善。因此選取添加量為0.2%～0.4%的魔芋膠、0.4%～0.6%的卡拉膠和0.04%～0.12%的硬脂酰乳酸鈣鈉作為復(fù)配添加劑。

2.2 添加劑的優(yōu)化配比試驗(yàn)

選取魔芋膠、卡拉膠和硬脂酰乳酸鈣鈉進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，其中A、B、C分別代表魔芋膠、卡拉膠和硬脂酰乳酸鈣鈉的添加量。

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

利用Design Expert8.0.6軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到回歸方程為：Y1=10.78-0.4A+0.34B-0.037C-0.28AB+0.83AC-0.7BC-1.42A2-0.94B2-0.89C，

Y2=11-1.25A-6.46B+0.62C-3.33AB-1.67AC-1.25BC+5.96A2+7.21B2+4.71C2。

表7 感官評(píng)分回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果

注：R2=0.978 9；R2Adj=0.951 8；信噪比=16.62。

由表7可知，此模型的P<0.000 1，表明相應(yīng)面的回歸模型達(dá)到極顯著水平；失擬項(xiàng)P=0.073 5>0.05，表明模型的失擬不顯著，說(shuō)明該模型能較好的擬合真實(shí)的響應(yīng)面；R2=0.978 9，調(diào)整R2=0.951 8，說(shuō)明模型的擬合度很好；信噪比=16.62>4，說(shuō)明此模型可以得到很強(qiáng)的響應(yīng)面信號(hào)。因此，可以用該回歸方程預(yù)測(cè)土豆粉的感官品質(zhì)。其中，一次項(xiàng)A極顯著(P<0.01)，B顯著(P<0.05)，C不顯著(P>0.05)；二次項(xiàng)A2、B2、C2極顯著(P<0.01)；交互項(xiàng)AC，AC極顯著(P<0.01)，AB不顯著(P>0.05)。

表8 斷條率回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果

注：R2=0.871 8，R2Adj=0.707 1，信噪比=6.432。

由表8可知，此模型的P<0.05，表明相應(yīng)面的回歸模型達(dá)到顯著水平；失擬項(xiàng)P=0.513 9>0.05，表明模型的失擬不顯著，說(shuō)明該模型能較好的擬合真實(shí)的響應(yīng)面；R2=0.8718，調(diào)整R2=0.707 1，說(shuō)明模型的擬合度較好；信噪比=6.432>4，說(shuō)明此模型可以得到較強(qiáng)的響應(yīng)面信號(hào)。因此，可以用該回歸方程預(yù)測(cè)土豆粉的感官品質(zhì)。其中，一次項(xiàng)A不顯著(P>0.05)，B極顯著(P<0.01)，C不顯著(P>0.05)；二次項(xiàng)A2、B2顯著(P<0.05)C2不顯著(P>0.05)；交互項(xiàng)AB、AC、BC不顯著(P>0.05)。

2.3 優(yōu)化結(jié)果和分析

各因素交互作用的響應(yīng)曲面如圖1、圖2所示。

應(yīng)用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得出的最優(yōu)結(jié)果為魔芋膠添加量為0.29%，卡拉膠為0.53%，硬脂酰乳酸鈣鈉的添加量為0.1%。預(yù)測(cè)結(jié)果，斷條率為9.83%，感官得分為10.84。選取該組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果為3次試驗(yàn)的平均值，斷條率為10%，感官得分為10.60，相對(duì)誤差分別為1.70%和2.26%，與預(yù)測(cè)值接近，因此，可以確定該結(jié)果為最優(yōu)結(jié)果。

表9 目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化結(jié)果

圖1 魔芋膠和硬脂酰乳酸鈣鈉對(duì)土豆粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖

圖2 卡拉膠和硬脂酰乳酸鈣鈉對(duì)土豆粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖

2.4 2種土豆粉的品質(zhì)比較結(jié)果

將加入了經(jīng)過(guò)優(yōu)化的添加劑的土豆粉與傳統(tǒng)土豆粉比較，得到如表10所示結(jié)果。

表10 兩種土豆粉的品質(zhì)比較結(jié)果

使用復(fù)配添加劑的馬鈴薯淀粉斷條率為10%，感官評(píng)分為10.60，硬度13 068.66，彈性0.93黏性9 332.18，咀嚼性9 236.93，回復(fù)性0.48，與添加了0.1%明礬的傳統(tǒng)土豆粉品質(zhì)接近，證明該復(fù)配添加劑可替代明礬在生產(chǎn)土豆粉中應(yīng)用。

3 結(jié)論

黃原膠能顯著降低馬鈴薯淀粉的回生值和凝膠強(qiáng)度；海蘿膠能顯著提高馬鈴薯淀粉的回生值和凝膠強(qiáng)度，但是對(duì)其黏性和咀嚼性卻有降低的作用；沙蒿膠對(duì)淀粉的回生值、凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度的影響不顯著。羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酸鈉的添加會(huì)降低淀粉的回生值和淀粉凝膠的硬度、黏性和咀嚼性。魔芋膠、卡拉膠和硬脂酰乳酸鈣鈉可以明顯提高馬鈴薯淀粉的回生值以及凝膠的咀嚼性、黏性和凝膠強(qiáng)度。

在土豆粉的制作過(guò)程中，添加0.29%魔芋膠，0.53%的卡拉膠和0.1%的硬脂酰乳酸鈣鈉，可以有效的改善土豆粉的品質(zhì)，使其感官評(píng)分達(dá)到10.60，斷條率為10%，硬度13 068.66，彈性0.93黏性9 932.18，咀嚼性9 236.93，回復(fù)性0.48，接近傳統(tǒng)土豆粉的品質(zhì)。

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Optimization Study of Sensory Evaluation and Broken Rate of Fresh Wet Potato Noodles Without Alum

Wang Na1,2Zhang Yao1Ai Zhilu1,3Li Zhen1,3Xu Chao1,2Fan Huiping1,2

(College of Food Science and Technology, Henan Agriculture University1,Zhengzhou 450002) (Engineering Technology Research Center of Henan Cold Chain Food2, Zhengzhou 450002) (Quick-Frozen Food Made of Wheat Flour and Rice and Frozen Prepared Food of Henan Province Engineering Laboratory3, Zhengzhou 450002)

According to the influence of 8 different additives on potato starch setback, chewiness, gumminess and gel strength.konjac gum, carrageenan and CSL-SSL were used as additives to improve the quality of fresh wet potato noddles. In the response surface optimization, the amounts of additives were performed as the main factor, and the sensory score and ratio of broken of potato noodles were performed as response value. The results indicated that the sensory score and ratio of broken of fresh wet potato noodles were 10.60 and 10% when 0.29% konjac gum, 0.53% carrageenan and 0.1% CSL-SSL were added. The relative error of the results and the predictions were small, and the ratio of broken, sensory score and textural properties of the fresh wet potato noodles were close to the traditional potato noodles.

potato noodles, additives, alum, ratio of broken, sensory score

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)(2016YFN010 104)，河南省重大科技專項(xiàng)(161100110100)，河南省產(chǎn)學(xué)研合作計(jì)劃項(xiàng)目(162107000054)

2016-04-28

王娜，女，1979年出生，副教授，速凍食品安全控制

艾志錄，男，1965年出生，教授，農(nóng)產(chǎn)品精深加工

TS236.5

：A

：1003-0174(2017)08-0098-07