魚糜和馬鈴薯粉對餅干質(zhì)構和風味的影響

郭意明，叢 爽，鄧惠馨，王震宇，董 亮，溫成榮*

魚糜和馬鈴薯粉對餅干質(zhì)構和風味的影響

郭意明，叢 爽，鄧惠馨，王震宇，董 亮，溫成榮*

（大連工業(yè)大學食品學院，國家海洋食品工程技術研究 中心，海洋活性多糖開發(fā)應用技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，遼寧 大連 11 6034）

采用質(zhì)構分析、電子鼻與固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法，對制備的魚糜馬鈴薯餅干質(zhì)構和風味進行對比分析。以感官評定和質(zhì)構為評價指標，以低筋面粉含量為100%，確定魚糜馬鈴薯餅干的配方為：馬鈴薯全粉相對含量30%、馬鈴薯淀粉相對含量20%、魚糜相對含量40%、棕櫚油相對含量40%。對魚糜馬鈴薯餅干、魚糜餅干、馬鈴薯全粉餅干和普通餅干的風味進行對比，結果發(fā)現(xiàn)4 種餅干的風味物質(zhì)主要為雜環(huán)類、烴類和醛類化合物，其中以美拉德反應產(chǎn)物甲基吡嗪和2,5-二甲基吡嗪為主，含有魚糜的餅干中，醛類化合物的種類和含量明顯增加。本研究為餅干的香氣特征研究提供科學依據(jù)，為馬鈴薯和魚糜的開發(fā)利用提供一定參考。

馬鈴薯全粉；魚糜；餅干；質(zhì)構；風味

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是茄科屬一年生草本植物，含有豐富的人體必需氨基酸、膳食纖維、蛋白質(zhì)，同時也是多種維生素、礦物質(zhì)以及類胡蘿卜素等植物營養(yǎng)素的良好來源[1-2]，已經(jīng)成為世界第四大糧食作物[3]。我國是馬鈴薯生產(chǎn)第一大國，產(chǎn)量占世界的23%～28%[4]，但受飲食習慣和馬鈴薯的特殊風味及其加工特性的影響，目前我國主要以鮮食為主。近年來，我國提出馬鈴薯主食化的戰(zhàn)略目標，馬鈴薯的新產(chǎn)品開發(fā)成為研究熱點。魚糜是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來源，富含鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)與微量元素[5-6]。我國魚糜及魚糜制品行業(yè)發(fā)展迅速，速凍魚糜生產(chǎn)企業(yè)近400家，魚糜制品的年產(chǎn)量超過140萬 t[7]，但魚糜產(chǎn)品還是以魚丸、魚豆腐、模擬蟹肉等冷凍調(diào)理食品為主[8]，新型即食魚糜產(chǎn)品較為少見。

餅干的風味物質(zhì)是以美拉德反應產(chǎn)物為主的復雜組成，不同原料制備的餅干的風味物質(zhì)有所差異。Pasqualone等[9]采用電子鼻與固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）技術證明紫小麥粉餅干比普通小麥粉餅干具有更多的醇類、醛類和更少的羧酸類物質(zhì)。紀瑩等[10]使用SPME-GC-MS技術從菊花曲奇餅干中鑒定出84 種成分，并證實其中的菊烯、樟腦、龍腦等是菊花本身的香氣組成。陶虹伶等[11]利用SPME-GC-MS技術分析松茸曲奇的特征風味成分主要為2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪等吡嗪類雜環(huán)化合物。因此，對餅干風味的研究至關重要。

本研究以餅干的感官評定和硬度為指標，優(yōu)化了魚糜馬鈴薯餅干的配方，并采用電子鼻和SPME-GC-MS技術分析了其特征風味成分，通過對比普通餅干、馬鈴薯全粉餅干、魚糜餅干和魚糜馬鈴薯餅干的主要風味成分，預測魚糜馬鈴薯餅干被消費者接受的程度，以期為消費者提供一種具有良好的營養(yǎng)與風味的焙烤食品，符合我國馬鈴薯主食化的戰(zhàn)略。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低筋小麥粉 肇慶市福加德面粉有限公司；馬鈴薯雪花全粉 承德魁仙食品有限公司；馬鈴薯淀粉 秦皇島高成食品產(chǎn)業(yè)有限公司；優(yōu)級綿白糖 沈陽永生堂貿(mào)易有限公司；18度棕櫚油 秦皇島金海糧油工業(yè)有限公司；雜魚糜 青島英澤海產(chǎn)品有限公司；食用鹽大連鹽業(yè)有限公司；小蘇打 錫林郭勒蘇尼特堿業(yè)有限公司；碳酸氫銨 山東濰焦集團有限公司；實驗涉及的原輔料均為食品級，試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

SCC-WE101型萬能蒸烤箱 德國Rational公司；KM020型多功能和面機 意大利德龍公司；JYL-C020E型多功能料理機 九陽股份有限公司；ACS型防水記重秤 煙臺精益衡器有限公司；DBF-900型薄膜連續(xù)封口機 溫州市鹿城黃河包裝機械廠；TA. XT. Plus物性測試儀 英國SMS公司；PEN3電子鼻 德國Airsense公司；7890A/5975C型GC-MS聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 魚糜馬鈴薯餅干制備

工藝流程：原料預處理→輔料混合→面團調(diào)制→輥壓→成型→烘烤→冷卻→包裝。

將冷凍的魚糜置于室溫自然解凍。稱取小蘇打和碳酸氫銨并充分溶于水中，再加入魚糜、棕櫚油、綿白糖、食用鹽，混合后倒入多功能料理機中攪拌2 min得到餅干濕料。稱取低筋面粉、馬鈴薯全粉和馬鈴薯淀粉加入到攪拌好的餅干濕料中，攪拌1 min。將攪拌后的面塊壓成厚度為2～3 cm的面皮，再用圓形模具壓出直徑為2 cm的餅干面胚，置于蒸烤箱中，焙烤溫度為180 ℃，時間10 min。最后將焙烤好的餅干自然冷卻并密封保存。

1.3.2 單因素試驗

低筋面粉的含量為100%，其他原輔料按與低筋面粉的質(zhì)量百分比進行添加，通過預實驗確定單因素試驗的基本條件為馬鈴薯全粉相對含量40%、馬鈴薯淀粉相對含量20%、魚糜相對含量30%、棕櫚油相對含量40%，其他原輔料相對含量為：綿白糖35%、小蘇打0.7%、碳酸氫銨0.4%、鹽0.7%。各因素梯度分別為馬鈴薯全粉相對含量：20%、30%、40%、50%、60%；馬鈴薯淀粉相對含量：10%、15%、20%、25%、30%；魚糜相對含量：10%、20%、30%、40%、50%；棕櫚油相對含量：20%、30%、40%、50%、60%。

1.3.3 正交試驗

通過單因素試驗確定馬鈴薯全粉、馬鈴薯淀粉、魚糜和棕櫚油4 個因素的水平范圍，以餅干的硬度和感官為評價指標進行四因素三水平正交試驗，重復2 次，正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平Table 1 Coded levels of factors used in orthogonal array design

1.3.4 硬度測試

用TA. XT. Plus物性測試儀對餅干硬度進行測試。選擇穿刺實驗模式，P5探頭，測前速率1.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測后速率10.0 mm/s，壓縮比30%。

1.3.5 感官評定

感官評定由10 個受過感官評定培訓的人員組成，取平均分作為最終感官評分，總分100 分。感官評定標準見表2。

表2 感官評定標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of biscuits

1.3.6 電子鼻檢測

稱取5 g研碎的餅干，置于40 mL的樣品瓶中，加入適量質(zhì)量分數(shù)20%鹽水充分潤濕樣品后密封樣品瓶。使用PEN3電子鼻進行風味檢測。

1.3.7 SPME-GC-MS分析

參考高永欣等[12]的方法進行餅干風味成分分析。稱取3 g研碎的餅干置于20 mL SPME樣品瓶中。加入適量的質(zhì)量分數(shù)20%鹽水充分濕潤樣品使其黏附于樣品瓶內(nèi)壁上，密封樣品瓶。用GC-MS聯(lián)用儀進行風味成分分析。

SPME條件：萃取頭DVB/CAR/PDMS；萃取溫度60 ℃；萃取時間45 min；吸附時間1 h；解吸溫度250 ℃；解吸時間5 min。GC條件：毛細管柱；載氣氦氣；流量1.0 mL/min；進樣口溫度230 ℃；不分流模式；升溫程序：起始溫度35 ℃，保留5 min，5 ℃/min升溫到50 ℃，保留5 min，以5 ℃/min升溫到230 ℃，保留5 min。MS條件：四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，電子轟擊電離源，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍35～450 u。

風味成分的相對含量采用參數(shù)峰面積歸一化法積分獲得，風味成分的化合物及數(shù)量通過對比NIST譜圖庫確定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本實驗采用WinMuster、Microsoft Office 2016和Origin 8.6軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同原料對餅干的影響

2.1.1 馬鈴薯全粉對餅干品質(zhì)的影響

圖1 馬鈴薯全粉對餅干的影響Fig. 1 Effects of potato fl our addition on hardness and sensory evaluation of biscuits

由圖1可知，隨著馬鈴薯全粉含量的增加，餅干的硬度先降低后升高，相對含量為30%時為最小值，餅干的感官評分值先升高后降低，相對含量為30%時為最高值，當相對含量大于40%時，感官評分快速下降。

2.1.2 馬鈴薯淀粉對餅干品質(zhì)的影響

圖2 馬鈴薯淀粉對餅干的影響Fig. 2 Effects of potato starch addition on hardness and sensory evaluation of biscuits

由圖2可以看出，隨著馬鈴薯淀粉含量的增加，餅干的硬度先降低后升高，這與馬鈴薯全粉對餅干硬度的影響相似，當馬鈴薯淀粉的相對含量在25%時，餅干的硬度最低，結合2.1.1節(jié)可知，馬鈴薯全粉中對餅干硬度起主要作用的是淀粉。

2.1.3 魚糜對餅干品質(zhì)的影響

圖3 魚糜對餅干的影響Fig. 3 Effects of surimi addition on hardness and sensory evaluation of biscuits

由圖3可知，魚糜會使餅干的硬度先降低后升高，但增減幅度不大，當相對含量為30%時，餅干的硬度最低，酥性最好。少量的魚糜顆粒對餅干的組織有一定的填充作用，提高餅干酥性，當魚糜顆粒把餅干組織內(nèi)部的空間填充過多時，則會降低餅干的酥性。從感官評分可以看出，隨著魚糜的添加，餅干的感官評分值先升高再降低，相對含量在40%時最高。這可能是一定量的魚糜改善了餅干的風味，而過量添加魚糜使得餅干腥味過重，感官評分值降低。

2.1.4 棕櫚油對餅干品質(zhì)的影響

圖4 棕櫚油對餅干的影響Fig. 4 Effects of palm oil addition on hardness and sensory evaluation of biscuits

由圖4可以看出，隨著棕櫚油的添加，餅干的硬度逐漸降低，餅干酥性得到改善。當相對含量大于40%時，硬度下降的速率變緩；隨著棕櫚油含量增大，餅干的感官評分值先升高后降低，在40%時感官評分值最高。

綜合單因素試驗結果，從 餅干的質(zhì)構和感官等綜合品質(zhì)考慮，選擇馬鈴薯全粉相對含量30%、馬鈴薯淀粉相對含量25%、魚糜相對含量40%、棕櫚油相對含量40%進行正交試驗設計。

2.2 正交試驗結果

表3 正交試驗設計及結果Table 3 Orthogonal array design with experimental results

根據(jù)表1設計L9（34）正交試驗，結果見表3。各因素對餅干的感官影響的主次順序為D、A、B、C，即棕櫚油＞馬鈴薯全粉＞馬鈴薯淀粉＞魚糜，產(chǎn)品最佳配方為A1B2C1D2；各因素對餅干硬度影響的主次順序為A、D、B、C，即馬鈴薯全粉＞棕櫚油＞馬鈴薯淀粉＞魚糜，根據(jù)硬度結果得到的產(chǎn)品最佳配方為A2B1C2D2。由表4方差分析結果可知，對餅干的感官影響中，棕櫚油影響極顯著（P＜0.01），馬鈴薯全粉影響顯著（P＜0.05），而馬鈴薯淀粉和魚糜的影響不顯著。對餅干硬度的影響中，馬鈴薯全粉、馬鈴薯淀粉和棕櫚油的影響極顯著（P＜0.01），而魚糜的影響不顯著。

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance of hardness and sensory evaluation

綜合表3和表4，因素A馬鈴薯全粉對餅干感官評分和硬度的影響最佳水平分別為A1和A2，因為馬鈴薯全粉具有較高的營養(yǎng)價值，其水分、蛋白質(zhì)、脂肪和總糖含量高于小麥粉[13]，同時，其對餅干感官評分影響顯著，而對餅干硬度影響為極顯著，因此以餅干的硬度影響為主要考慮因素，選擇A2水平為最佳水平。因素B馬鈴薯淀粉對餅干的硬度影響極顯著，對感官評分影響不顯著，選擇B1水平為最佳水平。因素C魚糜對餅干硬度和感官評分的影響均不顯著，考慮魚糜的加入可以增加優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的含量，同時可以一定程度改善餅干的風味，選擇C2水平為最佳水平。因素D對餅干感官評分和硬度的影響極顯著，而且D2同時滿足餅干感官評分和硬度的要求。綜上所述，結合對餅干硬度和感官評分的綜合考慮，最終確定魚糜馬鈴薯餅干的最優(yōu)配方為馬鈴薯全粉相對含量30%、馬鈴薯淀粉相對含量20%、魚糜相對含量40%、棕櫚油相對含量40%。

2.3 電子鼻雷達圖分析

通過正交試驗得到的最優(yōu)配方制備魚糜馬鈴薯餅干，在此基礎上制備不加魚糜和馬鈴薯粉的普通餅干，不加魚糜的馬鈴薯全粉餅干，不加馬鈴薯全粉的魚糜餅干，對4 種餅干的風味進行對比。進一步驗證馬鈴薯全粉和魚糜對餅干風味的影響。

圖5 餅干揮發(fā)性成分電子鼻雷達圖Fig. 5 Electronic nose radar chart of volatile compounds in biscuits

圖5 是4 種餅干揮發(fā)性成分的電子鼻雷達對比圖。4 種餅干的雷達圖輪廓相似，主要風味物質(zhì)基本相同。其中傳感器2、6、8、9信號明顯，且傳感器6的信號值最大，接近于2.0。Liu Peng等[14]報道了PEN3電子鼻的傳感器類型，其中傳感器2對氮氧化合物很靈敏，傳感器6對甲基類靈敏，傳感器8對醇類、醛酮靈敏，傳感器9對芳香成分和有機硫化物靈敏。結合PEN3電子鼻傳感器類型，說明4 種餅干的風味物質(zhì)可能含有氮氧化合物、烴類、醇類、醛酮、芳香成分和有機硫化物。

2.4 餅干的風味成分分析

實驗采用SPME-GC-MS對不同的揮發(fā)性物質(zhì)進行分析檢測，得到揮發(fā)性物質(zhì)如表5所示。4 種餅干檢測出的風味物質(zhì)主要為雜環(huán)化合物、烴類和醛類，各種風味物質(zhì)中含有大量的甲基，這與電子鼻實驗結果相對應，其中雜環(huán)類化合物的相對含量最高，這與陶虹伶等[11]的結果一致，表明餅干的風味主要來源于美拉德反應[15-17]。魚糜馬鈴薯餅干、普通餅干、馬鈴薯全粉餅干和魚糜餅干風味物質(zhì)相對含量分別為58.63%、68.57%、58.31%、59.46%。

表5 餅干揮發(fā)性物質(zhì)Table 5 Volatile substances of biscuits

3 討 論

不同原料對餅干品質(zhì)均有影響。馬鈴薯全粉因不含面筋蛋白質(zhì)，少量添加可以減弱面團的強度，有利于提高餅干的酥性；隨著馬鈴薯全粉含量繼續(xù)增加，面筋蛋白質(zhì)的作用基本被破壞，面團綜合品質(zhì)下降，餅干的硬度增大[18]。同時，隨著馬鈴薯全粉含量增加，馬鈴薯特殊風味增強，感官評分值降低。

淀粉的添加對面團的粉質(zhì)特性產(chǎn)生副作用，淀粉具有良好的吸水性，可以使面筋蛋白質(zhì)膠粒部分失水，也會降低面筋的作用，而餅干不需要很強的面筋作用[19-20]。因此，添加少量的淀粉，使面團中的淀粉和蛋白質(zhì)呈一定的比例，有利于提高餅干的酥性，而過量的淀粉則會導致餅干硬度的增加，降低餅干的酥性。馬鈴薯淀粉相對含量為25%時，餅干感官評分值最高，這與馬鈴薯淀粉對餅干的硬度影響基本一致，可見其對餅干感官的影響主要是口感。

魚糜是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的來源，添加魚糜可以提高餅干中蛋白質(zhì)的含量，同時魚糜中的可溶性蛋白在加工過程中溶出與降解，可以影響餅干的質(zhì)構和風味。少量的魚糜顆粒對餅干組織有一定的填充作用，可提高餅干酥性，當魚糜顆粒把餅干組織內(nèi)部的空間填充過多時，則會降低餅干的酥性。這可能是一定量的魚糜改善了餅干的風味，而過量添加魚糜使得餅干腥味過重，感官評分值降低。

棕櫚油具有良好的起酥作用[21-22]，是酥性餅干的重要原料之一。棕櫚油的添加會改善餅干的風味和口感，增強餅干的酥松性[23]。但是過量的油脂會導致餅干的油膩感上升，感官評分下降，同時增加了成本，也不利于健康。

風味是餅干的重要指標，對比4 種餅干的風味物質(zhì)，馬鈴薯全粉餅干的雜環(huán)化合物相對含量降低，尤其是2,5-二甲基吡嗪含量僅為普通餅干的50%。Coleman等[24]的研究表明，吡嗪是烤馬鈴薯中最重要的風味化合物，但本實驗中，添加了馬鈴薯全粉或魚糜的餅干，其吡嗪類化合物含量降低，這可能是因為高溫下吡嗪等雜環(huán)化合物的環(huán)狀結構被破壞，形成了短鏈烴類[25]，因此，馬鈴薯全粉餅干中烴類物質(zhì)含量明顯增加；而含有魚糜的餅干中，短鏈烴類物質(zhì)可能繼續(xù)氧化降解，產(chǎn)生各種醛類物質(zhì)，而且醛類物質(zhì)也是魚糜的主要風味物質(zhì)[26-27]。徐永霞等[28]研究表明大菱鲆魚的揮發(fā)性成分主要為醛類、醇類等，Zhou Xuxia[29]和馬海建[30]等從白鰱魚中也檢測出了多種醛類化合物。

4 結 論

馬鈴薯主糧化是今后我國重要的戰(zhàn)略目標，本研究選用馬鈴薯粉和魚糜代替部分小麥粉制作出兼具營養(yǎng)和風味的魚糜馬鈴薯餅干，在不影響餅干主體風味的前提下，也提高了餅干的營養(yǎng)。以低筋面粉的含量為100%，原料按與低筋面粉的質(zhì)量百分比進行添加，得到魚糜馬鈴薯餅干的最佳配方為馬鈴薯全粉相對含量30%、馬鈴薯淀粉相對含量20%、魚糜相對含量40%、棕櫚油相對含量40%。其他原輔料相對含量為：綿白糖35%、小蘇打0.7%、碳酸氫銨0.4%、鹽0.7%。電子鼻和SPME-GC-MS聯(lián)用技術的測定結果表明，馬鈴薯全粉和魚糜的加入，對餅干的主體風味影響不大，餅干的風味物質(zhì)以雜環(huán)類、烴類、醛類化合物為主。

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Effects of Surimi and Potato Flour on Texture and Flavor Properties of Biscuits

GUO Yiming, CONG Shuang, DENG Huixin, WANG Zhenyu, DONG Liang, WEN Chengrong*
(National and Local Joint Engineering Laboratory for Marine Bioactive Polysaccharide Development and Application,National Engineering Research Center of Seafood, School of Food Science and Technology, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)

Textural analysis, electronic nose and solid phase microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS) were used to analyze the texture and fl avor properties of biscuits incorporated with surimi and potato fl our. Based on sensory evaluation and texture properties, the optimal formulation was composed of low-gluten wheat fl our added with 30% potato fl our, 20% potato starch, 40% surimi, and 40% palm oil. Then the fl avor compounds of biscuits incorporated with surimi, potato fl our, or both and common biscuits were analyzed by electronic nose and SPME-GC-MS.The results indicated that the main fl avor substances of the four biscuits were heterocyclic compounds, hydrocarbons and aldehydes, with the Maillard reaction products methylpyrazine and 2,5-dimethylpyrazine being the predominant constituents.The number and amounts of aldehydes detected in biscuits incorporated with surimi were significantly increased as compared to three other samples. Our findings provided the scientific basis for the research of flavor characteristics of biscuits and provided a useful reference for the exploitation and utilization of potato and surimi.

potato fl our; surimi; biscuit; texture; fl avor

TS202.1

A

1002-6630（2017）20-0096-07

郭意明, 叢爽, 鄧惠馨, 等. 魚糜和馬鈴薯粉對餅干質(zhì)構和風味的影響[J]. 食品科學, 2017, 38(20)∶ 96-102. DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720014. http∶//www.spkx.net.cn

GUO Yiming, CONG Shuang, DENG Huixin, et al. Effects of surimi and potato flour on texture and flavor properties of biscuits[J]. Food Science, 2017, 38(20)∶ 96-102. (in Chinese with English abstract) DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720014. http∶//www.spkx.net.cn

2016-09-23

“十三五”國家重點研發(fā)計劃重點專項（2016YFD0401300）

郭意明（1993—），男，碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：815512123@qq.com

*通信作者：溫成榮（1984—），男，講師，博士，研究方向為水產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：wencr2014@163.com

DOI∶10.7506/spkx1002-6630-201720014