紫色馬鈴薯饅頭加工工藝的優(yōu)化

劉振宇，胡林雙，宿飛飛，李 勇，劉尚武，王紹鵬，呂典秋

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物脫毒苗木研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

與其他糧食作物相比，馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)全面均衡，其蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)含量較高[1]。紫色馬鈴薯含有大量花青素，且花青素具有多種保健功能，如輔助抑制癌癥、抗氧化和抗衰老等[2]。

饅頭是中國(guó)居民的傳統(tǒng)主食，具有悠久的食用歷史，是一種北方人特別喜愛(ài)的面食[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)饅頭的制作方法開(kāi)展了大量研究，Qing等[4]利用蠟質(zhì)面粉來(lái)改善冷凍饅頭的品質(zhì)，劉傳富等[5]研究了膨化麥麩對(duì)面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)的影響，Shan等[6]利用起酥油和豆粕來(lái)改善饅頭品質(zhì)。2015年國(guó)家農(nóng)業(yè)部推出馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，引發(fā)了一波研制馬鈴薯主食的熱潮。陳中愛(ài)等[7]利用薯泥制備馬鈴薯饅頭，并對(duì)質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行了主成分分析，侯飛娜等[8]研究了國(guó)內(nèi)不同區(qū)域馬鈴薯主栽品種對(duì)馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響。本研究主要以彩色馬鈴薯全粉和小麥粉為主要原料，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)研制紫色馬鈴薯饅頭加工方法，添加適量的馬鈴薯全粉即可制作膳食價(jià)值更高的饅頭制品，為解決饅頭由于過(guò)度精加工導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)丟失的問(wèn)題，提高饅頭膳食營(yíng)養(yǎng)，制備新型復(fù)合型饅頭提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫色馬鈴薯全粉（山東希森馬鈴薯有限公司）；小麥面粉（河北金沙河集團(tuán)）；安琪酵母（安琪酵母股份有限公司）。

1.2 主要儀器

醒發(fā)箱（天津萊玻特瑞儀器設(shè)備有限公司），小型和面機(jī)（青島漢尚電器有限公司），電磁爐（佛山富市寶電器科技股份有限公司），電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司），實(shí)驗(yàn)型膠體磨（廊通機(jī)械有限公司，用于粉碎馬鈴薯全粉）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紫色馬鈴薯饅頭加工工藝流程

小麥面粉

↓

紫色馬鈴薯雪花粉→粉碎→和面（10 min）→揉面（5 min）→發(fā)酵（3 h，溫度32℃）→二次揉面5 min→成型→醒發(fā)40 min→氣蒸15 min→紫色馬鈴薯饅頭

1.3.2 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

感官評(píng)價(jià)：將冷卻10 min的饅頭隨機(jī)編號(hào)，邀請(qǐng)15名具有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行評(píng)價(jià)，按照表1的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定（參考張笑笑和李瑜[9]的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，稍作改動(dòng)），然后統(tǒng)計(jì)外觀形狀（30%）、彈性（10%）、黏性（10%）、色澤（20%）、酸度（10%）和風(fēng)味（20%）的總分，即為感官評(píng)價(jià)的分?jǐn)?shù)。

饅頭比容的測(cè)定：采用小米置換法測(cè)量馬鈴薯饅頭的體積及稱量馬鈴薯饅頭重量，測(cè)得的饅頭體積與重量的比值即為比容[10]。

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

紫色馬鈴薯饅頭加工工藝單因素試驗(yàn)：采用單因素法來(lái)探索紫色馬鈴薯饅頭加工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)饅頭品質(zhì)影響，如馬鈴薯全粉添加量、加水量、酵母添加量、發(fā)酵時(shí)間、醒發(fā)時(shí)間和氣蒸時(shí)間。因此，采用上述工藝流程，固定面粉總量為250 g，以饅頭的感官評(píng)價(jià)和比容為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察紫色馬鈴薯全粉添加量（25%、35%、45%、55%、65%），加水量（175，200，225，250和275 mL），酵母添加量（0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%），發(fā)酵時(shí)間（1，2，3，4和5 h），醒發(fā)時(shí)間（20，30，40，50和60 min）和氣蒸時(shí)間（10，15，20，25和30 min）對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響，重復(fù)3次。全粉添加量試驗(yàn)固定加水量200 mL、酵母量0.50%、發(fā)酵3 h、醒發(fā)40 min和氣蒸15 min；加水量試驗(yàn)固定全粉量35%，其他條件同上；酵母量試驗(yàn)固定全粉量35%和加水量200 mL，其他條件同上；發(fā)酵時(shí)間試驗(yàn)固定全粉量35%、加水量200 mL和酵母量0.75%，其他條件同上；醒發(fā)時(shí)間試驗(yàn)固定全粉量35%、加水量200 mL、酵母量0.75%和發(fā)酵2 h，其他條件同上；氣蒸時(shí)間試驗(yàn)固定全粉量35%、加水量200 mL、酵母量0.75%、發(fā)酵2 h和醒發(fā)30 min。

表1 紫色馬鈴薯饅頭評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criterion of sensory index for purple potato steamed bread

紫色馬鈴薯饅頭加工工藝正交優(yōu)化試驗(yàn)：以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，選取對(duì)馬鈴薯饅頭品質(zhì)具有較大影響的因素，如馬鈴薯全粉添加量、加水量、酵母添加量和發(fā)酵時(shí)間，以感官評(píng)價(jià)、比容為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，重復(fù)3次，優(yōu)化紫色馬鈴薯饅頭加工工藝，正交因素水平見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels in a orthogonal test

2 結(jié)果與分析

2.1 紫色馬鈴薯饅頭加工工藝單因素試驗(yàn)

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

從圖1和圖2可以看出，隨著紫色馬鈴薯全粉的增加，馬鈴薯饅頭的口感呈逐漸下降趨勢(shì)，而饅頭的比容呈先緩慢上升后下降趨勢(shì)。添加量為25%，饅頭口感最好，但馬鈴薯香味淡，與普通饅頭差異不大；添加量為35%，饅頭的品質(zhì)較好，外觀飽滿、具有濃郁的薯香，而饅頭的比容在添加量25%～45%變化不大；當(dāng)馬鈴薯全粉添加量達(dá)到65%時(shí)，饅頭色澤好，但饅頭表面不均勻、口味偏酸，且比容明顯下降。馬鈴薯全粉具有良好的持水性，特別容易吸水膨脹，適量添加有利于面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的維持，從而增大比容，但由于馬鈴薯全粉不含面筋蛋白，添加量過(guò)大時(shí)，較多的膨脹淀粉會(huì)限制面筋的充分?jǐn)U展，從而降低面團(tuán)的拉伸性，減少面團(tuán)氣室中固定的氣體，導(dǎo)致饅頭品質(zhì)和比容降低。因此，選擇紫色馬鈴薯全粉添加量為35%，即可增加適量的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，饅頭又具有較好的品質(zhì)。

圖1 紫色馬鈴薯全粉對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 1 Effect of purple potato flake on sensory evaluation

圖2 紫色馬鈴薯全粉對(duì)比容的影響Figure 2 Effect of purple potato flake on specific volume

2.1.2 加水量對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著水分的增加，饅頭的口感呈先上升后下降的趨勢(shì)。加水量較少時(shí)，水和面筋蛋白不能充分接觸形成面筋從而導(dǎo)致面團(tuán)發(fā)干，饅頭表面微皺，較硬；從圖4可以看出，加水量在175～200 mL時(shí)，饅頭的比容呈上升趨勢(shì)，這可能是由于隨著水分的增加，面筋顆粒得到充分膨脹，從而形成三維空間的黏彈性蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，且加水量為200 mL時(shí)，面團(tuán)易揉制，不黏手，饅頭口感最好；加水量大于200 mL，面團(tuán)過(guò)軟、發(fā)黏，不易揉搓，饅頭口感較差，這可能是因?yàn)榧铀^(guò)多，面團(tuán)持氣性能力下降，導(dǎo)致饅頭結(jié)構(gòu)塌陷，比容下降。綜合上述分析，選擇加水量為200 mL，面團(tuán)品質(zhì)較好。

圖3 加水量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 3 Effect of water on sensory evaluation

圖4 加水量對(duì)比容的影響Figure 4 Effect of water on specific volume

2.1.3 酵母添加量對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

從圖5和圖6可知，隨著酵母量的增加，紫色馬鈴薯饅頭的口感和比容均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且變化幅度都不大。當(dāng)酵母添加量小于0.50%時(shí)，饅頭較硬，且饅頭內(nèi)部氣孔較小，說(shuō)明發(fā)酵不充分，面筋網(wǎng)絡(luò)未完全成型，但隨著酵母菌逐漸產(chǎn)生二氧化碳，比容上升；酵母添加量為0.75%時(shí)，饅頭色澤飽滿、有濃郁薯香，饅頭疏松柔軟，但比容略微下降；當(dāng)酵母添加量為1.00%、1.25%時(shí)，饅頭偏軟、表面出現(xiàn)皺縮、口味偏酸，這可能是由于過(guò)量的酵母會(huì)使面筋網(wǎng)絡(luò)的持氣性變差，造成面團(tuán)偏軟，從而導(dǎo)致比容逐漸下降。因此綜合考慮選擇酵母添加量為0.75%，在適宜的發(fā)酵時(shí)間下面團(tuán)可充分、快速膨脹，避免發(fā)酵過(guò)度造成饅頭偏酸。

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

在酵母量一定的情況下，發(fā)酵時(shí)間是影響馬鈴薯饅頭的重要因素。由圖7可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，紫色馬鈴薯饅頭口感呈先緩慢上升后下降的趨勢(shì)。發(fā)酵時(shí)間為1 h時(shí)，面團(tuán)較硬，不易揉搓，饅頭也較硬，說(shuō)明發(fā)酵不充分；從圖8可以看出，饅頭的比容在發(fā)酵時(shí)間1～3 h快速上升，這可能是由于酵母不斷地產(chǎn)生氣體，使面團(tuán)充分發(fā)酵，饅頭軟硬適中；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于二硫鍵斷裂會(huì)破壞面筋網(wǎng)絡(luò)，會(huì)降低面團(tuán)持氣性，從而導(dǎo)致饅頭比容下降，使面團(tuán)過(guò)軟，饅頭口味偏酸，口感較差。由于饅頭品質(zhì)和比容在發(fā)酵時(shí)間2和3 h時(shí)基本一致，因此考慮成本因素，選擇發(fā)酵時(shí)間為2 h。

2.1.5 醒發(fā)時(shí)間對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

圖5 酵母添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 5 Effect of yeast on sensory evaluation

圖6 酵母添加量對(duì)比容的影響Figure 6 Effect of yeast on specific volume

圖7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 7 Effect of fermentation time on sensory evaluation

圖8 發(fā)酵時(shí)間對(duì)比容的影響Figure 8 Effect of fermentation time on specific volume

圖9 醒發(fā)時(shí)間對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 9 Effect of proofing time on sensory evaluation

圖10 醒發(fā)時(shí)間對(duì)比容的影響Figure 10 Effect of proofing time on specific volume

從圖9和圖10可以看出，隨著醒發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，饅頭的口感呈逐漸下降趨勢(shì)，而饅頭的比容呈先上升后下降的趨勢(shì)，但變化幅度都不大。醒發(fā)時(shí)間20～30 min時(shí)，由于面團(tuán)進(jìn)一步發(fā)酵，饅頭的比容有所上升，但對(duì)饅頭口感的影響變化不大；在30～50 min時(shí)，饅頭的口感和比容幾乎沒(méi)有變化；在醒發(fā)時(shí)間為60 min時(shí)，饅頭口感和比容均出現(xiàn)明顯下降，說(shuō)明面團(tuán)醒發(fā)過(guò)度。這表明醒發(fā)可以在一定程度上提高面團(tuán)的品質(zhì)，如面團(tuán)發(fā)酵不充分，可通過(guò)延長(zhǎng)一定的醒發(fā)時(shí)間來(lái)促使面團(tuán)進(jìn)一步發(fā)酵，但醒發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)過(guò)度發(fā)酵，從而使面團(tuán)變軟，影響了饅頭的口感和膨脹度，還增加了加工時(shí)間，因此選擇醒發(fā)時(shí)間為30 min。

2.1.6 氣蒸時(shí)間對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響

由圖11可知，隨著氣蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，饅頭的口感呈先上升后下降的趨勢(shì)。氣蒸10 min時(shí)，饅頭較硬，咀嚼時(shí)偏黏，說(shuō)明饅頭未完全熟透；氣蒸15 min時(shí)，饅頭色澤飽滿，結(jié)構(gòu)松軟，口感較好；氣蒸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，饅頭表面塌陷，出現(xiàn)小裂口，很大程度上影響了饅頭的感官評(píng)價(jià)。從圖12可以看出，饅頭比容在氣蒸10～25 min時(shí)幾乎沒(méi)有變化，這說(shuō)明面團(tuán)已經(jīng)成熟，加熱處理對(duì)面團(tuán)膨脹度的影響不大，但氣蒸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成面團(tuán)膨脹度不足，從而導(dǎo)致饅頭塌陷，表面出現(xiàn)裂口，還會(huì)造成能源浪費(fèi)、成本上升，因此選擇氣蒸時(shí)間為15 min。

2.2 紫色馬鈴薯饅頭工藝的優(yōu)化

由表3的極差分析可知，各因素對(duì)紫色馬鈴薯饅頭感官評(píng)價(jià)的影響順序?yàn)椋篈＞B＞C＞D，較佳條件為A2B1C2D3；各因素對(duì)紫色馬鈴薯饅頭比容的影響順序?yàn)椋篈＞C＞D＞B，馬鈴薯全粉也是影響馬鈴薯饅頭比容的最重要因素，比容的較佳條件為A1B3C3D3。綜合考慮各因素對(duì)指標(biāo)的影響及成本，選擇適宜的馬鈴薯饅頭加工工藝為A2B1C2D3。

圖11 氣蒸時(shí)間對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響Figure 11 Effect of cooking time on sensory evaluation

圖12 氣蒸時(shí)間對(duì)比容的影響Figure 12 Effect of cooking time on specific volume

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and result of orthogonal experiment

3 討 論

通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)確定了各主要工藝對(duì)紫色馬鈴薯饅頭品質(zhì)的影響及變化趨勢(shì)，即各因素對(duì)馬鈴薯饅頭口感的影響為馬鈴薯全粉添加量＞加水量＞酵母添加量＞發(fā)酵時(shí)間；對(duì)馬鈴薯饅頭比容的影響為馬鈴薯全粉添加量＞酵母添加量＞發(fā)酵時(shí)間＞加水量。馬鈴薯全粉是影響馬鈴薯饅頭口感的最主要因素，少量添加不能改善饅頭膳食營(yíng)養(yǎng)，而過(guò)多添加馬鈴薯全粉會(huì)嚴(yán)重影響?zhàn)z頭的口感。加水量、酵母量和發(fā)酵時(shí)間是次要因素，在一定程度上可以改善馬鈴薯饅頭的口感和膨脹度，但發(fā)酵時(shí)間會(huì)提高饅頭口感，而過(guò)多的酵母量和加水量反而降低了饅頭的口感。通過(guò)正交優(yōu)化后的紫色馬鈴薯饅頭加工工藝為紫色馬鈴薯全粉量35%、加水量175 mL、酵母量0.75%、發(fā)酵時(shí)間4 h、醒發(fā)時(shí)間30 min和氣蒸時(shí)間15 min。

本試驗(yàn)以紫色馬鈴薯全粉為原料研制紫色馬鈴薯饅頭加工工藝，研究結(jié)果表明馬鈴薯全粉是影響馬鈴薯饅頭品質(zhì)的關(guān)鍵因素，適量的添加不僅能改善饅頭的膳食營(yíng)養(yǎng)，還具有獨(dú)特的薯香，與孫維思等[11]研究的馬鈴薯饅頭相比，紫色全粉含量由15%增加到35%，還為人體增加了對(duì)花青素的攝入，但由于馬鈴薯全粉不含有面筋蛋白，馬鈴薯淀粉也不能完全替代面筋蛋白[12]，所以過(guò)多的馬鈴薯全粉會(huì)降低饅頭的比容，影響?zhàn)z頭品質(zhì)，這與劉常金等[13]及馬名揚(yáng)等[14]的研究結(jié)果相一致。下一步研究可利用面筋增強(qiáng)劑或改造設(shè)備來(lái)制作含有更多馬鈴薯全粉的饅頭制品，形成馬鈴薯饅頭的產(chǎn)業(yè)化加工工藝。

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