無礬馬鈴薯粉絲改良劑的研究

程麗英任紅濤王慧榮黃麗麗

(1. 鄭州工程技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450044；2. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002)

粉絲作為一種以淀粉為主要原料加工而成的傳統(tǒng)食品，在中國已有1 400多年的生產(chǎn)歷史[1]。馬鈴薯在中國種植廣泛，總產(chǎn)量居世界第一位，且具有營養(yǎng)豐富，對環(huán)境適應(yīng)性強等特性[2]。馬鈴薯淀粉因直鏈淀粉含量較低，老化后不易形成強的凝膠體，所以傳統(tǒng)以馬鈴薯淀粉為原料生產(chǎn)的粉絲大多需要添加明礬來增強粉絲的彈性和韌性，改善粉絲品質(zhì)[3]。但明礬含有鋁離子，過量攝入，會影響人體對礦物質(zhì)的吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、癡呆等健康問題[4-5]?！妒称诽砑觿┦褂脴藴省?GB 2760—2014)中，針對粉絲中明礬殘留量給出了明確的限制，但目前市場上普通粉絲的明礬添加量超標現(xiàn)象嚴重[2]。許多研究[6-8]表明，在粉絲加工中需加入漂白劑、增筋劑、變性淀粉等來改善粉絲的品質(zhì)，但某些原料不符合綠色食品的要求。而黃原膠[9]、魔芋粉[10-11]、刺槐膠[10-11]、蔗糖酯[12]和復(fù)合磷酸鹽[13]這5種食品添加劑多為天然成分，符合綠色食品要求，并且對粉絲品質(zhì)具有較好改善作用。張永強等[14]研究了綠豆淀粉、魔芋粉和復(fù)合磷酸鹽對粉絲斷條率和烹煮損失率的影響，岳曉霞等[15]研究了聚丙烯酸鈉、復(fù)合磷酸鹽、魔芋粉、CMC和黃原膠對粉絲斷條率、剪切應(yīng)力和彈性系數(shù)的影響，有關(guān)無礬粉絲研究[16-20]報道多為單獨添加膠體或添加膠體與磷酸鹽，而將多種食用膠、乳化劑和復(fù)合磷酸鹽復(fù)配添加加工馬鈴薯粉絲，研究其對粉絲質(zhì)構(gòu)的影響，目前尚無報道。本試驗以冷凍粉絲為研究對象，通過研究黃原膠、魔芋粉、刺槐膠、蔗糖酯和復(fù)合磷酸鹽5種添加劑對馬鈴薯粉絲冷凍后樣品的剪切性能、拉伸性能等質(zhì)構(gòu)指標的影響，為無礬馬鈴薯粉絲的開發(fā)和深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯淀粉：一級品，山東金城股份有限公司；

黃原膠：食品級，內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；

魔芋粉、刺槐膠、復(fù)合磷酸鹽：食品級，鄭州奧尼斯特食品有限公司；

蔗糖酯：食品級，福建瑞林化工有限公司。

1.2 主要設(shè)備與儀器

分析天平：FA-2004A型，上海精天電子儀器有限公司；

電子天平：JA6102型，上海精天電子儀器有限公司；

多功能電磁爐：C21-RT2120型，廣東美的生活電器制造有限公司；

冰箱：BCD-235型，濟南新飛電器有限公司；

便攜式手動壓面機：永康市益海順工貿(mào)有限公司；

物性測試儀：TA-XT plus型，英國SMS公司。

1.3 馬鈴薯粉絲的制備

稱取60 g馬鈴薯淀粉放于不銹鋼盆中，將食品添加劑與淀粉混合均勻，加入60 ℃熱水120 g，攪拌均勻；將攪拌均勻的馬鈴薯淀粉混合物置于沸水浴中加熱10 min，待不銹鋼盆內(nèi)淀粉完全凝固成半固體半透明狀態(tài)時，取下不銹鋼盆；快速將40 g馬鈴薯淀粉放入其中，用力搓揉，也可將其放在面板上搓揉至面團光滑有彈性、內(nèi)部無任何顆粒和氣泡。將面團放入便攜式手動壓面機中，迅速擠壓面團至沸水中，煮1 min 后撈出，過2遍涼水，然后將粉絲瀝干水分，放入自封袋內(nèi)，冷凍(冰箱溫度控制在-24 ℃)至粉絲能完全凍結(jié)，冷凍時間約為12 h。冷凍結(jié)束后，將粉絲取出，室溫解凍2 h，開粉后煮制1 min，過2遍涼水后，瀝干水分撈出進行質(zhì)構(gòu)測試。

1.4 單因素試驗方法

(1) 黃原膠添加量對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響：黃原膠添加量分別為0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，其他材料添加量為魔芋粉0.15%，刺槐膠0.25%，蔗糖酯0.02%，復(fù)合磷酸鹽0.04%。

(2) 魔芋粉添加量對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響：魔芋粉添加量分別為0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，其他材料添加量為黃原膠0.1%，刺槐膠0.25%，蔗糖酯0.02%，復(fù)合磷酸鹽0.04%。

(3) 刺槐膠添加量對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響：刺槐膠添加量分別為0.00%，0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，其他材料添加量為黃原膠0.10%，魔芋粉0.15%，蔗糖酯0.02%，復(fù)合磷酸鹽0.04%。

(4) 蔗糖酯添加量對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響：蔗糖酯添加量分別為0.00%，0.01%，0.02%，0.03%，0.04%其他材料添加量為黃原膠0.1%，魔芋粉0.15%，刺槐膠0.25%，復(fù)合磷酸鹽0.04%。

(5) 復(fù)合磷酸鹽添加量對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響：復(fù)合磷酸鹽添加量分別為0.00%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，其他材料添加量為黃原膠0.10%，魔芋粉0.15%，刺槐膠0.25%，蔗糖酯0.02%。

1.5 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定正交試驗各因素水平，以無礬粉絲剪切力和拉伸性能為評價指標，研究添加物對馬鈴薯粉絲質(zhì)構(gòu)的影響。

1.6 粉絲的質(zhì)構(gòu)測試

1.6.1 剪切特性 采用A/LKB-F型探頭進行剪切測試，測定樣品的最大剪切力。測試方法：取40根粉絲煮熟，過涼水后瀝干水分，每次取4根粉絲并排放于測試臺上，粉絲中間有一定間隙，每個試樣做8次平行試驗，結(jié)果為去掉最大值和最小值后的平均值。參數(shù)設(shè)置：接觸力5 g；壓縮模式；測前速度1.0 mm/s；測試速度0.17 mm/s；測后速度10.0 mm/s；距離4.5 mm。

1.6.2 拉伸特性 采用A/SPR型探頭進行拉伸測試，測定樣品最大拉伸距離(樣品被拉斷瞬間長度的增加量)。測試方法：取40根粉絲煮熟，過涼水后瀝干水分，每次取4根粉絲并排放于測試臺上，粉絲中間有一定間隙，每個試樣做8次平行試驗，結(jié)果為去掉最大值和最小值后的平均值。參數(shù)設(shè)置：接觸力5 g；拉伸模式；測前速度10.0 mm/s；測試速度3.0 mm/s；測后速度3.0 mm/s。

1.7 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)全部采用DPS 7.05軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃原膠對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

由圖1可知，隨著黃原膠添加量的逐漸增加，粉絲的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趨勢。當黃原膠添加量為0.10%時粉絲的拉伸性能最好，添加量為0.15%時粉絲的剪切力最大，表明黃原膠對其拉伸性能及剪切力特性具有一定的改善作用，但添加量過多導(dǎo)致淀粉面團太黏稠，不易攪拌、成型，從而影響了粉絲質(zhì)構(gòu)特性。

圖1 黃原膠對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

Figure 1 Effect of xanthan gum on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.2 魔芋粉對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

由圖2可知，隨著魔芋粉添加量的逐漸增加，粉絲的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趨勢。當魔芋粉添加量為0.20%時粉絲的拉伸性能最好，添加量為0.15% 時粉絲的剪切力最大。魔芋粉過量添加則導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降。

2.3 刺槐膠對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

由圖3可知，隨著刺槐膠添加量的逐漸增加，粉絲的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趨勢。當刺槐膠添加量為0.25%時粉絲的拉伸性能最好、剪切力最大，而添加量超過0.25%時粉絲拉伸性能下降較快，因為刺槐膠本身無法形成凝膠，可與黃原膠等其他大分子物形成凝膠，而無法與其他物質(zhì)結(jié)合的刺槐膠破壞了粉絲的凝膠結(jié)構(gòu)。

圖2 魔芋粉對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

Figure 2 Effect of konjac powder on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

圖3 刺槐膠對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

Figure 3 Effect of locust bean gum on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.4 蔗糖酯對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

由圖4可知，隨著蔗糖酯添加量的逐漸增加，粉絲的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趨勢。當蔗糖酯添加量為0.015%時粉絲的拉伸性能最好，添加量為0.020% 時粉絲的剪切力最大。

圖4 蔗糖酯對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

Figure 4 Effect of sucrose ester on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

2.5 復(fù)合磷酸鹽對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

由圖5可知，隨著復(fù)合磷酸鹽添加量的逐漸增加，粉絲的拉伸性能和剪切力均呈先升高后降低的趨勢。當復(fù)合磷酸鹽添加量為0.04%時，粉絲的拉伸性能最好，剪切力最大。隨著復(fù)合磷酸鹽過量添加，會使粉絲的抗拉能力、筋力和韌性破壞，從而影響了粉絲的質(zhì)量。

2.6 正交試驗結(jié)果與分析

以馬鈴薯無礬粉絲的剪切力、拉伸距離作為評價指標，對黃原膠、魔芋粉、剌槐膠、蔗糖酯、復(fù)合磷酸鹽進行五因素四水平正交試驗設(shè)計，優(yōu)化無礬粉絲改良劑配方，正交試驗因素水平見表1，試驗結(jié)果見表2。

(1)

圖5 復(fù)合磷酸鹽對馬鈴薯粉絲剪切力和拉伸性能的影響

Figure 5 Effect of compound phosphate on shearing force and tensile properties of potato starch vermicelli

表1 正交試驗設(shè)計表

表2 正交試驗結(jié)果

對回歸模型進行方差分析，相關(guān)系數(shù)R=0.985 1，表明回歸方程與試驗值符合程度較高。由表3可知，X3(刺槐膠)和X4(蔗糖酯)交互效應(yīng)對拉伸性能影響極顯著，其他不顯著。并且還通過回歸模型的F值(8.189 1)得知方程達到顯著水平，表明二次回歸模型與實際情況擬合很好，該模型有效。經(jīng)DPS模擬尋優(yōu)，可得到理論最優(yōu)拉伸距離值為90.80，其對應(yīng)組合為黃原膠0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐膠0.300%、蔗糖酯0.025%、復(fù)合磷酸鹽0.050%。

表3 拉伸性能方程回歸系數(shù)顯著性檢測結(jié)果?

? **代表在0.01水平差異極顯著，*代表在0.05水平差異顯著。

2.6.2 對粉絲剪切性能的影響 粉絲的剪切性能經(jīng)二次多項式逐步回歸分析得到回歸方程：

(2)

正交試驗以馬鈴薯粉絲的拉伸性能和剪切力為考察指標，兩指標的最優(yōu)改良劑配方結(jié)果相近，而粉絲口感主要由拉伸性能決定，因此最優(yōu)組合為黃原膠0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐膠0.300%、蔗糖酯0.025%、復(fù)合磷酸鹽0.050%。

2.7 驗證實驗

為驗證理論最優(yōu)方案與實際情況的吻合程度，選取黃原膠0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐膠0.300%、蔗糖酯0.025%、復(fù)合磷酸鹽0.050%進行實驗驗證。先將黃原膠、魔芋粉和刺槐膠溶解2 h，然后加入淀粉和水的混合物中，進行糊化；糊化結(jié)束后，加入提前用少量水溶解的蔗糖酯和復(fù)合磷酸鹽，還有剩余的生淀粉，揉搓面團直至滿足要求，再進行擠絲煮熟過涼水；將粉絲瀝干放入冰箱待測試。由驗證結(jié)果可知，該配方下粉絲的拉伸性能、剪切力等都得到較大的提高，優(yōu)于正交試驗各組，表明理論最優(yōu)組合可以作為復(fù)配試驗的最優(yōu)方案。

表4 剪切力方程回歸系數(shù)顯著性檢測結(jié)果?

? **代表在0.01水平極差異顯著，*代表在0.05水平差異顯著。

2.8 明礬粉絲與無礬粉絲對照試驗

傳統(tǒng)粉絲制作明礬添加量為0.3%～0.6%，明礬粉絲制作方法同本試驗中無礬粉絲制作工藝相同，明礬添加量取0.1%，0.3%，0.6% 3個水平，明礬粉絲與無礬粉絲質(zhì)構(gòu)指標對比見表5。

表5 明礬粉絲與無礬粉絲指標對比

由表5可知，本試驗無礬粉絲品質(zhì)明顯優(yōu)于0.3%傳統(tǒng)明礬粉絲品質(zhì)，與0.6%明礬粉絲相比只有剪切性能稍有差距。而傳統(tǒng)制法明礬添加量一般不會高達0.6%，且按國標(GB 2760—2014)殘留鋁限量要求明礬添加量必須在0.1%以下。綜上，0.125%黃原膠、0.250%魔芋粉、0.300%刺槐膠、0.025%蔗糖酯和0.050%復(fù)合磷酸鹽可替代明礬，生產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)良的馬鈴薯粉絲。

3 結(jié)論

黃原膠、魔芋粉、刺槐膠、蔗糖酯和復(fù)合磷酸鹽均可明顯改善馬鈴薯粉絲剪切與拉伸性能，但添加量超過一定水平，對粉絲質(zhì)構(gòu)性能有負面影響。刺槐膠添加過量破壞粉絲拉伸性能，魔芋粉極顯著提高粉絲剪切性能，黃原膠和蔗糖酯添加過量破壞剪切性能。試驗結(jié)果顯示無礬馬鈴薯粉絲改良劑最佳配方為黃原膠0.125%、魔芋粉0.250%、刺槐膠0.300%、蔗糖酯0.025%、復(fù)合磷酸鹽0.050%。表明多種食用膠、乳化劑和復(fù)合磷酸鹽復(fù)配可明顯改善馬鈴薯粉絲品質(zhì)，其改善機理尚需對粉絲微觀結(jié)構(gòu)及物質(zhì)結(jié)合鍵做深入研究。