馬鈴薯全粉對(duì)中筋小麥面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)和烘焙特性的影響

梁 強(qiáng)，姚英政，曾詩(shī)琴，宣 樸

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所, 四川 成都 610066)

【研究意義】馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)，屬雙子葉植物茄科茄屬多年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲西海岸的安第斯山區(qū)[1]，常作一年生栽培。馬鈴薯具有耐寒、耐旱、耐瘠薄和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的種植特點(diǎn)，并且產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)素豐富均衡[1]，是我國(guó)四大主糧之一[2]。目前，馬鈴薯以鮮食為主，同時(shí)既有馬鈴薯全粉、淀粉為主的半成品，也有粉絲、薯泥和薯片等休閑食品。馬鈴薯全粉最大限度地保存了它天然感官特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3-4]，符合消費(fèi)者追求營(yíng)養(yǎng)健康的需求。國(guó)內(nèi)外馬鈴薯全粉主要作為輔料添加到各類食品中應(yīng)用[3]，2015年國(guó)家馬鈴薯主食化戰(zhàn)略啟動(dòng)后，將馬鈴薯做成各類主食產(chǎn)品成為研究的熱點(diǎn)，其中馬鈴薯全粉與小麥面粉相結(jié)合制作馬鈴薯面制主食是一個(gè)重要形式。與傳統(tǒng)面制食品相比，馬鈴薯面制食品的營(yíng)養(yǎng)素更加均衡，品質(zhì)得到改善，面制主食種類更豐富。根據(jù)蛋白質(zhì)含量多少和質(zhì)量高低，小麥面粉可分為高筋(又稱強(qiáng)筋)、中筋和低筋面粉[5-6]，它們的加工特性、品質(zhì)特性和適用范圍各有不同?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】大多數(shù)研究者[7-13]采用高筋小麥面粉與馬鈴薯全粉進(jìn)行復(fù)配，對(duì)混合粉面團(tuán)的流變學(xué)特性及其制品的加工工藝和品質(zhì)特性進(jìn)行研究，但是對(duì)馬鈴薯-中筋小麥面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性和烘焙特性的研究尚未見報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本文以四川主產(chǎn)的中筋小麥面粉與馬鈴薯全粉配成的不同比例的混合粉為研究對(duì)象，分析其面團(tuán)的熱機(jī)械學(xué)特性和烘焙特性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為四川本土乃至西南地區(qū)馬鈴薯面制主食的配方和工藝改進(jìn)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：中筋小麥面粉(面筋含量10.8 g/100 g)、馬鈴薯全粉(大西洋，熟粉)，市售。

實(shí)驗(yàn)儀器：Mixolab2型混合實(shí)驗(yàn)儀(法國(guó)肖邦公司)；Alveo-Consistograph型稠度吹泡儀(法國(guó)肖邦公司)；電子天平(奧克斯公司)；電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；面筋測(cè)定儀(瑞典波通儀器公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 混合粉的制備 將馬鈴薯全粉和中筋小麥面粉(基礎(chǔ)面粉)按照1∶9(10 %)、2∶8(20 %)、3∶7(30 %)、4∶6(40 %)的比例分別復(fù)配成混合粉，以基礎(chǔ)面粉為空白對(duì)照(0 %)，存放于溫度(20±2)℃、相對(duì)濕度60 %±5 %和通風(fēng)避光環(huán)境中備用。

1.2.2 面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性的測(cè)定 測(cè)定方法采用Chopin+標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議[14]?；A(chǔ)面粉以及混合粉與水形成的面團(tuán)總重量均為75 g。工作程序條件：目標(biāo)扭矩(C1)為1.10 N·m；揉混轉(zhuǎn)速為80 r/min；初始溫度為30 ℃，保溫8 min；然后以4 ℃/min的速度升溫至90 ℃，保持7 min；再以-4 ℃/min的速度降溫至50 ℃，保持5 min。根據(jù)Mixolab2扭矩曲線分析混合粉面團(tuán)在實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)流變特性參數(shù)[15-16]，見表1。

1.2.3 面團(tuán)烘焙特性的測(cè)定 面團(tuán)烘焙特性的測(cè)定采用恒量加水的方法，即根據(jù)基礎(chǔ)面粉和混合粉的含水量來調(diào)整和面加鹽水量(2.5 % NaCl溶液)，使得基礎(chǔ)面粉和混合粉在15 %濕基下的吸水率均為50 %。吹泡測(cè)定具體參考AACC 54-30A方法[17]，獲取各個(gè)烘焙特性參數(shù)[18]，見表2。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析 每個(gè)樣品測(cè)試重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。SPSS軟件(Version 16.0)用于不同值之間的方差分析和Tukey值之檢驗(yàn)，顯著性差異值為P<0.05。OriginPro軟件(Version 8.5.1)進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合實(shí)驗(yàn)儀特性曲線分析

從圖1可以看出，向基礎(chǔ)面粉中添加馬鈴薯全粉后，混合粉的粉質(zhì)曲線和粘度曲線均發(fā)生了明顯的變化，尤其是當(dāng)馬鈴薯全粉的添加量超過20 %后，與基礎(chǔ)面粉相比，混合粉的粘度曲線形狀發(fā)生較大的變化，表現(xiàn)在曲線變得更平緩，粘度峰值C3低于粘度保持值C4。

表1 面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)參數(shù)的含義和所表征的特性

表2 面團(tuán)烘焙特性參數(shù)的含義和所表征的特性

A:基礎(chǔ)面粉；B:馬鈴薯全粉10 %；C:馬鈴薯全粉20 %；D:馬鈴薯全粉30 %；E:馬鈴薯全粉40 %A: Base flour; B:10 % Potato flakes; C:20 % Potato flakes; D:30 % Potato flakes; E:40 % Potato flakes圖1 基礎(chǔ)面粉和混合粉面團(tuán)的Mixolab曲線Fig.1 Mixolab curves of base flour and mixed powder dough

2.2 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

從表3可以看出，在基礎(chǔ)面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時(shí)，不同比例混合粉面團(tuán)的最大扭矩幅度均可以達(dá)到(1.10±0.05)N·m；面團(tuán)的吸水率隨著馬鈴薯全粉占比的增加而顯著增加，這是由于馬鈴薯全粉的含水量(7 %)比基礎(chǔ)面粉低(14 %)，更主要的是馬鈴薯淀粉含量高且已預(yù)糊化，破壞了淀粉分子間的氫鍵而釋放出羥基，增強(qiáng)了顆粒的親水性[1,8,19]。隨著馬鈴薯全粉比例的增加，面團(tuán)的形成時(shí)間顯著降低，當(dāng)添加量達(dá)到40 %時(shí)，其值僅為0.50 min，這是由于馬鈴薯全粉的混入，使得混合粉中的小麥面筋蛋白含量降低，而少量的面筋將更快地吸水膨脹形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[20]，或是馬鈴薯全粉中淀粉糊化度高且具有較高的吸水速率，使得面團(tuán)的最大稠度值提前出現(xiàn)[1,19]；同樣的，面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間顯著降低，當(dāng)添加量達(dá)到40 %時(shí)，其值僅為0.37 min，遠(yuǎn)低于基礎(chǔ)粉面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間(6.40 min)，這是因?yàn)榛旌戏壑械牡秃康男←溍娼畹鞍?僅6.48 g/100 g)過度吸水，形成低穩(wěn)定性的三維網(wǎng)絡(luò)面筋結(jié)構(gòu)[20]。

表3 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

注：同列上標(biāo)字母不同表示在P< 0.05水平差異顯著，下同。

表4 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)強(qiáng)度和弱化的影響

表5 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)淀粉糊化和老化特性的影響

2.3 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)強(qiáng)度和弱化的影響

從表4可以看出，隨著馬鈴薯全粉比例(0～40 %)的增加，面團(tuán)的韌性值C2顯著降低，當(dāng)添加比例達(dá)到30 %時(shí)，其值僅為0.03 N·m，面團(tuán)韌性降低幅度高達(dá)91.18 %，表明混合粉面團(tuán)的抗形變能力急劇變?nèi)酢拿娼罹W(wǎng)絡(luò)弱化速率α(α絕對(duì)值越大，弱化越大)來看，馬鈴薯全粉可以使其明顯減弱，但是面團(tuán)的機(jī)械弱化隨之顯著增加，當(dāng)添加比例達(dá)到30 %時(shí)，其值高達(dá)0.84 N·m，面團(tuán)機(jī)械弱化增加幅度達(dá)79.76 %，馬鈴薯全粉使面團(tuán)承受機(jī)械攪拌的能力減弱；在相同的熱處理下，面團(tuán)的熱弱化顯著降低，當(dāng)添加比例達(dá)到30 %時(shí)，面團(tuán)熱弱化降低幅度為54.1 %，說明馬鈴薯全粉具有降低面團(tuán)熱弱化的作用；雖然馬鈴薯全粉可以顯著降低面團(tuán)的熱弱化，但不足以彌補(bǔ)其產(chǎn)生的機(jī)械弱化，因此面團(tuán)的總?cè)趸@著增加，在添加比例30 %時(shí)，面團(tuán)總?cè)趸黾臃冗_(dá)42.31 %。由此推斷，馬鈴薯全粉使得混合粉面團(tuán)的加工特性變差，是因?yàn)榛旌戏壑行←溍娼钫急冉档?，使得面團(tuán)抗機(jī)械攪拌能力減弱[21]，糊化淀粉占比增加，導(dǎo)致面團(tuán)過度吸水，使得馬鈴薯-中筋小麥面團(tuán)越易流變[20]，面團(tuán)強(qiáng)度降低。

2.4 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)淀粉糊化特性和老化特性的影響

從表5可以看出，在基礎(chǔ)面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時(shí)，馬鈴薯全粉可以顯著地降低面團(tuán)的C3值，顯著地減弱糊化作用(C3-C2)和糊化速度β。這可能是因?yàn)轳R鈴薯全粉在制備過程中發(fā)生糊化反應(yīng)，冷卻后淀粉分子鏈斷裂減短和變小，使其粘滯阻力減小[1,19]，面團(tuán)中糊化淀粉的占比越來越高，影響著面團(tuán)淀粉糊化特性。馬鈴薯全粉可以明顯增大淀粉酶降解淀粉速度γ，但與添加量之間沒有明顯的趨勢(shì)。

在蒸煮穩(wěn)定性方面，馬鈴薯全粉可以提升蒸煮穩(wěn)定性(C4/C3)，對(duì)馬鈴薯面條蒸煮過程具有重要意義。馬鈴薯全粉可以顯著地降低面團(tuán)淀粉老化，在添加比例至40 %時(shí)，老化值降低幅度達(dá)87.61 %，使得馬鈴薯面制品比純小麥面制品更易被人體消化吸收，因?yàn)轳R鈴薯全粉中支鏈淀粉含量高于直鏈淀粉[1,19]，支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)呈三維網(wǎng)狀空間分布，妨礙了微晶素氫鍵的形成[1,22]。支鏈淀粉形成的凝膠為熱可逆凝膠，其熔點(diǎn)為40～60 ℃[22]，在高溫時(shí)，馬鈴薯糊化淀粉粘度保持恒定；當(dāng)溫度降低時(shí)，面團(tuán)中蛋白質(zhì)凝膠逐漸形成，而使其粘度上升，淀粉和蛋白質(zhì)兩者相互作用形成結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、強(qiáng)度更大的復(fù)合凝膠體，使得超過30 %的混合粉面團(tuán)的粘度保持值C4高于粘度峰值C3。

表6 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)烘焙特性的影響

2.5 馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)烘焙特性的影響

從表6可以看出，在基礎(chǔ)面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時(shí)，馬鈴薯全粉可以顯著提高面團(tuán)的韌性(P值)，會(huì)明顯地增強(qiáng)烘焙產(chǎn)品的硬度，這是因?yàn)樵诩铀亢愣ǖ那闆r下，馬鈴薯全粉增大了混合粉的吸水率(從粉質(zhì)特性已經(jīng)得到的結(jié)論)和糊化淀粉在面團(tuán)中的占比，面團(tuán)的粘度更高[1]，面團(tuán)所需要的形變壓力增大；但是，面團(tuán)的彈性指數(shù)(Ie值)顯著地降低，尤其是當(dāng)馬鈴薯全粉添加量超過20 %后，說明面團(tuán)彈性不足[18]。馬鈴薯全粉使面團(tuán)的L值和G值均顯著地降低，說明混合粉面團(tuán)的延展性能降低，其加工特性降低；而P/L值增加，表示添加馬鈴薯全粉后，該混合粉不適于做酥脆性餅干，而適合于制作韌性餅干[18]。馬鈴薯全粉會(huì)顯著地降低面團(tuán)的W值，這是由于混合粉中的面筋占比降低，形成穩(wěn)定性低的三維網(wǎng)絡(luò)面筋結(jié)構(gòu)[18,20]，導(dǎo)致面團(tuán)的面筋強(qiáng)度減弱、持氣性能變差和烘焙能力降低，烘焙成品質(zhì)地密實(shí)、體積變小和口感變差。雖然馬鈴薯全粉會(huì)顯著地影響中筋小麥面團(tuán)的烘焙特性，但是在中筋面粉中添加10 %～20 %馬鈴薯全粉制作韌性較強(qiáng)的烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)和口感，可以被接受。

3 討 論

面團(tuán)制作是面制食品必經(jīng)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響著最終產(chǎn)品的品質(zhì)。通過分析馬鈴薯全粉對(duì)中筋小麥面團(tuán)特性和烘焙特性發(fā)現(xiàn)，雖然與劉麗宅[7]、劉竟峰[10]和Pu[23]等人采用馬鈴薯-高筋小麥面粉測(cè)定的結(jié)果具有相類似的趨勢(shì)，但是影響的幅度或拐點(diǎn)卻有很大的差異。這些差異主要表現(xiàn)：馬鈴薯全粉添加量在0～40 %范圍內(nèi)，對(duì)中筋和高筋小麥面粉的吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間和面團(tuán)弱化都成線性下降，而對(duì)中筋小麥面團(tuán)的影響要大于高筋小麥面團(tuán)；在0～10 %范圍內(nèi)，高筋和中筋小麥面團(tuán)強(qiáng)度無差異，超過10 %后，中筋面團(tuán)強(qiáng)度急劇下降，而高筋面團(tuán)強(qiáng)度下降更為平緩；在0～20 %范圍內(nèi)，高筋和中筋小麥面團(tuán)的C3、老化特性和糊化特性均無差異，超過20 %后，對(duì)中筋小麥面團(tuán)影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高筋小麥面團(tuán)；馬鈴薯全粉可以提升中筋面團(tuán)的蒸煮穩(wěn)定性，而對(duì)高筋面團(tuán)沒有顯著效果。馬鈴薯-中筋小麥面粉的烘焙特性值變化趨勢(shì)與Tooba[24]、Fendri[25]將麩皮、豌豆和蠶豆纖維添加到小麥面粉中具有類似的變化結(jié)果，都是因?yàn)榛旌戏壑忻娼畹鞍妆幌♂?。這些面團(tuán)指標(biāo)值的變化都指向混合粉中的添加物馬鈴薯全粉，致使整個(gè)小麥面團(tuán)組成的種類和數(shù)量發(fā)生變化，與純小麥面團(tuán)的加工特性與品質(zhì)特性具有顯著差異。

4 結(jié) 論

隨著中筋小麥面粉中馬鈴薯全粉占比(0～40 %)的增加，混合粉面團(tuán)的吸水率最大增加到105 %，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間最低分別下降到0.50和0.37 min，面團(tuán)強(qiáng)度降低，總?cè)趸岣叩?.12 N·m，表明混合粉的加工特性降低；混合粉面團(tuán)的糊化作用最弱減到0.21 N·m，蒸煮穩(wěn)定性最高可提升到1.06，老化可延緩至0.14 N·m，表明馬鈴薯主食面制產(chǎn)品的品質(zhì)受到較大影響；混合粉面團(tuán)的韌性值可提高到114.25 mm，而破裂點(diǎn)值、充氣指數(shù)、彈性指數(shù)和形變能量均降低，尤其是添加20 %～30 %馬鈴薯全粉時(shí)，彈性指數(shù)急劇下降到0，表明混合粉的延展性能降低，烘焙能力下降。從整體上來看，馬鈴薯全粉會(huì)降低中筋小麥面制品的加工特性和品質(zhì)特性，但添加10 %～20 %馬鈴薯全粉制作的面制食品，既可使其營(yíng)養(yǎng)素更均衡，又可接受其食用品質(zhì)。因此，要獲得品質(zhì)更優(yōu)良的馬鈴薯主食面制產(chǎn)品，需要對(duì)高比例(≥20 %)的馬鈴薯-中筋小麥混合粉進(jìn)行品質(zhì)改良研究。