汽爆甘薯渣對(duì)小麥粉中淀粉理化特性及面包品質(zhì)的影響

黃瀅潔 馮龍斐 梁新紅 孫俊良 冉軍艦 焦凌霞 劉本國(guó)

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院 河南新鄉(xiāng)453003）

甘薯為我國(guó)糧食作物，目前我國(guó)甘薯種植面積和產(chǎn)量居世界首位。甘薯渣是提取甘薯淀粉后的副產(chǎn)物，含有豐富的膳食纖維[1]。膳食纖維包括不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維，其中可溶性膳食纖維含量是評(píng)價(jià)膳食纖維功能活性的重要指標(biāo)[2-4]。研究表明，可溶性膳食纖維具有清理腸道垃圾，降低血液中膽固醇含量等作用，可促進(jìn)腸道內(nèi)益生菌生長(zhǎng)，對(duì)高血脂、高血糖和肥胖病等疾病有功效[5]。提高食品中可溶性膳食纖維含量，既能滿(mǎn)足人們對(duì)健康飲食的需求，又能提高甘薯附加值。

蒸汽爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化。該技術(shù)通過(guò)瞬間降低放置在高溫、高壓環(huán)境下的原料的溫度和壓強(qiáng)，使物料內(nèi)水分迅速蒸發(fā)，達(dá)到破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的目的[6-8]。爆破處理不僅可以破壞纖維束之間的相互連接，從分子水平上破壞纖維大分子結(jié)構(gòu)，使半纖維素和木質(zhì)素部分降解，進(jìn)而達(dá)到促進(jìn)可溶性膳食纖維溶出的目的，而且還能使包括不溶性纖維素在內(nèi)的許多難溶大分子聚合物的糖苷鍵斷裂，發(fā)生改性反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維[9-10]。有研究表明，采用汽爆技術(shù)處理過(guò)的甘薯渣與未經(jīng)處理的甘薯渣相比，可溶性膳食纖維含量從3.81%增至22.59%，增加了18.78%[11]。

小麥粉為面包制品的主要原料，通過(guò)添加膳食纖維提高面包營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能特性的方法越來(lái)越受到食品行業(yè)的關(guān)注。姜緒邦等[12]的研究表明，小粒徑顆粒微晶纖維素可以在較大添加量的情況下保持面包良好的品質(zhì)并且添加3種微晶纖維素的面包感官最佳。張苗等[13]研究表明，采用添加了甘薯膳食纖維的小麥粉制作的饅頭的回彈性、硬度和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性均有提高，并且儲(chǔ)存過(guò)程中淀粉老化得到延緩，風(fēng)味得到改善。Sudha等[14]研究了不同谷物膳食纖維對(duì)小麥粉流變特性及餅干品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：隨著谷物膳食纖維添加量的增加，面團(tuán)的延伸性和拉伸性降低，添加30%燕麥膳食纖維或20%大麥膳食纖維的餅干品質(zhì)特性最佳。Hallén等[15]研究了添加豇豆粉對(duì)小麥粉粉質(zhì)和拉伸特性以及對(duì)烘焙面包的影響，添加豇豆粉后混合粉的粉質(zhì)特性、拉伸特性發(fā)生變化并對(duì)面包發(fā)酵產(chǎn)生抑制作用，采用添加20%豇豆粉的混合粉制作的面包與小麥粉面包感官及風(fēng)味等特性相近。將膳食纖維添加到小麥粉中，采用混合粉生產(chǎn)面包、餅干和饅頭等不僅增加成品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且能夠改善成品感官特性。汽爆甘薯渣粉含有較高的可溶性膳食纖維，按一定比例添加到小麥粉中生產(chǎn)面包，對(duì)增加面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、功能特性以及提高甘薯渣的附加值具有重要意義。

本試驗(yàn)將汽爆甘薯渣粉添加到高筋小麥粉中，研究汽爆甘薯渣對(duì)小麥粉中淀粉的破損度、溶解度、膨潤(rùn)力、相對(duì)黏度、凝沉性等理化特性及混合粉面包質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)的影響，為汽爆甘薯渣在面包制品中的應(yīng)用及其功能性開(kāi)發(fā)提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

商薯19 甘薯渣粉，鄭州市福源生物科技有限公司；高筋小麥粉，五得利面粉集團(tuán)有限公司；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；雞蛋、奶粉、黃油、食鹽、白砂糖等均購(gòu)于超市。

1.2 儀器與設(shè)備

QBS-80 型蒸汽爆破工藝試驗(yàn)臺(tái)，河南鶴壁正道重型機(jī)械廠(chǎng)；RVA-Super 3 快速黏度分析儀，澳大利亞Newport Scientific 儀器公司；Alpha 1-2 LD plus 真空冷凍干燥儀，河南一諾佳盛儀器設(shè)備有限公司；Quanta-200 型掃描電子顯微鏡，荷蘭FEI 公司；TA-XT Plus 型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro Systems；SD matic 型損傷淀粉測(cè)定儀，河南一諾佳盛儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

制備的汽爆甘薯渣主要成分：水分6.81%，脂肪0.69%，蛋白質(zhì)4.23%，灰分1.23%，淀粉19.83%，膳食纖維62.62%，可溶性膳食纖維3.81%，不溶性膳食纖維57.85%。未經(jīng)汽爆處理的甘薯渣中膳食纖維、不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維含量分別為58.07%，38.57%，22.59%。經(jīng)過(guò)蒸汽爆破處理后，甘薯渣中可溶性膳食纖維含量提高了4.93倍。

1.3.2 配粉 稱(chēng)取一定量高筋小麥粉與汽爆甘薯渣按比例混合制得混合粉，汽爆甘薯渣含量分別為0%，2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%，16%，混合均勻后放于自封袋中，并保存在4 ℃冰箱中備用。

1.3.3 混合粉面包的制作 面包配方為：混合粉（高筋小麥粉+汽爆甘薯渣）150 g，糖12 g，鹽1.5 g，黃油15 g，酵母1.5 g，奶粉6 g，雞蛋15 g，水85 g。

將面粉、糖、鹽、奶粉、酵母按一定比例倒入容器中攪拌均勻，然后加入蛋液、水?dāng)嚢栊纬擅鎴F(tuán)后加入黃油，揉面30 min 左右，直至面團(tuán)能揉成薄膜狀。置于室溫下發(fā)酵1 h 左右，將發(fā)酵后的面團(tuán)放入模具中成型后置于烤箱中發(fā)酵至體積膨大為原來(lái)的2 倍。將蛋液均勻涂抹于面團(tuán)表面，然后設(shè)定烤箱上管溫度為175 ℃，下管溫度為170 ℃，時(shí)間為30 min，烘烤至顏色金黃即可。

1.3.4 面包的感官評(píng)定 選擇男女各15 名，共30 名感官評(píng)定人員，對(duì)面包的結(jié)構(gòu)、口感和風(fēng)味3個(gè)大方面進(jìn)行評(píng)分，總分100 分，試驗(yàn)方法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)[16-17]，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

（續(xù)表1）

1.3.5 分析測(cè)定方法

1.3.5.1 混合粉中淀粉破損度的測(cè)定 采用淀粉破損測(cè)定儀測(cè)定，操作方法參考文獻(xiàn)[18]。

研究方法主要采取問(wèn)卷調(diào)查方式進(jìn)行開(kāi)展，主要研究592名學(xué)生價(jià)值觀與自我價(jià)值感之間的關(guān)系，具體可以從自我觀、群體觀、法治觀等方面進(jìn)行衡量，闡明社會(huì)人際、社會(huì)心理以及個(gè)人道德之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合社會(huì)取向、自我價(jià)值感以及個(gè)人取向之間的既定關(guān)系，在各個(gè)維度之間進(jìn)行合理分析，確定青少年價(jià)值觀、道德判斷與攻擊行為之間的關(guān)系，說(shuō)明三者之間的關(guān)聯(lián)性，并表明具體的研究結(jié)果。

1.3.5.2 混合粉中淀粉藍(lán)值的測(cè)定 淀粉藍(lán)值測(cè)定參考文獻(xiàn)[19]。

1.3.5.3 混合粉中淀粉顆粒微觀形態(tài)觀察 分別將小麥粉與添加10%汽爆甘薯渣的混合粉于真空冷凍干燥儀中冷凍干燥24 h，樣品噴炭鍍金處理，用掃描電子顯微鏡對(duì)其觀察拍攝，得到混合粉中淀粉顆粒形貌圖。

1.3.5.4 混合粉中淀粉溶解度與膨潤(rùn)力的測(cè)定[19]取一定量混合粉干基M（g），將混合粉制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的乳濁液。取25 mL 乳濁液于室溫下攪拌30 min，在轉(zhuǎn)速為3 000 r/min 的離心機(jī)中離心20 min，上層清液與沉淀物分離，沉淀物重量為P（g）；將上層清液倒入烘干至恒重的培養(yǎng)皿中，然后放在90 ℃水浴鍋上蒸干，移入105 ℃的干燥箱中干燥至恒重，稱(chēng)得可溶性物質(zhì)的質(zhì)量，即溶解的淀粉質(zhì)量為A（g）。溶解度（S）與膨潤(rùn)力（T）分別根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算：

1.3.5.5 混合粉中淀粉相對(duì)黏度的測(cè)定[20]制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%的混合粉乳濁液，沸水浴中加熱糊化20 min，將糊化后的乳液冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至鋁盒內(nèi)，測(cè)定其相對(duì)黏度。

1.3.5.6 混合粉中淀粉凝沉性的測(cè)定[21]取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%的混合粉乳濁液25 mL 于沸水浴中攪拌加熱20 min，待混合乳冷卻至室溫后，調(diào)節(jié)加熱后乳濁液質(zhì)量與加熱前等重后，用保鮮膜覆蓋。將樣品置于2 ℃左右的冰箱中靜置24 h 后取出，在轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，溫度為18 ℃的離心機(jī)中離心15 min。離心后的上清液質(zhì)量與混合乳濁液的總質(zhì)量之比即為凝沉值。

1.3.5.7 混合粉面包質(zhì)構(gòu)的測(cè)定[22]烘焙好的面包放置24 h，切成大小一致25 mm 厚的薄片，放置在質(zhì)構(gòu)儀上，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性檢測(cè)。測(cè)定條件：探頭P/36R；測(cè)前速度2 mm/s；測(cè)試速度2 mm/s；測(cè)后速度4 mm/s；觸發(fā)值5 g；壓縮程度50%；數(shù)據(jù)采集速度200 pps。每個(gè)組分采集3 個(gè)樣品，測(cè)試結(jié)果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)方差分析，用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，平行重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉破損度和藍(lán)值的影響

破損度和藍(lán)值表示了淀粉顆粒的破壞程度，添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉破損程度的影響見(jiàn)表2。

表2 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉破損度及藍(lán)值的影響Table 2 Effects of steam explosion sweet potato residue on the damage and blue value of starch in mixed powder

由表2可知，汽爆甘薯渣添加量增至6%時(shí)對(duì)淀粉破損度有顯著影響（P＜0.05）；添加量為8%的混合粉中淀粉破損度與未添加汽爆甘薯渣小麥粉中淀粉相比淀粉破損度增加了3.9%；添加量分別為8%和10%時(shí)，淀粉破損度無(wú)顯著性差異（P≥0.05）；添加量由10%增至16%時(shí)，破損度增至由（26.3±1.32）%迅速增至（33.4±1.67）%。這可能是添加汽爆甘薯渣后因物理作用使淀粉顆粒相對(duì)平滑的表面變得粗糙，甚至出現(xiàn)開(kāi)裂和破碎等現(xiàn)象，這一過(guò)程使小麥粉顆粒表面出現(xiàn)晶格畸變，促使淀粉顆粒由晶態(tài)向非晶形態(tài)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致淀粉破損度增加。研究表明，淀粉破損會(huì)影響面團(tuán)流變學(xué)特性，使面團(tuán)彈性降低、強(qiáng)度下降[23]。

藍(lán)值是表示淀粉與碘結(jié)合性能的一項(xiàng)指標(biāo)。由表2可知，添加2%～4%汽爆甘薯渣的混合粉中淀粉的藍(lán)值與未添加汽爆甘薯渣的小麥粉中淀粉的藍(lán)值沒(méi)有顯著性差異（P≥0.05）；添加量超過(guò)10%時(shí)，藍(lán)值由（0.60±0.03）%迅速升高至（0.98±0.05）%。這可能是因?yàn)榈矸垲w粒內(nèi)部支鏈淀粉含有較多的長(zhǎng)側(cè)鏈，而這些長(zhǎng)側(cè)鏈的支鏈淀粉更容易與碘發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。添加汽爆甘薯渣后淀粉破損度增加，這些長(zhǎng)側(cè)鏈支鏈淀粉更易從內(nèi)部游離出，使淀粉藍(lán)值增加[20]。

綜上所述，汽爆甘薯渣添加量小于10%時(shí)，對(duì)混合粉中淀粉的破損度和藍(lán)值影響較小，高于10%后對(duì)混合粉中淀粉的破損度和藍(lán)值影響較大。

2.2 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉顆粒微觀結(jié)構(gòu)的影響

按照1.3.5.6 節(jié)所示方法，觀察小麥粉及添加10%汽爆甘薯渣的混合粉中淀粉的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖1a、圖1b所示。

圖1 小麥粉及混合粉中淀粉的電鏡掃描圖Fig.1 Electron microscopy scan of starch in mixed powder and wheat flour

由圖1a可知，小麥粉中的淀粉顆粒圓潤(rùn)飽滿(mǎn)，表面光滑；添加汽爆甘薯渣后（圖1b），淀粉顆粒出現(xiàn)破裂和表面皺縮的現(xiàn)象。表明汽爆甘薯渣的添加使混合粉中淀粉顆粒發(fā)生不同程度地裂解，這與添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉破損度及藍(lán)值的影響結(jié)果一致。

2.3 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉溶解度的影響

由圖2可知，汽爆甘薯渣的添加量在0～10%時(shí)，混合粉中淀粉的溶解度隨汽爆甘薯渣添加量的增加而逐漸上升，其值由（6.07±0.15）%增至（7.69±0.04）%，溶解度增加了1.62%。添加量大于10%時(shí)溶解度逐漸下降。經(jīng)顯著性方差分析，添加量由10%增大至12%時(shí)，混合粉中淀粉的溶解度有顯著性差異（P＜0.05）。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是添加汽爆甘薯渣后，混合粉中可溶性膳食纖維含量增加，促進(jìn)水分子與淀粉分子的接觸，使得混合粉中淀粉的溶解量增加；其次，因?yàn)槠适碓尤胄←湻壑?，淀粉的破損度增加，也使其溶解度升高。但隨著汽爆甘薯渣粉添加量持續(xù)增加，混合粉中淀粉被過(guò)度稀釋?zhuān)蛊淙芙舛妊杆傧陆怠?/p>

2.4 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉膨潤(rùn)力的影響

由圖3可知，汽爆甘薯渣的添加量在0～10%范圍內(nèi)，混合粉中淀粉的膨潤(rùn)力隨汽爆甘薯渣添加量的增加而逐漸上升，其值由（2.43±0.11）%增至（3.53±0.08）%，膨潤(rùn)力增加了1.10%。添加量大于10%后，膨潤(rùn)力逐漸下降，經(jīng)顯著性方差分析，添加量由10%增至12%時(shí)混合粉中淀粉的膨潤(rùn)力有顯著性差異（P＜0.05）。這可能是因?yàn)樘砑悠适碓螅适碓锌扇苄陨攀忱w維本身具有較大的持水力及溶脹性，使得混合粉中淀粉的膨潤(rùn)力升高，但由于添加量過(guò)大時(shí)，淀粉的破損度增加，使得膨潤(rùn)力又逐漸降低。

圖2 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉溶解度的影響Fig.2 Effects of adding steam explosion sweet potato residue on the solubility of starch in mixed powder

圖3 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉膨潤(rùn)力的影響Fig.3 Effects of adding steam explosion sweet potato residue on the swelling force of starch in mixed powder

2.5 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉相對(duì)黏度的影響

由圖4可知，汽爆甘薯渣添加量由0 增至10%時(shí)，相對(duì)黏度由（884.7±4.51）mPa·s 降至（772.7±4.50）mPa·s，降低了12.7%。當(dāng)汽爆甘薯渣添加量由10%增至16%時(shí)，相對(duì)黏度降至（608.3±4.04）mPa·s，降低了21.3%。因此，當(dāng)汽爆甘薯渣添加量大于10%時(shí)，相對(duì)黏度降低顯著（P＜0.05）。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因可能是加入汽爆甘薯渣后，混合粉中的支鏈淀粉被稀釋?zhuān)鄬?duì)含量下降，使得淀粉在糊化過(guò)程中，支鏈淀粉間難以形成氫鍵，淀粉分子間相互作用力減弱，造成相對(duì)黏度下降。此外，汽爆甘薯渣中的膳食纖維吸水膨脹對(duì)糊化體系中可利用水的轉(zhuǎn)運(yùn)有明顯影響，造成了最終黏度下降；隨著汽爆甘薯渣添加量的不斷增加，其對(duì)混合粉中淀粉相對(duì)黏度的影響就越顯著。

2.6 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉凝沉性的影響

淀粉凝沉是指糊化后的淀粉分子重排凝結(jié)沉降的過(guò)程，反映了糊化后混合粉中淀粉顆粒的穩(wěn)定性與混合粉中淀粉的抗老化性。

由圖5可知，添加汽爆甘薯渣后，淀粉的凝沉值由（69.54±0.5）%（未添加汽爆甘薯渣粉）增至（80.8±0.5）%（添加量為14%），增加了11.26%；添加量為14%和16%時(shí)，混合粉凝淀粉沉性無(wú)顯著差異（P≥0.05）。凝沉值升高可能是因?yàn)槠适碓鼤?huì)破壞淀粉中的支鏈淀粉，導(dǎo)致支鏈淀粉數(shù)量下降，而直鏈淀粉數(shù)量增加，淀粉的相對(duì)分子質(zhì)量變?。煌瑫r(shí)汽爆甘薯渣中含有一定量的不溶性膳食纖維，離心后也會(huì)沉降，這兩者共同作用使得凝沉值略有增加。添加汽爆甘薯渣是否會(huì)使混合粉中淀粉抗老化性下降，還需要結(jié)合其它指標(biāo)分析。

圖4 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉相對(duì)黏度的影響Fig.4 Effects of adding steam explosion sweet potato residue on the relative viscosity of starch in mixed powder

圖5 添加汽爆甘薯渣對(duì)混合粉中淀粉凝沉性的影響Fig.5 Effects of adding steam explosion sweet potato residue on the coagulability of starch in mixed powder

2.7 汽爆甘薯渣粉對(duì)面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

汽爆甘薯渣以不同比例添加到小麥粉中，按1.3.3 節(jié)方法制作面包，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，當(dāng)汽爆甘薯渣的添加量小于8%時(shí)，面包的彈性、回復(fù)性和內(nèi)聚性等都明顯升高，這可能使面包在風(fēng)味口感上有明顯改善；當(dāng)汽爆甘薯渣的添加量超過(guò)8%時(shí)，面包的彈性、咀嚼性、回復(fù)性和內(nèi)聚性等指標(biāo)又迅速下降。面包的彈性、咀嚼性、回復(fù)性和內(nèi)聚性的提升可能是因?yàn)槠适碓械目扇苄陨攀忱w維與面包中的面筋蛋白之間形成了致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。面包的硬度隨著汽爆甘薯渣添加量的增加而逐漸降低，這可能是因?yàn)槠适碓械纳攀忱w維在面團(tuán)中形成了大量的空隙，有利于空氣進(jìn)入，從而使面包中空氣含量增加，導(dǎo)致其硬度明顯下降。

2.8 汽爆甘薯渣面包的感官評(píng)定

由表3可知，當(dāng)汽爆甘薯渣的添加量在0～8%范圍內(nèi)，面包在外觀、切面結(jié)構(gòu)、顏色、彈性、黏度、氣味和味道等方面的評(píng)分逐漸增加，感官評(píng)分最高為（94.9±2.60）分；汽爆甘薯渣的添加量在10%～16%范圍內(nèi)時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分均逐漸下降，可能是因?yàn)殡S著汽爆甘薯渣的添加，面包的顆粒感增強(qiáng)，對(duì)面包口感造成了不利的影響。根據(jù)顯著性方差分析，汽爆甘薯渣粉添加量為8%時(shí)彈性、黏度、氣味和味道指標(biāo)相較于其它添加量均有顯著差異（P＜0.05）。因此，汽爆甘薯渣在小麥粉中的添加量為8%時(shí)不僅提高了面包中可溶性膳食纖維含量，而且改善了小麥粉的理化特性，提高了面包的感官品質(zhì)。

3 結(jié)論

汽爆甘薯渣添加到小麥粉中，混合粉中淀粉的理化特性有顯著變化。汽爆甘薯渣添加量小于10%對(duì)混合粉中淀粉的破損度和藍(lán)值影響較小，高于10%后對(duì)混合粉中淀粉的破損度和藍(lán)值影響較大。汽爆甘薯渣添加量小于10%時(shí)，混合粉中淀粉的溶解度、膨潤(rùn)力和相對(duì)黏度等理化性質(zhì)均上升，混合粉品質(zhì)得到提高。隨汽爆甘薯渣添加量增加，混合粉中淀粉的凝沉性升高，結(jié)合面包質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果中面包硬度下降，表明混合粉凝沉值升高可能是因?yàn)楦适碇械牟蝗苄陨攀忱w維沉降所致。感官評(píng)定結(jié)果表明，汽爆甘薯渣添加量為8%時(shí)，面包的感官品質(zhì)最佳。研究表明，添加汽爆甘薯渣不僅可以為面包提供豐富的可溶性膳食纖維，滿(mǎn)足人們對(duì)健康的需求，而且能改善面包的感官品質(zhì)，使其口味更佳。本研究為甘薯渣的應(yīng)用提供了新的方向，提高了甘薯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。