紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的理化特性研究

仇干，胥心，鄧云

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海200240）

紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的理化特性研究

仇干，胥心，鄧云*

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海200240）

將紫馬鈴薯全粉和小麥粉分別按質(zhì)量比0∶100、30∶70、40∶60、50∶50、70∶30、100∶0進(jìn)行混合，對(duì)其化學(xué)組分、顏色、功能特性和熱特性進(jìn)行了分析測定。結(jié)果表明：紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的營養(yǎng)價(jià)值高于純小麥粉；當(dāng)紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質(zhì)量比為30∶70時(shí)，各項(xiàng)顏色指標(biāo)的變化最為顯著。另外，混粉的功能特性和熱特性均隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加呈現(xiàn)趨勢性變化。

紫馬鈴薯全粉；小麥粉；混粉；功能特性；熱特性

紫馬鈴薯（Solanum tuberosum）是一種經(jīng)雜交育種而成的馬鈴薯品種，原產(chǎn)于南美洲，近年來引入中國并在甘肅、云南、湖北等地均有種植。它營養(yǎng)豐富，含有大量的淀粉、膳食纖維、氨基酸、礦物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)成分，每100克紫馬鈴薯約含鈣11.0mg、鐵1.2mg、鉀343.0mg、鎂22.9mg、維生素C 16.0mg，素有“地下葡萄”之稱[1]。與普通馬鈴薯相比，紫馬鈴薯還富含花青素，具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血脂、保護(hù)視力和延緩衰老等保健功能[2]。馬鈴薯含有面粉和大米中所沒有的維生素C、胡蘿卜素和賴氨酸，可有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)主食的營養(yǎng)缺陷。所以，在不斷追求飲食多元化和健康營養(yǎng)的今天，推進(jìn)馬鈴薯主食化，開發(fā)和推廣適合中國居民食用的馬鈴薯主食產(chǎn)品，對(duì)于優(yōu)化膳食結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)體質(zhì)健康有著積極重要的意義。

由于馬鈴薯缺乏面筋蛋白，純粹以馬鈴薯粉為原料生產(chǎn)主糧產(chǎn)品則存在發(fā)酵難、成型難、整形難、易開裂和口感差等問題[3]，因此，馬鈴薯主食產(chǎn)品的加工通常以一定比例混合的馬鈴薯全粉-小麥粉混粉為原料，這樣既可以解決馬鈴薯全粉加工性能較差的問題，又能夠彌補(bǔ)小麥粉的營養(yǎng)缺陷。宋文馨等[4]研究表明將馬鈴薯粉和小麥粉按質(zhì)量比3∶7混合，分別添加0.3%的酵母和4%的泡打粉，醒發(fā)20min，最終制得的饅頭的感官指標(biāo)達(dá)到最佳。Zaidul等[5]利用RVA對(duì)馬鈴薯粉-面粉混粉的糊化特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)混合粉的峰值黏度、峰值時(shí)間、最終黏度均高于小麥面粉。王春香等[6]研究了馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的流變學(xué)特性，認(rèn)為混粉中馬鈴薯粉的含量越大，面團(tuán)的延展性和彈性越差，面團(tuán)筋力越小。

目前，對(duì)紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的研究鮮有報(bào)道。本文將紫馬鈴薯全粉和小麥粉按一定比例混合，對(duì)其化學(xué)組分、顏色、功能特性和熱特性進(jìn)行了研究，旨在為生產(chǎn)高質(zhì)量的紫馬鈴薯主糧化產(chǎn)品提供一定的理論和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紫馬鈴薯，2015年10月份采購于甘肅省定西市，0～4℃冷藏備用；小麥粉：山東魯王集團(tuán)有限公司；其他化學(xué)試劑均為分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

GZX-9240電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；FL-1可調(diào)式封閉電爐：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；SX2-4-10N箱式電阻爐：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；AVD-1微波真空干燥器：江南大學(xué)；Z 326K離心機(jī)：德國Hermle labortechnik GmbH公司；UltraScan PRO臺(tái)式測色儀：美國Hunter－Lab公司；1510酶標(biāo)儀：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；AL204電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FW135中草藥粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；204F1差示掃描量熱儀：耐馳科學(xué)儀器商貿(mào)（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫馬鈴薯全粉的制備

紫馬鈴薯全粉的制備[7-8]：紫馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、切成（3±0.2）mm厚的薄片，置于護(hù)色液（0.1%氯化鈣、0.15%抗壞血酸和0.2%檸檬酸）中浸泡15min，沸水熱燙2min，取出用純水冷卻，吸水布吸去表面的水，接著用真空微波干燥（480W，24 kPa）至水分含量為10%左右（約2 h）對(duì)馬鈴薯片進(jìn)行干燥。最后用萬能粉碎機(jī)粉碎，過篩取120目～160目之間的粉體，密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 混粉的制備

對(duì)小麥粉進(jìn)行過篩，取120目～160目之間的粉體，將紫馬鈴薯全粉與小麥粉分別按質(zhì)量比0∶100、30∶70、40∶60、50∶50、70∶30、100∶0進(jìn)行混合，分別密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 基本化學(xué)組分測定

水分：按照GB 5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中直接干燥法進(jìn)行測定；灰分：按照GB 5009.4-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》進(jìn)行測定；蛋白質(zhì)：按照GB 5009.5-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法進(jìn)行測定；總淀粉：參照Souilah等[9]的方法，并加以改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取25mg的樣品于50mL的離心管中，加入3mL 2mol/L的KOH溶液，搖勻靜止1 h～2 h使淀粉完全溶解，加入25mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（0.4mol/L，pH 4.75）調(diào)節(jié)溶液至酸性，再加入8.3μL淀粉葡萄糖苷酶（300U/mL，sigma，A-7095），混勻后60℃水浴并振搖45min。吸取1mL樣品液稀釋到10mL，采用蒽酮硫酸法測定其葡萄糖含量[10]，葡萄糖含量×換算系數(shù)0.9即為總淀粉的含量。

1.3.4 顏色的測定[11]

取適量的樣品于樣品池中，用臺(tái)式測色儀進(jìn)行定時(shí)測量，分別得到L*、a*和b*值，并通過公式計(jì)算出總色差（ΔE）。

1.3.5 功能特性的測定[12-14]

吸水能力：取1g樣品（m）和15mL蒸餾水于50mL干燥的離心管（m0）中?；靹?，4 000 r/min離心20min。棄去上清液，稱量沉淀物和離心管的質(zhì)量（m1）。

吸水能力/%=（m1-m0-m）/m×100

溶脹能力：稱取1 g樣品于50mL干燥的離心管（m0）中，加入15mL蒸餾水，混勻。沸水浴30min，每隔5min振蕩1次。4 000 r/min離心20min，棄去上清液，稱得沉淀物和離心管的質(zhì)量（m1）。在100℃干燥至恒重后，再次稱量沉淀物和離心管的質(zhì)量（m2）。

沉淀指數(shù)：按照GB/T 15685-2011《糧油檢驗(yàn)小麥沉淀指數(shù)測定SDS法》進(jìn)行測定。

最低膠凝濃度：稱取一定量樣品于試管中，加入5mL蒸餾水，配成2%～20%懸浮液。將盛有懸浮液的試管在沸水浴中加熱1 h，迅速冷卻至4℃并保持2 h后，將試管倒置，觀察內(nèi)容物是否滑落。記錄不滑落時(shí)的最小濃度，即為最低膠凝濃度。

體積密度：取5 g樣品（m）于10mL量筒中，持續(xù)輕敲量筒使樣品體積恒定，記錄樣品體積（v）。

1.3.6 熱特性的測定[15]

稱取7.5mg的樣品于鋁制樣品盤中，加入15μL的水，使得樣品與水的質(zhì)量比為1∶2，立即將樣品盤加蓋壓緊密封后置于4℃的冰箱中平衡過夜。測試前取出置于室溫下回溫1 h，以空樣品盤作為空白對(duì)照，用差示掃描量熱分析儀（Differential Scanning Calorimetry，DSC）進(jìn)行測定。加熱速率為5℃/min，加熱范圍為30℃～110℃。從吸熱曲線上，分別記錄樣品的糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）和糊化放熱焓值（ΔH）。

1.3.7 統(tǒng)計(jì)分析

采用SAS 9.2軟件（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并通過Tukey’s HSD post-hoc test（p＜0.05）進(jìn)行顯著水平比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本化學(xué)組分分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的基本化學(xué)組分如表1所示。

水分含量是食品質(zhì)量安全的一個(gè)重要指標(biāo)，干物質(zhì)的安全水分含量為15%[13]。本試驗(yàn)所用小麥粉的水分含量為10.82%，隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的水分含量逐漸增大，直至紫馬鈴薯全粉含量為100%時(shí)達(dá)到最大11.40%（＜15%）。而從淀粉含量來看，由于小麥粉的總淀粉含量高于紫馬鈴薯全粉，當(dāng)紫馬鈴薯全粉的含量增加時(shí)，混粉的總淀粉含量呈下降趨勢。灰分的數(shù)據(jù)顯示，小麥粉的灰分含量為0.35%，已滿足國外高檔面包專用粉的要求（＜0.5%）[16]，表明本試驗(yàn)所用小麥粉的品質(zhì)優(yōu)越，且加工精度高；紫馬鈴薯全粉的灰分含量為2.48%，約為小麥粉的7倍，充分說明紫馬鈴薯全粉中含有豐富的礦物質(zhì)，如鐵、磷、鉀、鈣、鋅等。此外，表中紫馬鈴薯全粉的蛋白質(zhì)含量略低于小麥粉，但有研究表明，馬鈴薯的蛋白質(zhì)中含有人體必需的8種氨基酸，屬于完全蛋白[17]；而小麥粉的蛋白質(zhì)中缺乏賴氨酸，會(huì)造成營養(yǎng)失衡。因此，從蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值來說，紫馬鈴薯全粉并不低于小麥粉。綜合得出，相比較純小麥粉，添加了紫馬鈴薯全粉的混粉的營養(yǎng)價(jià)值更高。

表1 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的基本化學(xué)組分Table1 Proximate compositions of wheat flour and purple potato powder blends

2.2 顏色分析

肉眼可觀察到，小麥粉的顏色為白色，紫馬鈴薯全粉的顏色為紫色。通過臺(tái)式測色儀的測定，不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的L*、a*、b*和ΔE值，如圖1所示。

圖1（a）顯示，小麥粉的亮度達(dá)90以上，而紫馬鈴薯全粉只有50左右，混粉中隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的L*值越來越小，即顏色也越來越暗。圖1（b）表明，小麥粉的a*值接近于0，幾乎不顯紅色，而紫馬鈴薯全粉的a*值達(dá)到8左右，紅色相當(dāng)明顯。從圖1（c）看出，小麥粉和紫馬鈴薯全粉的b*值出現(xiàn)了正負(fù)的差異，小麥粉偏向于黃色，紫馬鈴薯全粉偏向于藍(lán)色。此外，圖1中的L*、a*、b*值均在F2（紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質(zhì)量比為30∶70）處呈現(xiàn)顯著的變化，從ΔE可以看出，該配比下的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉相對(duì)于純小麥粉，顏色的總體差異變化最為顯著。

圖1 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的顏色指標(biāo)Fig.1 Color indices of wheat flour and purple potato powder blends

2.3 功能特性分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的功能特性，如表2所示。

吸水能力與樣品中淀粉的含量和性質(zhì)有關(guān)，直鏈淀粉越多，吸水能力越強(qiáng)。隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的吸水能力不斷增加，說明紫馬鈴薯全粉的吸水能力較強(qiáng)，其直鏈淀粉含量高于小麥粉，這與相關(guān)研究結(jié)果一致：小麥中的直鏈淀粉約占總淀粉的12.56%～14.74%[18]，而馬鈴薯中的直鏈淀粉約占總淀粉含量的15%～25%[19]。因此，當(dāng)用紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉制作面團(tuán)時(shí)，面筋蛋白含量減少，而面團(tuán)的吸水能力增強(qiáng)，則會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)的穩(wěn)定性下降，對(duì)生產(chǎn)加工產(chǎn)生不利影響。

溶脹能力體現(xiàn)的是在加熱過程中，支鏈淀粉發(fā)生糊化并與水結(jié)合的能力。相比糊化前的吸水能力，溶脹過程中淀粉與水的結(jié)合能力明顯增強(qiáng)。

沉淀指數(shù)是基于蛋白與表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）發(fā)生水合作用而膨脹，形成絮狀沉淀物的原理測得的，因而與蛋白質(zhì)含量成正相關(guān)。且它是反映面包品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，值越大則說明焙烤面包的品質(zhì)相對(duì)越好。但由于小麥粉中含有一定量的面筋蛋白且總蛋白質(zhì)高于紫馬鈴薯全粉，當(dāng)紫馬鈴薯全粉的含量增加時(shí)，混粉的沉淀指數(shù)逐漸減小，這將對(duì)焙烤面包的品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。

表2 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的功能特性Table2 Functional properties of wheat flour and purple potato powder blends

最低膠凝濃度受食品中碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì)成分的綜合影響[13]，其反映了物質(zhì)的膠凝能力，最低膠凝濃度越小，則膠凝能力越強(qiáng)。表2顯示，隨著紫馬鈴薯全粉小麥粉含量的增加，最低膠凝濃度從14.5%降低到6.5%，說明紫馬鈴薯全粉的膠凝能力更強(qiáng)，約為小麥粉的2倍。

粉末的顆粒大小、顆粒間的靜電力和范德華力等影響了粉末的堆積密度，其在粉末的包裝、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸中具有重要意義。本試驗(yàn)中小麥粉和紫馬鈴薯全粉均經(jīng)過120目～160目的篩選，顆粒大小相對(duì)均一?；旆鄣亩逊e密度略大于小麥粉，說明與小麥粉相比，混粉在包裝、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過程中更不易被壓緊實(shí)，其堆積方式可與小麥粉相同。

2.4 熱特性分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的熱特性參數(shù)，如表3所示。

差示掃描量熱分析測定揭示了淀粉的糊化過程。淀粉的糊化本質(zhì)是體系中水分子受熱運(yùn)動(dòng)至淀粉分子內(nèi)部，與其爭奪氫鍵，當(dāng)水分子的能量大于淀粉分子間結(jié)合的氫鍵鍵能時(shí)，分子間和分子內(nèi)的氫鍵會(huì)發(fā)生斷裂，使得淀粉分子的結(jié)構(gòu)被破壞，充分伸展，呈疏松狀[20]。在此過程中伴隨的能量變化在DSC分析圖譜上表現(xiàn)為吸熱峰。隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，糊化的起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）和終止溫度（Tc）均不斷升高，而ΔH呈下降趨勢。但紫馬鈴薯全粉卻不能檢測到淀粉糊化的峰值，因?yàn)樵谧像R鈴薯全粉的制備過程中淀粉已經(jīng)發(fā)生了糊化。上述混粉的糊化峰值向高溫方向遷移是因?yàn)槭艿阶像R鈴薯全粉的影響，其淀粉會(huì)與小麥淀粉競爭吸水，使混粉的糊化溫度升高。這與之前的吸水性結(jié)果相一致。

表3 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的熱特性參數(shù)Table3 Thermal parameters of wheat flour and purple potato powder blends

3 結(jié)論

通過對(duì)不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的化學(xué)組分、顏色、功能特性和熱特性的分析得出，紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的營養(yǎng)價(jià)值高于純小麥粉；當(dāng)紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質(zhì)量比為30∶70時(shí)，各項(xiàng)顏色指標(biāo)的變化最為顯著；且功能特性和熱特性均隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加呈現(xiàn)趨勢性的變化，但常常會(huì)對(duì)面粉的加工特性產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)要綜合考慮營養(yǎng)價(jià)值、加工特性、生產(chǎn)成本等多個(gè)因素，以選擇適當(dāng)質(zhì)量配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉。

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Study on Physicochemical Properties of Purple Potato Powder and Wheat Flour Blends

QIU Gan，XU Xin，DENG Yun*
（School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China）

Purple potato powder and wheat flour were mixed according to the mass percentage of0∶100，30∶70，40∶60，50∶50，70∶30 and 100∶0.The chemical compositions，color indices，functional properties and thermal properties of purple potato powder and wheat flour blends were investigated.Results showed that the nutrients of mixed flour were higher than wheat flour.When the mass ratio of purple potato powder to wheat flour was30∶70，there was a significant change in color indices.In addition，with the increasing contents of purple potato granules，a regular trend was observed in functional properties and thermal properties of mixed flour.

purple potato powder；wheat flour；mixed flour；functional properties；thermal properties

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.004

2016-05-17

上海市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（滬農(nóng)科轉(zhuǎn)字（2016）第3-2號(hào)）

仇干（1993—），女（漢），碩士研究生，主要從事食品加工與營養(yǎng)等研究工作。

*通信作者：鄧云（1973—），男（漢），副教授，博士，主要從事食品加工與包裝等研究工作。