紫甘薯粉-黑麥粉混粉理化特性及其對酥性餅干品質的影響

王俊穎 許曉云 翟立公， 楊劍婷 支旭東 張 雪 凌 巧 栗蘭杰

(安徽科技學院食品工程學院1，滁州 233100) (安徽頂康食品有限公司2，亳州 233600)

紫甘薯(Purple sweet potato)在我國中部及東南沿海地區(qū)種植較為廣泛，歐美發(fā)達國家將甘薯列為“健康食品”，引起“食用甘薯熱”的潮流[1]。紫甘薯屬于“生理堿性”食物，能夠調節(jié)體內的酸堿平衡[2]。紫甘薯中含有豐富的VA和VC有助于改善視力、預防壞血病的發(fā)生；紫甘薯富含膳食纖維，能夠提高胃腸蠕動的速率，改善胃腸環(huán)境,預防消化道癌癥及其他相關疾病的發(fā)生[3]。同時紫甘薯中的花青素和硒等高抗氧化成分較為豐富，能夠清除自由基，提高抗氧化活性，增強機體免疫力及抗炎能力[4]。紫甘薯粉是紫甘薯經(jīng)過干燥、粉碎、過篩而制成的全粉，可有效保留紫甘薯的風味、色澤及營養(yǎng)成分，并作為輔料應用到食品加工過程中，提高產(chǎn)品的品質。低含量的紫甘薯粉可以改善粉質指數(shù)，延長面團的穩(wěn)定時間，延緩面制品的老化[5]。黑麥又稱裸麥、富硒麥、蛋白麥，富含17種氨基酸，部分氨基酸含量是高筋小麥粉的1.1～1.3倍，而且硒、鈣、鋅等元素的含量是普通小麥粉的1.5～1.7倍，具有較高的營養(yǎng)價值和開發(fā)潛力[6，7]。酥性餅干是一種老少皆宜的食品，優(yōu)質酥性餅干專用粉均為低筋小麥粉，而黑麥粉的蛋白含量較高，直接制作的餅干韌性較大。研究發(fā)現(xiàn)紫甘薯粉的蛋白質含量極低，可以與黑麥粉混合，配制成低筋粉開發(fā)酥性餅干[5]。本研究以紫甘薯粉和黑麥粉為原料，分析紫甘薯粉添加量對混合粉的粉質特性、溶劑保持率(SRC)、糊化特性、吹泡特性及其對酥性餅干品質方面的影響，為紫甘薯-黑麥混合粉的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫甘薯粉、黑麥粉、焙烤專用乳粉、黃油、雞蛋；乳酸、硫酸鉀、硫酸銅、鹽酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碘化鉀：分析純。

1.2 儀器與設備

KDN-520凱氏定氮儀，HE -53型水分測定儀，Mixolab混合實驗儀，AlveoPC吹泡儀，MJZ -II型面筋指數(shù)測定儀，CT3 10K物性質構分析儀，NR10QC色差儀。

1.3 方法

1.3.1 紫甘薯粉和黑麥粉成分分析

測定紫甘薯粉和黑麥粉的基本理化指標：脂肪含量(GB/T 14772—2008)，灰分含量(GB/T 5009.4—2016)，水分含量(GB/T 5009.3—2016)，蛋白質含量(GB/T 5009.5—2016)和纖維素含量(GB/T 5009.10—1985)。

1.3.2 配粉

將紫甘薯粉與黑麥粉混合，其中紫甘薯粉占混合粉的比例分別為0%、10%、20%、30%、40%、50%，備用。

1.3.3 紫甘薯黑麥混合粉SRC值測定

參照AACCI方法(56—11.02,2010)測定紫甘薯黑麥混合粉的SRC指標。

1.3.4 紫甘薯黑麥混合粉面團特性的測定

混合實驗儀(Mixolab)的測定條件設定按照Chopin+標準進行設定，將樣品加入Mixolab的混合室中，根據(jù)樣品的含水量設定加水量，攪拌刀以80 r/min的轉速進行混合。當面團的稠度達到1.1 Nm時，樣品在不同溫度-時間下的扭力變化值可信，繪制時間-溫度對力矩變化的混合曲線。

1.3.5 紫甘薯黑麥混合粉面團吹泡特性的測定

本實驗參照AACC 89—01.01，采用Rheo F4吹泡儀檢測紫甘薯黑麥混合面團，每份樣品測定5次，取平均值。

1.3.6 紫甘薯-黑麥酥性餅干的制備工藝

將紫甘薯根據(jù)不同比例與黑麥粉混合，以混合粉100 g計，添加乳粉5 g、黃油10 g、木糖醇19 g為基本配方，進行混合，制備餅坯。195 ℃烘烤9 min制備酥性餅干，自然冷卻后密封包裝。

1.3.7 紫甘薯-黑麥酥性餅干的品質評價

1.3.7.1 質構特性評價

采用物性質構分析儀對黑麥紫甘薯酥性餅干進行TPA質構分析，探頭為TA11/1000，目標距離為5.0 mm，觸發(fā)點負載為5 g，測試速度為3.00 mm/s，返回速度為3 mm/s，循環(huán)次數(shù)為2次，每個批次分別進行3組測試[8]。

1.3.7.2 色澤評價

將樣品切割成2.5 cm×2.5 cm的正方形薄片(厚度0.5 cm)，用色差計測定樣品的L*(亮度)、a*(紅綠度)和b*(黃藍度)，每組樣品重復測定5次。

1.3.7.3 風味評價

將紫甘薯黑麥餅干(100±2) g粉碎至粉末，準確稱量10.00 g的粉末樣品，立即置于250 mL的錐形瓶中，并用保鮮膜密封瓶口，用橡皮筋繃緊，防止漏氣，隨后進行電子鼻風味指紋圖譜分析[9]。電子鼻測試條件：樣品測試時間90 s，采樣間隔1s，清洗時間60 s，歸零時間10 s，內部流量300 mL/min，樣品流量600 mL/min，每組樣品重復測定5次[10]。

1.3.7.4 感官評價

由10名具有專業(yè)資質的人員組成感官評價小組, 根據(jù)表1的感官評分標準從色澤、風味、組織和口感四個方面對黑麥紫甘薯酥性餅干進行感官評定。

表1 紫甘薯-黑麥酥性餅干感官評價標準

1.3.8 數(shù)據(jù)分析

每組實驗為3個以上平行，通過Excel和SPSS19.0進行數(shù)據(jù)處理,以均值±SD表示，并通過One-Way ANOVA分析進行組間顯著性分析(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 紫甘薯粉和黑麥粉成分分析

由表2可知，相比于黑麥粉，紫甘薯粉中纖維素含量、灰分含量較高，其中纖維素含量是黑麥粉的4倍多，但蛋白質含量僅僅是黑麥粉的一半。當紫甘薯粉添加到黑麥粉中后將提高混合粉中灰分和纖維素含量，同時會稀釋混合粉中的蛋白質含量，對混合粉的面筋形成造成一定影響。

表2 紫甘薯粉及黑麥粉營養(yǎng)指標/%

表3 不同紫甘薯粉添加量對黑麥粉溶劑保留率值的影響

2.2 紫甘薯粉添加量對混合粉SRC值的影響

W-SRC受到混合粉中所有組分的綜合影響，W-SRC值越大，吸水能力越大；混合粉中的損傷淀粉與SC-SRC成正相關；面粉中戊聚糖的含量與Suc-SRC有關，Suc-SRC值越大，戊聚糖含量越高；混合粉中麥谷蛋白的性質則與LA-SRC有關[11]。通過測量不同紫甘薯添加量的混合粉的溶劑保留率值，可以有效預測混合粉特性。李蓓蓓等[12]研究表明小麥粉的W-SRC、SC-SRC和Suc-SRC越低，酥性餅干的品質越好。有研究建議優(yōu)質酥性餅干專用小麥粉的SRC應為：W-SRC≤55%、SC-SRC≤70%、LA-SRC≤90%、Suc-SRC≤90%、GPI≥0.529[13]。由于混合粉的溶劑保持力越低，混合粉的吸水率降低，有助于提高餅干的酥脆性；而且損傷淀粉、戊聚糖和面筋含量均降低，面團筋力下降，可塑性增加，提高酥性餅干的酥松度和組織狀態(tài)。由表3可見，隨著混合粉中紫甘薯粉含量的增加，其LA-SRC、SC-SRC、Suc-SRC和W-SRC均有一定增加，說明混合粉中損傷淀粉和戊聚糖含量提高，而且混合粉的吸水率增加，造成其焙烤特性下降。紫甘薯粉質量分數(shù)為50%時，混合粉的GPI值下降到0.398，餅干在烘烤過程中會產(chǎn)生過多的氣泡影響其烘烤品質[14]。隨著紫甘薯粉添加量的增加，將造成紫甘薯黑麥混粉面團的筋力下降，影響最終餅干的烘焙體積。

2.3 紫甘薯粉添加量對混合粉粉質特性的影響

粉質特性是面團形成的綜合評價，有助于判斷面團操作性能，對產(chǎn)品品質也具有重要意義。面團的形成時間(C1)是指面筋網(wǎng)絡完全形成的時間，餅干專業(yè)粉多為低筋粉要求面團的形成時間較短[15]。穩(wěn)定時間主要反映小麥粉的加工能力，穩(wěn)定時間的長短與面團中面筋強度呈正相關，餅干呈酥脆性，其專用粉要求穩(wěn)定時間相對較短[16]。由表4可知，隨著紫甘薯粉添加量的增加，混合粉面團的形成時間及穩(wěn)定時間均逐漸減小。單珊[17]向小麥粉里添加紫甘薯粉，同樣隨著紫甘薯粉含量增加會造成混合面團形成時間和穩(wěn)定時間的降低，主要是由于紫甘薯粉中的面筋蛋白含量較少，會稀釋混合粉中蛋白比例。當紫甘薯含量為30%時，混合面團的穩(wěn)定時間相比對照組提高了4.97%，說明紫甘薯粉對混合面團粉質特性具有一定改善效果。C2值表示混合粉面團的弱化程度，混合粉中紫甘薯粉含量增加使得面團的弱化度不斷降低，表明面團不易流變和塌陷，面團易加工，這可能是由于紫甘薯粉含量增加，造成纖維素含量提高，降低了面團的弱化度。α絕對值表示蛋白的弱化速率，隨著紫甘薯粉添加量的增加明顯下降，可能是由于紫甘薯粉中成分與黑麥粉中蛋白質結合形成絡合物提高黏度，增加面團穩(wěn)定性，降低了弱化速率。

表4 不同紫甘薯粉添加量對黑麥粉粉質特性

2.4 紫甘薯粉添加量對混合粉糊化特性的影響

在淀粉糊化和回生過程中，C3、C4、C5、C5～C4和C3～C4表示糊化黏度的峰值、低谷值和終點值、回生值和崩解值；β和γ代表淀粉糊化的速度和被淀粉酶水解的速度[18，19]。由表5所示，隨著紫甘薯粉含量的增加，混合粉的C4、C5和C5～C4均呈現(xiàn)下降趨勢；當紫甘薯粉含量為10%時，相較于對照C4、C5和C5～C4均出現(xiàn)顯著性下降，表明混合粉的重結晶程度明顯降低；當紫甘薯含量達到40%時，C5～C4的值相比于對照下降了92.83%，說明紫甘薯粉對黑麥淀粉的回生具有一定的抑制作用。紫甘薯粉制作過程中的蒸熟-日曬過程是其淀粉糊化后回生過程，造成淀粉分子內的重新結合，使得其很難溶于冷水。而且，根據(jù)Mais等[20]研究結果也表明，在糊化過程中紫甘薯纖維素與小麥淀粉交聯(lián)，破壞了淀粉的回生。C3值整體下降趨勢較緩，主要是隨著紫甘薯粉含量增加造成分子間作用力減弱使得黏度下降。β和γ的絕對值均明顯降低，表明紫甘薯粉降低了混合粉的中淀粉的糊化速率和其中的淀粉酶活性。

表5 不同紫甘薯粉添加量對黑麥粉糊化特性

2.5 紫甘薯粉添加量對混合粉面團吹泡特性的影響

吹泡儀主要用于測定面團流變學特性，P值表明小麥粉的筋力與面團的韌性[21]。不同紫甘薯比例的黑麥混合粉樣品經(jīng)肖邦吹泡儀檢測結果見表6。隨著混合粉中紫甘薯粉比例的增高，面團膨脹的P值、L值和W值比例均呈現(xiàn)下降的趨勢。P值表明小麥粉的筋力與面團的韌性，混合粉面團P值降低，表明在吹泡過程中面團抗變形阻力降低，面筋的筋力越小造成的；L值表明面團的延展性，隨著紫甘薯粉含量的增加促使面團的延展能力降低，面團的彈性和維持氣體的能力均有所下降；W值與面團的強度有關，代表了混合粉的烘焙筋力，W值下降表明混合粉的烘焙特性變差，與混合粉筋力下降有關。P/L值表明混合面團的柔韌性與延伸性的比值，當紫甘薯粉含量增加P/L值先增加后降低，說明在低比例紫甘薯粉混合時主要影響面團的韌性；當紫甘薯粉含量增加到40%以上時，主要影響混合面團的延展性。

表6 不同紫甘薯粉添加量對黑麥粉吹泡結果

2.6 紫甘薯粉添加量對紫甘薯-黑麥酥性餅干品質的影響

表7結果顯示，紫甘薯粉比例的增加使得產(chǎn)品的硬度值下降到204 g，相比對照組下降了64.7%，主要是由于紫甘薯粉中蛋白含量較低，抑制混合粉面團中面筋網(wǎng)絡結構的形成。咀嚼性和膠著性越小使得餅干的松脆性越好，表現(xiàn)出酥性餅干特有的口感。紫甘薯粉含量增加使得餅干的咀嚼性下降，該結果與硬度變化一致，可能與餅干內部結構變得松散有關。當紫甘薯粉含量為30%時，其成品的膠著性最低。

不同紫甘薯-黑麥酥性餅干的L*值、a*值和b*值結果與田文靜等[22]研究結果相似，紫甘薯粉的添加使得產(chǎn)品的b*由正值向負值，由原有黃色轉為藍色，主要與紫甘薯粉含量有關，但當紫甘薯含量為40%時變化趨于緩和?；旌戏壑凶细适矸酆康脑黾邮沟煤媾噙^程中美拉德效應加劇，造成成品的L*值降低，紫甘薯-黑麥酥性餅干的色度逐漸變暗。

表7表明，隨著紫甘薯粉含量的增加，酥性餅干的感官評價呈倒鐘狀。當紫甘薯粉含量為30%時，硬度適宜，口感酥脆，呈紫色，具有紫甘薯的清香味，感官評分最高。

利用電子鼻對不同紫甘薯添加量制備的黑麥酥性餅干風味差異性分析，結果見圖1。在PCA=維散點圖中，兩種主要成分PC 1和PC2的貢獻率之和超過80%，認為此分析方法可行[23]。從圖1可知， PC1和PC2的貢獻率分別為97.48%和1.97%，其和大于80%，所以這兩個主成分已經(jīng)代表了樣品的主要信息特征。樣品中第一主成分方差為97.48%以上，代表樣品風味變化的主要信息，可用于解釋樣品的整體差異特征。由圖1結果所示，紫甘薯黑麥餅干沒有添加紫甘薯含量餅干可以看出，隨著黑麥粉中紫甘薯添加量從0%～40%的不斷增加，不同樣品沿橫軸特征風味存在的明顯差異。但添加40%和50%紫甘薯粉的酥性餅干特征風味指紋圖譜沒有顯著差異，表明當紫甘薯粉添加量為40%時，該餅干的特征風味最為明顯。

表7 不同紫甘薯粉添加量對紫甘薯-黑麥酥性餅干品質的影響

圖1 不同紫甘薯粉添加量對紫甘薯-黑麥酥性餅干風味的影響

3 結論

紫甘薯粉-黑麥粉混合粉的SRC指標均大于酥性餅干專用粉的SRC標準，其焙烤特性下降。隨著紫甘薯粉含量的增加，其形成時間和穩(wěn)定時間均呈現(xiàn)下降趨勢；糊化黏度值下降明顯，回生值有一定的下降表明紫甘薯粉的添加能夠抑制混合粉的回生；混合粉中紫甘薯粉含量在0～40%時，面團的P值、L值、W值均呈現(xiàn)下降趨勢。隨著紫甘薯粉所占比例的增加，酥性餅干的硬度和咀嚼性不斷降低，顏色由黑色向紫色轉變，紫甘薯的風味不斷提高；在綜合感官評價中，當紫甘薯的比例為30%時，其綜合評分最高。綜合考慮，隨著紫甘薯粉在混合粉中比例的增加后，有助于改善餅干的營養(yǎng)價值、色澤和風味；但同時也會降低混合粉對酥性餅干類產(chǎn)品的加工特性，建議可適當添加改良劑，提高其加工性能。