半干馬鈴薯熱干面制作工藝研究

熊添，梅新，王少華，何建軍，施建斌，隋勇，蔡沙，陳學(xué)玲，范傳會(huì)，蔡芳

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工分中心，湖北 武漢 430064）

馬鈴薯發(fā)源于南美洲，適合季節(jié)性間、套、復(fù)種，具有抗災(zāi)耐旱、耐鹽堿、耐貧瘠的特點(diǎn)，因其易種、高產(chǎn)且營養(yǎng)全面的優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)被廣泛種植，它既是應(yīng)對(duì)危機(jī)災(zāi)害的“救命糧”，也是營養(yǎng)豐富多元的健康食品，被譽(yù)為“生命的食物”和“地下的蘋果”[1-2]。將新鮮馬鈴薯加工成馬鈴薯全粉可保留其除薯皮以外的全部干物質(zhì)且在常溫下儲(chǔ)存15年～20年，可作為國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備糧，能解決馬鈴薯因季節(jié)性收獲和部分地區(qū)產(chǎn)能過剩造成的原料積壓，極大減少馬鈴薯保鮮儲(chǔ)存的費(fèi)用和損耗，擴(kuò)大馬鈴薯食品的種類和覆蓋范圍。

自2015年原農(nóng)業(yè)部提出實(shí)施馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略以來，多家科研機(jī)構(gòu)及龍頭企業(yè)已研制300多款不同占比的馬鈴薯主食。馬鈴薯熱干面是依據(jù)湖北地方飲食特色對(duì)馬鈴薯主食進(jìn)行本土化改造的典型代表，從鮮馬鈴薯熱干面到非油炸方便型馬鈴薯全粉熱干面，馬鈴薯熱干面的品類日益豐富。已有學(xué)者在馬鈴薯熱干面的新產(chǎn)品開發(fā)，制作工藝優(yōu)化及品質(zhì)改良等方向做了大量系統(tǒng)性的研究工作[3-8]。

半干面是一種新型方便面食，含水量為20%～25%，面條在貯藏過程中不易粘黏，保存期相較于鮮面而言可從常溫2 d～3 d提高到常溫3個(gè)月左右，而含水量和口感又優(yōu)于以方便面、掛面為代表的干面條，半干面因其較好的食用品質(zhì)、方便性及儲(chǔ)藏性而深受消費(fèi)者喜愛[9]。本研究以馬鈴薯全粉和面粉為主要原料制作半干馬鈴薯熱干面，通過單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化半干馬鈴薯熱干面制作工藝，為后續(xù)開發(fā)出煮食方便、面條筋道、營養(yǎng)健康、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的半干馬鈴薯熱干面提供一定的理論依據(jù)和研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉（熟制）：內(nèi)蒙古富廣食品有限公司；谷朊粉：封丘華豐粉業(yè)有限公司；高筋小麥粉：河南天香面業(yè)有限公司。胰酶（5萬U/g）、糖化酶（10萬U/mL）、胃蛋白酶（10萬U/g）：上海源葉生物科技有限公司；氫氧化鈉、硫酸銅（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；食用堿：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

AG110-25壓面機(jī)：北京香荷萬壽山食品機(jī)械廠；HE53/Z02水分測定儀：上海梅特勒-托利多儀器有限公司；FJ-15發(fā)酵箱：廣東順德億高電器有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀：美國FTC公司；BS-210分析天平：北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；DZF-6050真空干燥箱：上海索譜儀器有限公司；HPX-16085-Ⅲ恒溫恒濕箱、DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LGJ-25C冷凍干燥機(jī)：北京四環(huán)科學(xué)儀器廠；SHA-B恒溫振蕩器：常州國華電器有限公司；PF-5R離心機(jī)：長沙平凡儀器儀表有限公司；K4980自動(dòng)凱氏定氮儀：濟(jì)南海能儀器股份有限公司；FCD-188S雙層門冰柜：青島海爾特種電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 半干馬鈴薯熱干面制作工藝

按設(shè)定比例配制500 g馬鈴薯全粉-面粉混合物，并以此為基準(zhǔn)（100%）加入25 g谷朊粉（5%），5 g食鹽（1.0%），4 g食用堿（0.8%），混合均勻后加入210 mL飲用水（42%）。和面15 min后，將面團(tuán)放入35℃、濕度85%條件下的發(fā)酵箱中醒面30 min，利用壓面機(jī)壓片切條功能將面團(tuán)制作為面條。在設(shè)定溫度、濕度條件下熱風(fēng)干燥烘干面條，保證干燥結(jié)束后面條水分含量控制在20%～26%。

1.3.2 熱干面斷條率測定

取40根長約20 cm的熱干面，將其置于1 000 mL沸水中，保持沸騰狀態(tài)煮至最佳蒸煮時(shí)間，用竹筷將熱干面輕輕挑出，數(shù)出熱干面斷條數(shù)，按下式計(jì)算熱干面蒸煮斷條率。

1.3.3 熱干面吸水率和蒸煮失落率測定

取20 g熱干面，置于1 000 mL沸水中，保持沸騰狀態(tài)煮至最佳蒸煮時(shí)間，用漏勺撈出放入冷水，將熱干面撈出瀝水5 min，然后將其放入烘箱中烘到恒重，按下式計(jì)算吸水率和失落率。

1.3.4 半干馬鈴薯熱干面質(zhì)構(gòu)特性測定

將半干馬鈴薯熱干面置于沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間后撈出，參照施建斌等[10]的方法對(duì)熱干面的剪切力、拉伸力、黏力進(jìn)行測定。

1.3.5 單因素試驗(yàn)

分別研究不同馬鈴薯全粉添加量（0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%，干燥溫度：30℃，濕度：70%）；干燥溫度（20、25、30、35、40℃，馬鈴薯全粉添加量：20%，干燥濕度：70%）；干燥濕度條件（50%、60%、70%、80%、90%，馬鈴薯全粉添加量：20%，干燥溫度：30℃）下熱干面的蒸煮特性（斷條率、吸水率、失落率）及感官評(píng)分的變化。

1.3.6 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以半干馬鈴薯熱干面感官評(píng)分為指標(biāo)，選取馬鈴薯全粉添加量、干燥溫度、干燥濕度進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，因素水平見表1，測定熱干面蒸煮特性及質(zhì)構(gòu)特性（黏性、剪切、拉伸）。

表1 半干馬鈴薯熱干面正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Orthogonal experiment factor level table of semi-driedpotato hot dry noodles

1.3.7 感官評(píng)分

感官評(píng)定小組由10名經(jīng)過感官評(píng)定培訓(xùn)的專業(yè)人員組成，根據(jù)色澤、表觀狀態(tài)和適口性等指標(biāo)對(duì)熱干面進(jìn)行綜合評(píng)分，總分為100分，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如表2[11]，所有測定試驗(yàn)重復(fù)3次取平均分為最終感官評(píng)分。

表2 半干馬鈴薯熱干面感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards for semi-dried potato hot dry noodles

1.3.8 淀粉消化特性測定

參照張習(xí)軍等[12]的方法略作修改，稱取2.5 g熱干面于碾缽，加入少量pH6.9的磷酸鹽緩沖液，研成均勻糊狀后轉(zhuǎn)入50 mL比色管中，用pH6.9的磷酸鹽緩沖液定容至25 mL，并于37℃下預(yù)熱5 min，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的胰酶和糖化酶各3.5 mL，分別在37℃水浴酶解 0、20、120 min 后于 6 000 r/min 下離心 10 min，測定水解液中葡萄糖含量分別記為G0、G20、G120。參照下式計(jì)算快速消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）（在20 min內(nèi)被酶解消化淀粉）、慢速消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）（在 20 min～120 min 內(nèi)被酶解消化淀粉）、抗消化淀粉（resistant starch，RS）（在 120 min內(nèi)未被酶解消化淀粉）的含量。

1.3.9 蛋白質(zhì)消化特性測定

參照蘇鈺亭等[13]的方法略作修改，取2.5 g熱干面放入50 mL離心管，加入25 mL 0.1 mol/L HCl后勻漿成糊狀，加入10 mg胃蛋白酶與之混合均勻，于37℃下恒溫振蕩酶解4 h，用pH值為8.0的1.0 mol/L磷酸緩沖液調(diào)節(jié)酶解液至中性。加入10 mg胰蛋白酶，繼續(xù)于37℃下恒溫振蕩反應(yīng)4 h，100℃下水浴滅酶5 min后，將酶解液于6 000 r/min下離心10 min，收集上清液，測定其含氮量Nt，熱干面蛋白質(zhì)體外消化率按下式計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel處理后，Origin作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)熱干面蒸煮特性和感官評(píng)分的影響

不同馬鈴薯全粉添加量的半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性見表3。

表3 不同馬鈴薯全粉添加量的半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性Table 3 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles with different addition amounts of whole potato flour

如表3所示，馬鈴薯全粉添加量少于25%時(shí)，熱干面完整性好，并未出現(xiàn)斷條情況，而當(dāng)馬鈴薯全粉添加量達(dá)到30%以后，熱干面出現(xiàn)輕微斷條。

面條的吸水率和失落率是評(píng)價(jià)面條蒸煮特性的重要指標(biāo)，吸水率反映了面條在煮制過程中吸附和持水能力，吸水率過高，面條過于軟黏，適口性較差；吸水率過低則會(huì)影響面條的復(fù)水能力，使得面條口感粗糙。因馬鈴薯全粉富含具有較強(qiáng)吸水溶脹性膳食纖維，與水相結(jié)合的能力高于小麥淀粉，本研究中隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，面條吸水率逐步升高。Curti等[14]利用馬鈴薯纖維改善面包貯藏期間的理化性質(zhì)，同樣發(fā)現(xiàn)馬鈴薯全粉中的膳食纖維可通過抑制氫質(zhì)子的流動(dòng)性來提高面團(tuán)的持水性。

失落率即干物質(zhì)損失率，反映了面條在煮制過程中的混湯程度。失落率越小，面條耐煮性越好，不易糊湯；失落率越大，說明在煮制過程中溶解到水中的物質(zhì)較多，即面條易混湯[7]。添加馬鈴薯全粉后，絕大多數(shù)熱干面失落率有所下降，但差異不明顯。當(dāng)馬鈴薯全粉添加量為15%時(shí)，熱干面失落率最小，與對(duì)照組相比下降了9.13%。不同馬鈴薯全粉添加量的半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分見圖1。

圖1 不同馬鈴薯全粉添加量的半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分Fig.1 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles with different addition amounts of whole potato flour

從圖1可看出熱干面的感官評(píng)分隨馬鈴薯全粉添加量的增加呈先下降再上升后下降變化趨勢，馬鈴薯全粉添加量為15%～25%時(shí)熱干面感官評(píng)分較高，而馬鈴薯全粉添加量超過25%時(shí)，由于馬鈴薯全粉的過度添加使得熱干面的色澤變暗、口感變差。綜合半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性、感官評(píng)價(jià)結(jié)果可知，在其他因素水平一定條件下，馬鈴薯全粉最適添加量為20%。

2.1.2 干燥溫度對(duì)熱干面蒸煮特性和感官評(píng)分的影響

不同干燥溫度下半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性見表4。

表4 不同干燥溫度下半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性Table 4 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles at different drying temperatures

如表4所示，干燥溫度在20℃～40℃時(shí)，半干馬鈴薯熱干面形態(tài)保持完好，均未出現(xiàn)斷條。但隨著干燥溫度的升高，熱干面吸水率呈現(xiàn)緩慢上升趨勢。在干燥條件下，熱干面表面水分蒸發(fā)速度快于內(nèi)部水分外遷至表面的速度，面條表面易出現(xiàn)殼化，升溫促使內(nèi)部水分氣化并進(jìn)一步向外遷移，沖破表面硬殼形成裂紋，在熱干面蒸煮時(shí)水分通過裂紋進(jìn)入面條內(nèi)部，導(dǎo)致吸水率變高[15]。干燥溫度對(duì)熱干面失落率的影響不明顯，不同干燥溫度下，各組熱干面失落率差值最高僅為0.62%。當(dāng)干燥溫度為25℃時(shí)，熱干面失落率相對(duì)最低，為11.08%。不同干燥溫度下半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分見圖2。

圖2 不同干燥溫度下半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分Fig.2 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles at different drying temperatures

由圖2可知，熱干面感官評(píng)分隨干燥溫度的升高呈先上升后下降趨勢，干燥溫度為30℃時(shí)，熱干面的感官評(píng)分最高，為87.85。綜合半干馬鈴薯熱干面蒸煮特性、感官評(píng)價(jià)結(jié)果，確定在其他因素水平一定條件下，最適干燥溫度為30℃。

2.1.3 干燥濕度對(duì)熱干面蒸煮特性和感官評(píng)分的影響

干燥濕度對(duì)半干馬鈴薯熱干面蒸煮特性的影響見表5。

表5 不同干燥濕度下半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性Table 5 Cooking characteristics of semi-dried potato hot dry noodles under different drying humidity

由表5可知，干燥濕度在50%時(shí)熱干面出現(xiàn)了5%斷條情況，此時(shí)面條相對(duì)來說吸水率最高而失落率最低。干燥濕度為60%～90%時(shí)，熱干面的吸水率和失落率分別在108.97%～114.49%和12.07%～12.13%波動(dòng)，差異不明顯。不同干燥濕度下半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分見圖3。

圖3 不同干燥濕度下半干馬鈴薯熱干面的感官評(píng)分Fig.3 Sensory evaluation of semi-dried potato hot dry noodles under different drying humidity

由圖3可知，熱干面感官評(píng)分隨干燥濕度的升高呈先上升后下降趨勢，干燥濕度為70%時(shí)，熱干面的感官評(píng)分最高，為87.53。綜合馬鈴薯熱干面蒸煮特性、感官評(píng)價(jià)結(jié)果，確定在其他因素水平一定條件下，最適干燥濕度為70%。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

制作半干馬鈴薯熱干面L9（33）正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。從極差R值來看，所考察3個(gè)因素中，對(duì)半干馬鈴薯熱干面感官評(píng)價(jià)影響大小順序?yàn)锳＞B＞C，說明對(duì)半干馬鈴薯熱干面感官評(píng)分影響最大因素是馬鈴薯全粉的添加量，其次是干燥溫度，干燥濕度對(duì)其影響較小。分析各因素水平得到最優(yōu)組合為A2B2C2。由于極差分析得到的最優(yōu)工藝組合并未在所實(shí)施的正交試驗(yàn)中，為考慮優(yōu)化條件的再現(xiàn)性，對(duì)所得優(yōu)化工藝進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，得到的綜合評(píng)分結(jié)果為90.00，分?jǐn)?shù)高于正交表中各組合感官評(píng)價(jià)。因此，制作半干馬鈴薯熱干面最佳工藝為馬鈴薯全粉添加量為20%，干燥溫度為30℃，干燥濕度為70%。

表6 半干馬鈴薯熱干面正交試驗(yàn)因素水平表Table 6 Orthogonal experiment factor level table of semi-dried potato hot-dry noodles

質(zhì)構(gòu)分析儀可測量與力學(xué)特性有關(guān)的食品質(zhì)地特性并對(duì)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)量化處理，而斷條率、吸水率、失落率則可真實(shí)反映熱干面在蒸煮過程中的品質(zhì)變化情況，本研究采用理化指標(biāo)與感官評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法對(duì)熱干面品質(zhì)進(jìn)行研究，可獲得更加準(zhǔn)確且具有說服力的結(jié)果[16-17]，從而避免人為因素對(duì)食品品質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀影響[18]。剪切力一定程度上反映了面條的適口性，拉伸力可表征面條的韌性，黏力則與面條的爽口程度相關(guān)，剪切力、拉伸力和黏力過高和過低均會(huì)導(dǎo)致熱干面品質(zhì)劣變。正交試驗(yàn)中9組面條的質(zhì)構(gòu)特性（剪切力、拉伸力、黏性）和蒸煮特性的結(jié)果如表7所示。

表7 正交試驗(yàn)中半干馬鈴薯熱干面的蒸煮特性及質(zhì)構(gòu)特性Table 7 Cooking characteristics and texture characteristics of semi-dried potato hot dry noodles in orthogonal experiment

由表7可知，第5組面條斷條率為0，吸水率為113.43%，失落率為13.21%，剪切力、拉伸力、黏性都處于中間水平，與其感官評(píng)分最高的結(jié)果一致。

2.3 消化特性分析

用上述研究得到的最優(yōu)工藝條件制作半干馬鈴薯熱干面，并對(duì)其淀粉和蛋白質(zhì)的消化特性進(jìn)行分析?？娿懙萚19]和Englyst等[20]依據(jù)淀粉的生物可利用性，即其在小腸中消化吸收的情況將淀粉分為快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）及抗性淀粉（RS）3類。制得馬鈴薯熱干面中RDS含量較低，為2.02%；SDS含量較高，為10.79%；RS含量最高，為87.19%。食用RDS可產(chǎn)生高血糖應(yīng)答及胰島素抵抗，易引起一些與飲食相關(guān)的慢性疾病或代謝綜合癥；SDS則在人體中持續(xù)消化釋放葡萄糖，具有維持低血糖應(yīng)答的特性，會(huì)引起胰島素少量分泌，減少脂肪合成，讓人較長時(shí)間維持飽腹感[21]。RS很難被人體消化，只在大腸中被微生物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，食用RS含量高的食物產(chǎn)生的熱量很少且有利于腸道健康[22]。馬鈴薯熱干面中RS含量最高，可能因?yàn)轳R鈴薯全粉中高膳食纖維含量阻礙了淀粉消化、延緩了淀粉吸收[4]。蛋白質(zhì)體外消化率反應(yīng)了其被吸收的能力，消化率越高，蛋白質(zhì)被機(jī)體吸收的數(shù)量越多，其營養(yǎng)價(jià)值也越高。制得樣品蛋白質(zhì)體外消化率為66.75%，這表明半干馬鈴薯熱干面中大部分蛋白質(zhì)可以被吸收利用，營養(yǎng)價(jià)值高。

3 結(jié)論

在半干馬鈴薯熱干面的制作工藝中，馬鈴薯全粉添加量對(duì)熱干面感官評(píng)分和蒸煮特性的影響程度要大于干燥溫度和干燥濕度。由于馬鈴薯全粉中含有較高的膳食纖維，相對(duì)于普通的熱干面而言，食用添加馬鈴薯全粉的熱干面更有益于人體健康，但添加量不宜超過30%，過量添加馬鈴薯全粉熱干面易出現(xiàn)斷條和色澤褐變。經(jīng)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化得到制作半干馬鈴薯熱干面的最優(yōu)工藝條件為馬鈴薯全粉添加量20%，干燥溫度30℃，干燥濕度70%；感官評(píng)分為90.00。在此條件下制作的面條散發(fā)小麥和馬鈴薯混合清香，表面光滑，適口性好，彈性筋道且蒸煮性能良好，具有較好的食用品質(zhì)。與此同時(shí)，面條的RS含量高達(dá)87.19%，蛋白質(zhì)體外消化率為66.75%，屬高蛋白吸收，低能量轉(zhuǎn)化的食物，營養(yǎng)價(jià)值良好，適度食用能使人產(chǎn)生飽腹感且有一定的降低血脂、血糖功能特性。

在推行馬鈴薯主食化的大背景下，馬鈴薯熱干面及其衍生產(chǎn)品因食用品質(zhì)與功能特性兼具，有著廣闊的開發(fā)前景。本研究對(duì)半干熱干面制作工藝中的3個(gè)關(guān)鍵因素馬鈴薯全粉添加量、干燥溫度、干燥濕度進(jìn)行了優(yōu)化和改良，但由于半干面含水量相對(duì)較高，在延長保質(zhì)期、提升儲(chǔ)藏性能等方面仍有較大提升空間，未來可在馬鈴薯熱干面的調(diào)味、包裝、儲(chǔ)藏、抑菌防腐等方面著重研究，全面提升馬鈴薯熱干面的制作水平，以期早日實(shí)現(xiàn)馬鈴薯熱干面的市場化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。