馬鈴薯全粉在粗糧發(fā)酵餅干中的應(yīng)用

李 夢(mèng)，席婉婷，胡競月，岳 芽，戢得蓉

（四川旅游學(xué)院食品學(xué)院，四川成都 610100）

馬鈴薯（Solanumtu berosum L.） 是茄科茄屬一年生草本植物，塊莖中含有大量碳水化合物。馬鈴薯可廣泛用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域[1]，具有預(yù)防腸胃疾病、抗衰老、抗氧化、降低膽固醇、預(yù)防動(dòng)脈硬化、補(bǔ)氣養(yǎng)血、健腦益智等作用[2]。馬鈴薯全粉是馬鈴薯的脫水制品[3-4]，能夠克服鮮薯不耐存儲(chǔ)，不方便運(yùn)輸，易發(fā)芽、霉?fàn)€等缺點(diǎn)，并能保全馬鈴薯的營養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)，推進(jìn)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略化進(jìn)程。餅干是主要的烘焙休閑產(chǎn)品，烘焙食品中的丙烯酰胺具有致癌風(fēng)險(xiǎn)[5]，該危害也被人們?nèi)找骊P(guān)注著，有研究表明在餅干中添加乳酸菌，可發(fā)酵降低餅干中丙烯酰胺含量，主要是由乳酸菌在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的有機(jī)酸抑制了丙烯酰胺的合成[6-7]。已有研究發(fā)現(xiàn)，采用乳酸菌協(xié)同酵母菌發(fā)酵工藝對(duì)面制食品的風(fēng)味、質(zhì)地及貨架期等都有積極的作用[8-10]。

采用乳酸菌協(xié)同酵母菌發(fā)酵技術(shù)制成發(fā)酵餅干，以燕麥、蕎麥、玉米、大豆等粗糧為原料，以酵母菌和乳酸菌為發(fā)酵劑，添加一定的馬鈴薯全粉，制作馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干，并研究馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干品質(zhì)的影響，以期為馬鈴薯全粉在粗糧發(fā)酵餅干的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

馬鈴薯全粉，上海今糧食品技術(shù)有限公司提供；低筋小麥粉，上海楓未實(shí)業(yè)有限公司提供；干酵母、酵母菌（活菌數(shù)為3×1010個(gè)/ g），安琪酵母股份有限公司提供；乳酸菌（活菌數(shù)為1×109個(gè)/ g 的優(yōu)比特酸奶發(fā)酵菌粉），益加生物科技成都有限公司提供；食鹽、餅干專用酶、糖、燕麥、蕎麥、玉米、大豆，均為市售。

恒聯(lián)FX13 型發(fā)酵箱，廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；CKF-52GS 型烤箱，佛山市偉士達(dá)電器實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；pH 計(jì)，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；DC-P3 型全自動(dòng)測色色差儀，北京市興光測色儀器公司產(chǎn)品；TA.XT Plus 型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems 公司產(chǎn)品；脂肪測定儀，上海華睿儀器有限公司產(chǎn)品；FA 1104 N 型電子天平，常州市衡正電子儀器有限公司產(chǎn)品；101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京路達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品；GC-MS 型SQ680 氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Perkin Elmer 公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 粗糧餅干的制作

參考郝發(fā)義等人[11]的配方，進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)調(diào)整后得到基礎(chǔ)配方為小麥粉+馬鈴薯全粉100 g，燕麥5 g，蕎麥5 g，玉米5 g，大豆5 g，黃油10 g，白砂糖2 g，食鹽1.5 g，干酵母1.5 g，乳酸菌2.5 g，餅干專用酶0.065 g，小蘇打0.3 g。

工藝流程：粗糧粉碎→過篩→調(diào)粉→醒發(fā)→成型→烘焙→冷卻→成品→抽真空包裝。

基礎(chǔ)發(fā)酵工藝：稱取面粉、馬鈴薯全粉、粗糧粉、食鹽、白砂糖、小蘇打、水、黃油攪拌2 min，加入溫水活化的干酵母、酶、乳酸菌中速攪拌10 min，醒發(fā)箱發(fā)酵2.5 h，溫度34 ℃，相對(duì)溫度90%。用壓片機(jī)壓成2 mm 厚的薄片，制成餅干胚烤制，上火170 ℃，下火155 ℃，烘烤時(shí)間9 min。

1.2.2 發(fā)酵工藝的單因素試驗(yàn)

在基礎(chǔ)配方及發(fā)酵工藝條件上，以感官評(píng)價(jià)為主要指標(biāo)，以質(zhì)構(gòu)特性、色差及pH 值為輔助指標(biāo)，考查發(fā)酵時(shí)間（1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h）、發(fā)酵溫度（22，26，30，34，38 ℃）、酵母用量（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g） 及乳酸菌用量（0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g） 對(duì)粗糧發(fā)酵餅干品質(zhì)的影響，考查其中任一因素時(shí)，其他因素條件固定。

1.2.3 發(fā)酵工藝的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，從中選取幾個(gè)對(duì)餅干感官品質(zhì)影響較大的因素進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)L9（34）（見表1），以感官評(píng)價(jià)為主要指標(biāo)，以質(zhì)構(gòu)特性、色差、pH 值為輔助指標(biāo)，對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行極差分析，確定最優(yōu)馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干的發(fā)酵工藝。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.4 馬鈴薯全粉添加量

在較優(yōu)發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，以小麥粉與馬鈴薯粉用量總和100 g 為前提，探討馬鈴薯全粉（0，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%） 添加量改變對(duì)粗糧發(fā)酵餅干品質(zhì)的影響，配方中其他成分按基礎(chǔ)配方及正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行。

馬鈴薯全粉與小麥粉的替代情況見表2。

表2 馬鈴薯全粉與小麥粉的替代情況

1.2.5 感官評(píng)價(jià)

由10 位食品專業(yè)人員組成評(píng)定小組，從餅干外觀形態(tài)、色澤、口感與滋味、風(fēng)味和組織結(jié)構(gòu)等5 個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[12]，總分為100 分，評(píng)價(jià)結(jié)果取10 人的平均值。

發(fā)酵餅干的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 發(fā)酵餅干的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 質(zhì)構(gòu)特性測定

測定參數(shù)：P/5 型探頭，壓縮模式，測前速度2 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度2 mm/s；目標(biāo)模式：位移13 mm，觸發(fā)力5.0 g。

1.2.7 色差的測定

利用色差儀對(duì)樣品L*，a*，b*值進(jìn)行測定。

1.2.8 pH 值的測定

將餅干磨碎，稱取5 g 于50 mL 煮沸冷卻的蒸餾水中，攪拌靜置后用pH 計(jì)測定讀數(shù)。

1.2.9 水分含量的測定

根據(jù)GB 5009.3—2016 食品中水分的測定，采用直接干燥法進(jìn)行測定。

1.2.10 持水性的測定

參考劉宇等人[13]的方法進(jìn)行測定，稱取1.000 g研磨后的餅干渣置于100 mL 燒杯中加蒸餾水75 mL，在室溫下浸泡1 h 將液體倒入濾紙漏斗上過濾待水滴干后稱質(zhì)量。

1.2.11 GC-MS 的測定

參考文獻(xiàn)[14]方法，對(duì)餅干進(jìn)行GC-MS 測定并分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)由Excel 2010，SPSS 17.0 處理完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵工藝優(yōu)化結(jié)果

各因素對(duì)馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干品質(zhì)影響見圖1。

圖1 各因素對(duì)馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干品質(zhì)影響

由圖1 可知，隨發(fā)酵時(shí)間的延長，感官評(píng)分先升后降。發(fā)酵時(shí)間短，酵母產(chǎn)氣不足，餅干過硬，難以吞咽；若發(fā)酵時(shí)間過長，餅干面團(tuán)癱軟、難以成型，餅干過軟，沒有酥脆口感[15-16]。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為2.5 h 時(shí)，發(fā)酵面團(tuán)松軟、口感酥脆、酸味適中、發(fā)酵風(fēng)味突出，感官評(píng)分相對(duì)高。發(fā)酵溫度為30 ℃時(shí)，面團(tuán)柔潤光滑，有彈性，餅干感官評(píng)分最高，總體算平穩(wěn)。隨酵母用量為1~2 g 時(shí)，感官評(píng)分整體呈上升趨勢。隨乳酸菌用量為1.5 g 時(shí)，感官評(píng)分最高；超過1.5 g 后，感官評(píng)分降低。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、酵母用量、乳酸菌用量為因素，感官評(píng)分為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表4 可知，4 個(gè)因素對(duì)餅干感官評(píng)分影響大小順序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間>發(fā)酵溫度>乳酸菌用量>酵母用量。極差分析得馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干配方所探討各因素水平理論最優(yōu)組合為A2B1C2D1，即餅干發(fā)酵時(shí)間2.5 h，發(fā)酵溫度26 ℃，酵母用量2 g，乳酸菌用量1 g。

2.2 感官評(píng)分及pH 值結(jié)果

馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干感官品質(zhì)及pH 值的影響見圖2。

圖2 馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干感官品質(zhì)及pH 值的影響

由圖2 可知，馬鈴薯全粉添加量為30%時(shí)，感官評(píng)分最高為82.2 分。此時(shí)面團(tuán)成型容易，制作出的餅干外觀形態(tài)良好，酥脆性和口感良好。馬鈴薯全粉的添加，弱化了面團(tuán)的面筋，使餅干質(zhì)地酥松，但馬鈴薯全粉添加超過一定量時(shí)，過分削弱了面團(tuán)的筋力，使其成型效果變差，會(huì)降低面粉蛋白與油脂的結(jié)合力，進(jìn)而促進(jìn)水化作用，使餅干硬度增加[17-18]。所以，繼續(xù)加大馬鈴薯全粉添加量，發(fā)酵餅干的感官品質(zhì)反而下降。發(fā)酵餅干的pH 值主要受乳酸菌影響，在所選考查范圍內(nèi)，隨著馬鈴薯全粉的添加，發(fā)酵餅干的pH 值在20%時(shí)最大，之后減??；在50%時(shí)達(dá)到新的高點(diǎn)，從整體上看，馬鈴薯全粉的添加對(duì)pH 值影響并不大。

2.3 色差結(jié)果

馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干色差的影響見表5。

表5 馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干色差的影響

由表5 可知，L*值隨馬鈴薯全粉添加量的增加而減小，說明隨著馬鈴薯全粉的添加，發(fā)酵餅干的色澤由亮色向暗色轉(zhuǎn)變，a*值、b*值隨著馬鈴薯粉的添加整體呈增大的趨勢，均呈正值，黃色值明顯，顏色逐漸加深，使發(fā)酵餅干呈現(xiàn)明顯黃褐色，添加量為0~30%時(shí)，亮度和色度無明顯變化，這說明添加適量的馬鈴薯粉發(fā)酵餅干將有較好的色澤。

2.4 持水性及水分含量測定結(jié)果

馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干持水性及水分含量的影響見圖3。

圖3 馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干持水性及水分含量的影響

由圖3 可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，發(fā)酵餅干的持水性整體呈略上升再下降的趨勢，但其整體變化差異不顯著（p>0.05），這說明在持水性特性上，馬鈴薯全粉可有效替代小麥粉。八組發(fā)酵餅干的水分含量介于10%~20%，水分含量較低，易于貯藏。發(fā)酵餅干的水分含量在馬鈴薯全粉添加量30%，40%時(shí)達(dá)到最高，但添加過量則下降，與試驗(yàn)馬鈴薯全粉對(duì)粗糧發(fā)酵餅干持水性的影響結(jié)果相吻合，這可能是由于隨著馬鈴薯全粉的添加，稀釋了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，餅干的水合能力減弱[19]。

2.5 質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果

馬鈴薯全粉添加量對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)的影響見圖4。

圖4 馬鈴薯全粉添加量對(duì)餅干質(zhì)構(gòu)的影響

由圖4 可知，粗糧發(fā)酵餅干的咀嚼性隨著馬鈴薯淀粉的添加，整體呈下降趨勢，馬鈴薯全粉不含面筋蛋白[20]，添加一定量的馬鈴薯全粉到低筋面粉中稀釋了面筋，削弱了面團(tuán)的強(qiáng)度，使馬鈴薯發(fā)酵粗糧餅干產(chǎn)生酥脆感[21]。與其他添加量相比，50%，60%添加量的硬度明顯增大，70%添加量的彈性明顯增大；在添加量為30%時(shí)，達(dá)到最佳脆性，與感官結(jié)果一致?？赡苁且?yàn)槭敲鎴F(tuán)的吸水率降低，馬鈴薯纖維的破壞作用大，阻塞了面筋的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其填充作用使面團(tuán)變硬[22-23]。

2.6 各因素相關(guān)性分析

各因素相關(guān)性分析見表6。

表6 各因素相關(guān)性分析

由表6 可知，添加馬鈴薯全粉制作的粗糧發(fā)酵餅干的持水性、水分含量、咀嚼性、硬度、pH 值與感官評(píng)分均呈正相關(guān)，彈性與感官評(píng)分之間呈負(fù)相關(guān)；咀嚼性和持水性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.794，說明持水性越高咀嚼性越差；持水性與彈性呈負(fù)相關(guān)，說明持水性越高，彈性越差；所以感官最佳的粗糧發(fā)酵餅干的特點(diǎn)是彈性較小，具有較好的咀嚼性、適中的硬度及較好的持水性。

2.7 GC-MS 測定結(jié)果

根據(jù)GC-MS 測定結(jié)果及查閱相關(guān)資料，對(duì)添加量為30%的馬鈴薯餅干和普通餅干香氣成分做出分析。

GC-MS 測定結(jié)果見表7。

表7 GC-MS 測定結(jié)果

由表7 可知，在馬鈴薯餅干中檢測出的主要揮發(fā)性物質(zhì)有30 種，其中醇類4 種、醛類5 種、脂類8 種、酮類6 種、酸類3 種、雜環(huán)化合物3 種、酚類1 種，分別占總香氣成分的1.59%，3.32%，2.36%，1.81%，1.50%，3.20%，6.14%。在普通餅干中檢測出的主要揮發(fā)性物質(zhì)有29 種，其中醇類4 種、醛類4 種、脂類9 種、酮類3 種、酸類6 種、雜環(huán)化合物3 種，分別占總香氣成分的0.92%，1.35%，5.87%，0.33%，2.15%，3.61%。在馬鈴薯餅干和普通餅干中檢測出的相同物質(zhì)共有19 種，其中醇類3 種、醛類2 種、脂類6 種、酮類3 種、酸類2 種、雜環(huán)化合物3 種，主要表現(xiàn)為果香、花香、特殊臭味。馬鈴薯餅干比普通餅干多檢測出來11 種揮發(fā)性物質(zhì)，包括正己醇、壬醛、反- 2 -十一烯醛、十四烷醛、壬酸乙酯、正辛酸異丁酯、3 - 辛烯- 2 - 酮、2 - 庚酮、四氫- 6 -戊基- 2H -吡喃- 2 -酮、癸酸、麥芽酚，這11 種揮發(fā)性物質(zhì)主要表現(xiàn)為果香、花香、奶油香、油脂香。利用GC-MS 對(duì)馬鈴薯餅干與普通餅干的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行測定，結(jié)果表明馬鈴薯餅干中的風(fēng)味物質(zhì)較普通餅干更為豐富。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)及正交優(yōu)化得出馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干的發(fā)酵工藝，即發(fā)酵時(shí)間2.5 h，發(fā)酵溫度26 ℃，酵母菌用量2 g，乳酸菌用量1 g。在優(yōu)化后的發(fā)酵工藝下，將不同替代量的馬鈴薯全粉加入替代小麥粉制作粗糧發(fā)酵餅干，對(duì)馬鈴薯粗糧發(fā)酵餅干的品質(zhì)進(jìn)行測定，結(jié)果表明，在馬鈴薯粉添加量為30%時(shí)，感官評(píng)分最高；馬鈴薯全粉的添加對(duì)餅干的pH值、含水量和持水性改變不大，餅干色澤加深，且能有效保留粗糧餅干含水量低的特點(diǎn)，不影響其保存，而對(duì)餅干的硬度、彈性和酥脆性有一定影響，馬鈴薯粉的添加對(duì)餅干的咀嚼性明顯降低，食用時(shí)酥脆感增強(qiáng)，部分添加量能改變餅干的硬度及彈性，但規(guī)律性不明顯，同時(shí)，隨著馬鈴薯粉的添加，為粗糧發(fā)酵餅干賦予了更加濃郁和獨(dú)特的香味。通過GC-MS 對(duì)馬鈴薯餅干的揮發(fā)性成分的測定，在該餅干中檢測出的主要揮發(fā)性物質(zhì)有30 種，其中主要為酚類、醛類、雜環(huán)化合物，其特征風(fēng)味為焦香奶油糖香氣、蜜蠟花香氣息、新鮮醛氣味、油脂和鳶尾香氣、月桂油香、馬鈴薯片香味、甜味，茴香氣味。因此，在發(fā)酵餅干中添加30%的馬鈴薯全粉能有效地改善其感官口感和外觀色澤等，對(duì)餅干的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分的變化情況需要進(jìn)一步研究。