馬鈴薯全粉烤餅制作配方的優(yōu)化及其質(zhì)構(gòu)特性研究

付玉虎，辛世華，吳 慶，楊小萍，劉慧燕,，方海田,

（1.寧夏大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750021；2.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院旅游管理學(xué)院，寧夏銀川 750021）

馬鈴薯全粉是鮮馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、切片、蒸煮、破碎、干燥等工序制得[1]。馬鈴薯全粉中涵蓋了新鮮馬鈴薯的全部干物質(zhì)，能很好地保留鮮馬鈴薯中的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，復(fù)水后具有與新鮮馬鈴薯泥相近的風(fēng)味與口感[2-4]。2015 年我國(guó)啟動(dòng)了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的推進(jìn)，其在食品中的應(yīng)用得到較大的關(guān)注，將馬鈴薯全粉應(yīng)用于面制品中，對(duì)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的推進(jìn)有極大的促進(jìn)作用[5-7]。

烤餅是一種以小麥粉為主的淀粉質(zhì)食品，因其制作方法簡(jiǎn)單、口感酥脆且風(fēng)味豐富，被廣大消費(fèi)者所喜愛(ài)[8-10]。但是其原材料成分單一，所含有的人體必需營(yíng)養(yǎng)成分也不完整，其內(nèi)在的營(yíng)養(yǎng)成分存在不平衡現(xiàn)象[11]。馬鈴薯全粉含有豐富的膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素，且復(fù)水性良好，可加入面包、餅干和饅頭等食品中，對(duì)產(chǎn)品的感官和質(zhì)地起到一定改善作用[12]。高婧妍等[13]研究發(fā)現(xiàn)添加適量馬鈴薯對(duì)馬鈴薯千層餅的硬度、膠著度和咀嚼度有改善作用，可以使千層餅具有較好的口感。張?jiān)茻ǖ萚14]研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯全粉能提高小麥粉的吸水率，縮短面團(tuán)的形成時(shí)間，提高面團(tuán)的發(fā)酵能力和彈性。馬鈴薯全粉在食品加工中具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[15]。

本研究測(cè)定了馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉面團(tuán)流變學(xué)特性，并以感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)特性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化了馬鈴薯全粉烤餅的制作配方。為烤餅品質(zhì)的改善和馬鈴薯全粉產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯全粉（水分含量7.68%，淀粉含量77.24%，蛋白質(zhì)含量6.00%）甘肅正陽(yáng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)有限公司；低筋小麥粉（水分含量13.36%，淀粉含量70.21%，蛋白質(zhì)含量11.90%）中糧集團(tuán)有限公司；植物油山東魯花集團(tuán)有限公司；安琪酵母粉 安琪酵母股份有限公司；白砂糖 上海怡神保健食品有限公司。

YP1002 電子天平 上海衡際有限公司；恒溫醒發(fā)箱 德科機(jī)械科技有限公司；HM780 和面機(jī) 錦泰鑫誠(chéng)科技有限公司；DKL-102D 電烤箱 德瑪仕智能廚房設(shè)備有限公司；TA-XT PlusC 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS 公司；JFZD 粉質(zhì)儀、HZL-350 拉伸儀 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 混合粉面團(tuán)流變學(xué)的測(cè)定

1.2.1.1 馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉的制備 將馬鈴薯全粉以0%、10%、20%、30%、40%的取代比例與小麥粉混合，總重量以100%計(jì)。

1.2.1.2 混合粉面團(tuán)粉質(zhì)特性的測(cè)定 參照GB/T 14614-2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測(cè)試粉質(zhì)儀法》，利用JFZD 粉質(zhì)儀測(cè)定混合粉面團(tuán)的粉質(zhì)特性。

1.2.1.3 混合粉面團(tuán)拉伸特性的測(cè)定 參考GB/T 14615-2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測(cè)試?yán)靸x法》，采用HZL-350 拉伸儀測(cè)定混合粉面團(tuán)的拉伸特性。

1.2.2 馬鈴薯全粉烤餅的制作 參考賀捷群[16]的馬鈴薯雪花全粉烤餅制作方法并修改。馬鈴薯全粉烤餅的基本配方為：以小麥粉與馬鈴薯全粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，水72%、酵母粉0.6%、白砂糖6%、植物油5%。操作要點(diǎn)：將小麥粉、馬鈴薯全粉和酵母放入和面機(jī)，攪拌均勻后加入白砂糖、水、植物油進(jìn)行攪拌和面至面團(tuán)表面光滑；將和好的面團(tuán)分割成100 g/個(gè)，揉壓搟制成相同大小的圓餅狀；整形后的面餅放入溫度35 ℃、濕度70%的醒發(fā)箱中醒發(fā)40 min；將醒發(fā)好的面餅放入烤箱中上火200 ℃，下火190 ℃焙烤25 min，冷卻后包裝備用。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)烤餅品質(zhì)的影響 以馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，在水添加量72%、酵母粉添加量0.6%、白砂糖添加量6%的條件下，設(shè)置馬鈴薯全粉添加量為0%、10%、20%、30%、40%，按上述加工條件制作烤餅，對(duì)烤餅進(jìn)行感官品評(píng)和硬度的測(cè)定。

1.2.3.2 水添加量對(duì)烤餅品質(zhì)的影響 以馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，在馬鈴薯全粉添加量20%、酵母粉添加量0.6%、白砂糖添加量6%的條件下，設(shè)置水添加量為64%、68%、72%、76%、80%，按上述加工條件制作烤餅，對(duì)烤餅進(jìn)行感官品評(píng)和硬度的測(cè)定。

1.2.3.3 酵母粉添加量對(duì)烤餅品質(zhì)的影響 以馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，在馬鈴薯全粉添加量20%、水添加量72%、白砂糖添加量6%的條件下，設(shè)置酵母粉添加量為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，按上述加工條件制作烤餅，對(duì)烤餅進(jìn)行感官品評(píng)和硬度的測(cè)定。

1.2.3.4 白砂糖添加量對(duì)烤餅品質(zhì)的影響 以馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，在馬鈴薯全粉添加量20%、水添加量72%、酵母粉添加量0.6%的條件下，設(shè)置白砂糖添加量為2%、4%、6%、8%、10%，按上述加工條件制作烤餅，對(duì)烤餅進(jìn)行感官品評(píng)和硬度的測(cè)定。

1.2.4 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取馬鈴薯全粉添加量、水添加量、酵母粉添加量、白砂糖添加量為考察指標(biāo)，以感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)特性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平L9（34）正交試驗(yàn)，考察各因素對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響，正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平（%）Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment (%)

1.2.5 馬鈴薯全粉烤餅感官評(píng)分 參照金慧敏等[17]的方法并修改。由10 位（男女比例1:1）經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)馬鈴薯全粉烤餅進(jìn)行評(píng)分。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 馬鈴薯全粉烤餅感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria for whole potato flour scones

1.2.6 馬鈴薯全粉烤餅質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 參照談江瑩等[18]的方法并修改。采用P/36R 圓柱形探頭，測(cè)量參數(shù)設(shè)置如下：選用TPA 模式，應(yīng)變?yōu)?0%，觸發(fā)力為5.0 g，測(cè)量前、中、后速度分別為2.00、1.00、2.00 mm/s，回程距離為10 mm，間隔時(shí)間為5 s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)均設(shè)置三組平行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，用Excel 2019 軟件統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的差異性分析，用Origin 2021 軟件繪制處理圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合粉面團(tuán)流變學(xué)特性分析

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)混合粉粉質(zhì)特性的影響 由表3 可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，混合粉的吸水率呈上升趨勢(shì)，吸水率由61.3%上升至105.5%，說(shuō)明馬鈴薯全粉吸水能力較強(qiáng)，原因是馬鈴薯全粉顆粒大且淀粉含量高，因此馬鈴薯全粉添加量的增加使面團(tuán)的吸水率增加[19]。面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間呈下降趨勢(shì)，表明馬鈴薯全粉的添加對(duì)面筋蛋白有稀釋作用，降低了面團(tuán)的筋性。適量添加馬鈴薯全粉能縮短面團(tuán)的形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間；當(dāng)馬鈴薯全粉添加量較高時(shí)，面團(tuán)的形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間較低，面團(tuán)不易成型，可加工性變差[20]。弱化度說(shuō)明了面團(tuán)承受機(jī)械攪拌的能力，也代表了面團(tuán)的強(qiáng)度[21]。隨著馬鈴薯全粉添加比例的增大，面團(tuán)的弱化度呈上升趨勢(shì)，面團(tuán)的強(qiáng)度下降、耐受力降低，在加工過(guò)程中不易成型。這與劉穎等[22]研究結(jié)果一致，馬鈴薯全粉的添加會(huì)稀釋混合粉中的面筋蛋白，使面團(tuán)的形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間降低，弱化度增加，耐受力降低。

表3 馬鈴薯全粉和小麥粉混合粉的粉質(zhì)特性Table 3 Flour properties of whole potato flour and wheat flour blends

2.1.2 馬鈴薯全粉添加量對(duì)混合粉面團(tuán)拉伸特性的影響 由表4 可知，混合粉面團(tuán)的最大拉伸阻力、延伸度和拉伸比例隨著馬鈴薯全粉添加量的增加而顯著降低（P<0.05）。可能的原因是馬鈴薯全粉中不含面筋蛋白，混合粉加水?dāng)嚢栊纬擅鎴F(tuán)時(shí)，混合粉面團(tuán)中面筋蛋白被稀釋?zhuān)译S著馬鈴薯全粉添加比例的增加，面筋蛋白含量降低，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差，面團(tuán)的彈性和筋力下降[23]。適量添加馬鈴薯全粉會(huì)降低混合粉的拉伸特性，提高面團(tuán)的可調(diào)制性；馬鈴薯全粉添加量較高時(shí)，會(huì)使面團(tuán)的拉伸特性降低，加工性能下降，不利于面團(tuán)的成型。這是由于馬鈴薯全粉具有良好的持水性，較高的添加量會(huì)使面團(tuán)過(guò)度吸水，面筋的含量降低，面團(tuán)的品質(zhì)下降[24]。因此綜合考慮，馬鈴薯全粉的添加量不應(yīng)超過(guò)20%。

表4 馬鈴薯全粉和小麥粉混合粉的拉伸特性Table 4 Tensile properties of whole potato flour and wheat flour blends

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響 由圖1 可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，烤餅的硬度呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，當(dāng)馬鈴薯全粉添加量為20%時(shí)，烤餅硬度最低，感官評(píng)分最高[25]。當(dāng)馬鈴薯全粉添加量>20%時(shí)，由于馬鈴薯全粉中不含面筋蛋白，且吸水性較強(qiáng)，過(guò)量添加會(huì)使烤餅皺縮，導(dǎo)致烤餅的硬度增加，感官評(píng)分下降[26]。因此綜上所述，最佳馬鈴薯全粉添加量為20%，考察范圍定為10%、20%、30%。

圖1 馬鈴薯全粉添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of whole potato flour addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.2 水添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響 由圖2 可知，隨著水添加量的增加，烤餅的硬度逐漸降低，當(dāng)加水量為80%時(shí)烤餅的硬度最低，但此時(shí)的烤餅含水量較高，烤餅過(guò)于軟榻，感官評(píng)分也較低。當(dāng)水的添加量在68%時(shí)，烤餅的色澤、組織形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、口感和風(fēng)味達(dá)到最佳，感官評(píng)分最高。當(dāng)水的添加量大于68%時(shí)，面筋發(fā)生水化作用，導(dǎo)致面團(tuán)變粘，硬度降低，但口感和組織結(jié)構(gòu)較差，感官評(píng)分也隨之降低[27]。因此綜上所述，最佳水添加量為68%，考察范圍定為64%、68%、72%。

圖2 水添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of water addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.3 酵母粉添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響 由圖3 可知，隨著酵母粉添加量的增加，烤餅的硬度呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。當(dāng)酵母粉添加量為0.8%時(shí)，烤餅硬度最低，但感官評(píng)分最高。其原因是，酵母在面團(tuán)的發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生CO2，可以填充在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，改善面團(tuán)的品質(zhì)。當(dāng)酵母粉添加量較低時(shí)，面團(tuán)發(fā)酵較差，烤餅內(nèi)部氣孔少；酵母粉添加量較高時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)生CO2的速度加快，導(dǎo)致面團(tuán)過(guò)度膨脹，面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破裂，面團(tuán)的品質(zhì)下降從而使烤餅的感官品質(zhì)降低[28]。因此綜上所述，最佳酵母粉添加量為0.8%，考察范圍定為0.6%、0.8%、1.0%。

圖3 酵母粉添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of yeast addition on the quality of whole potato flour scones

2.2.4 白砂糖添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響 由圖4 可知，隨著白砂糖添加量的增加，烤餅的硬度呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，感官評(píng)分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)白砂糖添加量為6%時(shí)，烤餅硬度最低，感官評(píng)分最高。主要原因是白砂糖在焙烤過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)與焦糖化反應(yīng)，提高烤餅的口感、色澤與風(fēng)味，使烤餅變的香甜美味，感官評(píng)分增加[29]。但過(guò)量的添加會(huì)使烤餅的硬度增加，口感變差，感官評(píng)分降低。因此綜上所述，最佳白砂糖添加量為6%，考察范圍定為4%、6%、8%。

圖4 白砂糖添加量對(duì)馬鈴薯全粉烤餅品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of white sugar addition on the quality of whole potato flour scones

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表5 可知，各因素對(duì)馬鈴薯全粉烤餅感官評(píng)分的影響依次為馬鈴薯全粉添加量>酵母粉添加量>白砂糖添加量>水添加量，最佳優(yōu)化組合為A2B2C2D2，即馬鈴薯全粉添加量20%、水添加量68%、酵母粉添加量0.8%、白砂糖添加量6%。在此條件下進(jìn)行5 次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，感官評(píng)分平均值為84，硬度為342.63 g，說(shuō)明該工藝穩(wěn)定，效果良好。

表5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果Table 5 Orthogonal test design and their results

由表6 可知，馬鈴薯全粉添加量、酵母粉添加量、白砂糖添加量、水添加量的P值均小于0.01，說(shuō)明A、B、C、D 4 個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的結(jié)果均有顯著影響。

表6 正交試驗(yàn)方差分析Table 6 Analysis of variance for orthogonal tests

2.4 馬鈴薯全粉烤餅的質(zhì)構(gòu)特性分析

硬度和咀嚼性是評(píng)價(jià)烤餅品質(zhì)的重要指標(biāo)，硬度越小，表示烤餅質(zhì)地越好，咀嚼性反映烤餅對(duì)牙齒咀嚼的抵抗性，咀嚼性越小表示烤餅越易被嚼碎，口感越好[30]。最優(yōu)配方下馬鈴薯全粉烤餅的質(zhì)構(gòu)特性如表7 所示，與小麥粉烤餅相比，馬鈴薯全粉烤餅的硬度、膠粘性和咀嚼性較小麥粉烤餅低，彈性和內(nèi)聚力較小麥粉烤餅高，說(shuō)明馬鈴薯全粉烤餅具有較好的質(zhì)地與口感，適量添加馬鈴薯全粉對(duì)烤餅的品質(zhì)具有改善作用。

表7 馬鈴薯全粉烤餅的質(zhì)構(gòu)特性分析Table 7 Analysis of texture characteristics of whole potato flour scones

3 結(jié)論

本研究測(cè)定了馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉面團(tuán)的流變學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯全粉能提高小麥粉的吸水率，縮短面團(tuán)的形成時(shí)間，但會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)的彈性和筋力下降，使面團(tuán)的品質(zhì)降低。適量添加馬鈴薯全粉可以改善烤餅的感官和質(zhì)構(gòu)。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)與正交試驗(yàn)確定了馬鈴薯全粉烤餅的最佳配方工藝：以馬鈴薯全粉與小麥粉混合粉質(zhì)量為基礎(chǔ)，馬鈴薯全粉添加量20%、水添加量68%、酵母粉添加量0.8%、白砂糖添加量6%。在此配方下馬鈴薯全粉烤餅具有較好的質(zhì)構(gòu)特性，硬度為342.63 g，咀嚼性為106.76 N，說(shuō)明適量添加馬鈴薯全粉對(duì)烤餅的品質(zhì)具有改善作用。本研究為烤餅品質(zhì)的改善和馬鈴薯全粉產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了一定的理論基礎(chǔ)。