馬鈴薯燕麥速食面制備工藝優(yōu)化及干燥特性研究

霍 瑞 康連和 張志芬 喬健敏 張園園

(內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

在亞洲地區(qū),面條多以小麥粉制作而成[1]。這類精制谷物營養(yǎng)價(jià)值較低,因此尋找可以替代小麥精粉的面條食品成為研究熱點(diǎn)。馬鈴薯是繼玉米、水稻和小麥之后的第四大作物[2],燕麥也是良好的營養(yǎng)強(qiáng)化食品[3],二者是中國內(nèi)蒙古地區(qū)的傳統(tǒng)美食,尤其在“馬鈴薯之都”和“中國燕麥黃金產(chǎn)區(qū)”的烏蘭察布盛行,但當(dāng)?shù)睾苌賹ⅠR鈴薯和燕麥用于面條制品中,原因是其不含面筋蛋白,加工性較差。最新的研究發(fā)現(xiàn),小麥粉中添加馬鈴薯全粉和燕麥粉可以增加面條的產(chǎn)品品質(zhì)和健康效益,淀粉是馬鈴薯塊莖的主要成分之一,較高程度的磷酸基團(tuán)賦予馬鈴薯淀粉獨(dú)特的特性,如高糊化黏度和膨脹力[2],此外,馬鈴薯全粉含有許多微量營養(yǎng)素,如維生素、礦物質(zhì)、酚類化合物和高水平的膳食纖維[4-5]。馬鈴薯全粉或淀粉的功能和營養(yǎng)特性使其成為谷物粉或淀粉的潛在替代品。燕麥粉是良好的膳食纖維補(bǔ)充劑,不僅可以豐富面條營養(yǎng),還可以改善面團(tuán)中淀粉顆粒和面筋之間的表面連通性[6-8],并通過水溶性膳食纖維與其他大分子之間的作用來改變面條的彈性、回彈性和黏度[9-10]。

研究擬結(jié)合燕麥和馬鈴薯的營養(yǎng)特性、風(fēng)味特性和功能特性來改善常規(guī)面條的不足,以馬鈴薯全粉、燕麥粉和小麥高筋粉為原料,制備營養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì)較高的速食面,以期為推動(dòng)內(nèi)蒙古地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)品及其速食面條多樣化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥高筋粉、馬鈴薯粉、燕麥粉、食鹽和谷朊粉等:市售。

1.2 儀器與設(shè)備

九陽智能面條機(jī):M6- L18型,九陽股份有限公司;

質(zhì)構(gòu)儀:TMS- Pro型,美國FTC公司;

愛仕達(dá)電磁爐:AI- F2135C型,浙江愛仕達(dá)電器股份有限公司;

電熱鼓風(fēng)干燥箱:WGLL-230BE型,天津市泰斯特儀器有限公司;

不銹鋼雙層復(fù)底蒸鍋:SZ26B5型,浙江蘇泊爾股份有限公司;

色彩色差計(jì):CR400 konica型,日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 馬鈴薯燕麥速食面制作

(1) 工藝流程:

原料→稱量→放入面條機(jī)→加水→和面→醒面→出面→蒸面→烘干→冷卻→成品

(2) 操作要點(diǎn):稱取一定量小麥高筋粉、馬鈴薯全粉、燕麥粉混合均勻,總粉按200 g計(jì),添加食鹽量為1.5%,谷朊粉量為3%。將混合好的原料混粉放入面條機(jī)中,添加一定比例的水,自動(dòng)和面。面團(tuán)在室溫條件下熟化30 min。熟化完成后點(diǎn)擊出面按鈕進(jìn)行出面。將鮮面條放入蒸鍋中進(jìn)行蒸制,功率為1 200 W。取出蒸制完成的面條整齊擺放在鐵盤上放入烘箱進(jìn)行烘干,即得到成品馬鈴薯燕麥速食面,冷卻后裝入自封袋。

1.3.2 馬鈴薯燕麥速食面制備工藝優(yōu)化

(1) 單因素試驗(yàn):總粉按200 g計(jì),固定馬鈴薯燕麥混粉添加量為50%、谷朊粉添加量為3%、食鹽添加量為1.5%、馬鈴薯全粉燕麥粉配比為1∶1、加水量為50%、和面時(shí)間為15 min、熟化時(shí)間為30 min、蒸面時(shí)間為8 min,選取加水量、和面時(shí)間、熟化時(shí)間和蒸面時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行工藝優(yōu)化,保持其中3個(gè)因素不變,對(duì)另外1個(gè)變量進(jìn)行單因素試驗(yàn)以確定優(yōu)化試驗(yàn)的自變量。單因素試驗(yàn)中各因素的水平分別為:加水量設(shè)置為面粉總量的44%,47%,50%,53%,56%;和面時(shí)間5,10,15,20,25 min;熟化時(shí)間10,20,30,40,50 min;蒸面時(shí)間4,6,8,10,12,14 min。

(2) 正交試驗(yàn):在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用L9(34)正交設(shè)計(jì)試驗(yàn),以速食面的感官評(píng)分、復(fù)水率、硬度為評(píng)價(jià)指標(biāo),確定馬鈴薯燕麥速食面工藝的最佳因素水平組合。

1.3.3 馬鈴薯燕麥速食面干燥特性研究 研究熱風(fēng)干燥溫度和干燥時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)的影響,結(jié)果以干燥時(shí)間為橫坐標(biāo),以溫度為縱坐標(biāo)繪制回歸方程,試驗(yàn)方案見表1。

表1 馬鈴薯燕麥速食面干燥試驗(yàn)方案

1.4 評(píng)價(jià)方法

1.4.1 感官評(píng)價(jià) 將速食面放入沸水中煮制,電磁爐功率為1 200 W,之后取出面條過冷水進(jìn)行品評(píng)。依據(jù)GB/T 25005—2010制訂如表2所示的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

表2 馬鈴薯燕麥速食面感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.2 復(fù)水率測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[11]修改如下:準(zhǔn)確稱取速食面10 g(mA)置于燒杯中,加入20倍質(zhì)量的沸水并立即加蓋,復(fù)水5 min后立即瀝水并用吸水紙吸干表面水分,稱其質(zhì)量(mB),按式(1)計(jì)算復(fù)水率。

(1)

式中:

v——復(fù)水率,%;

mA——速食面質(zhì)量,g;

mB——復(fù)水后吸干表面水分的速食面質(zhì)量,g。

1.4.3 斷條率測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[12]修改如下:隨機(jī)取速食面30根放入1 000 mL沸水中進(jìn)行煮制,電磁爐保持1 200 W的功率,煮5 min后取出面條過冷水,用筷子輕輕挑出。根據(jù)式(2)計(jì)算斷條率。

(2)

式中:

d——斷條率,%;

N——斷面條數(shù),g。

1.4.4 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[13]。

1.4.5 色度測(cè)定 采用色度儀測(cè)定。

1.4.6 數(shù)據(jù)處理 感官評(píng)分試驗(yàn)重復(fù)6次,其他試驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果以其平均值表示;采用正交試驗(yàn)助手3.1軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化分析;采用Excel建立干燥模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

2.1.1 加水量對(duì)馬鈴薯燕麥速食面的影響 水是淀粉顆粒無定形區(qū)域的增塑劑,適量的加水量使面條更柔韌[14]。表3為不同加水量對(duì)馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)的影響。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),加水量為44%時(shí),粉料在面條機(jī)中不能形成均勻絮狀,出面時(shí)面條表面粗糙,有明顯裂紋。當(dāng)加水量為47%～53%時(shí),面條呈均勻絮狀,所有面團(tuán)均能擠出,面條表面光滑,軟硬適中。當(dāng)加水量為56%時(shí),攪拌后出現(xiàn)部分大塊面團(tuán),擠出后的鮮面條較軟且面團(tuán)不能被全部擠出。結(jié)合表3可知,隨著加水量的增加,面條感官評(píng)分和復(fù)水率呈先上升后下降趨勢(shì),全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA)浮動(dòng)較小,當(dāng)加水量為50%時(shí),馬鈴薯燕麥速食面的感官評(píng)分最高。面粉中的蛋白質(zhì)在水介質(zhì)的作用下吸水膨脹形成面筋,但由于燕麥的β-葡聚糖會(huì)競爭性抑制面粉中淀粉和蛋白質(zhì)的吸水溶脹,導(dǎo)致面條形成連續(xù)性較差、結(jié)構(gòu)松散的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[15],需適當(dāng)增加加水量來形成良好的面筋并保持淀粉的性能。因此,選擇加水量為47%,50%,53%進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

表3 加水量對(duì)馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)的影響

2.1.2 和面時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面的影響 加入適量的水后,機(jī)械和面使面團(tuán)受到持續(xù)的作用力,水分浸潤面團(tuán),面團(tuán)硬度及彈性等品質(zhì)更加可控,也為熟化、壓片、切條準(zhǔn)備條件。當(dāng)和面時(shí)間為5 min時(shí),粉料在面條機(jī)中不能完全形成均勻的絮狀,出面條時(shí)形狀不規(guī)則,易斷。和面10～25 min時(shí),面條形狀規(guī)則。結(jié)合表4可知,和面15～25 min時(shí),斷條率為0;和面15 min時(shí),速食面的復(fù)水率最大(1.90%);和面20 min時(shí),速食面的硬度、黏附性、膠黏性和咀嚼性最大。充分的和面時(shí)間可以保證面團(tuán)中面粉水分和面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的均勻性[16],但長時(shí)間和面會(huì)破壞已形成的面筋蛋白結(jié)構(gòu),使拉伸性和延展性變差,結(jié)合實(shí)際考慮,最終選擇和面時(shí)間10,15,20 min進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

表4 和面時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)的影響

2.1.3 熟化時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面的影響 由表5可知,隨著熟化時(shí)間的延長,速食面的感官評(píng)分先增大后減小,熟化30 min時(shí)感官評(píng)分最高(79.5分)。當(dāng)熟化時(shí)間>10 min時(shí),斷條率均為0。熟化50 min時(shí),速食面的復(fù)水率、硬度、膠黏性和咀嚼性最大。較低的熟化時(shí)間并不能完善面筋網(wǎng)絡(luò),隨著熟化時(shí)間的延長,TPA、感官評(píng)分和復(fù)水率都呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài),但熟化50 min的面團(tuán)拉伸性和彈性較好。因此,選擇熟化時(shí)間30,40,50 min進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

2.1.4 蒸面時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面的影響 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)蒸面時(shí)間為4 min時(shí),面呈現(xiàn)出半生半熟、半干半濕的狀態(tài),面條之間微微粘連。蒸面14 min時(shí),面條被蒸至發(fā)白,面條之間完全粘連。結(jié)合表6可知,隨著蒸面時(shí)間的延長,速食面的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì),蒸面8 min時(shí)感官評(píng)分較高(79.5分)。當(dāng)蒸面時(shí)間>8 min時(shí),速食面未出現(xiàn)斷條現(xiàn)象;蒸面14 min時(shí),速食面的復(fù)水率較高,硬度和咀嚼性最大。蒸制使面條中水分的存在形式由自由水向弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化在含有較多水溶性膳食纖維的馬鈴薯燕麥面中展現(xiàn)了更快的進(jìn)度,但延長蒸面時(shí)間并不會(huì)使面條產(chǎn)生更深層次的凝膠化,綜合考慮,選擇8,10,12 min進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

表6 蒸面時(shí)間對(duì)馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)的影響

2.2 正交試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)可得速食面工藝的最佳因素水平組合,如表7所示。

表7 馬鈴薯燕麥速食面正交試驗(yàn)因素與水平

由表8可知,加工工藝對(duì)馬鈴薯燕麥速食面感官評(píng)分影響的主次因素為D>A>C>B,以感官評(píng)分為指標(biāo),得到的最優(yōu)結(jié)果為A2B3C1D2,即加水量50%,和面時(shí)間20 min,熟化時(shí)間20 min,蒸面時(shí)間10 min;加工工藝對(duì)馬鈴薯燕麥速食面復(fù)水率影響的主次因素為C>B>A>D,最優(yōu)結(jié)果為A3B2C3D3,即加水量53%,和面時(shí)間15 min,熟化時(shí)間40 min,蒸面時(shí)間12 min;加工工藝對(duì)馬鈴薯燕麥速食面硬度影響的主次因素為C>B>A>D,最優(yōu)結(jié)果為A3B3C3D1,即加水量53%,和面時(shí)間20 min,熟化時(shí)間40 min,蒸面時(shí)間8 min。對(duì)3組方案進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9。綜合比較感官指標(biāo)、復(fù)水率和硬度,得出A3B2C3D3方案最好,速食面煮熟后光滑爽口,有嚼勁,富有彈性,感官評(píng)分為87分,復(fù)水率為1.95%,硬度為18.23 N。

表8 馬鈴薯燕麥速食面工藝正交優(yōu)化試驗(yàn)方案及分析結(jié)果

表9 最優(yōu)方案驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 馬鈴薯燕麥速食面的干燥特性

2.3.1 60 ℃熱風(fēng)干燥 由表10可知,隨著干燥時(shí)間的延長,速食面的含水量逐漸減小,亮度增加。干燥120 min時(shí)速食面的復(fù)水率和感官評(píng)價(jià)最高,產(chǎn)品顏色偏黃、咀嚼時(shí)有嚼勁,彈性和光滑性較好,符合中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 35875—2018)要求。在110 min時(shí)速食面的斷條率最低,為4.44%。這可能是因?yàn)楦稍餃囟容^低、干燥時(shí)間長,速食面內(nèi)部水分流失太多,在蒸煮的過程中,水分沒能充分滲透到速食面的內(nèi)部。60 ℃條件下,馬鈴薯燕麥速食面的含水量模型為y=0.000 2x2-0.040 9x+13.231(x為干燥時(shí)間,min;y為含水量,%),R2=0.929 6。

表10 60 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面品質(zhì)的影響

由表11可知,隨著干燥時(shí)間的延長,速食面的質(zhì)構(gòu)特性呈先增大后減小的趨勢(shì),但整體指標(biāo)都偏高,110 min時(shí)黏附性、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性、咀嚼性最大。綜合分析,在60 ℃下,干燥120 min時(shí)成品馬鈴薯燕麥速食面的品質(zhì)最好。

表11 60 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.2 70 ℃熱風(fēng)干燥 由表12可知,當(dāng)干燥時(shí)間為80 min時(shí)速食面的感官評(píng)價(jià)分最高(81分),蒸煮后的面條具有香味,色澤光亮,表面光滑,咀嚼時(shí)有嚼勁。隨著干燥時(shí)間加長,速食面的亮度下降;斷條率在干燥80 min時(shí)最低(3.33%),100 min時(shí)最高(8.89%)。70 ℃條件下,馬鈴薯燕麥速食面的干燥模型為y=0.000 5x2-0.152 6x+19.571(x為干燥時(shí)間,min;y為含水量,%),R2=0.988 3。

表12 70 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面品質(zhì)的影響

由表13可知,在同溫度下干燥速食面的硬度和咀嚼性成正比,硬度越大咀嚼性也越大。干燥80 min后速食面的綜合指標(biāo)最小,但都呈現(xiàn)在正常指標(biāo)范圍內(nèi)。綜合分析,在70 ℃的固定溫度下,干燥80 min的馬鈴薯速食面的品質(zhì)最優(yōu)。

表13 70 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.3 80 ℃熱風(fēng)干燥 由表14可知,速食面在干燥60 min時(shí),感官評(píng)分最高(82分),色澤均一、光滑性好,品嘗時(shí)具有一定嚼勁,耐蒸煮。干燥時(shí)間過長速食面的會(huì)顏色偏黃,韌性變差,斷條率增加。80 ℃條件下,馬鈴薯燕麥速食面的干燥模型為y= 0.000 8x2-0.195 2x+19.648(x為干燥時(shí)間,min;y為含水量,%),R2=0.996 3。

表14 80 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面品質(zhì)的影響

由表15可知,在80 min時(shí)速食面的硬度、膠黏性和咀嚼性比較大,干燥60,70 min時(shí)的速食面硬度、咀嚼性比較好。綜合分析,在80 ℃下,干燥60 min時(shí)馬鈴薯速食面的感官品質(zhì)最優(yōu)。

表15 80 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.4 90 ℃熱風(fēng)干燥 由表16可知,在90 ℃的干燥溫度下,熱風(fēng)干燥40 min后速食面口感豐富,感官評(píng)分最高(84分),斷條率為0。隨著干燥時(shí)間加長,速食面的亮度值L*逐步上升,水分含量迅速降低。90 ℃條件下,馬鈴薯燕麥速食面的干燥模型為y=-0.003 4x2+0.201 4x+8.477(x為干燥時(shí)間,min;y為含水量,%),R2=0.999 6。

表16 90 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面品質(zhì)的影響

由表17可知,干燥時(shí)間為60 min時(shí),速食面的硬度和咀嚼性最大,黏附性最小。綜合分析,在90 ℃下,干燥40 min時(shí)馬鈴薯燕麥速食面的品質(zhì)最高。

表17 90 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.5 100 ℃熱風(fēng)干燥 由表18可知,干燥30 min時(shí)感官評(píng)分最高,40 min時(shí)的復(fù)水率最低。在100 ℃條件下干燥時(shí)間過長速食面色澤會(huì)偏紅,具有燒焦味。100 ℃條件下,馬鈴薯燕麥速食面的干燥模型為y=-0.002 7x2+0.062 4x+11.791(x為干燥時(shí)間,min;y為含水量,%),R2=0.991 1。

表18 100 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面品質(zhì)的影響

由表19可知,面條的硬度、膠黏性、咀嚼性隨干燥時(shí)間延長呈增大現(xiàn)象,在干燥40 min后速食面的硬度和膠黏性較大。故100 ℃下干燥30 min后的馬鈴薯燕麥速食面品質(zhì)最高。

表19 100 ℃時(shí)干燥時(shí)間對(duì)速食面質(zhì)構(gòu)的影響

2.3.6 馬鈴薯燕麥速食面的最佳干燥條件 熱風(fēng)干燥由于不均勻性,導(dǎo)致物料內(nèi)部到表面是由低到高的溫度梯度,導(dǎo)致物料的干燥速率減緩。而較高溫度的熱風(fēng)很容易造成物料營養(yǎng)物質(zhì)的損失以及外觀色澤下降[17]。但這并不適用于比表面積較大的面制品,由表20可知,隨著干燥溫度的升高,干燥時(shí)間減少,速食面的感官評(píng)分具有先增大后減小趨勢(shì),其中60 ℃下干燥120 min時(shí)最低(78分);90 ℃下干燥40 min時(shí)最高(84分)。隨著干燥溫度升高,速食面的復(fù)水率逐漸減小;在100 ℃時(shí)速食面的亮度值L*、紅綠值a*和黃藍(lán)值b*最大。結(jié)合表10～表18可知,面條經(jīng)過干燥后的最終含水量差異較大,60 ℃下干燥100～130 min的面條含水量同比下降了0.21%;70 ℃干燥70～100 min,含水量下降0.83%;80 ℃干燥50～80 min,含水量下降2.71%;90 ℃干燥30～60 min,含水量下降3.16%;100 ℃干燥20～50 min,含水量下降3.92%。將上述5種最適干燥條件的面條在同一批次生產(chǎn)后進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)其最終含水量(維持在10.51%～11.06%)差異較小,說明適當(dāng)?shù)母稍飾l件對(duì)面條的最終含水量影響較小。

表20 不同干燥條件下成品馬鈴薯燕麥速食面的感官品質(zhì)比較

馬鈴薯燕麥速食面的干燥特性主要受小麥粉、馬鈴薯粉、燕麥粉的配比、干燥溫度和干燥時(shí)間的影響。由表21可知,在60,70 ℃時(shí)熱風(fēng)干燥時(shí)間比較長,蒸煮后速食面的質(zhì)構(gòu)綜合指標(biāo)都比較高。在80,90,100 ℃下熱風(fēng)干燥的速食面蒸煮后質(zhì)構(gòu)特性比較好,各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)值也很接近,其中90 ℃下干燥40 min時(shí),速食面的硬度、內(nèi)聚性、膠黏性、咀嚼性最大,黏附性最小,這是因?yàn)檫^高的干燥溫度會(huì)引起聚集反應(yīng)[18],而溫度較低則無法控制淀粉膨脹的程度,導(dǎo)致面條質(zhì)地過于柔軟。綜合考慮,速食面最佳的干燥條件為干燥溫度90 ℃、干燥時(shí)間40 min。

表21 不同干燥條件下成品馬鈴薯燕麥速食面質(zhì)構(gòu)特性

3 結(jié)論

研究采用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化了馬鈴薯燕麥速食面的加工工藝,發(fā)現(xiàn)熟化時(shí)間與和面時(shí)間是影響速食面硬度和復(fù)水率的主要因素和次要因素,而蒸面時(shí)間和加水量是影響感官評(píng)價(jià)的主要因素和次要因素。結(jié)合幾種干燥方案發(fā)現(xiàn),較低的干燥溫度使速食面口感更好,但干燥時(shí)間會(huì)成倍增加,綜合評(píng)價(jià)后,最佳干燥工藝為干燥溫度90 ℃、干燥時(shí)間40 min。經(jīng)上述工藝制備的馬鈴薯燕麥速食面風(fēng)味口感達(dá)到最佳并具有良好的質(zhì)構(gòu)特性。