任宇航，鄭明珠，肖瑜，楊新標(biāo)，封玲，林楠

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130118）

黏豆包是我國(guó)東北地區(qū)的一種地方特色主食，主要由糯玉米粉及紅豆餡制作而成[1]。傳統(tǒng)黏豆包在冬季大量制作，包制成型后利用低溫速凍保存，食用時(shí)蒸制加熱即可，具有營(yíng)養(yǎng)均衡、耐儲(chǔ)存、方便食用的特點(diǎn)，是一種典型的粗糧細(xì)作食品[2]。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)于速凍食品食用品質(zhì)的要求也逐漸提高，改善黏豆包的口感有助于進(jìn)一步拓展市場(chǎng)。

傳統(tǒng)黏豆包采用糯玉米粉制作，利用糯玉米粉制作的食物在冷卻降溫過程中由于淀粉回生食用品質(zhì)會(huì)發(fā)生變化[3-6]。淀粉類食物在老化回生過程主要表現(xiàn)為硬度上升，這一現(xiàn)象的主要原因是冷卻過程中淀粉分子發(fā)生了聚合。黏豆包由于淀粉的老化回生現(xiàn)象，導(dǎo)致黏豆包的偏硬，食用過程中口感不夠細(xì)膩[7-8]。

通過外部添加抗老化劑是目前淀粉類食品抗老化的主要方式，食品工業(yè)領(lǐng)域利用親水膠體、乳化劑、變性淀粉、多酚等對(duì)淀粉類食物進(jìn)行抗老化已經(jīng)有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，研究表明對(duì)不同抗老化劑進(jìn)行復(fù)配使用可以取得更好的效果[9-15]。本試驗(yàn)通過比較不同抗老化劑對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響，從黃原膠、卡拉膠、瓜爾豆膠、單甘脂、蔗糖酯、硬酯酰乳酸鈉（sodium stiff esteryl lactate，SSL）、木薯羥丙基淀粉（hydroxypropyl tapioca starch，HPTS）、（acetylated distarch starch phosphate，ADSP）中按照種類篩選出3種效果較好的抗老化劑，研究抗老化劑添加量對(duì)糯玉米黏豆包硬度的影響，并對(duì)抗老化劑配方進(jìn)行優(yōu)化。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

糯玉米碴、黃原膠、卡拉膠、瓜爾豆膠、單甘脂、蔗糖酯、硬酯酰乳酸鈉（SSL）、木薯羥丙基淀粉（HPTS）、木薯乙?；矸哿姿狨ィˋDSP）、紅豆餡（均為食品級(jí)）：市售。

1.2 主要儀器

FW-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；DHG-9146A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海試驗(yàn)儀器廠有限公司；WK2102電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；TA-XT plus物性測(cè)定儀：英國(guó)Stable Micro System公司；RVA-TecMasterTM快速黏度分析儀：澳大利亞Perten公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黏豆包制作工藝流程

1.3.2 黏豆包的制作方法

黏豆包的制作方法參考董小涵等[16]的方法，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)：

1）糯玉米用試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)粉碎后，使用80目粉篩進(jìn)行過濾。篩上物重復(fù)粉碎、過篩直至所有原料均通過80目粉篩，粉碎得到的糯玉米粉放入干燥箱烘干8 h后密封保存。

2）將得到的糯玉米粉與一定比例的改良劑進(jìn)行混勻。

3）向100 g糯玉米粉中緩慢加入80 g、25℃去離子水，在加水過程中不斷攪拌。水全部加入后開始揉制，直至得到一個(gè)光滑的面團(tuán)。

4）利用保鮮膜將光滑面團(tuán)包裹起來，在23℃環(huán)境下靜置20 min。

5）用面刀把面團(tuán)切分成25 g左右的劑子，然后包入適量豆餡，修正黏豆包形狀后置于裁剪好的籠屜紙上。

6）將制作好的黏豆包依次碼入籠屜中，水開后加蓋蒸制20 min。

7）黏豆包蒸制完成后，23℃下冷卻15 min。

1.3.3 糯玉米黏豆包抗老化劑配方試驗(yàn)

1.3.3.1 糯玉米黏豆包抗老化劑篩選試驗(yàn)

將糯玉米粉按照親水膠體0.05%、0.15%、0.25%；乳化劑0.05%、0.15%、0.25%；變性淀粉0.10%、0.30%、0.50%的比例分別進(jìn)行混合，按照AACC Method 61-02《米粉糊化特性的測(cè)定——快速黏度儀法》進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3.2 糯玉米黏豆包抗老化劑添加量單因素試驗(yàn)

將糯玉米粉按照瓜爾豆膠0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，單甘脂0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，HPTS 0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%的比例分別進(jìn)行混合。按照1.3.2的方法包制黏豆包進(jìn)行蒸制后對(duì)黏豆包的質(zhì)構(gòu)特性測(cè)試。

1.3.3.3 糯玉米黏豆包抗老化劑響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，利用Design-Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)，糯玉米黏豆包抗老化劑配方，因素水平表見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 Response surface test factor level table

1.3.4 指標(biāo)測(cè)定

1.3.4.1 糊化特性的測(cè)定

用快速黏度儀（rapid viscosity analyzer，RVA）快速測(cè)定其糊化特性，使用TCW（thermal cycle for windows）配套軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析。測(cè)定過程為稱樣品量3.5 g（以干基計(jì)）加入測(cè)試用鋁罐，向鋁罐中加入25.0 mL蒸餾水，測(cè)定開始時(shí)罐內(nèi)溫度在50℃下保持1 min，隨后以12℃/min上升到95℃，在95℃條件下保持2.7 min，逐漸降溫至50℃并在此溫度下保持2.0 min。測(cè)試的前10 s內(nèi)攪拌槳轉(zhuǎn)速為960 r/min，隨后攪拌槳轉(zhuǎn)速維持在160 r/min。每個(gè)樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值[17]。

1.3.4.2 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）測(cè)試參照AACC74-09面包硬度測(cè)試（美國(guó)谷物化學(xué)協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)方法，探頭型號(hào)為P36/R，測(cè)前速度5 mm/s，測(cè)中速度2 mm/s，測(cè)后速度5 mm/s，壓縮距離40%[18]。每組樣品進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗老化劑對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響結(jié)果

2.1.1 親水膠體對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響結(jié)果

親水膠體對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響見表2。

表2 親水膠體對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響Table 2 Effect of hydrocolloid on gelatinization characteristics of waxy corn flour

如表2所示與空白組相比，糯玉米粉添加親水膠體后衰減值與回生值明顯降低。這一結(jié)果與劉敏等[19]對(duì)黃原膠和蓮藕淀粉復(fù)配的研究結(jié)果相同?；厣禍p小，說明體系不容易老化，凝膠性能減弱；衰減值降低，表明糯玉米粉的熱穩(wěn)定性提高，糊化溫度升高表明糊化過程受到抑制。添加親水膠體后，親水膠體與淀粉競(jìng)爭(zhēng)體系中的水分，淀粉糊化過程中可利用水分降低，淀粉的糊化受到抑制，體系中直鏈淀粉的溶出量也因此減少，糯玉米粉的短期回生因此受到抑制。糯玉米粉回生值和衰減值降低的原因是親水膠體與淀粉分子發(fā)生交聯(lián)作用，提高了淀粉分子在空間中運(yùn)動(dòng)的阻力，抑制了淀粉分子的重結(jié)晶作用，緩解了糯玉米粉的老化回生趨勢(shì)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)親水膠體添加量較多時(shí)（0.25%）時(shí)對(duì)于糯玉米粉短期老化的抑制效果減弱。綜合分析親水膠體對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響，瓜爾豆膠對(duì)糯玉米粉的抗老化效果優(yōu)于卡拉膠和黃原膠，因此選定瓜爾豆膠作為黏豆包的抗老化劑并進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.1.2 乳化劑對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響結(jié)果

乳化劑對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響見表3。

表3 乳化劑對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響Table 3 Effect of emulsifier on gelatinization properties of waxy corn flour

如表3根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入乳化劑后，糯玉米粉的衰減值和回生值降低，糊化溫度升高，這一現(xiàn)象與劉巧瑜等[20]研究蔗糖單酯對(duì)玉米淀粉糊化特性的影響相同。這種現(xiàn)象可能的原因是乳化劑與糯玉米粉的淀粉形成了對(duì)熱穩(wěn)定的復(fù)合物，這種復(fù)合物阻礙了淀粉顆粒的崩解，從而提高了糯玉米粉的糊化溫度；乳化劑同時(shí)存在疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)可以進(jìn)入淀粉顆粒的螺旋結(jié)構(gòu)中并與之結(jié)合形成穩(wěn)定絡(luò)合物，阻礙了直鏈淀粉重結(jié)晶降低了糯玉米粉的衰減值和回生值，起到了對(duì)糯玉米粉的抗老化作用。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出3種乳化劑中單甘脂對(duì)糯玉米粉的抗老化效果優(yōu)于蔗糖酯和SSL，因此選擇單甘脂作為糯玉米黏豆包的抗老化劑并進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.1.3 變性淀粉對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響結(jié)果

變性淀粉對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響見表4。

表4 變性淀粉對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響Table 4 Effect of modified starch on gelatinization characteristics of waxy corn flour

根據(jù)表4可以看出加入變性淀粉后，糯玉米粉的衰減值、回生值、糊化溫度均下降，這一現(xiàn)象與楊景峰等[21]研究木薯淀粉合成工藝及性質(zhì)的結(jié)果相同。其原因是變性淀粉相比于糯玉米淀粉更容易發(fā)生糊化，當(dāng)與糯玉米粉混合后降低了整體的糊化溫度；同時(shí)變性淀粉存空間位阻較大的基團(tuán)，抑制了直鏈淀粉的重結(jié)晶趨勢(shì)，從而延緩糯玉米粉的老化。通過分析變性淀粉對(duì)糯玉米粉糊化特性的影響，發(fā)現(xiàn)HPTS對(duì)糯玉米粉的抗老化性能優(yōu)與ADSP，因此選定HPTS做為糯玉米黏豆包抗老化劑并進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.2 抗老化劑添加量單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 瓜爾豆膠添加量單因素試驗(yàn)結(jié)果

瓜爾豆膠添加量對(duì)黏豆包硬度的影響見圖1。

圖1 瓜爾豆膠添加量對(duì)黏豆包硬度的影響Fig.1 Effect of the addition amount of guar gum on the hardness of sticky bean bun

如圖1瓜爾豆膠加入糯玉米粉后黏豆包的硬度出現(xiàn)明顯下降，當(dāng)瓜爾豆膠的添加量為0.10%時(shí)黏豆包的硬度達(dá)到最低；繼續(xù)提高瓜爾豆膠的添加量，黏豆包的硬度重新開始上升。出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能的原因是在添加量較低時(shí)瓜爾豆膠與淀粉分子結(jié)合起到了抑制黏豆包老化回生的作用，當(dāng)添加量較高時(shí)瓜爾豆膠的分子通過自身結(jié)合表現(xiàn)出一定的凝膠特性，使得糯玉米黏豆包的硬度重新升高。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定糯玉米黏豆包中瓜爾豆膠的適宜添加量為0.10%。

2.2.2 單甘脂添加量單因素試驗(yàn)結(jié)果

單甘脂添加量對(duì)黏豆包硬度的影響見圖2。

如圖2當(dāng)糯玉米粉中加入單甘脂后黏豆包的硬度下降，糯玉米黏豆包的硬度隨著單甘脂添加量提高而降低。當(dāng)單甘脂的添加量超過0.15%后糯玉米黏豆包的硬度的降低趨勢(shì)逐漸平緩。由于單甘脂溶液自身不具有凝膠特性，因此單甘脂添加量較高時(shí)也不會(huì)引起黏豆包的硬度重新上升。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定糯玉米黏豆包中單甘脂的適宜添加量為0.15%。

圖2 單甘脂添加量對(duì)黏豆包硬度的影響Fig.2 Effect of the addition amount of monoglyceride on the hardness of sticky bean bun

2.2.3 HPTS添加量單因素試驗(yàn)結(jié)果

HPTS添加量對(duì)黏豆包硬度的影響見圖3。

圖3 HPTS添加量對(duì)黏豆包硬度的影響Fig.3 Effect of HPTS addition on the hardness of sticky bean bun

如圖3當(dāng)糯玉米粉中添加HPTS后黏豆包的硬度出現(xiàn)明顯下降，當(dāng)添加超過0.20%后糯玉米黏豆包的硬度隨HPTS增加量變化趨勢(shì)平緩。由于HPTS中淀粉分子發(fā)生交聯(lián)減弱了凝膠特性，因此繼續(xù)提高HPTS的添加量對(duì)糯玉米黏豆包的硬度不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定糯玉米黏豆包中HPTS的適宜添加量為0.20%。

2.3 抗老化劑添加量響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以黏豆包硬度值（Y）作為響應(yīng)值，選取A（瓜爾豆膠添加量）、B（單甘脂添加量）、C（HPTS添加量）3個(gè)因素，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，共17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見表5。

2.3.2 回歸模型的建立與顯著性分析

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6對(duì)表5進(jìn)行多元回歸擬合，得到糯玉米黏豆包硬度值（Y）對(duì)自變量瓜爾豆膠添加量（A）、單甘脂添加量（B）、HPTS添加量（C）的多元回歸方程：

表5 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of Box-Behnken central composite design and experiment results

對(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表6。

表6 回歸模型方差分析表Table 6 Variance analysis of the developed regression equation

由表6可以看出，該二次多項(xiàng)式模型P值＜0.000 1，模型極顯著，失擬項(xiàng)P值為0.159 9＞0.05，不顯著，表明該回歸方程擬合度較好，誤差小，與實(shí)際預(yù)測(cè)值能夠較好的擬合；該模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.998 8，校正系數(shù)R2adj=0.986 5，C.V.=0.96%說明建立的模型能夠解釋98.65%的響應(yīng)值變化，可以用來進(jìn)行黏豆包硬度值Y（響應(yīng)值）的預(yù)測(cè)；通過比較各項(xiàng)Pr值，可以確定C、AB 為顯著因素，A、B、AC、BC、A2、B2、C2極顯著，通過F值的大小可以判定各因素對(duì)黏豆包硬度影響的重要性，F(xiàn)值越大影響程度越大，各因素對(duì)糯玉米黏豆包硬度的影響大小為B＞A＞C，即單甘脂添加量＞瓜爾豆膠添加量＞HPTS添加量。

2.3.3 響應(yīng)面分析

響應(yīng)面圖形是響應(yīng)值（糯玉米黏豆包硬度值Y）對(duì)各試驗(yàn)因素構(gòu)成的三維曲面圖，從圖上可以找出最佳參數(shù)以及各參數(shù)之間的相互作用。糯玉米黏豆包硬度Y對(duì)瓜爾豆膠添加量（A）、單甘脂添加量（B）、HPTS添加量（C）所構(gòu)成的三維曲面圖見圖4～圖6。

圖4 瓜爾豆膠添加量與單甘脂添加量交互作用對(duì)糯玉米黏豆包硬度的影響Fig.4 Effects of the interaction between the amount of guar gum added and the amount of monoglyceride on the hardness of waxy corn sticky bean bag

圖5 瓜爾豆膠添加量與HPTS添加量交互作用對(duì)糯玉米黏豆包硬度的影響Fig.5 Effects of the interaction between the amount of guar gum added and the amount of HPTS added on the hardness of glutinous corn sticky bread

圖6 單甘脂添加量與HPTS添加量交互作用對(duì)糯玉米黏豆包硬度的影響Fig.6 Effect of the interaction between the amount of monoglyceride and the amount of HPTS on the hardness of waxy corn sticky bean bag

由圖4～圖6可知，響應(yīng)面圖形是下凹、開口朝上的曲面，說明糯玉米黏豆包硬度值Y存在極值，該值為響應(yīng)面的最低點(diǎn)。響應(yīng)面圖的彎曲程度代表各因素之間的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響程度，通過圖4～圖6可以確定AB、BC的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響程度大于AC，即單甘脂添加量與瓜爾豆膠添加量、HPTS添加量的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響強(qiáng)于瓜爾豆膠添加量與HPTS添加量。響應(yīng)面的等高線圖反映了各因素之間交互作用的顯著性，通過觀察圖4～圖6發(fā)現(xiàn)AB、AC的等高線圖相比BC更趨近于橢圓，說明AB、AC之間的交互作用強(qiáng)于BC，即瓜爾豆膠添加量與單甘脂添加量、HPTS添加量之間的交互作用強(qiáng)于單甘脂添加量與HPTS添加量。

2.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

通過Design-Expert 8.0.6對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)出糯玉米黏豆包抗老化劑的最優(yōu)配方：瓜爾豆膠添加量0.10%、單甘脂添加量0.15%、HPTS添加量0.20%，此時(shí)模型預(yù)測(cè)的黏豆包硬度為2 127.96 g，在此配方下進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)得糯玉米黏豆包硬度為2 121.20 g，與理論預(yù)測(cè)值接近，說明該模型擬合程度較好，具有使用價(jià)值。

3 結(jié)論

分析不同添加劑對(duì)糯玉米粉衰減值與回生值的影響，確定瓜爾豆膠、單甘脂、木薯羥丙基淀粉（HPTS）的抗老化性能較好。通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果的分析，確定了糯玉米黏豆包抗老化劑的最優(yōu)配方為：瓜爾豆膠0.10%、單甘脂0.15%、木薯羥丙基淀粉（HPTS）0.20%。按照這一添加比例制作糯玉米黏豆包的硬度值為2121.20 g，與空白樣品相比硬度下降55.27%。