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        普通小麥粉添加35%甘薯生漿面條的加工工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

        2022-07-09 04:01:14鄧雨欣索文靜李璐瑕劉瑤龔魁杰李宏軍
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年6期

        鄧雨欣,索文靜,李璐瑕,劉瑤,龔魁杰,李宏軍

        (1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院,山東 淄博 255049;2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,山東 濟(jì)南 250100)

        面條是許多亞洲國(guó)家的主食之一,據(jù)統(tǒng)計(jì),14%~20%的小麥粉用于生產(chǎn)面條[1,2]。鮮面條因水分含量較高,有利于面筋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,面條色澤鮮亮、口感爽滑、筋道有彈性,頗受消費(fèi)者喜愛[3]。隨著飲食結(jié)構(gòu)的改變,傳統(tǒng)的小麥面條已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者對(duì)食物營(yíng)養(yǎng)全面化的需求[4],需要開發(fā)新型面條來豐富品種、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)。已開發(fā)的面條包括薯類面條、豆類面條、谷物面條等[5]。

        甘薯是世界上僅次于稻谷、小麥、馬鈴薯、玉米和木薯的第六大糧食作物,為100多個(gè)國(guó)家所種植[6]。甘薯富含多種人體所需的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、纖維素以及鈣、鐵等礦物質(zhì),是一種非常有潛力的糧食替代品[7]。在我國(guó),甘薯主要用于鮮食,加工產(chǎn)品多為薯片、薯?xiàng)l等零食及淀粉、粉條等[8],存在深加工不足、資源利用不充分等問題[9]。研究發(fā)現(xiàn)添加部分甘薯全粉(≤20%)替代小麥粉制作面條,能夠改善面條的品質(zhì),但添加量過高會(huì)降低面條品質(zhì)[10,11]。

        與甘薯全粉相比,新鮮甘薯價(jià)格低廉,制成甘薯生漿可簡(jiǎn)化工藝、節(jié)約成本,并且保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分[6],但相關(guān)研究鮮有報(bào)道。前期研究發(fā)現(xiàn),添加量超過35%時(shí),由于面團(tuán)粘度過高,無法壓片切條。拉伸強(qiáng)度主要由面團(tuán)中形成的面筋蛋白決定,是評(píng)價(jià)面條品質(zhì)的重要因素之一[12]。本試驗(yàn)以添加35%甘薯生漿替代部分小麥粉制作面條,研究相應(yīng)加工工藝對(duì)面條拉伸特性的影響,旨在獲得加工品質(zhì)優(yōu)良的甘薯生漿面條,豐富面條品種,提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,拓寬甘薯利用領(lǐng)域。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        小麥粉(水分13.01%、灰分0.61%、蛋白質(zhì)12.95%):淄博云海面粉廠;新鮮甘薯(水分72.68%、灰分1.13%、蛋白質(zhì)7.50%);市售精制鹽。

        SPX-250B-Z生化醒發(fā)箱:上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀,美國(guó)Brookfield公司;MT140型系列軋面機(jī):湖北省棗陽市巨鑫機(jī)械有限公司;B15三功能攪拌機(jī):廣東力豐機(jī)械制造有限公司;MT-5S手動(dòng)面條機(jī):山東龍口機(jī)械有限公司;DHN30A多功能電熱鍋:山東鍋老大有限公司。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 添加35%甘薯生漿面條的制作工藝 工藝流程:面粉(加甘薯生漿、食鹽)→和面→靜置→壓延切條→成品。

        甘薯生漿制備:將甘薯清洗、去皮、切塊,稱取500 g,用攪拌機(jī)打漿得到甘薯生漿。

        和面:稱取70 g甘薯生漿和130 g面粉,對(duì)照組添加80 mL水,加入2 g食鹽,放入不銹鋼盆中混勻,在室溫下揉3 min。

        靜置:用保鮮膜密封和好的面團(tuán),放入生化培養(yǎng)箱中靜置30 min。

        壓延切條:將靜置后的面團(tuán)在壓面機(jī)上壓延9次,調(diào)整壓面機(jī)壓片軸至1 mm左右,再將面團(tuán)放到壓面機(jī)上壓片,把面片放至手動(dòng)面條機(jī)上,切成長(zhǎng)20 cm、厚1 mm、寬4 mm的面條。

        1.2.2 單因素試驗(yàn) 通過單因素試驗(yàn)考察靜置時(shí)間、靜置溫度、壓面次數(shù)對(duì)面條拉伸特性的影響。靜置溫度30℃、壓面9次條件下設(shè)置靜置時(shí)間10、20、30、40、50 min;靜置30 min、壓面9次條件下設(shè)置靜置溫度10、20、30、40、50℃;靜置溫度30℃、靜置30 min條件下設(shè)置壓面次數(shù)為5、7、9、11、13。每組樣品測(cè)6次。

        1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,以拉伸距離和拉伸阻力為響應(yīng)值,采用三因素五水平二次旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)(表1)。

        表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)因素與水平

        1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

        1.3.1 拉伸特性 將20根面條放入500 mL沸水中并保持微沸狀態(tài)至最佳蒸煮時(shí)間,撈出后放入冷水冷卻,瀝干多余水分。將一股煮好的面條固定在A/APR探頭上,增加拉伸負(fù)荷直至斷裂。參數(shù)設(shè)置為:試驗(yàn)前速度1.0 mm/s;試驗(yàn)速度2.0 mm/s;試驗(yàn)后速度10 mm/s;距離100 mm;觸發(fā)力5.0 g。每組樣品測(cè)6次。

        1.3.2 水分含量 參照GB 5009.3—2016中直接干燥法測(cè)定。

        1.3.3 蛋白質(zhì)含量 參照GB 5009.6—2016中凱氏定氮法測(cè)定。

        1.3.4 剪切試驗(yàn) 參考AACC(16-50)面條堅(jiān)實(shí)度方法測(cè)定。

        1.3.5 感官評(píng)分 參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35875—2018,由經(jīng)培訓(xùn)的20名感官評(píng)定人員對(duì)煮熟面條進(jìn)行綜合感官評(píng)定,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        表2 添加35%甘薯生漿面條感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用IBM SPSSStatistics 26軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面分析,得到響應(yīng)面圖,使用Origin 2021軟件繪圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 工藝參數(shù)對(duì)拉伸特性的影響

        2.1.1 靜置時(shí)間對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置作用加快面筋蛋白吸水,促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,提高面團(tuán)拉伸特性[13]。在靜置溫度30℃、壓面9次條件下,添加35%甘薯生漿面條拉伸距離和拉伸阻力隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后降低;靜置30 min時(shí),拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值,分別為15.07 mm、16.72 g(圖1)。面條的拉伸特性主要與面筋強(qiáng)度有關(guān),強(qiáng)度越大,面條拉伸距離和拉伸阻力就越大[14]。靜置時(shí)間太短,面筋網(wǎng)絡(luò)形成時(shí)間短,面筋強(qiáng)度不足;靜置時(shí)間過長(zhǎng)則會(huì)破壞已形成的面筋網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致面條拉伸特性降低。

        圖1 靜置時(shí)間對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

        2.1.2 靜置溫度對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 靜置過程中恒溫環(huán)境可顯著影響面條品質(zhì)[15]。由圖2可知,在靜置30 min、壓面9次的條件下,隨靜置溫度的升高,面條拉伸阻力和拉伸距離先增加后下降;靜置溫度為30℃時(shí),面條的拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值,分別為13.61 mm、23.47 g。低溫不利于面筋蛋白分子間的聚合,阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成;適宜的溫度使面筋蛋白分子分布均勻,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成緊密;溫度過高,導(dǎo)致面筋蛋白構(gòu)象穩(wěn)定性改變,面條拉伸特性劣化[16]。

        圖2 靜置溫度對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

        2.1.3 壓面次數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響 如圖3所示,隨著壓面次數(shù)的增加,面條的拉伸距離和拉伸阻力先增加后下降;壓面9次時(shí)拉伸距離和拉伸阻力均達(dá)到最大值,分別為23.47 mm、15.44 g。壓面可以改善加工性能并促進(jìn)面筋的形成[17]。過度壓延,易使已形成的面筋網(wǎng)絡(luò)遭到破壞,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定;強(qiáng)度下降,面條拉伸特性下降[18]。

        圖3 壓面次數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響

        2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

        響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表3所示。將試驗(yàn)結(jié)果用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行擬合分析,獲得3因素與拉伸距離的二次多項(xiàng)式回歸方程:Y1=16.37-0.34A-0.19B+0.31C-0.61AB+0.21AC-0.086BC-0.85A2-0.72B2-0.71C2;與拉伸阻力的回歸方程:Y2=21.40-0.90A-0.92B-0.37C-0.22AB+0.042AC-0.55BC-2.57A2-2.08B2-1.90C2。

        表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

        由表4可知,回歸模型極顯著(P<0.01),表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著、回歸方程模型顯著,失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)、R2=0.9266,說明回歸方程合理可行,試驗(yàn)的可信度高。其中靜置時(shí)間和壓面次數(shù)對(duì)結(jié)果有顯著影響(P<0.05)。由F值可知,面條工藝條件各因素對(duì)拉伸距離的影響依次是A(靜置時(shí)間)>C(壓面次數(shù))>B(靜置溫度)。

        表4 拉伸距離回歸模型方差分析

        由表5可知,回歸模型極顯著(P<0.01),表明回歸模型的自變量與因變量之間關(guān)系顯著。回歸方程模型顯著、失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)、R2=0.9808,說明回歸方程合理可行,試驗(yàn)的可信度高。由F值可知,面條工藝條件各因素對(duì)拉伸阻力的影響依次是B>A>C。

        表5 拉伸阻力回歸模型方差分析

        由圖4(a)(d)可知,在靜置溫度保持不變的情況下,拉伸阻力和拉伸距離隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)先增加后減少;保持靜置時(shí)間不變,拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的上升表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。靜置過程提高面團(tuán)中結(jié)合水的含量,促進(jìn)面筋的形成并顯著增加面團(tuán)中麥谷蛋白大聚體的含量,賦予面筋網(wǎng)絡(luò)更好的延伸性,增強(qiáng)面條的韌性[19]。靜置30 min,面團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定,面條煮后的拉伸性能最好。靜置時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低面條拉伸性能[20]。

        由圖4(b)(e)可知,壓面次數(shù)保持不變,拉伸距離和拉伸阻力隨靜置時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì);保持靜置時(shí)間不變,拉伸距離和拉伸阻力隨壓面次數(shù)的增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。壓面9次,面條的拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值。壓片是面條加工中的重要步驟,極大地影響面條質(zhì)量[21]。一定范圍內(nèi)壓面次數(shù)提高面團(tuán)結(jié)構(gòu)的緊密性,有利于淀粉嵌入面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,面條拉伸特性更好。過度壓延破壞部分面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),造成鮮濕面條韌性差、品質(zhì)降低、拉伸性能下降[22]。

        圖4 面條工藝參數(shù)對(duì)拉伸特性的響應(yīng)面圖

        由圖4(c)(f)可知,固定壓面次數(shù),拉伸距離和拉伸阻力隨靜置溫度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);保持靜置溫度不變,隨壓面次數(shù)的增加,拉伸距離和拉伸阻力先增加后減少。在靜置溫度為30℃時(shí),面條的拉伸特性最好。在高溫環(huán)境下,面筋蛋白構(gòu)象發(fā)生變化,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞,筋力下降,分子間相互作用去穩(wěn)定化,導(dǎo)致面團(tuán)彈性顯著降低,進(jìn)而使面條拉伸性能變差[23]。

        通過二次回歸方程進(jìn)行換算可知,添加35%甘薯生漿面條拉伸特性最優(yōu)的試驗(yàn)因素組合為29℃靜置28 min、壓面9次,此時(shí)拉伸距離和拉伸阻力達(dá)到最大值,分別為16.40 mm、21.56 g。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證,3次重復(fù),測(cè)得實(shí)際拉伸阻力和拉伸距離分別為21.35 g、15.84 mm,與預(yù)測(cè)值相近。因此,建立的二次回歸模型是合理可行的,可以預(yù)測(cè)加工工藝參數(shù)與面條拉伸特性之間的關(guān)系。

        2.3 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對(duì)比

        在最佳工藝條件下制作添加35%甘薯生漿面條,并與小麥面條的理化、拉伸、剪切特性及感官評(píng)分進(jìn)行分析比較。結(jié)果(表6)顯示,與普通小麥面條相比,添加35%甘薯生漿面條水分含量相近,蛋白質(zhì)含量降低6.65%,拉伸距離和拉伸阻力分別降低12.34%、36.82%,感官評(píng)分、硬度和咀嚼性分別降低0.62%、20.13%和1.35%。這是因?yàn)楦适碇胁缓娼畹鞍?,甘薯生漿的添加使原料中面筋蛋白減少,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差,削弱了面條的拉伸特性[24];另外,甘薯中的淀粉使面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成受阻,導(dǎo)致面條的硬度和咀嚼性降低。甘薯生漿的添加使面條色澤、麥香味降低,有淡淡的甘薯香味[25]。雖然面條的蛋白質(zhì)含量降低,但甘薯中富含氨基酸,尤其是面制品缺乏的賴氨酸,通過蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用,可提高面條營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[26]。

        表6 添加35%甘薯生漿面條與小麥面條品質(zhì)對(duì)比

        3 結(jié)論

        本試驗(yàn)采用響應(yīng)面法探究加工工藝參數(shù)對(duì)添加35%甘薯生漿面條拉伸特性的影響。結(jié)果表明,在29℃靜置28 min、壓面9次條件下制得的面條拉伸阻力和拉伸距離達(dá)到最大值,分別為21.56 g、16.40 mm,此時(shí)面條品質(zhì)最好。與普通小麥面條相比,甘薯生漿的添加導(dǎo)致面條粗蛋白含量、拉伸性能、硬度、咀嚼性降低,口感略微變差,但增加了甘薯香味及面制品缺乏的賴氨酸,可豐富其營(yíng)養(yǎng)。本研究為拓寬甘薯的應(yīng)用領(lǐng)域、豐富面條品種、強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提供了一條有效途徑,但甘薯生漿面條褐變機(jī)理及保藏期有待進(jìn)一步探索。

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