蔡沙，蔡芳，施建斌，隋勇，熊添，何建軍，陳學(xué)玲，范傳會，家志文，梅新

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

甘薯又名地瓜、紅薯，是我國僅次于水稻、小麥、玉米的主要糧食作物[1]。甘薯中富含淀粉、可溶性糖，以及多種維生素及鈣、磷、鐵等無機(jī)鹽類，新鮮甘薯還含有較高含量的微量元素以及抗氧化物質(zhì)如多酚等，是天然的“生理堿性”食物，具有調(diào)節(jié)體內(nèi)酸堿平衡、提高免疫力、促進(jìn)消化和防癌等作用[2-5]。甘薯全粉保持了甘薯果肉的色澤、風(fēng)味，包含新鮮甘薯中除薯皮以外的全部干物質(zhì)：淀粉、蛋白質(zhì)、糖、脂肪、纖維、灰分、維生素、礦物質(zhì)等[6]。與小麥粉等混合配粉后制作成食品，可使其蛋白質(zhì)組成更加全面，從而更有效地發(fā)揮甘薯的營養(yǎng)保健價值[7]。

田雙起等[8]研究發(fā)現(xiàn)，甘薯生全粉作為添加劑制作食品時，添加量越高，面條斷條率越高，饅頭面包彈性越差，餅干越難成形，但在一定的添加量范圍內(nèi)可制作出風(fēng)味、口感尚佳的面條、饅頭和餅干。馮悅、朱紅等[9,10]的研究結(jié)果表明，甘薯全粉具有較高的持水性和凍融穩(wěn)定性且全粉糊黏度較高，可添加到休閑食品或者冷凍食品中穩(wěn)定食品質(zhì)構(gòu)，改善產(chǎn)品外觀和口感，也可以加工成速溶固體飲料。賈玉華等[11]在研究甘薯渣粉對小麥粉面團(tuán)物化特性及面包品質(zhì)影響時發(fā)現(xiàn)，含不同比例甘薯渣粉的混合粉在吸水量、形成時間、穩(wěn)定時間等指標(biāo)上存在顯著差異；面團(tuán)拉伸距離、拉伸面積不顯著，拉伸最大力存在顯著差異；當(dāng)甘薯渣粉添加量為0～9%時，面包硬度增大不顯著，且此時的感官評分較高。

本研究利用甘薯生全粉和小麥粉配粉，研究甘薯生全粉添加量對面團(tuán)特性以及饅頭品質(zhì)影響，以期為甘薯生全粉的利用和精深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯生全粉，湖北根聚地農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司；小麥粉，一加一天然面粉有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CS-580A 分光測色儀，杭州彩譜科技有限公司；TA-XTPlus 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems 公司。Mixolab 混合試驗(yàn)儀，法國肖邦技術(shù)公司。

1.3 方法

1.3.1 甘薯生全粉中基本成分的測定

甘薯生全粉中灰分、蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等含量的測定分別參照GB 5009.4-2016、GB 5009.5-2016、GB 5009.6-2016、GB 5009.9-2016中的方法進(jìn)行。

1.3.2 混粉特性分析

1.3.2.1 混粉（甘薯生全粉-小麥粉）的制備

甘薯生全粉與小麥粉按一定比例混合后得混粉，分別制備甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、5%、10%、20%、30%、40%、50%的混粉備用。（如甘薯生全粉添加量為5%的混粉：小麥粉95 g 和甘薯生全粉5 g，其它不同比例的混粉添加量以此類推）。

1.3.2.2 持水性

參照蔡沙等[12]的方法進(jìn)行測定。取一定量樣品，記為M1，按料液比1:20（g/mL）加入蒸餾水，室溫條件下攪拌30 min，2 500 r/min 離心10 min，棄上清液，沉淀物稱重記為M2，按下式計(jì)算持水性（A，g/g）：

1.3.2.3 持油性

參照蔡沙等[12]的方法進(jìn)行測定。取一定量樣品，記為M3，按料液比1:10（g/mL）加入大豆油，充分混勻，室溫條件下放置1 h，1 500 r/min 離心10 min，殘?jiān)锓Q重記為M4，按下式計(jì)算持油性（B，g/g）：

1.3.3 面團(tuán)物化特性分析

1.3.3.1 面團(tuán)的制備

按混粉與水的比例1:0.9混合，攪拌至可以用手握成團(tuán)即可（5 min左右）。

1.3.3.2 粉質(zhì)特性

參照張紛等[13]的方法進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)協(xié)議為Chopin+，攪拌刀轉(zhuǎn)速80 r/min，面團(tuán)質(zhì)量75 g，水箱溫度30 ℃，目標(biāo)扭矩（1.1±0.05）N·m。運(yùn)行過程中，溫度設(shè)置分為三個階段，第一階段（恒溫階段），30 ℃保持8 min；第二階段（升溫階段），以4 ℃/min 升溫到90 ℃，并在此溫度下保持10 min；第三階段（降溫階段），以4 ℃/min 從90 ℃降溫到50 ℃，并在此溫度下保持5 min。

1.3.3.3 糊化特性

參照肖東等[14]的方法并作適當(dāng)修改。取適量（小于10 mg）樣品放于DSC 坩堝中，壓平，使之均勻地平鋪于坩堝中，壓蓋密封，4 ℃貯存1 晚。測試條件：掃描溫度范圍為20～95 ℃，升溫速率均為10 ℃/min，測定時以空坩堝作為參比，載氣為氮?dú)?，流量?0 mL/min。每組樣品重復(fù)測試三次，取平均值。

1.3.3.4 質(zhì)構(gòu)

參照林江濤等[15]的方法并作適當(dāng)修改。測前速度25 m/s、測中速度5 m/s、測后速度5 m/s；目標(biāo)模式：應(yīng)變；觸發(fā)模式Auto（Force），觸發(fā)力：5.0 g。

1.3.3.5 核磁

參照肖東等[14]的方法并作適當(dāng)修改。取3 g 甘薯混粉面團(tuán)樣品，制成直徑為1.5 cm、高為2 cm 的圓柱形樣品，并使用保鮮膜包裹樣品。測試參數(shù)：采樣點(diǎn)數(shù)2048，重復(fù)掃描次數(shù)8，弛豫衰減時間1 000 ms。通過CPMG 脈沖序列表征樣品的橫向弛豫時間。

1.3.4 饅頭制作工藝流程

稱取甘薯生全粉、小麥粉共200 g（混合粉），2 g酵母，加入適量溫水（約90 g），充分?jǐn)嚢柚敝翢o顆粒，反復(fù)揉制，直至面團(tuán)不粘手、不粘盆、表面光滑均勻、無明顯白塊且富有彈性；于35 ℃、濕度70%條件下第一次發(fā)酵1 h。發(fā)酵完畢后，揉捏按壓將面團(tuán)中的氣體排出直至面團(tuán)橫切面無較大氣孔；切割面團(tuán)，制成饅頭坯。于相同條件下進(jìn)行二次醒發(fā)，時間20 min，二次醒發(fā)后于蒸鍋內(nèi)蒸制20 min，冷卻至室溫即可。

1.3.5 饅頭綜合品質(zhì)分析

1.3.5.1 感官評價

將饅頭切成數(shù)塊，選擇10 名同學(xué)組成感官評價小組，用描述性的感官評估方法對饅頭的色澤、風(fēng)味和口感等方面進(jìn)行評分，評分結(jié)果取10 名同學(xué)的平均值。饅頭的感官品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard

1.3.5.2 比容

參照GB/T 21118-2007 中的方法并作適當(dāng)修改。將蒸制后的饅頭冷卻1 h 后，測定饅頭的質(zhì)量、體積。根據(jù)國標(biāo)中小米體積置換測定法測量饅頭的體積，再根據(jù)公式計(jì)算饅頭的比容，每組實(shí)驗(yàn)做3 次平行，取平均值作為最終結(jié)果。

式中：

P——饅頭比容，mL/g；

V——饅頭體積，mL；

M——饅頭質(zhì)量，g。

1.3.5.3 白度

參照蔡沙等[16]的方法進(jìn)行測定。將饅頭切片置于傳感器下直接測量，在平行測試中令傳感器與饅頭每次在不同位置接觸以獲取不同測試點(diǎn)。每組實(shí)驗(yàn)做3次平行，取其平均值作為最終結(jié)果。測定L*、a*、b*的值，根據(jù)公式計(jì)算樣品的白度。

式中：

L*——明亮指數(shù)；

a*——紅綠值；

b*——黃藍(lán)值；

W——亨特白度。

1.3.5.4 質(zhì)構(gòu)

參照林江濤等[15]的方法并作適當(dāng)修改。將冷卻了的甘薯饅頭切成大約2 cm 厚的均勻饅頭片；測試前速率為1.0 mm/s，測試中速率為5.0 mm/s，測試后速率為5.0 mm/s；壓縮率：75%；每組實(shí)驗(yàn)做多次平行，最終結(jié)果取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SPSS 17.0分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉和甘薯生全粉基本成分分析

如表2所示，甘薯生全粉中主要成分為淀粉，含量約為64.60%，高于小麥粉（59.00%）中淀粉含量；蛋白質(zhì)含量為4.21%，低于小麥粉（11.20%）中蛋白質(zhì)含量；脂肪含量為1.13%，略高于小麥粉（0.74%）中脂肪含量。

表2 小麥粉和甘薯生全粉中基本成分含量（%）Table 2 Content of basic components in wheat flour and raw sweet potato flour

2.2 甘薯生全粉添加量對混粉特性影響

甘薯生全粉添加量對混粉特性的影響如圖1所示，由圖可知，隨著混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性逐漸增大，持水性與樣品中淀粉的含量和性質(zhì)有關(guān)，直鏈淀粉越多，吸水能力越強(qiáng)[17]。隨著混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性不斷增加，說明甘薯生全粉的持水能力較強(qiáng)，其直鏈淀粉含量高于小麥粉[18]，這與相關(guān)研究結(jié)果一致：小麥中的直鏈淀粉約占總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的12.56%～14.74%[19,20]，而甘薯生全粉的直鏈淀粉約占總淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的18%左右。

圖1 甘薯生全粉對混粉特性影響Fig.1 Influence of raw sweet potato flour on characteristics of mixed flour

隨著混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持油性呈先增大后減小的變化趨勢。甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%和30%時，混粉持油性最高（分別為2.12 g/g和2.07 g/g），甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%和5%時，混粉持油性最低，分別為1.66 g/g 和1.77 g/g。持油性與樣品中親油性物質(zhì)的含量和性質(zhì)有關(guān)，脂類、疏水性蛋白等含量越高，持油能力越強(qiáng)[21]。添加了甘薯生全粉的混粉持油性高于小麥粉，說明甘薯生全粉的持油能力較強(qiáng)，這是因?yàn)槠渲竞扛哂谛←湻?，小麥中的脂肪含量約為0.80%，而甘薯生全粉的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1.13%。此外，由于甘薯生全粉中蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)（4.21%）低于小麥粉（11.00%），加入過多的甘薯生全粉會減少蛋白和脂肪形成絡(luò)合物，反而導(dǎo)致其持油性稍有下降。

2.3 甘薯生全粉添加量對面團(tuán)特性的影響

2.3.1 粉質(zhì)特性

甘薯生全粉添加量對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響如圖2所示，由圖2可知，隨著生全粉含量的增加，形成時間和穩(wěn)定時間呈逐漸減小的變化趨勢，形成時間從4.52 min 下降至2.34 min，穩(wěn)定時間從6.58 min 下降至2.07 min。隨著生全粉含量的增加，弱化度呈逐漸上升的變化趨勢，從106 增加至273，粉質(zhì)指數(shù)呈逐漸下降的變化趨勢，從50 下降至25。說明甘薯生全粉的加入會使得面團(tuán)的粉質(zhì)特性變差，對剪切力降解的抵抗力變低，面筋強(qiáng)度變小，加工處理性能變差。

圖2 甘薯生全粉對面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響Fig.2 Influence of raw sweet potato flour on farinograph characteristic of dough

一般而言，面團(tuán)的形成時間、穩(wěn)定時間越大而弱化度越小，面團(tuán)的粉質(zhì)特性越好[22-24]。由試驗(yàn)結(jié)果可知，未添加甘薯生全粉的面團(tuán)特性最好，隨著甘薯生全粉含量的增加，面團(tuán)中面筋蛋白逐漸被稀釋，面團(tuán)筋力減弱，面團(tuán)穩(wěn)定性下降、弱化度升高、粉質(zhì)指數(shù)降低，面團(tuán)的加工性能變差。

2.3.2 糊化特性

甘薯生全粉添加量對面團(tuán)糊化特性的影響如圖3所示，由圖可知，隨著甘薯生全粉含量的增加，面團(tuán)的TO、TP、TC均呈逐漸增大的變化趨勢，因面團(tuán)中淀粉類型和直鏈淀粉含量的不同，表現(xiàn)出的糊化特征不同，糊化特性參數(shù)與面團(tuán)中直鏈淀粉含量存在著一定的相關(guān)性[25]。

圖3 甘薯生全粉對面團(tuán)糊化特性的影響Fig.3 Influence of raw sweet potato flour on pasting characteristic of dough

2.3.3 質(zhì)構(gòu)

甘薯生全粉添加量對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性影響如圖4所示，由圖可知，隨著甘薯生全粉含量的增加，面團(tuán)的硬度呈逐漸增大的變化趨勢，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～30%時，面團(tuán)的硬度增加趨勢較為緩慢，由3 409 g 增加至7 485 g；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～50%時，硬度增加趨勢明顯，由7 485 g 增加至13 575 g。隨著甘薯生全粉含量的增加，彈性呈逐漸減小的變化趨勢，由0.9 減小至0.771，這主要是因?yàn)楦适砩鄄缓娼畹鞍?，隨著其含量增加，面筋蛋白含量減少，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變?nèi)酰虼嗣鎴F(tuán)彈性減弱，硬度增加。

圖4 甘薯生全粉對面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.4 Influence of raw sweet potato flour on texture characteristic of dough

2.3.4 核磁

表3為利用LF-NMR 中的CPMG 序列所反演并計(jì)算出來的甘薯生全粉-小麥混合面團(tuán)的各水分狀態(tài)的峰面積，由表可知，甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10%增加至50%時，混合面團(tuán)A21的峰面積百分比逐漸減小，而A22逐漸增大。這能是因?yàn)楦适砩?小麥混合面團(tuán)中親水基團(tuán)有氫鍵位點(diǎn)，可以與水分子形成氫鍵，引起氫鍵結(jié)構(gòu)的變化從而影響水分的遷移，使面團(tuán)對弱結(jié)合水的束縛力增強(qiáng)[26]。甘薯生全粉面團(tuán)中深層結(jié)合水峰面積百分比達(dá)到98%，表明甘薯生全粉有較強(qiáng)的持水能力。

表3 甘薯生全粉對面團(tuán)水分含量的影響Table 3 Influence of raw sweet potato flour on moisture content of dough

LF-NMR 橫向弛豫時間t2可以反映水分的自由度，從表3可以看出，隨著甘薯生全粉含量從10%增加至50%時，混合面團(tuán)t22逐漸減小，表明面團(tuán)內(nèi)的弱結(jié)合水被蛋白質(zhì)及淀粉分子束縛的強(qiáng)度增加，流動性下降。

2.4 生全粉添加量對甘薯生全粉饅頭綜合品質(zhì)分析

2.4.1 生全粉添加量對甘薯生全粉饅頭感官評價的影響

甘薯生全粉添加量對饅頭感官評價的影響如圖5所示，由圖可知，隨著甘薯生全粉含量的增加，甘薯生全粉饅頭的感官評價得分呈逐漸減小的變化趨勢，未添加甘薯生全粉時，饅頭的感官評分最高為86，而后逐漸減小至48。這主要是因?yàn)殡S著甘薯生全粉含量增加，混粉面團(tuán)中面筋蛋白的含量減少，面團(tuán)缺乏彈性，導(dǎo)致饅頭出現(xiàn)不易醒發(fā)、成型難、口感降低等問題[27,28]，使其感官評分降低。

圖5 甘薯生全粉對甘薯生全粉饅頭感官評價的影響Fig.5 Influence of raw sweet potato steamed bread on sensory evaluation

2.4.2 生全粉添加量對甘薯生全粉饅頭比容和白度的影響

甘薯生全粉添加量對饅頭比容和白度的影響如圖6所示，由圖可知，隨著甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，饅頭的比容逐漸降低，出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因?yàn)楦适矸壑胁缓娼畹鞍祝?dāng)饅頭中添加過多的甘薯生全粉時，會稀釋面團(tuán)中面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，面團(tuán)的持氣性變差[29]，導(dǎo)致饅頭組織內(nèi)部的氣孔緊密，使其硬度增大，導(dǎo)致饅頭比容的減小[5]。隨著甘薯生全粉含量的增加，饅頭的白度也逐漸降低，饅頭白度降低的原因有以下兩點(diǎn)：一是甘薯生全粉呈紫色，其顏色對饅頭色澤產(chǎn)生了影響；二是在饅頭制作過程中甘薯組織內(nèi)部的多酚氧化酶發(fā)生酶促褐變造成饅頭色澤變暗[27,30]。

圖6 生全粉對甘薯生全粉饅頭比容和白度的影響Fig.6 Influence of raw sweet potato steamed bread on specific volume and color

2.4.3 生全粉添加量對甘薯生全粉饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

甘薯生全粉添加量對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響如圖7所示，由圖可知，隨著甘薯生全粉含量的增加，甘薯饅頭的硬度、粘著性、咀嚼性增大，彈性、粘聚性、回復(fù)性減小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因?yàn)楦适砩鄄缓娼畹鞍?，添加甘薯生全粉會稀釋面團(tuán)中的面筋蛋白，使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成受到阻礙，導(dǎo)致面團(tuán)膨脹不夠充分[31]，因此硬度、膠黏性和咀嚼性增加，這與張鳳捷[32]和馬名揚(yáng)等[5]的研究結(jié)果基本一致。

圖7 生全粉對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Fig.7 Influence of raw sweet potato steamed bread on texture characteristic

3 結(jié)論

甘薯生全粉中主要成分為淀粉，含量約為64.60%；隨著混粉中甘薯生全粉含量的增加，混粉的持水性逐漸增大，從1.16 g/g 增加至1.70 g/g，混粉的持油性呈先增大后減小的變化趨勢。隨著甘薯生全粉的添加量增大，混合粉粉質(zhì)特性變差，面團(tuán)加工品質(zhì)降低；隨著混粉面團(tuán)中甘薯生全粉含量的增加，面團(tuán)的TO、TP、TC逐漸增大，硬度增大，彈性逐漸減小。甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10%增加至50%時，混合面團(tuán)t22逐漸減小，表明面團(tuán)內(nèi)的弱結(jié)合水被蛋白質(zhì)及淀粉分子束縛的強(qiáng)度增加，流動性均下降；甘薯生全粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10%增加至50%時，混合面團(tuán)A21的峰面積百分比逐漸減小，而A22逐漸增大。

綜上所述，甘薯生全粉的加入弱化了面團(tuán)和饅頭的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，甘薯生全粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，甘薯饅頭感官評分75，混合面團(tuán)的加工特性和饅頭品質(zhì)較優(yōu)；甘薯生全粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時，甘薯饅頭感官評分72，饅頭的質(zhì)構(gòu)、比容和白度仍在可接受范圍內(nèi)。