紫薯粉對面包粉流變學及糊化特性的影響

何兆位 劉 雄 趙天天 舒遠鳳

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 西南大學國家食品科學與工程實驗教學中心，重慶 400715)

紫薯粉對面包粉流變學及糊化特性的影響

何兆位1劉 雄1趙天天1舒遠鳳2

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 西南大學國家食品科學與工程實驗教學中心，重慶 400715)

在面包粉中依次加入0%，5%，10%，15%，20%的紫薯粉，利用粉質儀、拉伸儀、快速黏度分析儀探究不同紫薯粉添加量對面團流變學特性、糊化特性的影響。研究結果表明，添加紫薯粉對面粉性質影響顯著，隨著紫薯粉含量的增加面團流變學特性、糊化特性下降，說明紫薯粉加入使面團筋力減弱，抑制了淀粉的糊化和膨脹過程，不利于面包制作，但吸水率升高、回生值下降有利于改善產品貯藏特性。當紫薯粉含量超過10%時，面團穩定時間低于7 min，各拉伸特性指標下降速率明顯加快，不利于面包制作，由拉力比曲線可知制作面包發酵時間應為90 min；當紫薯粉含量為5%時，回生值與空白相比無顯著性差別，黏度顯著增大，對產品貯藏特性無明顯改善，制作面包時紫薯粉的適宜添加量可控制在5%～10%。

紫薯粉；面包粉；流變學特性；糊化特性

Abstract： This study aimed at the effects of purple sweet potato powder (PSP) with different amounts (namely null, 5%, 10%,15% and 20%) on the rheological properties and pasting properties of dough tested by farinograph, extensograph, and rapid viscosity analyzer. The results showed that addition of PSP significantly influenced the properties of a dough. With the increase of PSP, the rheological properties and gelatinization properties of the dough were improved, which means PSP could lessen the gluten thews and inhibit the gelatinization and expansion process of wheat dough. However, the PSP could rise the bibulous rates, and reduce retrogradation value, which could improve the storage property of the bread. When the addition of PSP was more than 10%, the dough stability time was less than 7 min, and the index of each tensile property decreased faster, which is unsuitable for bread making.Meanwhile, the tensile curve shows fermentation time of the dough was 90 min. The addition of 5% PSP does not cause any significant difference between setback value and blank, though it triggers off a significant increase in viscosity, which could not obviously improve the storage time of the product. In conclusion, it was suitable for bread making when the addition amount of PSP was 5%～10%.

Keywords： purple sweet potato powder; bread powder; rheological properties; pasting characteristics

紫薯富含淀粉、蛋白質、纖維素、維生素、硒、鐵元素和花青素，營養豐富，具特殊保健功能。其中富含的VC可促使膠元蛋白正常合成，預防壞血病的發生[1]；硒可增強機體免疫力，清除體內自由基[2]。紫薯具有良好的功能特性被廣泛運用于面制品中，賦予產品獨特的色澤和保健功能。然而在紫薯面制品開發中，研究者更偏向于確定產品的最優配方和最佳工藝流程，而對與面制品加工、產品品質息息相關的面粉性質卻不夠重視。

在已有報道中，李穎等[3]研究了紫薯粉對面團粉質-拉伸特性的影響，指出了紫薯粉加入會降低面團的流變學特性，但對導致各特性指標變化的原因及各特性指標變化對產品制作、成品品質預測有參考意義并未說明；陳芳芳等[4]僅研究了紫薯粉對面團粉質特性的影響，具體闡述了加水攪拌形成面團過程中各特性指標變化的趨勢原理及對產品制作、品質預測的參考意義，然而添加紫薯粉面團形成以后在發酵過程中各拉伸特性指標將如何變化以及對產品制作有何參考意義沒有繼續探究，同時該研究紫薯粉最大添加量僅為10%，各組添加量之間特性指標變化是否顯著也沒有說明。單珊等[5]的研究也僅指出了紫薯粉添加量對面團穩定時間的影響，其他重要特性指標如何變化未進行說明。此外，無論是面粉還是紫薯粉均含有較多的淀粉[6-7]，淀粉具有糊化特性，在面包的制作過程中淀粉可吸水膨脹，增加面包含水量，并與體系中的其他成分競爭水分，建立起焙烤制品的骨架結構[8]，其對產品的影響不可忽略。單珊等[5]研究表明添加紫薯粉到小麥粉中各糊化特性指標下降，混粉的熱穩定性得到提高，面條老化問題得到改善，但不同添加量之間各糊化特性指標變化是否顯著、對產品品質有何影響未詳細說明，導致各糊化特性指標下降的原因闡述不夠充分，同時各糊化特性指標變化對面包及面條品質預測的參考意義側重點亦存在差別。

為此，本試驗以紫薯粉、面包粉為研究對象，利用粉質儀、拉伸儀、快速黏度分析儀研究了不同紫薯粉添加量對面團流變學特性、糊化特性的影響，深入探究導致各特性指標變化的可能原因，并對品質改良提出建議，旨在對前人的研究進行補充完善，為紫薯面包類產品的開發提供更加系統、科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫薯粉：純粉，上海佳食食品有限公司；

麥心雪花粉：河南省雪健實業有限公司；

1.2 試驗儀器與設備

粉質儀：JFZD300型，菏澤衡通實驗儀器有限公司；

電子式面團拉伸儀：HZL-350型，浙江托普儀器有限公司；

快速黏度分析儀(RVA)：Tec-Master型，瑞聯科技有限公司；

電子天平：Fa2004A型，上海精天電子儀器有限公司。

1.3 面團流變學、糊化特性測定

1.3.1 混合粉制備 分別將0%，5%，10%，15%，20%的紫薯粉替代相應比例的面包粉，混合均勻。

1.3.2 粉質特性測定 根據GB/T 14614—2006《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定粉質儀法》，利用粉質儀測定面粉吸水率、面團形成時間、穩定時間、弱化度。

1.3.3 拉伸特性測定 根據GB/T 14615—2006《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學特性的測定拉伸儀法》，利用拉伸儀分別測定面團發酵45，90，135 min時的抗延伸性、延伸性、拉伸面積、拉伸比。

1.3.4 糊化特性測定 根據GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定快速黏度儀法》，采用快速黏度分析儀(RVA)測定含有不同紫薯粉添加量混粉的糊化特性。記錄混合粉在糊化過程中的糊化溫度、峰值黏度、谷值黏度、峰值時間、衰減值、回生值。

1.4 統計與分析

采用Excel 2010、SPSS 18.0對面團流變學特性數據進行分析，當 P<0.05 時，差異性顯著。試驗結果取3次測定的平均值。

2 結果與分析

2.1 紫薯粉添加量對粉質特性的影響

由表1可知，隨著紫薯粉含量增加，面團吸水率逐漸上升，當紫薯粉添加量達到20%時，吸水量與0%添加量相比增加了22.3%，加入5%的紫薯粉吸水率即發生顯著變化，這一結果與洪文龍等[9]探究紅薯淀粉添加量對小麥面團流變學特性影響相似。導致吸水率上升的原因可能是紫薯粉中含有豐富的淀粉顆粒，淀粉顆粒破碎后具有較大表面積能夠吸收大量水分，同時紫薯中含有的總膳食纖維約為16%，其持水率與馬鈴薯相似約為6 g/g，也可以吸收較多的水分，最終導致面團的吸水率上升[10-11]。吸水率上升制作同等質量的面包所需要的干物質含量減少，同時水分含量升高有助于延長產品保質期。制作面包要求形成時間長，弱化度小，由表1還可以看出隨著紫薯粉含量增加，面團形成時間縮短，弱化度增大，這一變化與孫維思等[12]研究馬鈴薯對面團流變學特性的影響類似。當紫薯粉添加量低于5%時，形成時間沒有顯著性差別，當添加量達到20%時與添加0%相比形成時間縮短了4.5 min，弱化度增大了65 FU。導致該變化的原因可能是在攪拌器剪切力作用下，面筋蛋白多肽鏈間二硫鍵與次級鍵斷裂，再次重組形成面筋網絡能力減弱，面筋骨架強度減弱，導致形成時間縮短，弱化度增大[13]，此外淀粉吸水后具有一定的黏稠性，淀粉含量增加，水分含量增加，導致混粉黏度增大，發黏變軟，加工性能下降。

穩定時間表示面團筋力強弱。由表1可以看出隨著紫薯粉的加入，面團穩定時間下降，這與單珊等[5]的研究結果一致。當紫薯粉添加量達20%時與添加0%相比穩定時間下降了7.7 min， 除了添加20%與添加15%不存在顯著性差別外，其他各組穩定時間均存在顯著性差別。好的面包專用粉要求穩定時間在10 min以上，中國標準要求不低于7 min，當紫薯粉添加量超過10%穩定時間為7.13 min不再適合制作面包。導致這一變化的原因可能是隨著攪拌進行，淀粉顆粒、膳食纖維充分吸水，降低了面筋網絡中的水分含量，使麥膠蛋白、麥谷蛋白之間二硫鍵穩定性減弱，最終導致穩定時間下降。面團筋力減弱將導致發酵過程中保留CO2氣體的能力降低，成品紫薯面包比容會更小，硬度增大，適口性降低。

表1 紫薯粉對面包粉粉質特性的影響?

? 同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 紫薯粉添加量對拉伸特性的影響

拉伸曲線反映面團形成后的流變學特性，研究不同醒發時間下的拉伸特性可以選擇合適的發酵時間，預測面包品質，拉伸能量與拉伸比是衡量面粉特性的重要指標。

由圖1～3可知，相同發酵時間時隨著紫薯粉添加量的增加，面團延伸度、抗延伸阻力逐漸下降，紫薯粉添加量在10%以內時下降趨勢相對平緩，超過10%時延伸度下降趨勢明顯增大，說明紫薯粉加入降低了面團的筋力強度，圖4拉伸能量曲線面積減小也印證了這一點。導致這一變化的原因可能是紫薯粉加入降低了面筋相對含量；此外，隨著攪拌進行淀粉顆粒在面筋網絡空間分布更為均勻，降低了面筋網絡潤漲性也是導致拉伸特性下降的原因之一[14]。該變化對制作面包的影響與粉質特性下降造成的影響一致。

圖1 紫薯粉對面團拉伸延伸度的影響

圖2 紫薯粉對面團拉伸50 mm阻力的影響

圖3 紫薯粉對面團拉伸最大阻力的影響

拉力比是指面團50 mm阻力與延伸度的比值，反映了面團的機械特性，制作面包要求拉力比在5左右。由圖5可知，紫薯粉添加量在0%～10%時，拉力比變化幅度小，當紫薯粉添加量超過10%時變化速率明顯加快，對比圖1和圖2可以看出由于抗拉伸阻力下降速率快于延伸度下降速率，從而導致拉力比下降。當發酵時間為90 min時拉力比在5左右較適合制作面包。

圖4 紫薯粉對面團拉伸曲線面積的影響

圖5 紫薯粉對面團拉伸拉力比的影響

紫薯粉的加入有利于改善產品的貯藏特性，但也導致面團筋力減弱，不利于面包制作。羅登林等[15]的研究表明加入短鏈菊粉能夠顯著改善中筋面粉的面團流變學特性；王坤等[8]的研究亦表明變性淀粉能夠改善面團的流變學特性，提高面包品質。故可考慮加入菊粉、變性淀粉等提高紫薯面團的流變學特性以獲得品質更優良的產品。

2.3 紫薯粉添加量對面粉糊化特性的影響

由表2可知：

(1) 隨著紫薯粉含量的增加，混粉的黏度逐漸下降，與單珊[16]的研究結果一致。5%的紫薯粉添加量即可產生顯著差別，當紫薯粉添加量達20%時，峰值黏度相對下降了36%，最終黏度相對下降了33%，說明紫薯粉添加對面粉的黏度特性影響顯著，加入紫薯粉抑制了淀粉的糊化膨脹過程不利于面包制作。周愛梅等[17]認為，淀粉顆粒越小，分子間結合越緊密，膨脹阻力越大，黏度就越難以增大。由于紫薯粉淀粉顆粒粒徑小于面粉淀粉粒徑[7,18]，隨著紫薯粉含量增加，混粉淀粉平均粒徑相對減小，糊化過程中小顆粒淀粉膨脹擠壓的效果減弱，從而導致黏度下降。黏度下降，將導致成品比容減小、口感變硬等問題，降低成品品質，這與流變學特性預測面包品質一致。

表2 添加紫薯粉對面包粉糊化特性的影響?

? 同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

(2) 5%的紫薯粉添加量對衰減值無顯著性影響，衰減值整體呈下降趨勢，當紫薯粉添加量達20%時，衰減值相對下降了33%，說明紫薯粉增強了混粉的耐剪切性，面團更耐攪拌。由于加入紫薯粉后混粉平均粒徑相對降低，小分子顆粒間結合更緊密，在吸水膨脹過程中強度更大，不易破裂，最終導致衰減值下降，使產品咀嚼性增大。

(3) 隨著紫薯粉添加量的增加，回生值逐漸減小，與孔霜霜[19]的研究一致。5%以內紫薯粉添加量對回生值無顯著性影響，不能明顯改善產品貯藏特性，制作面包時紫薯粉添加量可控制在5%以上更有利于產品保存，當紫薯粉添加量達20%時，回生值相對降低28%。導致回生值降低的原因可能是紫薯粉直鏈淀粉含量低于面包粉[6-7]，加入紫薯粉混粉直鏈淀粉含量降低，導致回生值降低。淀粉回生將導致產品貯藏過程中質地變硬，口感降低，但回生值降低有利于產品保存，這與粉質特性吸水率升高有利于產品保存一致。

(4) 紫薯粉加入后糊化溫度整體呈上升趨勢，5%的添加量與純粉相比糊化溫度明顯升高。導致糊化溫度升高的原因可能是紫薯淀粉結晶度大于小麥淀粉[20-21]，較難糊化，說明在焙烤紫薯面包時應當適當提高烤爐溫度或延長焙烤時間。紫薯粉加入混粉黏度隨之下降，將導致成品面包比容減小、口感變硬等問題，程東等[22]研究表明通過羥丙基改性引入親水基團提高了蠟質玉米淀粉的膨脹度，降低了糊化溫度。在實際操作中可考通過羥丙基改性的方法克服加入紫薯粉帶來的不利影響，以獲得品質更優良的產品。

3 結論

面團流變學-糊化特性是預測面包品質、指導生產的基礎理論依據之一。本研究表明，添加紫薯粉對面粉的性質影響顯著，將導致面團的流變學、糊化特性下降，降低面團的加工品質和面包的焙烤品質，但改善了成品的貯藏特性。在開發紫薯面包類產品時建議控制紫薯粉的添加量在5%～10%，此時面團仍具有合適的筋力，也有利于產品保存，具體添加量應當結合成品品質與貯藏特性確定。

本試驗紫薯粉最高添加量達20%拓展了前人的研究，對品質改良提出了可行建議，為紫薯面包類產品開發提供了參考依據。同時也驗證了徐虹等[23]確定紫薯面包配方時紫薯粉最適添加量為10%是合理的。相同品種不同粒度的紫薯粉對面粉性質、產品品質的影響也存在一定差別，本試驗未考慮紫薯粉粒度對面粉性質的影響，不同粒度的紫薯粉對面粉性質、產品品質影響如何有待于進一步探究。

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The influence of purple potato starch on bread flour rheology properities and gelatinization characteristics

HE Zhao-wei1LIUXiong1ZHAOTian-tian1SHUYuan-feng2

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.NationalFoodScienceandEngineeringExperimentalTeachingCenter,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.002

何兆位，男，西南大學在讀本科生。

劉雄(1970—)，男，西南大學教授，博士。 E-mail: liuxiong848@hotmail.com

2017—05—05