李升,王佳佳,葉發銀,2,趙國華,2*
1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715) 2(重慶市特色食品工程技術研究中心,重慶,400715)
3種改良劑提升高含量紫薯掛面品質的研究
李升1,王佳佳1,葉發銀1,2,趙國華1,2*
1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715) 2(重慶市特色食品工程技術研究中心,重慶,400715)
為提高紫薯全粉在面條中的添加比例,增加面條營養價值,以高含量紫薯-小麥混合粉(50%小麥粉替代率)制作掛面,研究了3種不同類型面條改良劑(谷朊粉、魔芋膠、SSL)對高含量紫薯掛面的蒸煮品質和感官品質的影響。并復合使用這3種改良劑對高含量紫薯掛面品質進行改良,以感官評價為指標,采用響應面分析法對改良配方進行優化。結果表明,當復配添加谷朊粉3.8%、魔芋膠0.7%,SSL 0.06%時,高含量紫薯掛面的品質得到顯著改善,并且按此配方制作的面條在蒸煮品質,質構特性以及感官品質上與普通掛面接近。
掛面,紫薯;復配改良;響應面;蒸煮品質;感官品質
隨著人們消費水平提高,人們對于面條的需求不再僅是溫飽,而更多關注其營養、健康以及花色等功能保健方面。因此越來越多的花色雜糧面條開始問世,如玉米面條、黑豆面條、紫薯面條等[1-3]。花色雜糧面條的產生,不僅能彌補小麥粉面條的營養缺陷,增加其營養價值,還能提高面條的色澤接受度以及藥用保健功能,因此越來越受青睞。但在制作時,由于配料物質不含面筋質,其加入會稀釋面團的面筋蛋白比例,弱化面團的網絡結構,降低其韌性和延伸性,在面條中應用會造成成型困難、斷條率高、易糊湯、咬勁差等情況[4]。為改善這一問題,國內制面業目前多采用面條改良劑來改善雜糧面條的品質,主要有增稠劑、乳化劑、變性淀粉、谷朊粉、食鹽等,添加方式多為自行搭配。但是單一添加劑改善作用有限,通常幾種改良劑復配使用,可以減少用量,提高效果[5]。
紫薯,其薯肉呈深紫色,又稱黑薯、紫心甘薯,是集營養、保健和色素于一體的特有新型甘薯品種。除具有普通甘薯的基本營養成分外,紫薯還含有VC、胡蘿卜素以及Ca、P、Fe等人體必需的重要維生素和礦物質[6],特別是富含花青素和硒元素[7]。據報道,紫薯塊根中花青素含量為32~1 390 mg/100 g[8],而硒含量比普通紅薯高20倍以上[9],其營養價值明顯高于普通甘薯。經常食用紫薯,可起到延緩衰老,降血糖、抗腫瘤及預防癌癥、糖尿病和心血管疾病等多種保健作用[10-13]。而將紫薯加工成紫薯全粉添加到小麥粉中制成面條,不僅能夠發揮紫薯的保健功能,而且在很大程度上能夠滿足人們對于營養功能型花色雜糧面條的需要。
當前關于紫薯面條的研究較少,且主要集中在加工工藝、原料的預糊化再加工以及與其他食品原料搭配加工[14-19],而通過不同類型食品添加劑復合改善高含量紫薯生全粉掛面品質的研究很少報道。有研究表明,紫薯生全粉作為單一配料在面條中的添加比例不能大于20%[17],因此本試驗用紫薯全粉替代50%小麥粉來制作高含量紫薯掛面,首先通過研究3種不同類型食品添加劑-谷朊粉、魔芋膠(konjac glucomannan,KGM)以及硬脂酰乳酸鈉(sodium stearoyl lactylate,SSL)對高含量紫薯掛面蒸煮品質和感官品質的影響,在此基礎上通過響應面試驗確定復配最佳添加量,并與改良前的紫薯掛面以及純小麥粉制作的掛面品質作了對比研究。
1.1材料與試劑
紫甘薯,重慶市甘薯工程研究中心提供;小麥高筋面粉(蛋白質12.1%,濕面筋含量32.4%),五得利集團周口面粉有限公司;魔芋膠(魔芋葡甘露聚糖含量95%),湖北強森魔芋科技有限公司;恩象牌谷朊粉(蛋白質含量80.0%),湖北天雙健農業開發有限公司;SSL,鄭州浩氏食品添加劑有限公司;食鹽,市售。
1.2儀器與設備
MJ-BL25B3攪拌機,廣東美的生活電器制造有限公司; DHG-9140 電熱恒溫鼓風干燥箱,上海齊欣科學儀器有限公司;BSA323S電子分析天平,賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;JP-500B高速多功能粉粹機,浙江永康久品工貿有限公司;小型壓面機,上海巧媳婦食品機械有限公司;C21-SK805電磁爐,杭州九陽生活電器有限公司;DK-98-Ⅱ萬用電爐,天津市泰斯特儀器有限公司;CT3質構分析儀,美國Brookfield公司;JSM-6510LV掃描電子顯微鏡,日本電子株式會社。
1.3實驗方法
1.3.1 紫甘薯全粉制備
鮮紫薯→清洗→去皮→切片→護色→熱泵鼓風干燥→粉碎過篩→紫薯生全粉
1.3.2 掛面制作工藝流程
紫薯全粉、小麥粉(質量比1∶1)→過篩調粉→加水和面→靜置熟化→軋片→切條→干燥→成品
1.3.3 操作要點
和面:將小麥粉、紫薯全粉、谷朊粉按比例稱量混合均勻,然后將調配好的其他改良劑(KGM,SSL)與適量含有2%食鹽水混合后加入和面,加水總用量為40%~45%,于室溫(25~30℃)下手工和面10~15 min。
熟化:將和好的面團放入保鮮袋中密封,在30℃下靜置20 min.
壓延:先將壓面機輥二頭調機器輥間隙調節為2.0 mm,把熟化好的面團引入壓面輥之間,反復壓延4~5次,其中直接壓1次、對折壓3~4次。然后調節輥間距至3.0 mm,將面片逐步壓薄至厚度為1.0 mm,共壓片5道。最后用切條機切割成厚度約1.0 mm,寬2.5 mm的面條。
干燥:采用3段式干燥法[20],干燥好的面條經人工切成18~20 cm的長度,密封于塑料袋中備用。
1.3.4 蒸煮品質測定
1.3.4.1 最佳蒸煮時間測定
抽取20根掛面放入盛有1 000 mL沸水的鍋中,用可調式電磁爐加熱保持水沸騰,從加熱2 min 30 s后開始取樣,每隔15 s取樣1次,每次取1跟。用兩塊透明玻璃板壓擠,觀察掛面內部白硬芯線,白芯線消失時所記錄的時間即為掛面的最佳蒸煮時間。
1.3.4.2 熟斷條率測定
隨機抽取40根掛面,放入盛有樣品質量50倍沸水的鍋中,用可調式電磁爐加熱保持水的微沸狀態。煮至最佳蒸煮時間,用竹筷將面條輕輕挑出,數取斷裂的面條根數,計算面條的熟斷條率。
熟斷條率/%=(斷條數/40)×100
(1)
1.3.4.3 烹煮損失的測定
準確稱取質量10.000 g的掛面放入500 mL的沸水中,煮至最佳蒸煮時間后撈出,待面湯冷卻至常溫后將其加水定容至500 mL容量瓶,搖勻。取100 mL面湯放入經恒重的250 mL燒杯中,在萬用電爐上加熱至近干,再轉移至105 ℃烘箱內烘至恒重。
烹煮損失/%=[(100 mL面湯干物質量×5)/煮前掛面干物質重]×100
(2)
1.3.4.4 花青素保留率的測定
煮制前紫薯干面條中花青素含量(W1)和煮制后面條中花青素含量(W2)測定(pH示差法),參照相關文獻[21-23]。
色素保留率/%=(W2/W1) ×100
(3)
1.3.5 感官評價
掛面煮至最佳蒸煮時間,立刻撈出,以流動的自來水沖淋約10 s, 分放在碗中待品嘗。由5~6位事先經過訓練對品嘗有經驗的人員組成。按照LS/T 3202—1993面條評分標準進行評分,滿分100分,如表1所示。
1.3.6 試驗設計
1.3.6.1 不同類型面條改良劑對高含量紫薯掛面品質的影響
通過對單獨添加不同類型面條改良劑(谷朊粉、KGM、SSL)對高含量紫薯掛面蒸煮品質(熟斷條率、蒸煮損失)和感官品質的影響研究,從而為響應面優化高含量紫薯掛面的復配改良配方提供劑量參考,3種改良劑添加水平分別為:谷朊粉(2%,4%,6%,8%,10%),KGM(0.3%,0.6%,0.9%,1.2%,1.5%),SSL(0.04%,0.06%,0.08%,0.10%,0.12%)。
1.3.6.2 響應面優化試驗設計
采用Box-Behnken design (BBD)試驗設計原理,結合1.3.6.1試驗結果,綜合蒸煮品質和感官品質考慮,確定各類添加劑復配添加水平,考察3種面條品質改良劑-谷朊粉(X1)、KGM(X2)、SSL(X3)復配添加對高含量紫薯掛面感官品質的影響。試驗因素及水平見表2。

表2 Box-Behnken組合設計因素水平表
1.3.7 TPA(texture profile analysis)質構特性測定
取30根掛面煮至最佳蒸煮時間,撈出沖淋后置于漏水網瀝干水分,表面殘余水分用吸水紙吸去,然后用保鮮膜覆蓋防止水分揮發,每次取3根煮熟后的面條放置于測定臺上,面條之間間隔空隙,選用CT-3質構儀的TPA質構分析-形變模式,測量其硬度,內聚性、彈性、膠著性及咀嚼性。測量參數為:目標值50%,觸發點負載:5 g,測試速度為1.00 mm/s,探頭:TA 4-1000,循環次數2次。每個樣品平行測定10次,去掉最大值和最小值取平均值。
1.3.8 掃描電鏡觀測
將煮后的面條切成5 mm長的片斷浸泡在2.5%戊二醛溶液,在4℃下避光固定4 h。然后用0.2 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.4)沖洗3次,每次約5 min。接著依次用30%、50%、70%、90%和100%的丙酮脫水,每次約20 min。最后樣品用真空冷凍干燥機干燥。干燥后的樣品經離子濺射儀鍍金后用SEM拍照,觀察其微觀結構,加速電壓為20 kV,照片放大倍數為500倍。
1.3.9 粉質測定
參照AACC 54-21的方法,對純小麥粉,50%紫薯-小麥混合粉以及添加復合改良劑紫薯-小麥混合粉的粉質質量進行測定,記錄其粉質曲線穩定時間。
1.3.10 數據分析

2.1不同改良劑對高含量紫薯掛面品質的影響
2.1.1 谷朊粉
谷朊粉又稱活性面筋粉,在面制品中常用作增筋劑,是維持面團結構類的品質改良劑。對于面筋蛋白含量極少的高含量紫薯面團,谷朊粉的添加恰好彌補了這方面的不足。由表3可知,隨著谷朊粉含量的增加,高含量紫薯掛面的蒸煮品質得到改善,尤其是斷條率方面,因為谷朊粉的添加使得紫薯面團中的面筋蛋白含量增加,從而提高面團的彈性和延伸性,增加了面條的筋力,并且煮后不渾湯;其感官評分呈現先上升后下降的趨勢,這是因為當添加過量的谷朊粉時,面條發硬,彈性減弱,使其口感粗糙,感官品質下降。

表3 谷朊粉添加量對高含量紫薯掛面品質的影響
注:(1)參照組為純小麥粉制作的普通白面;(2)對照組為未添加改良劑的高含量紫薯掛面。同一列肩標不同小寫字母表示差異顯著(plt; 0.05)。
2.1.2 KGM
KGM是一種常見的食品增稠劑,是集改良與營養強化于一身的食品添加劑。在面條生產中,添加魔芋膠不僅可以提高面條的黏彈性,還可以使面條表面光滑,耐煮,不斷條并且改善口感。由表4可知,隨著KGM的添加量不斷提高,面條的蒸煮品質和感官品質得到顯著改善。相比谷朊粉改良效果,尤為突出的是KGM大大降低了蒸煮損失,并且感官評分進一步提高,這主要是因為KGM的添加極大的增加了高紫薯面條的滑爽度,改善了口感。

表4 KGM添加量對高含量紫薯掛面品質的影響
注:同一列肩標不同小寫字母表示差異顯著(plt; 0.05)。表5、表8、表9同。
2.1.3 SSL
SSL作為一種乳化劑被廣泛應用于面條品質改良,它能與小麥,淀粉形成復合物,調節面團中的蛋白網絡結構與淀粉的相對布局形成較為成熟穩定的面團,并且提高面筋的韌彈性和持水性,從而改善面團強度和加工性能。由表5可知,在選定的SSL添加量水平范圍內,高含量紫薯掛面的品質同樣得到較大提高,尤其是在感官品質方面。試驗發現,添加SSL大大降低了蒸煮損失以及提高了面條的滑爽感。

表5 SSL添加量對高含量紫薯掛面品質的影響
2.2響應面優化試驗結果與分析
按照Box-Behnken中心組合試驗方案,根據表2所選的試驗因素水平得到結果見表6。

表6 響應面方案與試驗結果

續表6
通過Design Expert對表中的數據進行多元回歸擬合,得到高含量紫薯掛面感官品質與各影響因素關系之間的的回歸方程:Y=35.062 50+3.396 25X1+62.275 00X2+854.750 0X3+3.333 33X1X2+20.625 0X1X3-45.833 3X2X3-0.923 75X12-48.833 33X22-7 800.000X32。
對該回歸方程進行方差分析,具體結果見表7。由表可知,該模型的p值極顯著(plt;0.01),失擬項p=0.175(pgt;0.05),模型失擬不顯著,R2=0.991 2,說明該模型擬合程度良好,試驗誤差小,可信度高。表7表明,方程中X2、X3、X1X2、X12、X22、X32對掛面品質評分的影響極顯著(plt;0.01),X1、X2X3對掛面品質評分的影響顯著(plt;0.05),而X2X3并不顯著,說明該設計中的因素對響應值的影響不是簡單的線性關系。在所選取的各因素水平范圍內,影響掛面感官評分影響的大小順序為:X2(魔芋膠添加量)gt;X3(硬脂酰乳酸鈉添加量)gt;X1(谷朊粉添加量)。

表7 回歸方程的方差分析
各因素交互作用見圖1。由圖1可知,在所選的試驗水平范圍內存在著最優響應因子水平。進一步通過軟件分析得到高含量紫薯掛面感官評分最大時各組分濃度為:谷朊粉3.82%,KGM 0.74%,SSL 0.06%,此時預測感官評分為89.3分。考慮到實際配制的方便,將高含量紫薯掛面復合改良劑的配方修正為谷朊粉3.8%,KGM 0.7%,SSL 0.06%。在修正條件下經過3次試驗驗證得到平均感官得分為88.9分,與理論預測值基本吻合,說明利用響應面優化高含量紫薯掛面復合改良劑配方的模型是合理有效的。

圖1 不同變量交互影響高含量紫薯掛面感官品質的曲面圖和等高線圖Fig.1 Response surface plot and contour plot of interaction effect of different variable on the quality of dried noodles with high content of purple sweet potato flour
2.3添加復合改良劑對高含量紫薯掛面蒸煮品質、質構特性和混合粉面團穩定時間的影響
斷條率和烹煮損失是評價面條品質的重要指標,用質構儀定量測定有助于客觀評價面條的表觀狀態和適口性。由表8可知,在蒸煮品質方面,最佳配方下制作的高紫薯含量掛面其斷條率和烹煮損失較改良前極大地降低,尤其是斷條率方面,完全接近純小麥粉制作的掛面面。盡管其烹煮損失較參照組高,但符合LS/T 3212—2014掛面熟斷條率的標準(≤10%),并且添加改良劑的紫薯面條煮制后其色素保留率也較對照組顯著增加,這可能是因為改良劑中增稠劑的作用使得花青素的穩定性增強[24]。在質構方面,復配改良后的紫薯掛面較對照組同樣在各個指標上都顯著(plt;0.05)提高,與參照組相比,其硬度、內聚性、黏性沒有顯著性差異(pgt;0.05),彈性、膠著性、咀嚼性低于普通白面,但基本接近。綜合看來,經3種不同類型食品添加劑復配改良的高含量紫薯掛面品質與純小麥粉制作的普通掛面品質接近。此外,由表9可知,經復合改良劑和高含量紫薯-小麥粉配制而成的混合粉面團穩定時間較對照組顯著增加,該指標符合我國行業標準LS3202—1993面條用小麥粉(精制級)標準范疇。綜上可以說明,由谷朊粉、KGM、SSL復配而成的面條改良劑適宜作為一種理想的高含量紫薯面條改良劑。

表8 復合改良劑對高含量紫薯掛面的蒸煮特性和質構特性影響
2.4添加復合改良劑對高含量紫薯掛面微觀結構的影響
為了研究高含量紫薯掛面改良前后微觀結構的變化,用掃描電鏡觀測了表8中3種面條的微觀結構,如圖2所示。由圖2可知,純小麥粉制作的普通白面,其面筋蛋白通過分子間相互作用形成連續的三維網絡結構的骨架,而淀粉顆粒等穿插在三維網絡架構的空隙中(圖2-A),添加50%紫薯全粉后,出現大片疏松的孔洞,大量淀粉顆粒裸露在外而不被包裹,并且其表面變得比較粗糙(圖2-B)。這是因為高含量紫薯全粉的加入嚴重稀釋了面筋蛋白,無法形成連續的網狀結構。添加復合改良劑后,谷朊粉、KGM、SSL共同作用,彌補面筋蛋白不足,形成類似面筋蛋白的凝膠網絡結構,使得面條網絡結構致密度增加(圖2-C),從而改善高含量紫薯掛面的品質。

表9 復合改良劑對高含量紫薯-小麥混合粉面團穩定時間的影響

圖2 三種掛面的掃描電鏡照片(×500)Fig.2 The microstructures of three dried noodles(×500)
(1)分別采用谷朊粉、KGM、SSL三種不同類型改良劑對高含量紫薯掛面品質進行改良,蒸煮試驗和感官試驗表明3種食品添加劑均有一定的改善作用,其中谷朊粉對斷條率的改良效果最好,而KGM、SSL對于降低其蒸煮損失以及改善口感效果較好。
(2)利用響應面對高含量紫薯掛面的復配改良配方進行優化,結果表明,由谷朊粉、KGM、SSL復配而成的改良劑能夠功能互補,協同增效并顯著改善高含量紫薯掛面的蒸煮和感官品質,其最佳配方為谷朊粉3.8%,KGM 0.7%,SSL 0.06%。
(3)與普通白面相比,按此配方制作的高含量紫薯掛面的烹煮特性、質構特性以及感官品質與之接近。并且添加復合改良劑的高含量紫薯-小麥混合粉面團穩定性顯著提高,符合我國面條用小麥粉標準。說明該復合型改良劑在高含量紫薯掛面的應用具有良好的市場前景。
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Effectsofthreequalityimproversonhighcontentofpurplesweetpotatodriednoodles
LI Sheng1, WANG Jia-jia1, YE Fa-yin1,2, ZHAO Guo-hua1,2*
1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China) 2(Chongqing Engineering Research Center for Special Food, Chongqing 400715, China)
To increase the proportion of purple sweet potato flour(PSPF)added in the noodles and improve its nutritional quality, blending wheat flour with high content of PSPF (HPSPF )(50% wheat flour replacement rate) were used. The study investigated the effects of three different types of improvers including gluten, Konjac glucomannan(KGM) and Sodium stearoyl lactylate(SSL) on the cooking and sensory quality of HPSPF dried noodles. Response surface experiment showed that the addition of blending improvers of gluten (3.8%), KGM (0.7%), and SSL(0.06% )could significantly improve the cooking quality, texture profile and sensory quality of HPSP dried noodles, and the products were similar to the normal dried noodles.
high content of purple sweet potato; complex improver; response surface methodology; cooking quality; sensory quality
10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013771
碩士研究生(趙國華教授為通訊作者,E-mail:zhaoguohua1971@163.com)。
重慶市社會事業與民生保障科技創新專項項目(cstc2015 shms-ztzx80006);果蔬典型加工過程中品質功能劣變與保質減損及其調控機理(2016YFD0400204-2);重慶市特色食品工程技術研究中心能力提升項目(cstc2014pt-gc8001)
2017-01-06,改回日期:2017-05-16