紫色馬鈴薯饅頭加工工藝的優化

劉振宇，胡林雙，宿飛飛，李 勇，劉尚武，王紹鵬，呂典秋

（黑龍江省農業科學院植物脫毒苗木研究所，黑龍江 哈爾濱 150086）

與其他糧食作物相比，馬鈴薯營養全面均衡，其蛋白質、維生素和礦物質含量較高[1]。紫色馬鈴薯含有大量花青素，且花青素具有多種保健功能，如輔助抑制癌癥、抗氧化和抗衰老等[2]。

饅頭是中國居民的傳統主食，具有悠久的食用歷史，是一種北方人特別喜愛的面食[3]。國內外學者已經對饅頭的制作方法開展了大量研究，Qing等[4]利用蠟質面粉來改善冷凍饅頭的品質，劉傳富等[5]研究了膨化麥麩對面團特性及饅頭品質的影響，Shan等[6]利用起酥油和豆粕來改善饅頭品質。2015年國家農業部推出馬鈴薯主食化戰略，引發了一波研制馬鈴薯主食的熱潮。陳中愛等[7]利用薯泥制備馬鈴薯饅頭，并對質構特性進行了主成分分析，侯飛娜等[8]研究了國內不同區域馬鈴薯主栽品種對馬鈴薯饅頭品質的影響。本研究主要以彩色馬鈴薯全粉和小麥粉為主要原料，通過單因素和正交試驗研制紫色馬鈴薯饅頭加工方法，添加適量的馬鈴薯全粉即可制作膳食價值更高的饅頭制品，為解決饅頭由于過度精加工導致營養丟失的問題，提高饅頭膳食營養，制備新型復合型饅頭提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫色馬鈴薯全粉（山東希森馬鈴薯有限公司）；小麥面粉（河北金沙河集團）；安琪酵母（安琪酵母股份有限公司）。

1.2 主要儀器

醒發箱（天津萊玻特瑞儀器設備有限公司），小型和面機（青島漢尚電器有限公司），電磁爐（佛山富市寶電器科技股份有限公司），電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司），實驗型膠體磨（廊通機械有限公司，用于粉碎馬鈴薯全粉）。

1.3 試驗方法

1.3.1 紫色馬鈴薯饅頭加工工藝流程

小麥面粉

↓

紫色馬鈴薯雪花粉→粉碎→和面（10 min）→揉面（5 min）→發酵（3 h，溫度32℃）→二次揉面5 min→成型→醒發40 min→氣蒸15 min→紫色馬鈴薯饅頭

1.3.2 檢測項目及方法

感官評價：將冷卻10 min的饅頭隨機編號，邀請15名具有感官評價經驗的人員進行評價，按照表1的評價標準進行評定（參考張笑笑和李瑜[9]的感官評價標準，稍作改動），然后統計外觀形狀（30%）、彈性（10%）、黏性（10%）、色澤（20%）、酸度（10%）和風味（20%）的總分，即為感官評價的分數。

饅頭比容的測定：采用小米置換法測量馬鈴薯饅頭的體積及稱量馬鈴薯饅頭重量，測得的饅頭體積與重量的比值即為比容[10]。

1.3.3 試驗設計

紫色馬鈴薯饅頭加工工藝單因素試驗：采用單因素法來探索紫色馬鈴薯饅頭加工過程中各個環節對饅頭品質影響，如馬鈴薯全粉添加量、加水量、酵母添加量、發酵時間、醒發時間和氣蒸時間。因此，采用上述工藝流程，固定面粉總量為250 g，以饅頭的感官評價和比容為評價指標，分別考察紫色馬鈴薯全粉添加量（25%、35%、45%、55%、65%），加水量（175，200，225，250和275 mL），酵母添加量（0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%），發酵時間（1，2，3，4和5 h），醒發時間（20，30，40，50和60 min）和氣蒸時間（10，15，20，25和30 min）對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響，重復3次。全粉添加量試驗固定加水量200 mL、酵母量0.50%、發酵3 h、醒發40 min和氣蒸15 min；加水量試驗固定全粉量35%，其他條件同上；酵母量試驗固定全粉量35%和加水量200 mL，其他條件同上；發酵時間試驗固定全粉量35%、加水量200 mL和酵母量0.75%，其他條件同上；醒發時間試驗固定全粉量35%、加水量200 mL、酵母量0.75%和發酵2 h，其他條件同上；氣蒸時間試驗固定全粉量35%、加水量200 mL、酵母量0.75%、發酵2 h和醒發30 min。

表1 紫色馬鈴薯饅頭評價標準Table 1 Criterion of sensory index for purple potato steamed bread

紫色馬鈴薯饅頭加工工藝正交優化試驗：以單因素試驗為基礎，選取對馬鈴薯饅頭品質具有較大影響的因素，如馬鈴薯全粉添加量、加水量、酵母添加量和發酵時間，以感官評價、比容為評價指標，設計L9（34）正交試驗，重復3次，優化紫色馬鈴薯饅頭加工工藝，正交因素水平見表2。

表2 正交試驗因素水平Table 2 Factors and levels in a orthogonal test

2 結果與分析

2.1 紫色馬鈴薯饅頭加工工藝單因素試驗

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

從圖1和圖2可以看出，隨著紫色馬鈴薯全粉的增加，馬鈴薯饅頭的口感呈逐漸下降趨勢，而饅頭的比容呈先緩慢上升后下降趨勢。添加量為25%，饅頭口感最好，但馬鈴薯香味淡，與普通饅頭差異不大；添加量為35%，饅頭的品質較好，外觀飽滿、具有濃郁的薯香，而饅頭的比容在添加量25%～45%變化不大；當馬鈴薯全粉添加量達到65%時，饅頭色澤好，但饅頭表面不均勻、口味偏酸，且比容明顯下降。馬鈴薯全粉具有良好的持水性，特別容易吸水膨脹，適量添加有利于面筋蛋白網絡結構的維持，從而增大比容，但由于馬鈴薯全粉不含面筋蛋白，添加量過大時，較多的膨脹淀粉會限制面筋的充分擴展，從而降低面團的拉伸性，減少面團氣室中固定的氣體，導致饅頭品質和比容降低。因此，選擇紫色馬鈴薯全粉添加量為35%，即可增加適量的營養價值，饅頭又具有較好的品質。

圖1 紫色馬鈴薯全粉對感官評價的影響Figure 1 Effect of purple potato flake on sensory evaluation

圖2 紫色馬鈴薯全粉對比容的影響Figure 2 Effect of purple potato flake on specific volume

2.1.2 加水量對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

由圖3可知，隨著水分的增加，饅頭的口感呈先上升后下降的趨勢。加水量較少時，水和面筋蛋白不能充分接觸形成面筋從而導致面團發干，饅頭表面微皺，較硬；從圖4可以看出，加水量在175～200 mL時，饅頭的比容呈上升趨勢，這可能是由于隨著水分的增加，面筋顆粒得到充分膨脹，從而形成三維空間的黏彈性蛋白質網絡，且加水量為200 mL時，面團易揉制，不黏手，饅頭口感最好；加水量大于200 mL，面團過軟、發黏，不易揉搓，饅頭口感較差，這可能是因為加水過多，面團持氣性能力下降，導致饅頭結構塌陷，比容下降。綜合上述分析，選擇加水量為200 mL，面團品質較好。

圖3 加水量對感官評價的影響Figure 3 Effect of water on sensory evaluation

圖4 加水量對比容的影響Figure 4 Effect of water on specific volume

2.1.3 酵母添加量對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

從圖5和圖6可知，隨著酵母量的增加，紫色馬鈴薯饅頭的口感和比容均呈先上升后下降的趨勢，且變化幅度都不大。當酵母添加量小于0.50%時，饅頭較硬，且饅頭內部氣孔較小，說明發酵不充分，面筋網絡未完全成型，但隨著酵母菌逐漸產生二氧化碳，比容上升；酵母添加量為0.75%時，饅頭色澤飽滿、有濃郁薯香，饅頭疏松柔軟，但比容略微下降；當酵母添加量為1.00%、1.25%時，饅頭偏軟、表面出現皺縮、口味偏酸，這可能是由于過量的酵母會使面筋網絡的持氣性變差，造成面團偏軟，從而導致比容逐漸下降。因此綜合考慮選擇酵母添加量為0.75%，在適宜的發酵時間下面團可充分、快速膨脹，避免發酵過度造成饅頭偏酸。

2.1.4 發酵時間對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

在酵母量一定的情況下，發酵時間是影響馬鈴薯饅頭的重要因素。由圖7可知，隨著發酵時間的延長，紫色馬鈴薯饅頭口感呈先緩慢上升后下降的趨勢。發酵時間為1 h時，面團較硬，不易揉搓，饅頭也較硬，說明發酵不充分；從圖8可以看出，饅頭的比容在發酵時間1～3 h快速上升，這可能是由于酵母不斷地產生氣體，使面團充分發酵，饅頭軟硬適中；當發酵時間過長時，由于二硫鍵斷裂會破壞面筋網絡，會降低面團持氣性，從而導致饅頭比容下降，使面團過軟，饅頭口味偏酸，口感較差。由于饅頭品質和比容在發酵時間2和3 h時基本一致，因此考慮成本因素，選擇發酵時間為2 h。

2.1.5 醒發時間對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

圖5 酵母添加量對感官評價的影響Figure 5 Effect of yeast on sensory evaluation

圖6 酵母添加量對比容的影響Figure 6 Effect of yeast on specific volume

圖7 發酵時間對感官評價的影響Figure 7 Effect of fermentation time on sensory evaluation

圖8 發酵時間對比容的影響Figure 8 Effect of fermentation time on specific volume

圖9 醒發時間對感官評價的影響Figure 9 Effect of proofing time on sensory evaluation

圖10 醒發時間對比容的影響Figure 10 Effect of proofing time on specific volume

從圖9和圖10可以看出，隨著醒發時間的延長，饅頭的口感呈逐漸下降趨勢，而饅頭的比容呈先上升后下降的趨勢，但變化幅度都不大。醒發時間20～30 min時，由于面團進一步發酵，饅頭的比容有所上升，但對饅頭口感的影響變化不大；在30～50 min時，饅頭的口感和比容幾乎沒有變化；在醒發時間為60 min時，饅頭口感和比容均出現明顯下降，說明面團醒發過度。這表明醒發可以在一定程度上提高面團的品質，如面團發酵不充分，可通過延長一定的醒發時間來促使面團進一步發酵，但醒發時間過長會導致面團過度發酵，從而使面團變軟，影響了饅頭的口感和膨脹度，還增加了加工時間，因此選擇醒發時間為30 min。

2.1.6 氣蒸時間對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響

由圖11可知，隨著氣蒸時間的延長，饅頭的口感呈先上升后下降的趨勢。氣蒸10 min時，饅頭較硬，咀嚼時偏黏，說明饅頭未完全熟透；氣蒸15 min時，饅頭色澤飽滿，結構松軟，口感較好；氣蒸時間過長，饅頭表面塌陷，出現小裂口，很大程度上影響了饅頭的感官評價。從圖12可以看出，饅頭比容在氣蒸10～25 min時幾乎沒有變化，這說明面團已經成熟，加熱處理對面團膨脹度的影響不大，但氣蒸時間過長，會造成面團膨脹度不足，從而導致饅頭塌陷，表面出現裂口，還會造成能源浪費、成本上升，因此選擇氣蒸時間為15 min。

2.2 紫色馬鈴薯饅頭工藝的優化

由表3的極差分析可知，各因素對紫色馬鈴薯饅頭感官評價的影響順序為：A＞B＞C＞D，較佳條件為A2B1C2D3；各因素對紫色馬鈴薯饅頭比容的影響順序為：A＞C＞D＞B，馬鈴薯全粉也是影響馬鈴薯饅頭比容的最重要因素，比容的較佳條件為A1B3C3D3。綜合考慮各因素對指標的影響及成本，選擇適宜的馬鈴薯饅頭加工工藝為A2B1C2D3。

圖11 氣蒸時間對感官評價的影響Figure 11 Effect of cooking time on sensory evaluation

圖12 氣蒸時間對比容的影響Figure 12 Effect of cooking time on specific volume

表3 正交試驗設計與結果Table 3 Design and result of orthogonal experiment

3 討 論

通過單因素及正交試驗確定了各主要工藝對紫色馬鈴薯饅頭品質的影響及變化趨勢，即各因素對馬鈴薯饅頭口感的影響為馬鈴薯全粉添加量＞加水量＞酵母添加量＞發酵時間；對馬鈴薯饅頭比容的影響為馬鈴薯全粉添加量＞酵母添加量＞發酵時間＞加水量。馬鈴薯全粉是影響馬鈴薯饅頭口感的最主要因素，少量添加不能改善饅頭膳食營養，而過多添加馬鈴薯全粉會嚴重影響饅頭的口感。加水量、酵母量和發酵時間是次要因素，在一定程度上可以改善馬鈴薯饅頭的口感和膨脹度，但發酵時間會提高饅頭口感，而過多的酵母量和加水量反而降低了饅頭的口感。通過正交優化后的紫色馬鈴薯饅頭加工工藝為紫色馬鈴薯全粉量35%、加水量175 mL、酵母量0.75%、發酵時間4 h、醒發時間30 min和氣蒸時間15 min。

本試驗以紫色馬鈴薯全粉為原料研制紫色馬鈴薯饅頭加工工藝，研究結果表明馬鈴薯全粉是影響馬鈴薯饅頭品質的關鍵因素，適量的添加不僅能改善饅頭的膳食營養，還具有獨特的薯香，與孫維思等[11]研究的馬鈴薯饅頭相比，紫色全粉含量由15%增加到35%，還為人體增加了對花青素的攝入，但由于馬鈴薯全粉不含有面筋蛋白，馬鈴薯淀粉也不能完全替代面筋蛋白[12]，所以過多的馬鈴薯全粉會降低饅頭的比容，影響饅頭品質，這與劉常金等[13]及馬名揚等[14]的研究結果相一致。下一步研究可利用面筋增強劑或改造設備來制作含有更多馬鈴薯全粉的饅頭制品，形成馬鈴薯饅頭的產業化加工工藝。

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