不同改良劑對木薯全粉面條品質的影響

李佩，謝彩鋒, *，丁慧敏，陸海勤，杭方學，古碧

1(廣西大學 輕工與食品工程學院，廣西 南寧，530004) 2(廣西大學 淀粉化工研究所，廣西 南寧，530004)

木薯是世界三大薯類之一，是熱帶與亞熱帶七大經濟作物之一[1]，是熱帶地區的主要食用作物[2],其礦物質含量高，營養價值不亞于甚至優于馬鈴薯和甘薯[3-4]。木薯全粉不僅提高了木薯的貯存特性而且有效降低了其中的氫氰酸含量[5-6]。面條，中國傳統主食之一[7]，一直以小麥粉為主要原料[8]，深受人們的喜愛。近年來，隨著人們飲食習慣的改變，單一面條已不能滿足市場多樣化的要求，具有營養和保健功效的粗糧面條越來越受到人們的歡迎，例如豆渣面條[9]、發酵玉米面條[10]、蕎麥面條[11]、西紅柿山藥面條[12]、馬鈴薯面條[13]、紫淮山紫薯面條[14]和青麥仁面條[15]等。

目前，以食用木薯全粉為主原料，通過添加一定比例的改良劑的最優配方制備的木薯全粉面條的品質研究幾乎尚未見報道。添加面粉改良劑可以顯著提高面條的蒸煮品質和感官特性，能使面團整體黏度、彈性、強度增加，面條蒸煮后表面光亮，有嚼頭、有勁度、口感滑爽細膩、耐煮、湯清、結實而有彈性，并可縮短煮面時間[16]。原料粉的品質特性是影響面條品質的關鍵因素[17]。淀粉的糊化特性或黏度參數已被廣泛用于預測白鹽面條的食用品質[18]。TAKAHIRO等[19]的研究結果表明糊化溫度對白鹽面條品質的影響最大，崩解值和回生值對面條的影響很小。而KONIK等[20]研究指出全麥粉和小麥粉的淀粉黏性與面條品質的相關性，一般要優于對應純淀粉所測結果與面條品質的相關性。張劍等[21]也提出將小麥品種面粉糊化特性用于面條品質評價。

本文通過測定不同改良劑對木薯全粉糊化特性的影響，探索其對面條品質影響的深層原因，了解混粉品質。并對面條的微觀結構進行觀察，直觀顯示木薯全粉面條結構的變化，為面條品質的改變提供理論依據。同時分析木薯全粉面條和小麥面條蒸煮品質和質構特性的差異，探討木薯全粉面條工業生產的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

華南9號木薯全粉(食用木薯全粉，過100目篩)，由武鳴縣科學技術局提供。

谷朊粉，新鄉市豐丘粉業有限公司；黃原膠，山東淄博中軒有限公司；乙酰化二淀粉磷酸酯，廣西紅豪淀粉開發有限公司；海藻碘鹽，孝感廣鹽華源制鹽有限公司；Dececco semola(#176，硬質粗粒小麥粉)，大昌三昶(上海)商貿有限公司；雪健麥芯粉，河南省雪健實業有限公司。

1.2 儀器與設備

AL204分析天平，梅特勒托利多儀器(上海)有限公司；SHZ-88水浴恒溫振蕩器，江蘇省金壇市醫療儀器廠；HHS-11-4電熱恒溫水浴鍋，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；Avanti J-E多用途高效離心機，美國貝克曼庫爾有限公司；PICO17微量臺式離心機，美國Thermo Electron 公司；UV2501(PC)S紫外可見分光光度計，澳大利亞SHIMADZU 公司。

1.3 方法

1.3.1 木薯全粉面條的制備

準確稱取食用木薯全粉100 g，按最優配方比例分別加入6%(質量分數)谷朊粉、9%(質量分數)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(質量分數)黃原膠和1%(質量分數)食鹽等面制品改良劑，混合均勻后倒入面條攪拌機中。添加全粉重量59%的水混合后和面，面條攪拌機先慢速(機器調至1～2檔，轉速為80～90 r/min)后快速(4～5檔,轉速為120～140 r/min)攪拌5～7 min，使之形成松散小面穗(手握后成團，松手后散開)。用壓面機進行多次壓片，直至面片厚度約為1.5 mm，再將壓好的面片切條，在室溫下自然晾干。

1.3.2 不同改良劑對木薯全粉糊化特性的影響

分別配制含有6%(質量分數)谷朊粉、9%(質量分數)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(質量分數)黃原膠、1%(質量分數)食鹽的木薯全粉及其混合粉，參照GB/T22427.7—2008黏度的測定方法，配制9%混粉(干物質計)乳液，采用Brabender黏度儀法測定，同時以小麥粉作對比樣。

1.3.3 不同改良劑對木薯全粉熱特性的影響

分別配制含有6%谷朊粉、9%乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%黃原膠、1%食鹽的木薯全粉及其混合粉，將其充分混合均勻。取一定量的混合粉，加入59%的蒸餾水，混合密封，室溫下放置24 h后，以空白鋁盒為參照，用熱重分析儀測混粉的熱特性。測定溫度范圍30～180 ℃，升溫速率為10 ℃/min。同時測定小麥粉做對比。重復測定2次取平均值。

1.3.4 木薯全粉面條的微觀結構

按木薯全粉面條的制作方法制作不加改良劑的木薯全粉面條以及按最優配方的木薯全粉面條(最優配比分別用30 ℃溫水和95 ℃熱水)，同時參考SB/T10137—93中“面條制作方法”制作小麥粉面條做對比樣。參照KIM等[22]的方法。將制作好的面條進行冷凍干燥處理，用鑷子將干燥后的面條小心掰斷，取表面較為整齊的樣品用掃描電子顯微鏡觀察其微觀結構。本試驗中加壓20 kV，放大倍數為1 000×。

1.3.5 木薯全粉面條蒸煮和質構特性分析

以木薯全粉為主要原料，主要以感官評價、斷條率、蒸煮損失確定的木薯全粉面條的最優配方。其感官評價具有一定的主觀性，不僅與面條本身的色澤和質地等客觀因素有關，還和品嘗者的飲食習慣、個人喜好等外部因素有關，僅依靠感官評價無法全面評價面條的品質。為進一步表征面條的品質，采用物性測定儀對木薯全粉面條的質構特性進行測定，同時制作小麥粉面條進行對比，小麥面條的制作參考SB/T 10137—93標準中“面條制作方法”。

1.3.5.1 木薯全粉面條蒸煮損失的測定

參照LS/T 3212—2014，分別測定木薯全粉面條及小麥粉面條的蒸煮損失。

1.3.5.2 木薯全粉干面條彎曲折斷力的測定

試驗選用A/3PB探頭測定干面條的彎曲折斷力。每次放1根面條，每個樣品測定10次，去掉最大值和最小值后，再取平均值。試驗測定參數設置：底部固定板間距60 mm，模式為壓縮，測試速度3.0 mm/s，測試距離15 mm。

1.3.4.3 木薯全粉熟面條全質構測定

取30根5 cm長的面條，放入200 mL沸水中煮至最佳蒸煮時間后，轉移到200 mL冷水中冷卻3 min，撈出瀝水30 s，立即放到質構儀平臺上測定[23]。試驗選用HDP/VB探頭，模擬人的牙齒咀嚼面條。測定參數設置：模式為壓縮，測試速度5 mm/s，應變90%，2次測定停留時間2 s。樣品測定6次，去掉最大值和最小值后，取平均值。

由面條全質構測定的特征曲線如圖1所示，從中所得與面條相關的質構特性參數如表1所示。質構特性參數中硬度、彈性、黏性等與口感品嘗時感受到的面條的硬度、彈性、黏度直接相關。

圖1 TPA質構曲線圖Fig.1 TPA quality and structure diagram

2 結果與分析

2.1 不同改良劑對木薯全粉糊化特性的影響

不同改良劑對木薯全粉糊化特性的影響如表2所示，而糊化特性與面條品質密切相關，其影響如表3所示。

表1 質構儀TPA試驗參數及其定義Table 1 Texture parameters and definition of TPA experiment

表2 不同改良劑對木薯全粉糊化特性的影響Table 2 Effect of different additives on cassava flour pasting properties

表3 面條品質與糊化特性的關系Table 3 Relationship between noodle quality and pasting properties

由表2可知，木薯全粉糊化溫度(67.6±0.51) ℃明顯低于小麥粉(76.1±0.36) ℃，但峰值黏度(335±3.76) BU比小麥粉的(126±3.46) BU高。這與原料粉的成分及其含量有關，由原料粉基本成分所測結果知木薯全粉中淀粉含量比小麥粉的高；同時因為木薯全粉中淀粉所含支鏈淀粉約為83%，明顯高于小麥粉(支鏈淀粉約為73%)，而支鏈淀粉黏度明顯高于直鏈淀粉。木薯全粉的回生值(SB)與小麥粉的非常接近，僅高了2 BU，但是其崩解值遠大于小麥粉的，這說明木薯淀粉顆粒溶脹后的強度小，比較容易破裂，使得糊化的木薯全粉熱糊不穩定。

王憲澤、趙登登、姚大年等[24-26]研究表明，面粉的糊化峰值黏度是影響面條感官得分的重要因素，峰值黏度增加會增強面條的彈性和口感，降低面條的硬度。添加6%的谷朊粉、9%的淀粉磷酸酯以及1%的食鹽均提高了木薯全粉的糊化溫度和峰值黏度，而1.5%的黃原膠降低了全粉的糊化溫度但增大了峰值黏度。黃原膠和谷朊粉的加入，均促進形成一定的面筋網絡，增強了分子之間的連接，顯著提高了全粉的峰值粘度，一定程度提高了面條的品質。谷朊粉所形成的網絡結構包裹部分淀粉顆粒，降低了淀粉顆粒的吸水速率，使得全粉的糊化溫度升高。1%的食鹽對木薯全粉糊化特性的影響較小，但食鹽中鹽離子降低了淀粉的溶解度，從而提高淀粉的糊化溫度[27]。

黃原膠、谷朊粉、乙酰化二淀粉磷酸酯的加入，增大了全粉的崩解值，可能是黏度的增加使作用在膨脹淀粉顆粒上的剪切力大于作用于淀粉-水體系膨脹顆粒上的剪切力[28]，從而加快了淀粉顆粒的破碎，使崩解值加大，而食鹽的加入降低了全粉的崩解值。根據前人的研究結果，崩解值增大，面條品質會有所提高。

由表2中混粉糊化特性可知，混合改良劑降低了全粉的起始糊化溫度，提高了全粉的峰值黏度。由于全粉中的蛋白含量較小麥粉低，全粉峰值黏度的增加，可以加強分子之間的連接，增強面條結構的致密性，即峰值黏度的增加增強了面條的品質，這與表3中前人研究結果一致。

2.2 不同改良劑對木薯全粉熱特性的影響

通過DSC可測得不同面條改良劑對木薯全粉熱特性的影響，所測樣品水分添加量為和面時面條加水量(59%)，譚洪卓等[29]研究不同加水量對甘薯淀粉糊化的影響表明，加水量在50%～60%時，水分不足以糊化全部淀粉，故糊化峰值溫度較高(表4)。

表4 不同改良劑對木薯全粉熱特性的影響Table 4 Effect of different additives on cassava flourthermal properties

淀粉的糊化是一個吸熱過程，在測得的DSC圖中，添加6%谷朊粉、1.5%黃原膠及1%食鹽的木薯全粉，只顯示了一個吸熱峰，而添加9%的乙酰化二淀粉磷酸酯則顯示有2個吸熱峰，相應的在混粉中也出現2個峰，這可能是所用乙酰化二淀粉磷酸酯的糊化峰值溫度與木薯淀粉糊化溫度不同，且變性后的木薯淀粉糊化溫度較高。硬質小麥粉糊化過程出現2個峰，分別是淀粉糊化吸熱峰和蛋白質變性吸熱峰，這是因為所測小麥粉峰值糊化溫度較蛋白變性溫度低。而添加6%谷朊粉的木薯全粉只有1個吸熱峰，可能是木薯淀粉糊化溫度和蛋白質變性溫度比較接近，在用DSC檢測時，淀粉的糊化峰可能覆蓋了蛋白質變性的吸熱峰[30]。

表4中熱焓值為糊化過程吸收的總熱值。添加6%谷朊粉、9%乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%黃原膠及1%食鹽均降低了木薯全粉的糊化焓，可能是改良劑的加入使全粉中所含總淀粉含量降低，使淀粉糊化所需總的ΔH降低。面筋蛋白的加入可能爭奪了淀粉糊化需求的水分，使淀粉糊化度減少，引起ΔH下降[31]。全粉糊化焓的降低，降低了淀粉糊化所需的能耗。又因為木薯全粉面條制作過程采用的是熱水和面，故糊化焓的降低能夠降低面條制作過程的能耗。

2.3 木薯全粉面條的微觀結構

通過電子顯微鏡對經過冷凍干燥的面條微觀結構進行觀察，如圖2-A和圖2-B都是通過熱水和面制作的木薯全粉面條，圖2-A為未添加任何改良劑的木薯全粉制作的面條，可以看到大量淀粉顆粒顆粒完整，明顯突出，顆粒與顆粒之間的連接作用很弱，僅有少數淀粉顆粒依靠熱水和面過程中淀粉預糊化將其顆粒包裹在一起進行連接，大部分淀粉顆粒與顆粒之間像是簡單的堆疊，存在孔隙。由此可知，不添加任何改良劑的面條結構不緊密，且因為淀粉顆粒多數暴露在面條表面，煮沸時淀粉易糊化溶出，造成面條的蒸煮損失較大。

圖2-B是按最優配方制作的全粉面條，并用溫度約為95 ℃熱水和面制成。對比圖2-A可知，圖2-B中保持顆粒完整的淀粉顆粒數量明顯減少，且顆粒與顆粒之間的連接作用明顯增強，這是因為谷朊粉和黃原膠的加入，增強了面筋網絡的形成，及蛋白與淀粉、淀粉與淀粉之間的連接，正如PARKKONEN等[32]的研究所示，蛋白和膠類物質可以促進形成穩定的結構；另外，食鹽和磷酸酯淀粉的加入，也促進了水分的進入和分散均勻性，有利于面筋網絡的完善，最終使得木薯全粉面條連接結構增強，從而提高了面條的品質特性，降低了面條的蒸煮損失。但相對圖2-D小麥面條中的面筋網絡，圖2-B面條中面筋網絡比較稀薄，且均勻性稍差，暴露在外的淀粉顆粒較多，部分可能是因綜合考慮面條品質和經濟效益，谷朊粉的加入量較少，但仍需改進原料粉與改良劑的混合均勻性。

A：無改良劑的木薯全粉面條；B：最優配方木薯全粉面條(95℃熱水和面)；C：最優配方木薯全粉面條(30℃溫水和面)；D：小麥面條圖2 面條的掃描電鏡圖(1 000×)Fig.2 Scanning electron micrographs of the noodle(magnifying 1 000×)

圖2-C是采用最佳配方但是和面使用的是溫水(30 ℃左右)制成的面條，對比圖2-A、圖2-B可知，采用溫水和面制成的木薯全粉面條淀粉顆粒之間連接性較差，存在較大孔隙，盡管所加入的改良劑種類及含量與圖2-B一樣，但其顆粒之間連接效果相差很大，由此可知，用熱水(95 ℃)和面，使木薯全粉中部分淀粉發生糊化，產生高黏度，增強面條中淀粉顆粒之間連接，從而可顯著增強面條的連接性。

2.4 面條品質的對比

由表5可知，木薯全粉面條和小麥面條雖均用同一機器制作，但未加改良劑的全粉面條的厚度較最佳配方及小麥粉的厚度稍小，這與面團的彈韌性有關，因全粉面團筋性較差，面條壓延后回復性不好，故相對小些。木薯全粉最佳配方面條的蒸煮損失(7.8%±0.26%)明顯小于純木薯全粉制作的面條的蒸煮損失(24.3%±0.11%)，表明改良劑的加入可顯著增強面條內部的連接，顯著降低面條的蒸煮損失。最佳配方制作的木薯全粉面條的蒸煮損失可符合我國掛面行業標準(LS/T 3212—2014)的要求，表明使用木薯全粉，添加適當改良劑是完全可以用來生產掛面的。就蒸煮損失而言，木薯全粉面條的蒸煮損失大于小麥面條的，是因為木薯全粉蛋白含量極低，雖然添加適量谷朊粉與黃原膠，但所形成面團中網絡結構較稀薄，且有部分淀粉顆粒裸露在表面，這部分淀粉顆粒在蒸煮時易糊化溶出于水中；而小麥面條中的淀粉顆粒大都包裹在面筋網絡內，在蒸煮時不易溶出，因此蒸煮損失低。

如表5所示，制作好的木薯全粉面條中氫氰酸含量未檢出，因此可知，由華南9號食用木薯全粉制作的面條中不含氫氰酸，是一種安全食品，可以像日常食用的糧食作物一樣，放心食用，無需擔心氫氰酸殘留危害。

表5 面條的厚度及蒸煮損失Table 5 Thickness and cooking loss of noodles

面條的質構特性如表6所示，木薯全粉干面條(無添加劑)和最佳配方木薯全粉面條的折斷力均明顯小于小麥粉的，說明無論是否添加改良劑，木薯全粉干面條的結構沒有小麥粉的緊湊，較小麥粉易折斷。但最佳配方木薯全粉面條其折斷力比純木薯全粉面條提高了43%，表明改良劑的加入可以明顯提高全粉面條硬度，提高了面條耐壓性能。全粉熟面條的硬度均比小麥粉的低，但黏性和回復性較高，木薯最佳配方面條的彈性與小麥粉的接近，彈性是面條的重要品質之一，彈性高的面條咀嚼性較好。面條黏性與彈性主要與原料成分和面團特性相關，最佳配方木薯全粉面條中面筋蛋白含量仍較小麥粉中的含量少，且兩者淀粉種類不同，木薯全粉中支鏈淀粉含量較小麥粉的高，因此面條制作時面團粘度更高，面條口感更柔軟[33]。BAIK等[34]研究了面條品質與直鏈淀粉含量的關系，發現直鏈淀粉含量少于23%的組合粉制作的面條比普通小麥粉面條柔軟，且更有凝聚力；由于面條品質與淀粉理化特性相關，木薯全粉黏度比小麥粉的高，因此所制作面條的黏度和回復性均較小麥面條稍大。綜合比較小麥粉的質構特性，改良后的木薯全粉面條硬度略低，回復性較高，但黏彈性與小麥面條接近。

表6 面條的質構特性Table 6 Textural properties of noodles

3 結論

本文主要研究谷朊粉、黃原膠、乙酰化二淀粉磷酸酯、食鹽添加量對木薯全粉糊化特性的影響，觀察木薯全粉面條與小麥面條微觀結構的區別，同時對比最佳配方制得的全粉面條與小麥面條的品質，可以得出以下結論：

(1)從粉的糊化特性來看，木薯全粉糊化溫度(67.6±0.51) ℃較小麥粉的(76.1±0.36) ℃低，但峰值黏度和崩解值(335±3.76) BU、(176±2.08) BU比小麥粉的(126±3.46) BU、(2±0.06) BU高，回生值相差不大。添加1%的食鹽或9%的乙酰化二淀粉磷酸酯對木薯全粉的糊化特性影響不大；添加6%(質量分數)的谷朊粉和1.5%(質量分數)的黃原膠均提高了木薯全粉的峰值黏度、回生值和崩解值。峰值黏度、回生值和崩解值的提高，對面條品質的改善有積極作用。

(2)從全粉的熱力學特性來看，分別添加6%(質量分數)谷朊粉、9%(質量分數)乙酰化二淀粉磷酸酯、1.5%(質量分數)黃原膠和1%(質量分數)食鹽均增大了全粉的峰值糊化溫度，降低了木薯全粉的糊化焓。混粉峰值溫度變化不明顯，其糊化焓略有降低。糊化焓的降低可以降低面條生產過程的能耗。

(3)從面條的微觀結構來看，無添加劑的木薯全粉制作的面條結構連接不緊密，大部分淀粉顆粒裸露，顆粒間存在較多孔洞，少數淀粉依靠糊化的淀粉連接；按最佳配方和工藝制作的面條，雖然比小麥面條的面筋網絡結構稀少，但木薯面條中顆粒與顆粒之間的連接作用明顯增強，有稀薄的面筋網絡形成，混合添加劑的加入，形成了一定的面筋網絡，使部分淀粉顆粒包裹其中；溫水和面較熱水和面制得的面條結構松散，連接性差。

(4)從面條的品質特性來看，最佳配方的全粉面條中氫氰酸未檢出，可以放心食用，其蒸煮損失約7.8%，全質構參數中硬度約為(207.5±20.51) g、彈性約為(0.964±0.019)、黏性為(5.924±1.77) g·s。混合添加劑的加入顯著提高了熟面條的各項質構指標，顯著降低了木薯全粉面條的蒸煮損失；對比小麥面條，木薯全粉面條硬度偏低，但最佳配方面條的彈性和黏性與小麥粉面條相近，回復性較小麥粉的大，全粉面條的蒸煮損失比小麥粉的稍高，但符合行業標準(LS/T 3212—2014)對掛面蒸煮損失的規定(<10%)。