馬鈴薯泥面條制作工藝優(yōu)化及品質分析

蒲華寅,牛 偉,孫玉利,李 萌,魏建玲,黃峻榕

(陜西科技大學食品與生物工程學院,陜西西安 710021)

馬鈴薯為茄科茄屬,一年生草本植物,是繼小麥、稻谷和玉米之后的全球第四大重要糧食作物,又稱地蛋、洋芋、土豆等[1]。馬鈴薯營養(yǎng)豐富,除了含有較高含量的淀粉外,還富含維生素、蛋白質、磷、鐵、鈣等多種營養(yǎng)成分[2],因此被廣泛的應用于各類食品的生產之中,比如馬鈴薯面包[2-3],馬鈴薯餅干[4],馬鈴薯饅頭[5]等。然而,目前的研究多采用馬鈴薯全粉作為原料,但馬鈴薯全粉存在生產工藝復雜、能耗高、價格高、營養(yǎng)成分易流失等缺點[6]。與馬鈴薯全粉相比,馬鈴薯泥能有效減少營養(yǎng)物質的流失,并具有成本低,加工工藝簡單等優(yōu)點[7]。

面條是我國傳統(tǒng)主食,加工簡單、食用方便、老少皆宜。面條加工主要原料是小麥面粉,而馬鈴薯面條的開發(fā)可以豐富面條種類,提升面條營養(yǎng)價值。然而,由于缺少面筋蛋白,直接利用馬鈴薯制作面條較困難,目前主要通過將馬鈴薯全粉與小麥面粉復配制作面條[8]。與馬鈴薯全粉相比,以馬鈴薯泥為原料加工面條細胞破碎率小、水分利用率高,同時也完整的保留了鮮薯的風味物質。目前已開展了利用馬鈴薯泥與小麥面粉復配制作面條的相關研究,但復配體系中馬鈴薯泥占比(馬鈴薯泥質量占馬鈴薯泥與中筋粉總質量的百分比)最大值基本在30%左右,且主要側重在加工工藝優(yōu)化上,而通過添加改良劑提升馬鈴薯泥面條品質的研究相對較少[9-12]。

本文通過微波加熱制備馬鈴薯泥,在確定馬鈴薯泥面條加工工藝的基礎上,研究了不同改良劑對面條品質的影響,進而確定馬鈴薯泥占比50%時馬鈴薯泥面條的較佳加工工藝及配方,為高占比馬鈴薯泥產品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯 市售大西洋馬鈴薯,食品級;愛菊小麥中筋粉 西安愛菊糧油工業(yè)集團,食品級;谷朊粉 徐州奧凱小麥淀粉有限公司,食品級;大豆分離蛋白、沙蒿膠、單甘酯及大豆磷脂 河南萬仟食品添加劑有限公司,食品級;魔芋粉 浙江千裕生物科技有限公司,食品級。

C21-WT2105型電磁爐 美的集團;ME-2080MG型微波爐 海爾集團;FK156-3型家用多功能壓面機 浙江俊媳婦機械設備有限公司;JJ623BC型電子天平 常熟市雙杰測試儀器廠;101型電熱鼓風干燥箱 北京中興偉業(yè)儀器有限公司;XTPlus物性分析儀 英國TA公司;HE53/02水分測定儀 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 馬鈴薯泥的制備 選取無損傷、無發(fā)芽、無蟲害、無腐爛的新鮮馬鈴薯,保鮮膜包裹后置于微波爐(800 W)加熱4.5 min,取出后翻轉并繼續(xù)置于微波爐(800 W)加熱4.5 min后再次取出,冷卻10 min后去皮并置于研缽中用研磨棒搗成馬鈴薯泥,利用水分測定儀測定水分后,加入一定量的蒸餾水使馬鈴薯泥的含水量達到65%左右,備用。

1.2.2 馬鈴薯泥面條制作 稱取馬鈴薯泥及中筋粉(按照試驗設計比例)共計100 g充分混勻,使其形成均勻散顆粒狀,手握可成團,輕輕搓又可回到顆粒狀態(tài)。將和好的面團用保鮮膜包裹,在一定溫度下醒發(fā)一定時間后,取出并用壓面機反復壓軋,直至形成厚度為1 mm的光滑均勻面片,最后將壓好的面片用壓面機壓成厚1 mm、長20 cm、寬3 mm的面條[10]。

1.2.3 單因素實驗 按1.2.2進行面條制作,考察馬鈴薯泥占比、醒發(fā)時間及醒發(fā)溫度對馬鈴薯泥面條品質的影響。考察馬鈴薯泥占比(0、10%、20%、30%、40%、50%、60%)對馬鈴薯泥面條品質及質構特性的影響,固定條件為醒發(fā)時間20 min,醒發(fā)溫度20 ℃;考察醒發(fā)時間(10、20、30、40、50 min)對馬鈴薯泥面條品質的影響,固定條件為馬鈴薯泥占比50%,醒發(fā)溫度20 ℃;考察醒發(fā)溫度(10、20、30、40 ℃)對馬鈴薯泥面條品質的影響,固定條件為馬鈴薯泥占比50%,醒發(fā)溫度30 min。

1.2.4 馬鈴薯泥面條蒸煮特性測定

1.2.4.1 最佳蒸煮時間的確定 取20根面條,放入500 mL沸水中,開始記時,每隔5 s撈出1根,用玻璃擠壓面條的橫切面,觀察面條中間的白芯,直至白芯剛好消失即為面條的最佳蒸煮時間[13]。

1.2.4.2 斷條率的測定 取20根面條置于500 mL沸水中,保持水的沸騰狀態(tài)煮制2.5 min,用竹筷將面條輕輕挑出,斷條率計算公式如下[14]:

1.用人單位及職工五項社會保險費和機關事業(yè)單位養(yǎng)老保險。實行按月征收，個人繳納部分由用人單位代扣繳并連同單位應繳納的統(tǒng)籌部分一并繳納入庫。參保單位可委托銀行托收劃繳，或自行存入社會保險經辦機構在銀行設立的社會保險基金專戶繳交。

S(%)=N/20×100

其中:S表示斷條率,%;N表示斷面條根數。

1.2.4.3 吸水率的測定 取20根面條置于500 mL沸水中,2.5 min后撈出置于20 ℃蒸餾水中冷卻1 min,用濾紙吸干表面水分后稱重并計算吸水率。計算公式如下[9]:

X(%)=(M2-M1)/M1×100

其中:X表示吸水率,%;M1表示面條總質量,g;M2表示煮后面條吸干表面水分后總質量,g。

1.2.4.4 蒸煮損失率的測定 稱取15 g的面條放入盛有200 mL的沸水中煮2.5 min后撈出,把煮后的面湯倒入鋁盒中并放入烘箱中,在105 ℃溫度下烘干至恒重,計算蒸煮損失率。計算公式如下[15]:

P(%)=(M3-M4)/15×100

1.2.5 馬鈴薯泥面條感官評定 量取200 mL水于鍋內煮沸,稱取20根面條樣品按1.2.4.1中確定好的最佳蒸煮時間進行煮制。參照LS/T 3202-1993《面條用小麥粉》的方法進行感官評價。面條評分項目共7項,總分100分，詳見表1。

表1 面條品評項目及評分標準Table 1 Evaluation project and scoring standard of noodles

1.2.6 馬鈴薯泥面條的質構測定 將面條置于500 mL蒸餾水中按1.2.4.1中確定好的最佳蒸煮時間進行煮制,迅速撈出后放入500 mL,20 ℃蒸餾水中冷卻2 min。取5根面條按一定間隔平行放于載物臺上,對馬鈴薯泥面條樣品的硬度、粘著性、彈性及內聚性等質構參數進行測定。測試參數為:輕型刀片A/LKB探頭,測前、測中及測后速度均為0.80 mm/s,數據采集頻率200 pps,2次下壓間隔2 s,觸發(fā)力為10.0 g,壓縮比90%,每個樣品測3次平行[16]。

1.2.7 改良劑的篩選 通過單因素實驗篩選出馬鈴薯泥占比、醒發(fā)時間及醒發(fā)溫度的最優(yōu)參數組合。選取包括親水膠體(大豆分離蛋白、大豆磷脂)、蛋白類(谷朊粉、沙蒿膠)、乳化劑(單甘脂、魔芋粉)類在內的六種改良劑,以1.2.5馬鈴薯泥面條感官評分為評價指標,對面條進行品質改良。具體參數如下:

在和面過程中向復配體系(馬鈴薯泥占比為50%、小麥粉占比為50%)中分別加入復配體系0、1%、2%、3%、4%、5%的谷朊粉,所制備的面團在20 ℃醒發(fā)30 min后,按1.2.2方法制備面條,評價不同條件下馬鈴薯泥面條煮熟后的感官評分,確定谷朊粉的較適添加量。

將上述改良劑(谷朊粉)替換為0、1%、2%、3%、4%、5%的大豆分離蛋白,其余同上處理,確定大豆分離蛋白的較適添加量。

將上述改良劑替換為0、1%、2%、3%、4%、5%的魔芋粉,其余同上處理,確定魔芋粉的較適添加量。

將改良劑替換為0、1%、2%、3%、4%、5%的大豆磷脂,其余同上處理,確定大豆磷脂的較適添加量。

將改良劑替換為0、0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%的沙蒿膠,其余同上處理,確定沙蒿膠的較適添加量。

將改良劑替換為0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的單甘酯,其余同上處理,確定單甘酯的較適添加量。

通過對比各因素對馬鈴薯面條品質的改良效果,進而選擇出改良效果最好的3種改良劑,用于下文正交試驗。

1.2.8 正交試驗 根據單因素實驗結果,可以得出對提升馬鈴薯面條品質影響較大的前3個因素,分別為谷朊粉、魔芋粉、單甘酯,設計3因素3水平正交試驗。正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.3 數據處理

采用SPSS 13.0 軟件對數據進行方差分析,選擇LSD法進行差異性檢驗。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 馬鈴薯泥占比對馬鈴薯泥面條品質的影響 表3是馬鈴薯泥占比對面條品質及質構特性的影響。由表3可知,隨著馬鈴薯泥占比的增加,面條最佳蒸煮時間減少,而吸水率、斷條率及蒸煮損失率整體上呈現增加的趨勢。馬鈴薯泥中含有一定量的膳食纖維,且馬鈴薯在加熱過程中內部部分淀粉糊化可能是導致吸水性增加的主要原因[9]。在馬鈴薯泥占比為0～20%的范圍內,吸水率與斷條率之間沒有顯著性差異,但當馬鈴薯泥占比超過50%時,面條的斷條率明顯增加[12]。質構參數表明,提高馬鈴薯泥占比,面條硬度逐漸減小,而粘著性逐漸增大。馬鈴薯泥面條彈性變化不大,但均小于小麥面條。對于馬鈴薯泥面條,隨著馬鈴薯泥占比的增加,內聚性相對于不添加馬鈴薯泥的樣品均呈現出了不同程度的增加。當馬鈴薯泥占比為60%時,彈性值明顯低于其它樣品,此時馬鈴薯泥面條蒸煮品質也較差。這可能是由于馬鈴薯泥占比過大,體系相容性變差導致。感官評定結果表明,馬鈴薯泥面條評分均低于小麥面條,添加了馬鈴薯泥的樣品中,馬鈴薯泥占比為10%、40%及50%時,面條感官評分相對較好。為了利于馬鈴薯主食化開發(fā),選擇較高的馬鈴薯泥占比(50%)進行后續(xù)工藝優(yōu)化。

表3 馬鈴薯泥占比對馬鈴薯泥面條蒸煮特性、感官評分及面條質構的影響Table 3 Effects of proportion of mashed potato on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.1.2 面條醒發(fā)時間對馬鈴薯泥面條品質的影響 由表4可知,最佳蒸煮時間受醒發(fā)時間影響較小(p>0.05),而醒發(fā)時間超過10 min后,蒸煮損失率顯著降低(p<0.05)，隨后平穩(wěn)。吸水率及斷條率隨醒發(fā)時間的增加整體上呈先減小后增大的趨勢。在面條的制作過程中適當延長面團醒發(fā)的時間可使面團內部蛋白質和淀粉充分吸收水分,并形成均勻的內部結構,但醒發(fā)時間過長,面團內部水分逐漸向表面遷移,導致面團表面的粘度升高。因此,增加醒發(fā)時間,面條硬度逐漸降低。此外,醒發(fā)時間由10～20 min粘著性增加,但醒發(fā)時間20～50 min樣品無顯著性差異。面條彈性先增加,達到30 min后又降低。感官評分表明,20%～40%馬鈴薯泥面條評分接近,但30%馬鈴薯泥面條斷條率及蒸煮損失率最低。因此,后續(xù)選擇醒發(fā)時間30 min進行研究。

表4 面團醒發(fā)時間對馬鈴薯泥面條蒸煮特性、感官評分及面條質構的影響Table 4 Effects of proofing time of dough on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.1.3 面團醒發(fā)溫度對馬鈴薯泥面條品質的影響 由表5可知,增加醒發(fā)溫度,最佳蒸煮時間先縮短,超過10 ℃后無明顯差異,這主要與溫度的增加導致淀粉糊化相關。蒸煮損失率先降低,但當醒發(fā)溫度超過20 ℃后又明顯增加,此時吸水率及斷條率亦逐漸增加,表明面條品質降低,因而感官評分也較低,這可能與面條在較高或較低溫度醒發(fā)時對面筋質(存在于小麥胚乳中,主要成分是膠蛋白和谷蛋白)的溶脹作用有關,該作用使面筋蛋白分子結合過于舒展或過于緊密,不利于面筋蛋白分子的聚合,導致面團內部不能形成較好的網絡結構,從而影響了面條的品質[17]。質構特性表明,醒發(fā)溫度由10 ℃增加至20 ℃,硬度及內聚性明顯增加,但當醒發(fā)溫度超過20 ℃后,硬度和彈性差異并不大,而醒發(fā)溫度由30 ℃增加至40 ℃,粘著性及內聚性降低。綜合以上面條的蒸煮特性、感官評分以及質構分析的結果,面團醒發(fā)溫度為20 ℃時馬鈴薯泥面條的品質最好。

表5 醒發(fā)溫度對馬鈴薯泥面條蒸煮特性、感官評分及面條質構的影響Table 5 Effects of proofing temperature of dough on cooking,sensory and textural properties of mashed potato noodles

2.2 改良劑的篩選

結果如圖1所示。由圖1可知,添加大豆分離蛋白對面條的感官品質影響不大,添加沙蒿膠及大豆磷脂反而會降低面條品質,而適當添加谷朊粉、魔芋粉或單甘酯能提升馬鈴薯泥面條感官品質,從感官評價(未列出)來看，其中谷朊粉和單甘酯對面條的品質提升較明顯,而魔芋粉對面條的口感提升較明顯。

圖1 六種改良劑對馬鈴薯泥面條感官品質的影響Fig.1 Effects of six kinds of improvers on the textural quality of mashed potato noodles注:不同上標字母(a～e)表示各改良劑組平均值具有顯著差異(p<0.05)。

2.3 改良劑添加量優(yōu)化

在上述試驗基礎上,以谷朊粉、魔芋粉、單甘酯為3個因素,以感官評分為衡量指標,選擇3因素3水平正交試驗優(yōu)化改良劑添加量,正交試驗與結果如表6所示,方差分析結果見表7。由極差分析得知,影響馬鈴薯泥面條感官評分的因素主次順序為:A>B>C,表明谷朊粉對馬鈴薯泥面條感官品質的影響最為明顯,其次是魔芋粉,最后是單甘酯。改良劑添加量的最優(yōu)水平組合為A1B1C2,即最佳工藝條件為:谷朊粉添加量3%、魔芋粉添加量1%、單甘酯添加量1%,馬鈴薯泥占比50%、小麥粉占比50%,面團醒發(fā)時間30 min、醒發(fā)溫度20 ℃。驗證試驗表明該條件下所制備的馬鈴薯泥面條感官評分達到(90.1±0.2)分,高于正交試驗9組數據。

表6 正交試驗結果Table 6 Results of orthogonal experiment

由表7可知,谷朊粉添加量對感官評分影響達到了顯著水平(p<0.05),魔芋粉、單甘酯的添加量對感官評分影響不顯著(p>0.05)。

表7 方差分析結果Table 7 Analysis of variance results

3 結論

通過單因素試驗確定馬鈴薯泥面條的最優(yōu)加工工藝,在此基礎上,篩選出3類改良劑,并通過單因素實驗、正交試驗確定了復合改良劑的最優(yōu)添加水平。研究表明:在馬鈴薯泥占比50%、小麥粉占比50%、面團醒發(fā)時間30 min、醒發(fā)溫度20 ℃,添加谷朊粉3%、魔芋粉1%、單甘酯1%的條件下,所制備的馬鈴薯泥面條品質最佳,感官評分達90.1 分。