馬鈴薯淀粉對面團流變學特性及酥性餅干品質的影響

陳金鳳，汪月，馬云翔，蒲東艷，崔彥利，夏玉秀，張盛貴

(甘肅農業(yè)大學 食品科學與工程學院，甘肅 蘭州，730070)

淀粉是面粉的重要組成物質，其含量與品質對面團及面制品的品質有著重要影響。馬鈴薯淀粉來源廣泛、價格低廉，很多理化指標優(yōu)于其他淀粉，如黏結性、糊化特性、流變特性、質構特性及透明度等，由于口味溫和，添加到食品中不會產生不良風味，因此被廣泛應用于食品工業(yè)領域[1]。將馬鈴薯淀粉添加到面制品中可以改善面團流變學特性。陸啟玉等[2]研究發(fā)現馬鈴薯淀粉會使得中筋粉粉質質量變差，面團的最大抗延伸阻力降低，綜合考慮添加量不宜超過9%。盧丹妮等[3]利用不同來源淀粉與谷朊粉模擬饅頭面團時，發(fā)現馬鈴薯淀粉面團與小麥淀粉面團性質最接近，且在馬鈴薯添加量為10%時對提高饅頭硬度和彈性、改善饅頭的咀嚼性和回復性有利。SANDHU等[4]研究表明添加馬鈴薯淀粉可以改善面條質構品質。

餅干是一種以小麥粉為原料，加入油脂、糖等其他輔料經焙烤而形成的食品。酥性餅干是以小麥粉、糖、油脂為主要原料，加入膨松劑和其他輔料，經冷粉工藝調粉、輥壓或不輥壓、成型、烘烤制成的表面花紋多為凸花，斷面結構呈多孔狀組織，口感酥松或松脆的餅干。因口感酥脆被廣大消費者所喜愛。在餅干中添加淀粉可以減少面團面筋蛋白含量，弱化面筋網絡結構，提高餅干酥性。羅勤貴等[5]發(fā)現添加馬鈴薯淀粉可以使餅干硬度降低，脆性提高，品質變好。郝欣等[6]在研究香蕉抗性淀粉對酥性餅干品質影響時，發(fā)現青香蕉粉添加量為28%時餅干品質最佳。楊利玲等[7]發(fā)現玉米淀粉與低筋粉比例為75∶25時，小饅頭餅干品質最佳。

前人的研究集中于馬鈴薯淀粉對面條、饅頭面團的流變特性及質構特性、淀粉對餅干質構特性及品質的影響，但缺乏馬鈴薯淀粉添加量對餅干面團特性及餅干品質影響的系統(tǒng)研究。因此，本試驗以低筋蛋糕粉為原料，通過改變馬鈴薯淀粉在低筋粉中的添加比例，研究混合粉吸油性、面團熱機械學特性、動態(tài)流變學特性及餅干品質，確定馬鈴薯淀粉在生產酥性餅干時的最佳添加量，為后期馬鈴薯淀粉在餅干類焙烤產品中的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯淀粉，山東樂暢調味品有限公司；魔堡低筋蛋糕粉(每100 g小麥粉中蛋白質含量為9.3 g)，新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司；白砂糖、脫脂奶粉、植物黃油、大豆油、精制湖鹽、泡打粉、小蘇打、雞蛋等均為市售；所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

Mixolab2 混合實驗儀，法國肖邦公司；DHR-1流變儀，美國TA公司；TA.XT Plus型物性測試儀，英國Stable Micro System公司；H-1850R冷凍離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司；SH220N石墨消解儀、K9840自動凱氏定氮儀、SOX406脂肪測定儀，海能儀器；UKOEO家寶德電烤箱，珠海家寶德科技有限公司；萬能高速粉碎機，浙江紅景天工貿有限公司；DHP-9080B智能型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海瑯玕實驗設備有限公司；MT-5家用壓面機，龍口市復興機械有限公司；電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 混合粉的制備

以100 g低筋蛋糕粉為基準，分別添加質量分數0%、5%、10%、15%、20%馬鈴薯淀粉代替低筋蛋糕粉制備成混合粉，混合均勻備用，吸水性與吸油性測定時增設100%馬鈴薯淀粉組。

1.3.2 混合粉吸油性測定

準確稱取0.300 g混合粉樣品于10 mL離心管中，加5 mL大豆油混勻。在室溫下，靜置30 min后，于4×103r/min的轉速下離心10 min。測量上清液的體積，扣除上清液的體積即為樣品的吸油量，吸油性為每克樣品吸收大豆油的毫升數。

(1)

式中：V1，游離大豆油的體積，mL。

1.3.3 面團熱機械學特性測定[8]

參考GB/T 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測定5種混合粉和100%馬鈴薯淀粉的水分含量。預先設定每次測試中混合粉與水的總量為75 g，水分基數設定為濕基14%，輸入預估吸水率55%和水分含量，測試開始后，儀器會根據目標扭矩C1(最佳稠度1.10 N·m)自動判斷加入混合粉和水的量，當試驗實測C1值不在(1.10±0.05) N·m時，調整加入的混合粉和水的量直至符合目標扭矩要求。測試程序為：初始溫度30 ℃保溫8 min，以4 ℃/min的速度升溫至90 ℃保溫7 min，之后以4 ℃/min的速度降溫至50 ℃保溫5 min，面團的攪拌速度始終保持為80 r/min。

1.3.4 面團動態(tài)流變學特性測定

參考趙天天等[9]方法并略作修改，稱取在Mixolab 2混合試驗儀滾揉5 min、扭矩在(1.10±0.05) N·m的面團5 g迅速搓圓并置于TA流變儀平板上，選用40 mm直徑的平板，設置間距2 mm，切除多余面團，在邊緣涂抹硅油進行密封。開始測試前平衡5 min消除應力。首先通過應變掃描確定面團的線性黏彈區(qū)，測試參數為：溫度25 ℃，角頻率10 rad/s，應變掃描范圍0.01%～10%。隨后采用頻率掃描確定面團的動態(tài)流變學特性，測試參數為：溫度25 ℃，應力0.05%，頻率掃描范圍0.1～20 Hz。

1.3.5 酥性餅干的加工工藝[10-11]

基本配方：以100 g混合粉為基準，黃油30%，白砂糖15%，全蛋液10%，脫脂奶粉4%，食鹽0.5%，泡打粉1.0%，小蘇打0.5%。

工藝流程：

原料預處理→輔料混合→面團調制→輥壓→成型→烘烤→冷卻→包裝

操作要點：將軟化的黃油與全蛋液混合后攪拌均勻，再逐步加入混合粉、脫脂奶粉、泡打粉、小蘇打、白砂糖和食鹽，緩慢滾揉6～7 min，形成表面光滑的面團，將面團于22～28 ℃靜置18～20 min，用壓面機壓成4 mm厚的面片，利用模具制成長寬均為40 mm的面坯，整個操作過程保證面坯無裂紋。最后烘烤冷卻得到酥性餅干。烘烤參數為：面火溫度175 ℃，底火溫度165 ℃，烘烤18 min。

1.3.6 酥性餅干質構特性測定

參考吳澤河等[12]的方法并略作修改，利用TA.XT Plus 物性測試儀進行穿刺試驗，選取P/2探頭。測試參數為：測前速度5 mm/s，測試和測后速度均為2 mm/s，應變位移3 mm，觸發(fā)力5 g。

1.3.7 酥性餅干感官評價[13]

參考表1感官評定標準，由經過專門培訓的10名專業(yè)人員組成評價小組，對酥性餅干進行感官評定。

表1 感官評定標準

1.3.8 酥性餅干理化指標的測定

蛋白質含量測定，參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；脂肪含量測定，參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》；水分含量測定，參照GB/T 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》；堿度測定，參照GB/T 20980—2007《餅干》。

1.4 數據分析

2 結果與分析

2.1 混合粉吸油性分析

由表2可以看出，與不添加馬鈴薯淀粉相比，添加馬鈴薯淀粉后混合粉吸油性呈下降趨勢。吸油能力的大小與蛋白質來源、加工條件、共存物成分、粉質顆粒大小和溫度等因素有關[14]。面筋蛋白質含約30%非極性氨基酸，能夠促進面筋蛋白與脂類相互作用，提高混合粉的吸油性。根據表2數據分析，吸油性與馬鈴薯淀粉添加量之間存在較好的線性相關性，相關系數r=-0.97(y=-1.46x+130，r2=0.949 6)這是由于馬鈴薯淀粉不含蛋白質，隨著馬鈴薯淀粉含量增加，混合粉中蛋白質含量相對降低，因此混合粉吸油性降低。

2.2 面團的熱機械學特性分析

Mixolab 2混合試驗儀能測定面粉加水后恒溫揉混及面團升溫后蛋白質弱化和淀粉糊化特性。

表2 馬鈴薯淀粉添加量對混合粉吸油性的影響

注：同一列不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)(下同)

由表3可以看出，馬鈴薯淀粉含水量高于低筋蛋糕粉，因此隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，混合粉含水量顯著增大。這是由于馬鈴薯淀粉分子中能夠與水分子通過氫鍵結合的游離羥基數目相對較多，且馬鈴薯淀粉顆粒大，結構松散，水分子容易進入淀粉顆粒內部，其支鏈磷酸根與水結合能力大而牢固。與對照組相比，添加馬鈴薯淀粉后混合粉吸水率顯著下降，這是由于隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，混合粉自身含水量增大，使得吸水率下降。此外，吸水率與淀粉和蛋白質結合水的能力有關，蛋白質中含有較多的親水基團，比淀粉的持水性更好，吸水又多又快[15-16]，而馬鈴薯淀粉的添加使得混合粉面筋蛋白被稀釋，吸水率下降。

表3 馬鈴薯淀粉添加量對面團中蛋白質熱機械學特性的影響

面團形成時間是指從面團開始加水到最大稠度所需要的時間，反映了面團的彈性，與面筋質量和數量呈正相關。由表3可知，添加馬鈴薯淀粉對面團的形成時間沒有顯著影響。面團的穩(wěn)定時間反映的是面筋蛋白的耐攪拌程度，面團的穩(wěn)定時間長，耐攪拌程度高[17]。由表3可知，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，面團穩(wěn)定時間逐漸減小，當添加量為20%時，穩(wěn)定時間顯著低于添加量0%～5%組，這是由于馬鈴薯淀粉大量加入破壞了面團中面筋網絡的連續(xù)性，使得網絡結構穩(wěn)定性降低，面團筋力及耐攪拌程度變差。結合LS/T 3206—1993《酥性餅干用小麥粉》及李蓓蓓等[18]的研究結果，優(yōu)質酥性餅干專用粉的穩(wěn)定時間應≤2.0 min。因此，馬鈴薯淀粉添加量超過10%后，預測可以加工出口感酥松的酥性餅干。

C1-C2表示蛋白網絡在機械力和熱作用下的弱化程度，α為30 ℃恒溫結束與C2間的曲線斜率，表示蛋白質網絡在熱作用下的弱化速度。由表3可以看出，與不添加馬鈴薯淀粉組相比，添加馬鈴薯淀粉后混合粉蛋白質網絡的弱化程度與弱化速度沒有發(fā)生顯著性變化。

表4表示淀粉在熱作用下的性質變化。其中C3和C3-C2分別表示淀粉糊化特性及最大黏度指數。由表4可知，添加馬鈴薯淀粉后，面團的峰值扭矩C3與C3-C2均呈現顯著增大趨勢，但當添加量超過15%后差異不顯著。這與張艷等[19]研究混合實驗儀與快速糊化儀參數相關性時，得出C3與糊化峰值黏度呈極顯著正相關的結論一致。這是由于隨著馬鈴薯淀粉添加量增大，混合粉中淀粉體系所占比例增大，使得裸露在面筋網絡體系之外的淀粉量增大，導致糊化黏度增大，表明馬鈴薯淀粉對面團的黏度有貢獻。這與羅勤貴等[5]在研究馬鈴薯的淀粉添加量由5%增大至20%過程中，面團峰值黏度逐漸增大的結果也一致。β表示淀粉糊化速度，由表4可以看出，當馬鈴薯淀粉添加量超過5%后，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，淀粉的糊化速度顯著增大，這是由于馬鈴薯淀粉中含有帶負電的磷酸基團，能夠弱化結晶區(qū)分子間的氫鍵作用，促進淀粉顆粒對水分子的吸收[20]，使得糊化速度增大。

C3-C4反映淀粉糊化的熱膠穩(wěn)定性，其值越小表示面團的糊化穩(wěn)定性越好[21]。由表4可以看出，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，面團的C3-C4顯著增大，其中添加量為10%～15%時面團糊化熱膠穩(wěn)定性沒有顯著差異。說明馬鈴薯淀粉的添加使得面團中糊化淀粉的耐熱性變差。γ表示淀粉酶水解淀粉的速度，由表4可以看出，馬鈴薯淀粉添加量為10%時水解速率顯著高于0%～5%組，超過10%后沒有顯著性差異。

表4 馬鈴薯淀粉添加量對面團中淀粉熱機械學特性的影響

C5-C4表示冷卻階段糊化淀粉的回生值，通常反映糊化后無序的淀粉分子再聚集形成有序微晶的性質[22]，由表4可以看出，添加馬鈴薯淀粉后，淀粉老化速度增大，當添加量超過10%后，回生值顯著增大，這可能會使餅干品質在貯存期大幅下降。這與趙俊曄等[23]研究得出回生值與面筋含量呈顯著負相關的結論一致。

綜合表3和表4，馬鈴薯淀粉添加量超過10%后，面團吸水率小，形成時間和穩(wěn)定時間較短，符合酥性餅干焙烤品質的需求。此外，酶水解速率相對較高，回生值相對較低。

2.3 面團動態(tài)流變學特性分析

面團流變學特性可以影響面制品的焙烤品質。在流變學參數中，儲能模量G′表示材料的彈性，損耗模量G″表示材料的黏性，損耗角正切值tanδ表示材料黏彈性的比例，tanδ值越小，材料越表現出固體性質，tanδ值越大，材料越表現出流體性質[24]。

由圖1可知，所有面團的G′與G″值均呈現隨頻率增大而增大的趨勢，說明面團具有較高的流動性，但G″的增大幅度高于G′的增大幅度，使得添加馬鈴薯淀粉后面團的tanδ值小于對照組面團。在給定頻率下，添加馬鈴薯淀粉后面團的G′與G″值均低于對照組面團，且隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，面團的G′與G″值均逐漸減小，表明面團的黏彈性均受到馬鈴薯淀粉的抑制。這是由于面團的彈性和黏性與面團中面筋蛋白含量相關[25]。當添加馬鈴薯淀粉后，面團的面筋蛋白含量減少，水合不充分，使得面團的面筋網絡結構減弱[26]，可塑性增強，餅干口感酥松。從圖1-C可以看出，所有面團的tanδ始終<1，表明所有面團均呈現出彈性流體性質。面團的tanδ隨著頻率增大呈現出增大趨勢，說明在高頻率下面團的穩(wěn)定性較差，相對更易被破壞。此外，馬鈴薯淀粉的添加量與面團的tanδ值之間呈負相關關系，說明隨著馬鈴薯淀粉添加量增大，面團結構弱化，黏性增大，流動性增強，在添加量為20%時面團的黏性比例最大，機械強度最差，這與2.2結果一致。

結合圖1可知，添加馬鈴薯淀粉對面團的黏彈性有顯著性影響，導致面團變軟，延展性增大，更符合酥性餅干用粉的一般要求。

A-儲能模量;B-損耗模量;C-損耗角正切

2.4 酥性餅干質構分析

硬度和脆性是評價酥性餅干品質的重要指標。由表5可知，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大，餅干的硬度逐漸減小，脆性逐漸增大。在硬度最小時脆性最大，這是由于面筋是影響餅干硬度的重要指標，面筋含量越高，餅干空間結構強度越大，硬度越大。這與羅勤貴等[5]研究結論一致。有研究表明脆性食品內部有大量的空間網格結構，網格結構之間是由壁支撐形成形狀，當施加外力時壁會保持產品內部結構，但外力超過壁的彈性限度后產品會破碎[27]。隨著馬鈴薯淀粉添加量增大，面筋網絡結構被弱化，壁的彈性和強度降低，使得面團韌性降低、結構疏松[28]、脆性增加。但添加量超過15%后，餅干易破碎。

表5 馬鈴薯淀粉添加量對酥性餅干質構特性的影響

由表5可知，對照組餅干彈性顯著高于添加量15%～20%組，添加量15%組餅干彈性最小。黏聚性表示餅干內部的黏合力，咀嚼性反映餅干對牙齒咀嚼的抵抗性，咀嚼性越小，表示餅干越易被嚼碎，酥松性好[29]。由表5可知，餅干的黏聚性和咀嚼性均隨馬鈴薯淀粉添加量的增大而減小，在馬鈴薯淀粉添加量超過10%后，顯著低于對照組，說明添加馬鈴薯淀粉能夠改善餅干的質構特性。這與POURMOHAMMADI等[28]研究結論一致。綜合來看，馬鈴薯淀粉添加量為10%～15%時餅干質構特性較好。

2.5 酥性餅干感官品質分析

由表6可以看出，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增加，感官評分呈現先增大后減小的趨勢，在添加量為15%時，餅干感官評分顯著高于對照組，在該添加量下，餅干外形完整，薄厚均勻，色澤均勻，口感酥松，不黏牙，斷面呈多孔狀且細密，無大孔洞。添加量5%～10%組與對照組之間沒有顯著性差異，說明馬鈴薯淀粉添加量較少時，對餅干感官評分影響不大。添加量20%組感官評分與添加量15%組之間不存在顯著性差異，感官評分回落是由于馬鈴薯淀粉添加量超過15%后，餅干面團傾向于出現裂紋，餅干表面趨于不平整且易碎，這與餅干質構特性結果相符。

表6 馬鈴薯淀粉添加量對酥性餅干感官品質的影響

2.6 餅干理化指標分析

由表7可以看出，隨著馬鈴薯淀粉添加量的增加，餅干中脂肪含量顯著降低。與對照組相比，添加馬鈴薯淀粉后餅干的蛋白質含量顯著降低，但不同馬鈴薯淀粉添加量之間餅干蛋白質沒有顯著性差異。這是由于馬鈴薯淀粉自身不含脂肪和蛋白質，隨著添加量增大，混合粉中的脂肪和蛋白質含量逐漸下降所引起的。此外，由于餅干面坯在焙烤前需要刷油，焙烤過程中面坯會吸收油脂，隨著馬鈴薯淀粉添加量增大，混合粉吸油性降低引起餅干脂肪含量減小。

表7 馬鈴薯淀粉添加量對酥性餅干理化指標的影響

GB/T 20980—2007《餅干》中規(guī)定，酥性餅干水分≤4.0%，堿度(以Na2CO3計)≤0.4%。由表7可知，所有餅干堿度均符合要求，餅干水分含量隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大而減小，在馬鈴薯淀粉添加量≥10%后，水分符合酥性餅干水分要求，這與面團熱機械學特性及動態(tài)流變學特性結果相符。

3 結論

面團熱機械學特性結果表明，添加馬鈴薯淀粉后，混合粉的吸水率、面團的穩(wěn)定時間顯著降低，面筋蛋白被稀釋，面筋網絡結構弱化，在添加量超過10%后面團穩(wěn)定時間≤2.0 min，符合酥性餅干要求。面團的峰值扭矩和最大黏度指數隨著馬鈴薯淀粉添加量的增大而增大，說明添加馬鈴薯淀粉可以對面團的黏度作出貢獻，在添加量超過10%后，餅干老化速度顯著增大，貨架期相對縮短。面團動態(tài)流變學特性結果表明，添加馬鈴薯淀粉后，面筋蛋白含量減少，面筋網絡結構減弱，彈性降低，可塑性增強，高頻率下混合體系的穩(wěn)定性變差。

餅干的質構特性及感官評價結果表明，隨著馬鈴薯淀粉添加量增大，面團結構疏松，餅干脆性增加，但添加量過高餅干容易破碎。感官評價結果表明添加量15%時，餅干外形完整，薄厚均勻，口感酥松，不黏牙，斷面呈多孔狀且無大孔洞。綜合考慮馬鈴薯淀粉添加量為15%時，餅干口感酥松，品質良好。