遠紅外制備甘薯生全粉對面團流變學特性影響

田雙起，張錦霞，胡浩杰，王新偉，王彥波

河南工業大學糧油食品學院（鄭州 450001）

甘薯營養十分豐富，人體能有效地吸收其中的淀粉、可溶性糖、脂肪、蛋白質、各種礦物質及維生素。甘薯中必需氨基酸含量高，其中含有谷類中缺乏的賴氨酸，因此甘薯可與大米、面粉等搭配食用，從而使人體更加全面地吸收蛋白質。甘薯中也富含胡蘿卜素和維生素C，可滿足人體對維生素等的需要。另外，甘薯是一種堿性食品，攝入后可更好地調節人體酸堿平衡。

甘薯全粉可以保留新鮮甘薯的營養成分，在復水后營養與風味良好，且易于消化吸收。另外，甘薯全粉可作為食品添加劑來改善食品品質，這既豐富了膳食結構，也提高了日常生活品質。將甘薯制成全粉也可解決甘薯不易于儲存、難以運輸等難題。甘薯全粉的品質易受其加工過程的影響。甘薯中含有多酚氧化酶，因而甘薯在加工過程中會發生酶促褐變，甘薯中還原糖含量也較高，也易發生非酶促褐變。故在甘薯全粉的加工過程中采用恰當的護色技術極為重要。在加工過程中，機械剪切力或者干燥程度會導致甘薯全粉的細胞破碎度增大，淀粉游離率增高，營養成分損失較多，因而需要采用恰當的工藝來降低淀粉游離率。然而中國的甘薯全粉制備技術及設備都不夠成熟，所以也需通過進一步研究加以完善。

因此，試驗旨在制備出一種在遠紅外熱風干燥條件下淀粉游離率相對較低的甘薯全粉，同時研究制備營養成分損失少、復水性好的甘薯全粉的工藝條件。甘薯全粉營養價值高、保健性強，將其添加到小麥粉中不僅可以提高甘薯全粉的利用率，也可以滿足人們對營養的需求。所以，以探究不同比例甘薯生全粉與小麥粉混合之后的流變學特性也作為目的之一，通過對混合粉流變學特性研究，間接地對混合粉的蒸煮品質等食用品質進行預測，從而為更好地制作甘薯全粉類食品提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甘薯（市售零散紅心紅薯）；金苑特一粉（河南鄭州金苑面業）；抗壞血酸、無水葡萄糖（天津市大茂化學試劑廠）；磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、檸檬酸（天津市天力化學試劑有限公司）；檸檬酸三鈉（天津市福晨化學試劑廠）；苯酚（天津市恒興化學試劑制造有限公司）；4-氨基安替比林（國藥集團化學試劑有限公司）；葡萄糖氧化酶、辣根過氧化物酶、淀粉葡萄糖酶（上海源葉生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

遠紅外快速干燥箱（上海龍躍儀器設備有限公司）；SD101-2AS電熱鼓風干燥箱（南通華泰實驗儀器有限公司）；數顯恒溫水浴鍋（金壇市華峰儀器有限公司）；多功能粉碎機（永康市鉑歐五金制品有限公司）；標準檢驗篩（浙江上虞市五四儀器篩具廠）；紫外分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）；分析天平（賽多利斯科學儀器有限公司）；電子天平（常熟市佳衡天平儀器有限公）司；六目篩網（市購）；B20-G攪拌機（廣東恒聯食品機械有限公司）；拉伸儀（北京東孚公司）；粉質儀（北京東孚公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 甘薯全粉的制備工藝

挑選甘薯→清洗→去皮→切塊→護色→遠紅外熱風干燥→粉碎→過篩→成品

1.3.2 混合粉面團流變學特性測定試驗設計

確定制備甘薯全粉的最佳工藝條件，在最佳的工藝條件下，制備出一批甘薯全粉。分別配制甘薯全粉占比5%，10%，20%，30%和40%的混合粉，測定面團的流變學特性（粉質特性、拉伸特性）指標。

1.3.3 甘薯生全粉淀粉游離率的測定

淀粉游離率是指溶解在過量的65.5 ℃蒸餾水中的淀粉含量。測定淀粉游離率的方法主要有藍值法、酸解法、酶解法等。但藍值法所測值易受支鏈與直鏈淀粉比例、所加乳化劑等的影響，酸解法靈敏度較低，酶解法測定步驟較為復雜。采用呂耀昌和張濤的自由淀粉測定法，此方法較為準確和簡便。

1.3.4 粉質特性分析，按GB/T 14614—2006執行

粉質儀是國內外實驗室用來測定含面筋質粉類物料粉質特性的主要儀器之一。經粉質儀得到粉質曲線，其中包含的各種特征值（吸水率、形成時間、穩定時間、弱化度及粉質指數等參數），主要反映面團中面筋強弱趨勢，對指導生產加工具有重要意義，育種、制粉、烘焙行業中普遍用粉質曲線的指標來評價面團的耐揉混特性。粉質特性分析試驗中，每個比例的樣品各進行2次平行試驗。

1.3.5 拉伸特性分析，按GB/T 14615—2006執行

操作中需注意用剪刀剪出1 500.1 g面團時應避免拉扯，以免破壞面團本身特性。置于拉伸儀中，將面團搓成圓柱體后醒發。由于甘薯生全粉中不含面筋蛋白，即谷蛋白和醇溶蛋白，所以隨著混合粉中甘薯全粉占比的改變，混合粉面團的拉伸特性必定會有所改變。拉伸特性分析試驗中，每個比例的樣品各進行2次平行試驗。

2 結果與分析

2.1 甘薯生全粉的單因素試驗結果分析

2.1.1 不同干燥時間對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

在60 ℃條件下，將10 mm厚度的甘薯塊分別烘干7，8，9，10和11 h，淀粉游離率隨時間變化趨勢如圖1所示。在干燥溫度和切塊大小一定時，甘薯生全粉的淀粉游離率隨著干燥時間增長而增大，這可能是由于隨著干燥時間增長，甘薯塊干燥的越徹底、脆性也越大，所以放入粉碎機粉碎時，甘薯塊細胞壁更易受損，游離出來的淀粉也越多。

如圖1所示，干燥時間7 h時淀粉游離率最小，為23.41%，干燥時間8 h時淀粉游離率為24.17%，9 h時淀粉游離率為25.72%，可知干燥時間7～9 h時淀粉游離率上升趨勢較為平緩；干燥時間10～11 h時，所測淀粉游離率升高較快，從10 h時的25.05%上升到11 h時的29.59%，這可能是由于干燥時間長于10 h時，甘薯細胞失水速度加快，使得甘薯細胞壁在粉碎時破碎加快，故干燥時間在10～11 h時淀粉游離率呈顯著上升趨勢。

圖1 干燥時間對淀粉游離率的影響

2.1.2 不同干燥溫度對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

為了保證甘薯塊都能烘干并且都能粉碎過篩，此項單因素研究中時間宜選用10 h。將10 mm厚度的甘薯塊分別在48，52，56，60和64 ℃的溫度下分別干燥10 h，淀粉游離率如圖2所示。在干燥時間和切塊大小一定時，隨著干燥溫度的升高，淀粉游離率呈上升趨勢，其可能原因是：甘薯塊表面水分的減少速度隨著溫度升高而加快，溫度較高時，甘薯塊表面水分過分蒸發，而甘薯塊內部水分不能及時轉移到表面被蒸發，導致甘薯細胞收縮變形嚴重、干裂破碎，溫度越高，細胞變形破裂越嚴重，所以淀粉游離率越高。48 ℃時，淀粉游離率最低，為14.47%。與48 ℃相比較，52 ℃時的淀粉游離率顯著上升到20.89%，溫度高于52 ℃時，隨著溫度的升高，淀粉游離率的升幅也較大，56 ℃時淀粉游離率為23.25%，60 ℃時為25.05%，65 ℃時為27.94%。

圖2 干燥溫度對淀粉游離率的影響

2.1.3 不同切塊大小對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

為了保證所有大小的甘薯塊都能烘干并且都能粉碎過篩，溫度宜選用52 ℃。分別將7，8，9，10和11 mm厚度的甘薯塊在52 ℃溫度下干燥10 h，淀粉游離率隨切塊大小的變化趨勢如圖3所示。在干燥時間和干燥溫度一定時，隨著切塊增大，淀粉游離率呈現降低趨勢，這可能是由于在相同的粉碎時間下，甘薯塊越小，被粉碎得越徹底，甘薯細胞壁的損傷程度越大，游離出來的淀粉含量也偏高，故隨著甘薯塊增大，淀粉游離率降低。

甘薯塊厚度為7，8，9，10和11 mm時，所測定的淀粉游離率值分別為24.81%，22.94%，22.08%，20.89%和10.13%。

2.2 甘薯生全粉的正交試驗結果分析

采用正交分析法對干燥時間、干燥溫度、切塊大小3個因素，取3個水平，進行正交優化試驗。通過預試驗和單因素試驗發現，甘薯生全粉水分高于10%時流散性較差，故要盡量選取能使全粉水分降低至10%以下的干燥溫度、時間及切塊大小，同時為了得到淀粉游離率較低、品質較好的甘薯生全粉產品，各因素及水平選取的水平見表1。

圖3 不同切塊大小對甘薯生全粉淀粉游離率的影響

表1 因素水平表

由表2可知，制備甘薯生全粉的最佳工藝是A1B1C1，即干燥時間9 h，干燥溫度52 ℃，切塊大小8 mm，此時淀粉游離率最低，為13.97%。從極差可以看出，各因素對甘薯生全粉的淀粉游離率的影響從主到次依次為A、B、C，即干燥時間對淀粉游離率影響最大，干燥溫度影響次之，切塊大小影響最小。

表2 正交結果表

2.3 不同添加量的甘薯生全粉對面團流變學特性的影響

2.3.1 不同比例混合粉的粉質特性

由表3可知，隨著甘薯生全粉添加量的增加，混合粉面團的吸水率呈逐漸降低趨勢，這與馬名揚等[17]的研究結果相一致。甘薯生全粉添加量0～5%時，吸水率降低比較慢，添加量高于5%時，吸水率降低顯著，添加量30%～40%時，吸水率下降幅度較小。這可能是由于：小麥粉中面筋蛋白質表面是親水集團，水合能力很強，可吸收蛋白質自身質量2倍的水。加入甘薯生全粉后，混合粉中面筋蛋白質含量相對減少，導致吸水率降低；當混合粉中甘薯生全粉添加量較低時，對小麥粉中的面筋蛋白含量影響較小，吸水率降低慢；而添加量較高時，面筋蛋白含量降低幅度較大，吸水率降低也很顯著；添加量30%或以上時，面筋網絡結構已經被破壞到程度，所以吸水率降低幅度變小。

甘薯生全粉添加比例越高，面團的形成時間越短，即面筋網絡形成的速度越快。這可能是由于混合粉中，甘薯全粉越多，面筋蛋白被稀釋的程度越大，所以形成面筋網絡所需要的時間越短。隨著甘薯生全粉占比的增大，面團的穩定時間呈現先顯著降低后趨于穩定的趨勢，其原因可能是：混合過程中隨著甘薯生全粉占比的增加稀釋了面團的面筋，因而穩定性下降，降低到一定程度后，趨于平穩趨勢。面團的穩定時間反映的是面團形成后耐受機械攪拌的能力，這是評價混合粉內在品質的一項重要指標。穩定時間長，意味著麥谷蛋白的二硫鍵結合牢固、不易打開。穩定時間越長混合粉筋力越強，面團韌性越好、操作性能越好；否則筋力越弱，操作性能越差。

弱化度可以反映面團的抗攪拌能力，弱化度指數越大，表明面團越弱且越易流變。甘薯生全粉添加量從0增加到10%時，面團弱化度從77 FU上升到169 FU，增幅比較顯著。添加量大于10%時，弱化度指數的上升趨勢趨于平穩。其原因可能是甘薯粉的加入對小麥粉中的蛋白質-淀粉復合體有一定破壞，從而也破壞了面筋蛋白，所以面團抗攪拌能力越來越弱，弱化度增大。粉質指數反映粉力的強弱，弱力粉的粉質質量指數低，強力粉的粉質質量指數高。小麥粉中加入甘薯粉后，混合粉的粉質特性顯著改變，隨著添加量的增大，粉質質量指數逐漸下降，粉質參數逐漸變差。

表3 不同比例混合粉粉質特性

2.3.2 不同比例混合粉的拉伸特性

不同混合比例的混合粉拉伸特性測定結果見表4。甘薯生全粉添加量一定時，醒發時間越長，拉伸能量、拉伸阻力、拉伸比等指標越大，而延伸度越小。醒發時間45 min時，隨著甘薯生全粉占比增大，拉伸面團所需的能量越低，從未添加甘薯生全粉時的65 cm2降低到甘薯生全粉添加量40%時的32 cm2，且添加量0～20%時降低較為顯著，添加量20%～40%時降低較為緩慢；面團的延伸度也呈逐漸下降趨勢，添加量5%時已從138 mm降至108 mm；面團的拉伸比和拉伸阻力都呈現先上升后下降的趨勢。當醒發時間為90 min時，隨著甘薯生全粉添加量的增加，拉伸能量、延伸度逐漸降低，拉伸比和拉伸阻力先上升后下降。醒發時間為135 min時，拉伸能量、延伸度、拉伸比和拉伸阻力等指標隨甘薯生全粉添加量的變化趨勢同45 min與90 min時的趨勢。

表4 不同比例混合粉拉伸特性

總之，甘薯生全粉在混合粉中占比越高，面團的筋力越弱、拉伸性能越差，即面團越容易變軟及流變、加工性能越差。甘薯生全粉添加量越高，用于拉伸的面團越黏、越不易成形。用甘薯生全粉占比較高的混合粉制作面包或饅頭時會發生塌陷現象，瓤發黏，觸感差，無彈性，故甘薯生全粉占比較高時不適合制作饅頭或面包。在試驗操作過程中，甘薯生全粉添加量40%時，面團已不好成形且較黏，會對拉伸試驗的進行造成一定影響。

3 結論

試驗以淀粉游離率為甘薯生全粉的品質評價指標，研究干燥時間、干燥溫度、切塊大小對甘薯生全粉品質的影響。通過單因素試驗可知，干燥時間越長，干燥溫度越高，切塊越小，淀粉游離率越大，甘薯生全粉的復水性、營養價值越差。進而又通過正交試驗研究干燥時間、干燥溫度、切塊大小對淀粉游離率的影響程度，并且得出遠紅外熱風干燥制備甘薯生全粉的最佳工藝。結果表明，制備甘薯生全粉的最佳工藝是：干燥時間9 h，干燥溫度52 ℃，切塊大小8 mm；各因素對甘薯生全粉的淀粉游離率的影響從主到次依次為干燥時間、干燥溫度、切塊大小。在最佳工藝條件下制備出一批甘薯生全粉，使其以不同比例與小麥粉混合，探究甘薯生全粉添加量對面團流變學特性的影響。試驗結果表明，混合粉中甘薯生全粉添加比例越高，粉質特性越差，面團筋力越弱，越易流變，處理性質越差。因此，在甘薯生全粉作為添加劑制作食品過程中，添加量越高，面條斷條率可能越高，饅頭面包彈性可能越差，餅干可能越難成形。但是在一定的添加量范圍內可制作出風味、口感尚佳的面條、饅頭和餅干，制作餅干時為了降低彈性、增強可塑性，對面筋蛋白的要求含量較低，甘薯生全粉可能在制作餅干方面應用更廣。