紫甘薯全粉對面團流變特性與曲奇餅干品質的影響

韓冰霜，安俊曉，杜先鋒，*

（1.安徽農業大學茶與食品科技學院，安徽合肥230036；2.惠州城市職業學院民生學院，廣東惠州516025）

隨著人們生活水平的不斷提高，在解決溫飽問題的同時，人們對于營養的需求也日益增高。紫甘薯因其豐富的營養成分、獨特的粗纖維結構和鮮艷的色彩頗受現代人的青睞。紫甘薯的利用價值很高，其根塊即日常食用的部分[1]，可以制作紫甘薯干、紫甘薯果醬、紫甘薯飲料、紫甘薯甜點、紫甘薯口味冰淇淋和一些速凍食品等。

目前，紫薯利用價值的研發仍在火熱進行中，比如潘年龍等和楊雅利等[2-3]對紫甘薯酒的研究，發現紫甘薯酒品質優良且具有良好的功能性。紫甘薯全粉作為天然的原輔料加入到食品中，既可增加食品的營養，又能改善食品品質。由于紫薯中的花青素是一種天然色素，既可豐富食品顏色，又能增加食品的營養功能性，作為天然色素無任何毒副作用。如陳潔等[4]以紫甘薯全粉和小麥粉為原料，通過單因素試驗對制作的紫薯餅干進行研究，以感官評價和餅干質構對制作的餅干進行評價，結果得到了紫甘薯餅干的最佳工藝烘焙條件。面團的流變學特性和熱力學特性與烘焙食品的烘焙特性密切相關，烘焙食品的品質是面團烘焙特性的直觀反映[5-8]。本文重點研究紫甘薯粉添加比例對餅干面團流變特性的影響，并結合餅干特性進行質構分析、色澤測定，旨在為進一步應用開發烘焙新產品提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設備

紫甘薯全粉（薯粉）：廈門圣王生物科技有限公司；美玫低筋小麥面粉：蛇口南順面粉有限公司；安佳黃油：恒天然集團；低鈉鹽：廣東省鹽業集團廣州有限公司；雞蛋：市售。

CHROMA METER CR-400色差儀：日本KONICA MINOLTA公司；DISCOVERY DHR-1旋轉流變儀：美國TA公司；Mixolab混合實驗儀：法國CHOPIN公司；TMS-PRO食品物性分析儀：美國FTC公司；GL124i-1SCN天平、PB-10 PH計：賽多利斯集團；SunMate SCVE-4C電風爐：珠海三麥機械有限公司；XZTQ-02A奶油機：徐州三麥食品機械有限公司；YF-120餅干切片機：昆山五谷樂食品設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 曲奇餅干制作流程

把黃油和糖粉放到攪拌機中打至發白，慢慢加入雞蛋，調和均勻后加入低筋面粉、紫甘薯全粉和食鹽，調制成面團，靜置后制成餅干模型，進行烘烤，冷卻得到紫甘薯曲奇餅干。

1.2.1.1 餅干的基本配方（烘焙百分比）

低筋面粉100%、黃油50%、糖粉30%、雞蛋25%、食鹽1%。

1.2.1.2 原料處理

黃油與糖粉混合打至發白；糖粉過100目篩備用；低筋面粉和紫甘薯粉過100目篩備用；混合粉是以低筋面粉為對照，用紫甘薯全粉（10%、20%、30%、40%）替代餅干面團中的低筋面粉，混勻得到混合粉。

1.2.1.3 調制面團

先將雞蛋逐漸加入打發好的黃油和糖粉，并不停地攪拌，至雞蛋與黃油均勻混合，然后將混合粉、食鹽放入攪拌缸中混勻，調成面團。

1.2.1.4 靜置

將揉好的面團在室溫25℃條件下靜置20 min，以消除面團內應力，提高面團的加工性能。

1.2.1.5 成型

將面團放入餅干切片機，設置餅干厚8 mm，長30 mm，寬20 mm，裝入烤盤。

1.2.1.6 烘烤

145℃烘烤28 min后取出，冷卻至室溫25℃即得成品。

1.2.2 Mixolab混合實驗儀測定方法

按照GB/T 37511-2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試混合試驗儀法》進行測定，把紫甘薯全粉和低筋面粉進行混配，按照軟件提示，用裝樣漏斗緩緩加入樣品后，將注水口迅速放到揉面裝置上。混合實驗儀會根據目標扭矩自動判斷加水量，試驗第一階段以30℃保持8 min，如果曲線初始目標扭矩剛好落到（1.10±0.05）N·m，試驗不會終止，接著會以4℃/min升溫到90℃并保持7 min，再4℃/min降至50℃并保持5 min，整個攪拌過程以80 r/min的速度勻速攪拌，測試總時長為45 min，獲得測試曲線，并據此得出面團的各流變指標。當試驗第一階段目標扭矩值不在（1.10±0.05）N·m時，在8 min時會提示調整加入的粉和水的量，直至符合目標扭矩值在（1.10±0.05）N·m為止[9-10]。

1.2.3 動態流變測定方法

用紫甘薯全粉（0%、10%、20%、30%、40%）替代餅干面團中需要的低筋面粉，按配方和流程分別制作成餅干面團，室溫25℃條件下靜置30 min。先打開設備，預熱30 min，安裝探頭（選擇珀爾帖板網-109659圓形40 mm平行板），進行基本校正，間隙調零，參數參照劉心悅[11]、Feng Y Y等[12]的方法略作修改，測試條件設定：溫度25℃，平衡時間0，應變率1.0%，頻率掃描范圍 0.1 Hz～10 Hz，數量級點數 5，間隙 1 000 μm，加載間隙 45 000 μm，修邊間隙偏置 50 μm。

1.2.4 餅干色澤測定方法

采用色差儀對紫甘薯餅干上表面色澤進行測定，儀器白板作為參比樣。根據CIELAB表色系統讀取L*、a*、b*值。

1.2.5 質構測定方法

取冷卻好的餅干作為待測樣品，選取1000N力量感應元，直徑36 mm圓柱探頭，打開軟件選擇1 000 N TPA程序。參數設置參照梁霞等[13]方法修改，設定參數：探頭上升為20 mm，檢測前后速度均為60 mm/min，起始力為1.5 N，形變量為25%，重復壓縮一次，兩次間隔時間為0 s。

1.2.6 紫甘薯曲奇餅干的感官評價標準

將烘烤好的紫甘薯餅干自然冷卻至室溫25℃后進行感官評價。感官評價小組成員依據GB/T 16291.1-2012《感官分析選拔、培訓與管理評價員一般導則第1部分：優選評價員》進行人員的選拔、培訓，對評價人員依據GB/T 29605-2013《感官分析食品感官質量控制導則》要求進行培訓[14-15]。感官評價小組由9名烹飪食品專業教師和學生組成，評價標準參照安徽省食品行業協會團體標準T/AHFIA 019-2019《曲奇餅干》制定，具體見表1。

表1 紫甘薯曲奇餅干感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of purple sweet potato cookie

1.2.7 數據處理

所有試驗均平行測試3次，取平均值。試驗采用SPSS 26.0及Excel系統對數據進行處理和分析；作圖采用Origin 2018。

2 結果與分析

2.1 紫甘薯全粉對面團流變特性的影響

紫甘薯全粉添加量為0%、10%、20%、30%、40%，利用Mixolab混合實驗儀的“Chopin+實驗協議”的標準模式測試混合粉的流變特性。

2.1.1 紫甘薯全粉添加量對面團熱機械學特性的影響

2.1.1.1 紫甘薯全粉添加量對蛋白組分的熱機械學特性影響

紫甘薯全粉添加量對蛋白組分的熱機械學特性影響見表2。

面團吸水率是面團產生最佳扭矩（1.10±0.05）N·m時添加的水量。由表2可知，隨著紫甘薯全粉添加量的不斷增加，面團吸水率不斷增加，當紫甘薯全粉添加量達到40%時，混合面團吸水率高達98.2%，這意味著如果再增加替代率，那么吸水率將超過100%，這時會違反“Chopin+實驗協議”。經測定紫甘薯全粉含水量在4.53%左右，而低筋面粉含水量在12.80%左右，這可能是導致吸水率不斷大幅增加的原因。隨著紫甘薯全粉添加量的不斷增加，面團形成時間先降后升，但整體沒有太大顯著變化。面團的穩定時間反映面筋網絡結構的穩定性[16]，添加紫甘薯全粉，面團的穩定時間明顯縮短，這可能是因為相對于低筋面粉，紫甘薯全粉的蛋白質含量低，碳水化合物含量高，降低了面筋網絡結構的強度[17]。紫甘薯添加量在30%時，蛋白質弱化度最大，說明這時的曲奇餅干更酥松。

表2 紫甘薯全粉添加量對蛋白組分的熱機械學特性影響Table 2 Effect of the added amount of purple sweet potato powder on the thermomechanical properties of protein components

2.1.1.2 紫甘薯全粉添加量對面團淀粉組分的熱機械學特性影響

紫甘薯全粉添加量對面團淀粉組分的熱機械學特性影響見表3。

表3 紫甘薯全粉添加量對面團淀粉組分的熱機械學特性影響Table 3 Effect of total purple sweet potato powder addition on Thermomechanical properties of starch components in dough

由表3可知，紫甘薯全粉的添加使得面團峰值扭矩和最大黏度指數顯著下降，當紫甘薯添加量在10%～40%區間內，添加量30%時面團峰值扭矩和最大黏度指數最高，分別是1.211 N·m和1.019 N·m。紫甘薯全粉的添加可以改變面團的熱膠穩定性，低添加量時，可以提高面團的熱膠穩定性，但當添加量超過20%后，面團的熱膠穩定性下降。

添加紫甘薯全粉后，面團回生值先升高，后降低，當添加量超過30%后，面團回生值變化不顯著，淀粉不易老化。這可能是因為紫甘薯全粉添加量逐漸增加，直鏈淀粉含量減少，減緩淀粉老化速度。淀粉老化延緩，延長曲奇餅干產品貨架期[18]。因此，紫甘薯全粉的添加量超過30%時，對曲奇餅干品質的提升具有一定的積極作用。

當紫甘薯全粉加入后，β值顯著降低，表明淀粉糊化速率降低，這可能是因為紫甘薯全粉中含有比較高的灰分，抑制了淀粉糊化。面團淀粉γ值先減小后增大，這可能是紫甘薯全粉中的淀粉酶抑制了低筋面粉中的淀粉酶，隨著紫甘薯全粉的增加，紫甘薯淀粉酶又加快了淀粉酶水解的速率。

2.1.2 紫甘薯全粉添加量對曲奇餅干面團流變學特性的影響

采用動態流變儀小振幅振蕩分析紫甘薯全粉添加比例對面團的黏彈性影響，G′表示混合餅干面團淀粉糊的儲能模量（彈性模量），即能量儲存且可恢復的彈性特征；G″表示混合餅干面團淀粉糊的損耗模量（黏性模量），即能量消弭的黏性特征；損耗角正切tanδ是指G″與G′比值，tanδ越小，說明混合餅干面團的彈性比例相對越大，體系中分子交聯程度越高，聚合度越大，流動性弱，反之黏性較大。紫甘薯全粉添加量餅干面團的動態流變特征曲線見圖1。

圖1 不同紫甘薯全粉添加量餅干面團的動態流變特征曲線Fig.1 Dynamic rheological characteristic curve of biscuit dough with different content of purple sweet potato whole powder

圖1可知，添加紫甘薯全粉后，餅干面團的儲能模量（G′）均大于損耗模量（G"），說明樣品均表現出較大的彈性。即tanδ＜1，說明是弱凝膠動態流變特性，是假塑性流體。紫甘薯全粉同一比例下，隨著振蕩頻率的增加G′和G"不斷升高，這表明面團體系具有典型的黏彈特性[19]。隨著紫甘薯全粉添加量的不斷增加，G′、G"不斷升高，說明紫甘薯全粉具有增強面團凝膠網絡結構和黏彈性結構的能力，這可能是因為紫甘薯全粉含有的淀粉或蛋白與小麥面粉中的淀粉或蛋白發生交聯反應，形成較為穩定的凝膠網絡結構[20-21]。

隨著紫甘薯全粉添加量的不斷增加，tanδ逐漸減小，這表明餅干面團樣品的彈性占據主導地位。這可能是由于紫甘薯全粉加工，使用的方法是先把紫甘薯蒸熟后再制成粉，淀粉發生糊化，破壞了淀粉顆粒的結構，這些已糊化淀粉通過雞蛋中提供的水發生了水化作用形成糊，表現出類似膠體的性質，使面團樣品在振蕩作用下彈性增加[22]。

2.2 紫甘薯全粉添加量對曲奇餅干色澤和感官品質的影響

紫甘薯全粉不同添加量色差變化見表4，紫甘薯全粉不同添加量質構變化見圖2。

表4 紫甘薯全粉不同替代比例色差變化Table 4 Color difference of purple sweet potato with different substitution proportion

圖2 紫甘薯全粉不同添加量質構變化Fig.2 Texture change of purple sweet potato with different substitution proportion

由表4可知，隨著紫甘薯全粉替代低筋面粉比例的不斷增加，紫薯曲奇餅干的色度L*值（亮度值）顯著降低，說明餅干的明亮度越來越低；a*值（紅綠值）顯著升高后在添加比例達到30%時趨于穩定，b*值（黃藍值）顯著降低后在添加比例達到30%時趨于穩定。當紫甘薯全粉替代低筋面粉比例達到30%時，紫甘薯曲奇餅干色澤呈深紫、口感酥脆，咀嚼性比較好，感官評分最高，比較受人喜愛。當紫甘薯全粉替代低筋面粉比例達到40%時，紫甘薯曲奇餅干色澤變化不大，在香氣口感方面，香氣比較濃郁，但口感有淀粉的質感，掩蓋了濃郁的奶油香味，感官評價分也不高。

由圖2可知，紫甘薯曲奇餅干的硬度是隨著紫甘薯全粉替代比例增加而增大，而且差異比較顯著（P＜0.05），很可能是由于紫甘薯全粉和低筋面粉中含水量的變化引起的。咀嚼性是隨著紫甘薯全粉替代比例增加呈現增加的趨勢，差異比較顯著（P＜0.05），且這種增加呈現波浪形變化趨勢，在30%時咀嚼性最好。隨著紫甘薯全粉替代低筋面粉比例的不斷增加，曲奇餅干的彈性呈上升趨勢，但彈性差異不顯著，黏附性呈波浪形變化趨勢，差異性相對比較顯著。

3 結論

選擇低筋面粉為紫甘薯曲奇餅干的面粉原料，隨著紫甘薯全粉替代低筋面粉比例的增加，面團吸水率不斷增加，面團形成時間先降后升，但整體沒有太大顯著變化，面團的穩定時間明顯縮短，由9.70 min顯著縮短到0.7 min～1.3 min，這可能是因為紫甘薯全粉的本身蛋白質含量低，碳水化合含量高于低筋面粉，同時紫甘薯全粉破壞了面團的連續性，降低了面筋網絡結構的強度，當紫甘薯全粉添加量為30%時蛋白質的弱化度最大，說明用紫甘薯全粉代替餅干低筋面粉加快了蛋白質的弱化，降低了面筋網絡結構強度，可使曲奇餅干更加酥脆。隨著紫甘薯全粉比例的增加，G′、G"不斷升高，說明紫甘薯全粉具有增強面團凝膠網絡結構和黏彈性結構的能力，tanδ逐漸減小，這表明餅干面團樣品的彈性占據主導地位，tanδ＜1，說明是弱凝膠動態流變特性，是假塑性流體，樣品均表現出較大的彈性。隨著紫甘薯全粉替代低筋面粉比例的不斷增加，紫薯曲奇餅干的色度L*值顯著降低，a*值和b*值顯著變化后在添加比例達到30%時趨于穩定，且這時的紫甘薯曲奇餅干色澤呈深紫、口感酥脆，咀嚼性比較好，感官評分最高，比較受人喜愛。