馬鈴薯饅頭制作工藝和貯藏、消化特性分析

蔡沙，蔡芳，施建斌，隋勇，熊添，梅新*

湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究所（武漢 430064）

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥、玉米的第四大糧食作物，在我國已有400多年的栽培歷史[1]。馬鈴薯富含淀粉、蛋白質、維生素等，且蛋白質質量優于小麥，與動物蛋白相近，易于消化，還含有一些糧食作物缺少的賴氨酸、色氨酸等必需氨基酸[2-3]。2015年，我國農業部確定了馬鈴薯主糧化戰略，旨在將馬鈴薯深加工產品，包括馬鈴薯全粉添加到傳統的饅頭、面條、米飯和米粉中，通過產品研發和加工技術工藝創新，開發和生產適合我國居民飲食習慣的馬鈴薯主糧化產品[4-6]。

馬鈴薯全粉是以新鮮馬鈴薯為原料，經過清洗、去皮、蒸煮、搗泥、護色等生產工藝，再經脫水干燥得到的粉末狀產品[7-8]。將馬鈴薯全粉添加到饅頭中，不僅可以豐富饅頭品種，還可以提高饅頭的營養價值。添加馬鈴薯全粉能夠有效改善饅頭的比容，增加饅頭的彈性，提高饅頭的回復性，改善饅頭的感官品質，延長饅頭的貨架期[9]。薛麗麗[10]研究發現添加馬鈴薯全粉能夠使饅頭的品質得到改善，其彈性增加，使饅頭的咀嚼性和回復性提高，且能延緩饅頭的老化，提高饅頭的感官品質，并延長其保質期。自然解凍的饅頭因儲藏過程中淀粉的重結晶和失水，碘藍值減小，硬度增加，彈性、黏聚性和咀嚼度均有不同程度的下降，淀粉和蛋白質的消化性能變差。蒸汽復熱可有效補償饅頭失水，使其質地和消化特性得到一定程度的改善[11]。

目前，國內有關馬鈴薯面條的研究報道較多，關于馬鈴薯饅頭配方工藝和儲藏、消化特性的研究很少，因此試驗進行了馬鈴薯饅頭制作工藝優化以及儲藏過程饅頭中蛋白質、淀粉等消化特性的研究，為馬鈴薯饅頭工業化生產提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯全粉（山西三來食品有限公司）；特級小麥粉（河南天香面業有限公司）；安琪酵母（食品級，安琪酵母股份有限公司）；谷朊粉（河南聚榮食品配料有限公司）。

無水乙醇、硫酸鉀、硫酸、氫氧化鈉、硼酸、鹽酸、甲基紅、乙酸鉛、硫酸鈉、D-無水葡萄糖等（均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

SX3-4-10A馬弗爐（英山亞華實驗設備有限公司）；KDN消化爐（上海精隆科學儀器有限公司）；K9840半自動凱氏定氮儀（上海沛歐分析儀器有限公司）；TPIC分光光度計（天津市普銳斯儀器有限公司）；TAXT plus質構儀（英國Stable Micro Systems）。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯饅頭的制作工藝

高筋小麥面粉、馬鈴薯全粉過0.150 mm直徑篩，按一定比例混合均勻，備用。取一定量混合粉，加入1.0%的酵母粉，加適量水攪拌均勻，進行和面。和面要求時間控制在15 min以內，無生粉夾雜其中，以免影響面團品質，和面后壓面5次，然后揉滾壓實使面團表面均勻光滑，在38 ℃，相對濕度85%下發酵60 min，再將面團分割成小團，手工搓圓成型，在38℃，相對濕度85%下發酵20 min，再將面團在沸水蒸氣鍋中汽蒸30 min，取出用紗布蓋上。

1.3.2 單因素試驗

按一定比例加入馬鈴薯全粉后，添加1.0%酵母，分別添加α-淀粉酶、單硬脂酸甘油酯、谷元粉和玉米淀粉混合均勻，再按馬鈴薯饅頭制作工藝制作饅頭，分別測定不同處理下饅頭的質構特性。

以馬鈴薯饅頭質構特性為指標，對影響其品質的因素如馬鈴薯全粉添加量、α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量等進行單因素試驗。

1.3.3 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以饅頭的綜合感官評分為指標，選取α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量進行四因素三水平正交試驗。

1.3.4 馬鈴薯饅頭貯藏特性分析

按最優配方制作馬鈴薯饅頭，分別測定新鮮饅頭、4 ℃下放置24 h和48 h及復熱后的馬鈴薯饅頭貯藏特性，包括淀粉老化特性、淀粉消化特性、蛋白質消化特性。

1.3.4.1 馬鈴薯饅頭老化特性測定

參照王顯倫等[12]的試驗方法進行測定，并在其基礎上稍作修改。

1.3.4.2 淀粉消化特性測定

參照張習軍等[13]的試驗方法進行測定，并在其基礎上稍作修改。

式中：G0為酶水解前樣品中游離葡萄糖含量，mg；G20為20 min內樣品酶水解產生的葡萄糖含量，mg；G120為120 min內樣品酶水解產生的葡萄糖含量，mg；mTS為樣品中淀粉質量，mg。

1.3.4.3 蛋白質消化特性

參照蘇鈺亭等[14]的試驗方法進行測定，并在其基礎上稍作修改。饅頭蛋白質體外消化率按式（4）計算。

式中：Nt為消化tmin后氮含量，mg；N0為消化0 min的氮含量，mg；Ntot為樣品的總氮量，mg。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 馬鈴薯全粉添加量對饅頭質構特性的影響

由表1可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性呈先增大后降低的變化趨勢，當添加量為0時，硬度最小，為668.138 g；當添加量為8%時，硬度最大，為2 727.978 g；馬鈴薯全粉添加量對饅頭回復性、黏聚性以及彈性均無顯著影響。這是因為在小麥粉中添加馬鈴薯全粉后，由于馬鈴薯淀粉結合水的能力遠高于小麥淀粉，面團的吸水率增加，彈性和回復性變大，添加馬鈴薯全粉后面團能夠維持良好的空間結構，適量的添加量能夠改善饅頭的品質[15]。當馬鈴薯全粉添加量過大時，馬鈴薯全粉中不含面筋蛋白，會稀釋面筋蛋白的作用，使饅頭的品質下降。綜合馬鈴薯全粉添加量對饅頭質構特性的影響，確定馬鈴薯全粉適宜添加量為8%。

表1 馬鈴薯全粉添加量對饅頭質構的影響

2.1.2α-淀粉酶添加量對馬鈴薯饅頭質構特性影響

由表2可知，隨著馬鈴薯饅頭混粉中添加α-淀粉酶含量的增加，馬鈴薯饅頭硬度、膠黏性降低，面團彈性無明顯變化，α-淀粉酶添加量在0.05%時饅頭的回復性最大，此時饅頭更為松軟，口感最佳。這與張首玉等[16]研究結果相似，添加α-淀粉酶后，饅頭的硬度、膠著性、咀嚼性均降低。這是因為適量的α-淀粉酶使面粉中的淀粉部分水解，產生一定量的可發酵糖，促進酵母產氣，蒸制的饅頭更大、更松軟。但α-淀粉酶添加過量，產生的糖太多，對酵母的發酵作用具有抑制作用，蒸制的饅頭品質反而降低。而且淀粉水解太多，饅頭內部組織發黏，口感較差。

表2 α-淀粉酶添加量對馬鈴薯饅頭質構特性的影響

2.1.3 單硬脂酸甘油酯添加量對馬鈴薯饅頭質構特性影響

由表3可知，隨著單硬脂酸甘油酯添加量的增加，馬鈴薯饅頭硬度、膠黏性、耐咀性逐漸增大，彈性、內聚性和回復性變化不大。單硬脂酸甘油酯添加量在0.5%時饅頭的回復性最大，此時饅頭更為松軟，口感最佳。饅頭的黏性與饅頭粘牙感有關；回復性對饅頭形成寬松的面筋網絡結構有一定影響，與饅頭的松軟口感相關聯[17]。單硬脂酸甘油酯可以增加饅頭彈性，改善馬鈴薯饅頭口感、光澤，使饅頭比容增大，質地柔軟細膩，氣孔均勻，彈性增加。這是因為單硬脂酸甘油酯，可與淀粉結合成穩定的絡合物，使直鏈淀粉難以結晶析出，從而使面包、饅頭等制品較長時間保持新鮮、松軟[18]。

表3 單硬脂酸甘油酯添加量對馬鈴薯饅頭質構特性的影響

2.1.4 谷朊粉添加量對馬鈴薯饅頭質構特性影響

由表4可知，隨著谷朊粉添加量的增加，馬鈴薯饅頭的硬度呈先增大后減小的變化趨勢。研究表明，添加一定量的谷朊粉可以使面團的延伸性增大，面團的阻力和拉伸面積均相應線性增大，這使得面團的彈性增加、筋力增強，制作出的產品無論在體積和松軟性上均有改善[19]。少量的谷朊粉有助于面粉中蛋白質與水的作用而形成強度適中的面筋網絡結構，增加面團的持氣性，縮短發酵時間，改善饅頭的品質。而谷朊粉添加過量，容易引起面團過硬，面筋網絡結構太密，持氣性減弱，蒸制出的饅頭會比較不容易產生氣孔[20]。王杰瓊等[21]通過對微觀結構的觀察發現，隨著谷朊粉添加量的增加，饅頭的孔隙數量稍有增加，但平均孔隙面積和孔隙占總面積的比例均顯著減小，表明面筋蛋白的加入提高了混合面團的持氣性，從而改善饅頭芯的孔隙結構。

表4 谷朊粉添加量對馬鈴薯饅頭質構特性的影響

2.1.5 玉米淀粉添加量對馬鈴薯饅頭質構特性影響

由表5可知，隨著玉米淀粉添加量的增加，馬鈴薯饅頭的硬度呈減小增大的變化趨勢。付艷武[22]的研究表明玉米淀粉的添加可以有效改善饅頭的質構特性。

表5 玉米淀粉添加量對馬鈴薯饅頭質構特性的影響

2.2 正交試驗結果與分析

在單因素試驗基礎上，綜合饅頭質構特性的數據，選取α-淀粉酶添加量、單硬脂酸甘油酯添加量、谷朊粉添加量、玉米淀粉添加量為自變量，以馬鈴薯饅頭感官評分為指標，進行四因素三水平正交試驗，正交試驗因素水平表見表6，試驗結果見表7。

由表7可知，各因素對馬鈴薯饅頭感官評分影響順序為B＞A＞D＞C，即單硬脂酸甘油酯添加量＞α-淀粉酶添加量＞玉米淀粉添加量＞谷朊粉添加量，因此在試驗過程中要嚴格控制單硬脂酸甘油酯添加量、α-淀粉酶添加量、玉米淀粉添加量和谷朊粉添加量以保證饅頭的品質；制備馬鈴薯饅頭的最優工藝組合為A3B2C3D3，在正交表中馬鈴薯饅頭感官評分最高的是A3B2C1D3，與最優工藝組合A3B2C3D3不一致，因此對這兩組數據進行驗證性試驗。試驗結果表明A3B2C3D3最終感官評分為91.10分，而A3B2C1D3最終感官評分為90.98分，因此馬鈴薯饅頭最優加工工藝為A3B2C3D3，即α-淀粉酶最佳添加量為0.06%，單硬脂酸甘油酯的最佳添加量為0.5%，谷朊粉的最佳添加量為7%，玉米淀粉的最佳添加量為8%。

表6 正交試驗因素水平表 單位：%

表7 正交試驗結果

2.3 馬鈴薯饅頭貯藏特性

2.3.1 貯藏時間對馬鈴薯饅頭老化特性的影響

按最優工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測定新鮮饅頭、在4 ℃下放置24 h和48 h及復熱后的馬鈴薯饅頭的老化特性，貯藏時間對馬鈴薯饅頭老化特性的影響見圖1。隨著馬鈴薯饅頭放置時間的增加，饅頭老化程度明顯上升，這是因為饅頭的主要成分為淀粉，是由許多葡萄糖分子聚合而成的高分子化合物，分直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中支鏈淀粉占80%左右。直鏈淀粉和支鏈淀粉可形成微小的結晶，即β-淀粉[23]。加熱生面團時，淀粉發生糊化，淀粉的晶體結構被破壞，β-淀粉分子間的氫鍵斷裂，與水分子形成氫鍵成膠體溶液，形成α-淀粉，饅頭中的淀粉就是糊化后的α-淀粉。溫度降低到常溫后，糊化的α-淀粉又自動排序，形成致密的高度晶化的不溶性淀粉分子，重現淀粉的β化，這也就是淀粉的回生或淀粉老化現象，這也是造成饅頭老化現象的最主要原因之一[11]。貯藏時間越久，重現淀粉的β化程度越高，因此，貯藏48 h的饅頭比24 h老化現象更嚴重。復熱能夠有效補償饅頭的失水，使其質地和淀粉與蛋白質的可消化性均得到一定程度的改善[24]，重現淀粉的β化程度弱于正常老化的饅頭，因此，在相同放置時間的情況下饅頭復熱后的老化程度要明顯低于無復熱的饅頭。

圖1 貯藏時間對馬鈴薯饅頭老化特性的影響

2.3.2 貯藏時間對馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響

按最優工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測定新鮮饅頭、4 ℃下放置24 h和48 h及復熱后的馬鈴薯饅頭的淀粉消化特性，貯藏時間對馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響見圖2。隨著貯藏時間的增加，馬鈴薯饅頭RDS呈下降變化趨勢，而SDS值與RS值呈上升變化趨勢。復熱饅頭RDS值明顯高于沒有復熱的，而復熱饅頭SDS值與RS值低于沒有復熱的，這說明復熱對饅頭淀粉重結晶和質地有改善作用，可在一定程度上利于酶對淀粉的作用，從而較好地提高淀粉消化率[24-25]。

圖2 貯藏時間對馬鈴薯饅頭淀粉消化特性的影響

2.3.3 貯藏時間對馬鈴薯饅頭蛋白質消化特性的影響

按最優工藝制作馬鈴薯饅頭，分別測定新鮮饅頭、在4 ℃下放置24 h和48 h及復熱后的馬鈴薯饅頭的蛋白質消化特性，貯藏時間對馬鈴薯饅頭蛋白質消化特性的影響見圖3。隨著貯藏時間的增加，馬鈴薯饅頭蛋白質消化率明顯下降。復熱饅頭的蛋白質消化率明顯高于沒有復熱的，這是因為復熱過程是對饅頭中蛋白質大分子進行部分降解，其可溶性蛋白含量和游離氨基酸含量高于沒有復熱的饅頭，因此，蛋白質消化率較高，更容易被人體消化吸收[24,26]。

圖3 貯藏時間對馬鈴薯饅頭蛋白質消化特性的影響

3 結論

馬鈴薯饅頭最優配方為α-淀粉酶添加量0.06%、單硬脂酸甘油酯的添加量0.5%、谷朊粉的添加量7%、玉米淀粉的添加量8%。隨著馬鈴薯饅頭放置時間的增加，饅頭老化程度明顯上升，在放置時間相同的情況下饅頭復熱后的老化程度要明顯低于無復熱的饅頭；隨著貯藏時間的增加，馬鈴薯饅頭RDS和蛋白質含量呈下降變化趨勢，而SDS值與RS值呈上升變化趨勢，復熱可以提高饅頭淀粉和蛋白質的消化率。