酶解馬鈴薯泥對馕質構和風味的影響

張藝萱， 劉 偉， 張 良， 劉倩楠， 徐 芬， 胡小佳， 胡宏海

(中國農業科學院農產品加工研究所；農業農村部農產品加工重點實驗室，北京 100193)

馕是我國新疆特色傳統主食，具有適口耐饑、制作簡單、耐儲存、易攜帶等特點[1]。傳統新疆馕多以小麥粉為主要原料，配以酵母、食鹽、食用油、糖等輔料，經和面、醒發、成型、烘烤、冷卻等工序制得[2]。馕的原輔料、制作方法多樣，不同品種的馕產品外觀、口感、風味各具特色。馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是僅次于水稻、小麥和玉米的世界第四大糧食作物，富含碳水化合物、蛋白質、膳食纖維、維生素、礦物質等營養成分[5]，其賴氨酸和色氨酸含量較高，可彌補小麥粉等谷物中賴氨酸缺乏的問題。將馬鈴薯與小麥粉復配制作馕，既有利于改善傳統馕制品的營養品質[4, 6]，又可促進馬鈴薯多樣化利用，豐富馕產品種類。近年來，已有學者對馬鈴薯在馕制品中的應用進行了研究。鄒淑萍等[6]研究了馬鈴薯全粉添加量對馕加工品質的影響，發現隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，復合面團產氣能力呈階梯式降低，所制得的制品相比，其風味、色澤等感官品質顯著降低。與馬鈴薯全粉、生全粉相比，馬鈴薯泥具有生產工藝簡單，生產成本低，營養成分、色澤和特征風味保留較好等特點[7, 8]。前期學者研究發現，采用淀粉酶適度酶解馬鈴薯泥，可以降低馬鈴薯泥黏度和回生值，改善其二次加工品質[9]。然而，關于馬鈴薯泥對馕品質的影響研究鮮有報道。

本研究以不同比例的馬鈴薯泥或淀粉酶酶解馬鈴薯泥與小麥粉復配制作馕產品，通過分析馕產品質構特性、微觀結構、小分子糖、氨基酸和風味化合物組成的差異，明確馬鈴薯泥對馕產品質構和風味的影響，為開發以馬鈴薯泥為原料的新型馕產品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯(品種：夏波蒂)，水分82.38%，蛋白質1.46%，淀粉13.30%，灰分0.91%；小麥粉(水分8.26%，蛋白質7.73%，淀粉73.14%，灰分3.71%)；食用鹽；大豆色拉油；α-淀粉酶(酶活力≥400U/mg，來源于地衣芽孢桿菌)，β-淀粉酶(酶活力≥400 U/mg，來源于甘薯)；GOPOD試劑盒。

1.2 儀器與設備

S-507型掃描電子顯微鏡，G1701 BA氣質聯用儀(GC-MS)，TA-XT2i物性測試儀，ICS-1600 離子色譜儀，PEN3便攜式電子鼻，L-8900 全自動氨基酸分析儀。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯泥制備

將馬鈴薯清洗、去皮、切成邊長為1 cm的小丁，置于沸水中煮15 min，取出瀝干，冷卻至室溫。然后，將煮熟的馬鈴薯丁放入料理機中高速攪打制成馬鈴薯泥。參考陳朝軍等[9]酶解馬鈴薯泥的方法，將馬鈴薯泥分別與α-淀粉酶、β-淀粉酶(質量分數為0.01%，酶添加量為40 U/g)混合均勻，再將馬鈴薯泥裝入高阻隔包裝袋中置于50 ℃水浴中振蕩處理30 min。所制得的不同類型馬鈴薯泥置入4 ℃冰箱中備用。

1.3.2 馕樣品制作

首先，分別取馬鈴薯泥，0.01% α-淀粉酶和0.01% β-淀粉酶酶解的馬鈴薯泥，按照0%、5%、10%、15%、20%(以干基質量計)的添加比例與小麥粉混合，再分別加入1%酵母、1%食用鹽、8%食用油和適量水，攪拌和面10 min制得含水量為60%的面團。面團置于恒溫恒濕人工氣候箱中醒發50 min(溫度37 ℃，相對濕度70%)。取醒發后的面團200 g，將其制成圓形馕餅，將馕餅平鋪至刷好食用油的模具中，并用馕針在馕餅上打出均勻花紋。將馕餅放入預熱好的萬能蒸烤箱中，180 ℃焙烤25 min制得馕樣品，將其冷卻至室溫后密封包裝待用。將馬鈴薯泥、0.01% α-淀粉酶和0.01% β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥分別標記為MP、α-AMP、β-AMP；對照組為小麥粉制作的馕。

1.3.3 質構品質測定1.3.3.1 質構特性測定

取馕樣品馕心部分，切成直徑為5 cm的圓片。利用物性測定儀(TPA)對其進行測定，選用P/50鋁制圓柱型探頭，進行高度及質量校準。測試參數：直徑為6 mm的圓柱型探頭P6，測試速度：5 mm/s，測前速度為1.0 mm/s，測后速度：5.0 mm/s，測試模式：Distance，壓縮程度50%，觸發5.0 g。每一試樣平行測定3次。

1.3.3.2 微觀結構觀察

取馕樣品馕心部分5.0 g，將樣品放入-80 ℃冰箱預凍24 h后，真空冷凍干燥后，用氣流粉碎機粉碎，得到待測樣品。制樣時，用導電膠粘取少量的樣品，將其粘貼在電鏡載物的樣品臺上，進行固定和噴金，在電鏡下進行觀察。

1.3.4 風味品質測定1.3.4.1 糖類物質測定

采用離子色譜儀對馕樣品中的糖類物質進行檢測。將樣品均勻切碎后稱取0.5 g于試管中，并加入9 mL純凈水，在60 ℃下孵育30 min，孵育完成后使用濾紙過濾，取濾液按照1∶500倍進行稀釋，最終取5 mL上機測試。

離子色譜檢測條件：Carbo PacTMPA20色譜柱(3 mm×150 mm，6.5 μm)；淋洗液：250 mmol/L NaOH；流速：0.5 mL/min；進樣量：10 μL；色譜柱溫：35 ℃；檢測器：脈沖安培檢測器，金電極；梯度洗脫條件：A為水，B為250 mmol/L NaOH溶液；0～20 min，94%A，6%B 20～25 min，94%～45%A，6%～55%B；25～35 min，45%A，55%B；35～45 min，45%～94%A，55%～6%B。

1.3.4.2 游離氨基酸測定

采用GB 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》進行測定。

1.3.4.3 揮發性風味物質測定

取馕樣品馕心部分5.0 g，馕邊部分5.0 g，分割成約5 mm×5 mm×3 mm 的碎片，混勻后稱取2.0 g于SPME進樣瓶中，蓋好瓶蓋，把樣品瓶放入60 ℃恒溫水浴中平衡20 min，將老化好的萃取頭插入樣品瓶的上空，頂空萃取40 min，用手柄使纖維頭退回到針對內，拔出針頭進樣。

色譜條件：DB-5MS毛細管色譜柱(60 m×0.32 mm，1 m)；載氣 He流量：恒流1.2 mL/min，分流10 mL/min，前2 min不分流，之后再分流，分流比為12∶1；升溫程序：起始溫度40 ℃，保留1 min，然后 以6 ℃/min升溫至160 ℃，接著以10 ℃/min升溫至250 ℃，保留10 min。

質譜條件：電離方式EI，進樣孔溫度250 ℃，離子源溫度200 ℃，電子能量70 eV，發射電流200 ℃，電子能量70 eV，發射電流200 A，采集方式為全掃描，采集質量范圍m/z為33～495 u。

成分鑒定：化合物經檢索與NIST lls library數據庫進行匹配，保留匹配度大于80%的化合物，然后按面積歸一法進行定量。

1.3.4.4 電子鼻分析

取馕樣品馕心部分5.0 g，馕邊部分5.0 g，分割成約5 mm×5 mm×3 mm 的碎片，混勻后稱取2.0 g于SPME進樣瓶中，蓋好瓶蓋，把樣品瓶放入60 ℃恒溫水浴中平衡20 min后直接進樣。傳感器清洗時間180 s，檢測時間為60 s，每個樣品重復3次。

1.4 數據分析

使用SPSS 17.0和Origin 8.0軟件進行統計分析和作圖，使用方差分析(analysis of variance，ANOVA)法分析顯著性，顯著性差異水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 質構特性

從表1中可看出，隨著MP添加量的增加，馕的硬度亦呈減小趨勢(P<0.05)。然而，隨著α-AMP、β-AMP添加量的增加，馕的硬度呈現先減小后增大的趨勢(P<0.05)，可能與淀粉酶導致馬鈴薯泥中淀粉顆粒部分降解，溶解性增加、凝膠性降低有關[12]。同時，隨著α-AMP添加量的增加，馕的回復性、彈性、膠著性、咀嚼性和內聚性整體呈現降低的趨勢。但是，MP、β-AMP的添加對馕的回復性、彈性、膠著性、咀嚼性和內聚性無顯著性影響。已有研究表明，隨著馬鈴薯全粉的添加量增加，馕的硬度呈增加趨勢[4]。Liu等[10]研究了馬鈴薯全粉對面團醒發和饅頭品質的影響，發現隨著馬鈴薯全粉添加量增加，復合面團的醒發高度和穩定性逐漸降低，馬鈴薯饅頭的比容和彈性逐漸降低，硬度逐漸增加。

2.2 微觀結構

在馕的制作過程中，面團發酵及烘焙使馕產生較多的氣孔，主要與酵母利用葡萄糖等小分子糖使面團產氣有關。如圖1所示，小麥馕中含有分布較為均勻的網格狀氣孔。然而，隨著MP添加量逐漸增加，馕內部氣孔逐漸減小。當MP為20%時，馕的內部結構變得平坦，網格狀的氣孔結構幾乎消失。同樣，隨著α-AMP添加量逐漸增加，馕的網格狀氣孔亦逐漸減少。β-AMP質量分數分別為5%、10%、15%和20%的馕內部氣孔與小麥馕較為相似，這與表1中添加10%或15% β-AMP的馕具有較好的回復性和彈性相一致。

表1 不同類型馬鈴薯泥對馕質構特性的影響

圖1 馕的微觀結構(150×)

2.3 糖類物質含量

小分子糖類物質對甜味味覺起到主要作用，還會與食品體系中的游離氨基酸發生美拉德反應，影響產品的味道。如圖2所示，不同馕樣品中葡萄糖、蔗糖、果糖等3種小分子糖類物質含量存在顯著差異。與未添加馬鈴薯泥的小麥馕相比，隨著MP添加量逐漸增加，MP馕中葡萄糖含量也隨之增加；果糖呈現先增加后降低的趨勢；蔗糖呈現先降低后增加的趨勢。隨著MP添加量增加，馕中果糖和蔗糖的含量呈現上述變化趨勢，可能與小麥粉和馬鈴薯泥中果糖和蔗糖的含量存在差異，同時MP馕在焙烤過程中果糖與蛋白質反應形成美拉德反應產物有關。隨著α-AMP添加量逐漸增加，α-AMP馕中葡萄糖的含量也呈現增加的趨勢；而隨著β-AMP添加量逐漸增加，β-AMP馕中葡萄糖的含量呈現先增加后降低的趨勢。比較而言，α-AMP添加導致馕中葡萄糖含量增加最多，可能與α-淀粉酶可以隨機水解淀粉分子內部的α-1,4 糖苷鍵，將淀粉水解成葡萄糖等小分子糖有關[11]。而β-淀粉酶作為一種外切酶，從淀粉分子的非還原末端依次切下麥芽糖分子，從淀粉非還原性末端開始依次切開間隔 α-1,4-糖苷鍵，水解產物主要為麥芽糖、β極限糊精和少量葡萄糖[9]。總的來說，MP和α-AMP添加導致馕中葡萄糖含量增加，果糖和蔗糖的含量降低；而β-AMP添加導致馕中葡萄糖和果糖含量增加，蔗糖含量降低。

圖2 不同類型馬鈴薯泥對馕中糖類物質組成的影響

2.4 氨基酸含量

不同氨基酸具有不同的呈味特性，可直接影響甜、咸、酸、苦和鮮等味覺感知，對馕的整體風味產生重要影響。同時，烘焙過程中馕中不同組分會發生復雜的化學反應，氨基酸可與還原糖等和羰基化合物之間發生美拉德反應，生成類黑精、還原酮及揮發性雜環化合物，這些物質是食品色澤和風味的主要來源[14]。由表2可知，所有馕樣品中均檢測到17種氨基酸，其中包括3種鮮味氨基酸，5種甜味氨基酸，8種苦味氨基酸，1種無味氨基酸。小麥馕中總氨基酸含量為142.61 mg/g，當MP質量分數為5%時，氨基酸含量增加至154.21 mg/g。但是，隨著MP添加量進一步增加，馕中氨基酸含量呈現降低的趨勢。隨著α-AMP或β-AMP添加量逐漸增加，馕中總氨基酸含量呈現降低的趨勢，可能與酶解馬鈴薯泥中葡萄糖等小分子糖含量較高，有利于美拉德反應發生，導致其中氨基酸含量減少有關。如圖3所示，不同馕樣品中氨基酸組成與含量存在顯著差異，呈味氨基酸共同作用賦予馕獨特的風味。添加β-AMP比α-AMP更加有利于保留馕中的呈味氨基酸。

表2 不同馕中氨基酸含量/mg/g

圖3 馕中呈味氨基酸組成

2.5 揮發性風味物質

如表3所示，小麥馕中共檢出34種揮發性化合物，包括：醛類10種、醇類5種、酮類1種、酸類4種、酯類3種、烯烴類3種、烷烴類2種、酚類2種、其他化合物4種，這些化合物共同構成了小麥馕的風味。不同馬鈴薯泥添加導致風味化合物種類和含量差異較大。

表3 不同馕中揮發性風味成分

在小麥馕、MP馕、α-AMP馕和β-AMP馕中共同檢測出的揮發性風味化合物共有18種，在MP馕中檢出新增揮發性化合物共計16種，在α-AMP馕中檢出新增揮發性化合物共計14種，在β-AMP馕中檢出新增揮發性化合物共計16種。在新增化合物中，苯乙醛有杏仁和櫻桃的香味[15-17]，1-辛醇有柑橘、橙皮和玫瑰的氣息[18,19]，麥芽酚有似焦香奶油糖特殊香氣[20]。這些揮發性化合物可以增加馬鈴薯馕的香味成分，有助于形成馬鈴薯馕特殊的風味，可能與馬鈴薯泥中的脂類氧化裂解、糖降解以及美拉德反應有關[21,22]。

2.6 電子鼻檢測

不同馬鈴薯馕電子鼻檢測PCA分析結果如圖4所示，PC1和PC2的貢獻率之和接近98.64%，能夠較好的反映原始高維矩陣數據的信息，其中PC1的貢獻率為96.14%，PC2的貢獻率為2.50%，PC1的方差貢獻率遠大于PC2，表明PC1軸向右距離越大，樣品差異性越大。在PC1上可以大致將樣品劃分為4個區域，小麥馕與添加20% α-AMP的α-AMP馕與重疊較多，屬同一區域；而分別添加5%、10%、15%MP的MP馕與分別添加5%、10%、15% α-AMP的α-AMP馕在PC1上較為接近，可區分為一個區域；添加15%、20% β-AMP的β-AMP馕重疊較多，風味特征相似；添加20%MP的MP馕與分別添加5%、10% β-AMP的β-AMP為同一區域。結合傳感器對每個樣品的響應值可見，小麥馕和添加20% α-AMP的α-AMP馕的電子鼻響應值最低，而所有β-AMP馕樣品的響應值均較高，揮發性氣味明顯增強，表明β-AMP比MP和α-AMP賦予馕更多的風味物質，該結果與表3中GC-MS檢測結果相符。

注：(A)表示小麥馕；(B)～(E)表示MP添加量分別為5%、10%、15%和20%的MP馕；(F)～(I)表示α-AMP質量分數分別為5%、10%、15%和20%的α-AMP馕；(J)～(M)表示β-AMP質量分數分別為5%、10%、15%和20%的β-AMP馕。圖4 不同馬鈴薯馕電子鼻檢測PCA

3 結論

研究添加不同類型馬鈴薯泥對馬鈴薯馕質構和風味品質的影響，結果發現添加了β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥的馕具有良好的回復性和彈性，馕內部保留了均勻的氣孔，可能與酵母可以較好的利用β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥所產生的葡萄糖和麥芽糖等代謝產物有關；α-淀粉酶與β-淀粉酶水解淀粉分子的方式不同，其具有高效的催化效率，與添加α-淀粉酶酶解馬鈴薯泥相比，添加β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥更加有利于保留馬鈴薯馕不同的呈味氨基酸。而且添加β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥的馕與小麥馕的揮發性風味差異顯著，可能與苯乙醛、辛醇、麥芽酚等新增揮發性化合物有關。