馬鈴薯全粉對中筋小麥面團熱機械學和烘焙特性的影響

梁 強，姚英政，曾詩琴，宣 樸

(四川省農業科學院農產品加工研究所, 四川 成都 610066)

【研究意義】馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)，屬雙子葉植物茄科茄屬多年生草本植物，原產于南美洲西海岸的安第斯山區[1]，常作一年生栽培。馬鈴薯具有耐寒、耐旱、耐瘠薄和環境適應性強的種植特點，并且產量高、營養素豐富均衡[1]，是我國四大主糧之一[2]。目前，馬鈴薯以鮮食為主，同時既有馬鈴薯全粉、淀粉為主的半成品，也有粉絲、薯泥和薯片等休閑食品。馬鈴薯全粉最大限度地保存了它天然感官特性和營養價值[3-4]，符合消費者追求營養健康的需求。國內外馬鈴薯全粉主要作為輔料添加到各類食品中應用[3]，2015年國家馬鈴薯主食化戰略啟動后，將馬鈴薯做成各類主食產品成為研究的熱點，其中馬鈴薯全粉與小麥面粉相結合制作馬鈴薯面制主食是一個重要形式。與傳統面制食品相比，馬鈴薯面制食品的營養素更加均衡，品質得到改善，面制主食種類更豐富。根據蛋白質含量多少和質量高低，小麥面粉可分為高筋(又稱強筋)、中筋和低筋面粉[5-6]，它們的加工特性、品質特性和適用范圍各有不同?！厩叭搜芯窟M展】大多數研究者[7-13]采用高筋小麥面粉與馬鈴薯全粉進行復配，對混合粉面團的流變學特性及其制品的加工工藝和品質特性進行研究，但是對馬鈴薯-中筋小麥面團熱機械學特性和烘焙特性的研究尚未見報道?！颈狙芯壳腥朦c】本文以四川主產的中筋小麥面粉與馬鈴薯全粉配成的不同比例的混合粉為研究對象，分析其面團的熱機械學特性和烘焙特性?！緮M解決的關鍵問題】為四川本土乃至西南地區馬鈴薯面制主食的配方和工藝改進提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗材料：中筋小麥面粉(面筋含量10.8 g/100 g)、馬鈴薯全粉(大西洋，熟粉)，市售。

實驗儀器：Mixolab2型混合實驗儀(法國肖邦公司)；Alveo-Consistograph型稠度吹泡儀(法國肖邦公司)；電子天平(奧克斯公司)；電熱鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司)；面筋測定儀(瑞典波通儀器公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 混合粉的制備 將馬鈴薯全粉和中筋小麥面粉(基礎面粉)按照1∶9(10 %)、2∶8(20 %)、3∶7(30 %)、4∶6(40 %)的比例分別復配成混合粉，以基礎面粉為空白對照(0 %)，存放于溫度(20±2)℃、相對濕度60 %±5 %和通風避光環境中備用。

1.2.2 面團熱機械學特性的測定 測定方法采用Chopin+標準測試協議[14]?；A面粉以及混合粉與水形成的面團總重量均為75 g。工作程序條件：目標扭矩(C1)為1.10 N·m；揉混轉速為80 r/min；初始溫度為30 ℃，保溫8 min；然后以4 ℃/min的速度升溫至90 ℃，保持7 min；再以-4 ℃/min的速度降溫至50 ℃，保持5 min。根據Mixolab2扭矩曲線分析混合粉面團在實驗過程中的各個流變特性參數[15-16]，見表1。

1.2.3 面團烘焙特性的測定 面團烘焙特性的測定采用恒量加水的方法，即根據基礎面粉和混合粉的含水量來調整和面加鹽水量(2.5 % NaCl溶液)，使得基礎面粉和混合粉在15 %濕基下的吸水率均為50 %。吹泡測定具體參考AACC 54-30A方法[17]，獲取各個烘焙特性參數[18]，見表2。

1.2.4 統計分析 每個樣品測試重復3次，結果表示為平均值±標準偏差。SPSS軟件(Version 16.0)用于不同值之間的方差分析和Tukey值之檢驗，顯著性差異值為P<0.05。OriginPro軟件(Version 8.5.1)進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 混合實驗儀特性曲線分析

從圖1可以看出，向基礎面粉中添加馬鈴薯全粉后，混合粉的粉質曲線和粘度曲線均發生了明顯的變化，尤其是當馬鈴薯全粉的添加量超過20 %后，與基礎面粉相比，混合粉的粘度曲線形狀發生較大的變化，表現在曲線變得更平緩，粘度峰值C3低于粘度保持值C4。

表1 面團熱機械學參數的含義和所表征的特性

表2 面團烘焙特性參數的含義和所表征的特性

A:基礎面粉；B:馬鈴薯全粉10 %；C:馬鈴薯全粉20 %；D:馬鈴薯全粉30 %；E:馬鈴薯全粉40 %A: Base flour; B:10 % Potato flakes; C:20 % Potato flakes; D:30 % Potato flakes; E:40 % Potato flakes圖1 基礎面粉和混合粉面團的Mixolab曲線Fig.1 Mixolab curves of base flour and mixed powder dough

2.2 馬鈴薯全粉對面團粉質特性的影響

從表3可以看出，在基礎面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時，不同比例混合粉面團的最大扭矩幅度均可以達到(1.10±0.05)N·m；面團的吸水率隨著馬鈴薯全粉占比的增加而顯著增加，這是由于馬鈴薯全粉的含水量(7 %)比基礎面粉低(14 %)，更主要的是馬鈴薯淀粉含量高且已預糊化，破壞了淀粉分子間的氫鍵而釋放出羥基，增強了顆粒的親水性[1,8,19]。隨著馬鈴薯全粉比例的增加，面團的形成時間顯著降低，當添加量達到40 %時，其值僅為0.50 min，這是由于馬鈴薯全粉的混入，使得混合粉中的小麥面筋蛋白含量降低，而少量的面筋將更快地吸水膨脹形成三維網絡結構[20]，或是馬鈴薯全粉中淀粉糊化度高且具有較高的吸水速率，使得面團的最大稠度值提前出現[1,19]；同樣的，面團的穩定時間顯著降低，當添加量達到40 %時，其值僅為0.37 min，遠低于基礎粉面團的穩定時間(6.40 min)，這是因為混合粉中的低含量的小麥面筋蛋白(僅6.48 g/100 g)過度吸水，形成低穩定性的三維網絡面筋結構[20]。

表3 馬鈴薯全粉對面團粉質特性的影響

注：同列上標字母不同表示在P< 0.05水平差異顯著，下同。

表4 馬鈴薯全粉對面團強度和弱化的影響

表5 馬鈴薯全粉對面團淀粉糊化和老化特性的影響

2.3 馬鈴薯全粉對面團強度和弱化的影響

從表4可以看出，隨著馬鈴薯全粉比例(0～40 %)的增加，面團的韌性值C2顯著降低，當添加比例達到30 %時，其值僅為0.03 N·m，面團韌性降低幅度高達91.18 %，表明混合粉面團的抗形變能力急劇變弱。從面筋網絡弱化速率α(α絕對值越大，弱化越大)來看，馬鈴薯全粉可以使其明顯減弱，但是面團的機械弱化隨之顯著增加，當添加比例達到30 %時，其值高達0.84 N·m，面團機械弱化增加幅度達79.76 %，馬鈴薯全粉使面團承受機械攪拌的能力減弱；在相同的熱處理下，面團的熱弱化顯著降低，當添加比例達到30 %時，面團熱弱化降低幅度為54.1 %，說明馬鈴薯全粉具有降低面團熱弱化的作用；雖然馬鈴薯全粉可以顯著降低面團的熱弱化，但不足以彌補其產生的機械弱化，因此面團的總弱化顯著增加，在添加比例30 %時，面團總弱化增加幅度達42.31 %。由此推斷，馬鈴薯全粉使得混合粉面團的加工特性變差，是因為混合粉中小麥面筋占比降低，使得面團抗機械攪拌能力減弱[21]，糊化淀粉占比增加，導致面團過度吸水，使得馬鈴薯-中筋小麥面團越易流變[20]，面團強度降低。

2.4 馬鈴薯全粉對面團淀粉糊化特性和老化特性的影響

從表5可以看出，在基礎面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時，馬鈴薯全粉可以顯著地降低面團的C3值，顯著地減弱糊化作用(C3-C2)和糊化速度β。這可能是因為馬鈴薯全粉在制備過程中發生糊化反應，冷卻后淀粉分子鏈斷裂減短和變小，使其粘滯阻力減小[1,19]，面團中糊化淀粉的占比越來越高，影響著面團淀粉糊化特性。馬鈴薯全粉可以明顯增大淀粉酶降解淀粉速度γ，但與添加量之間沒有明顯的趨勢。

在蒸煮穩定性方面，馬鈴薯全粉可以提升蒸煮穩定性(C4/C3)，對馬鈴薯面條蒸煮過程具有重要意義。馬鈴薯全粉可以顯著地降低面團淀粉老化，在添加比例至40 %時，老化值降低幅度達87.61 %，使得馬鈴薯面制品比純小麥面制品更易被人體消化吸收，因為馬鈴薯全粉中支鏈淀粉含量高于直鏈淀粉[1,19]，支鏈淀粉的結構呈三維網狀空間分布，妨礙了微晶素氫鍵的形成[1,22]。支鏈淀粉形成的凝膠為熱可逆凝膠，其熔點為40～60 ℃[22]，在高溫時，馬鈴薯糊化淀粉粘度保持恒定；當溫度降低時，面團中蛋白質凝膠逐漸形成，而使其粘度上升，淀粉和蛋白質兩者相互作用形成結構更復雜、強度更大的復合凝膠體，使得超過30 %的混合粉面團的粘度保持值C4高于粘度峰值C3。

表6 馬鈴薯全粉對面團烘焙特性的影響

2.5 馬鈴薯全粉對面團烘焙特性的影響

從表6可以看出，在基礎面粉中添加0～40 %馬鈴薯全粉時，馬鈴薯全粉可以顯著提高面團的韌性(P值)，會明顯地增強烘焙產品的硬度，這是因為在加水量恒定的情況下，馬鈴薯全粉增大了混合粉的吸水率(從粉質特性已經得到的結論)和糊化淀粉在面團中的占比，面團的粘度更高[1]，面團所需要的形變壓力增大；但是，面團的彈性指數(Ie值)顯著地降低，尤其是當馬鈴薯全粉添加量超過20 %后，說明面團彈性不足[18]。馬鈴薯全粉使面團的L值和G值均顯著地降低，說明混合粉面團的延展性能降低，其加工特性降低；而P/L值增加，表示添加馬鈴薯全粉后，該混合粉不適于做酥脆性餅干，而適合于制作韌性餅干[18]。馬鈴薯全粉會顯著地降低面團的W值，這是由于混合粉中的面筋占比降低，形成穩定性低的三維網絡面筋結構[18,20]，導致面團的面筋強度減弱、持氣性能變差和烘焙能力降低，烘焙成品質地密實、體積變小和口感變差。雖然馬鈴薯全粉會顯著地影響中筋小麥面團的烘焙特性，但是在中筋面粉中添加10 %～20 %馬鈴薯全粉制作韌性較強的烘焙產品的品質和口感，可以被接受。

3 討 論

面團制作是面制食品必經環節，其質量直接影響著最終產品的品質。通過分析馬鈴薯全粉對中筋小麥面團特性和烘焙特性發現，雖然與劉麗宅[7]、劉竟峰[10]和Pu[23]等人采用馬鈴薯-高筋小麥面粉測定的結果具有相類似的趨勢，但是影響的幅度或拐點卻有很大的差異。這些差異主要表現：馬鈴薯全粉添加量在0～40 %范圍內，對中筋和高筋小麥面粉的吸水率、穩定時間、形成時間和面團弱化都成線性下降，而對中筋小麥面團的影響要大于高筋小麥面團；在0～10 %范圍內，高筋和中筋小麥面團強度無差異，超過10 %后，中筋面團強度急劇下降，而高筋面團強度下降更為平緩；在0～20 %范圍內，高筋和中筋小麥面團的C3、老化特性和糊化特性均無差異，超過20 %后，對中筋小麥面團影響遠遠大于高筋小麥面團；馬鈴薯全粉可以提升中筋面團的蒸煮穩定性，而對高筋面團沒有顯著效果。馬鈴薯-中筋小麥面粉的烘焙特性值變化趨勢與Tooba[24]、Fendri[25]將麩皮、豌豆和蠶豆纖維添加到小麥面粉中具有類似的變化結果，都是因為混合粉中面筋蛋白被稀釋。這些面團指標值的變化都指向混合粉中的添加物馬鈴薯全粉，致使整個小麥面團組成的種類和數量發生變化，與純小麥面團的加工特性與品質特性具有顯著差異。

4 結 論

隨著中筋小麥面粉中馬鈴薯全粉占比(0～40 %)的增加，混合粉面團的吸水率最大增加到105 %，形成時間和穩定時間最低分別下降到0.50和0.37 min，面團強度降低，總弱化提高到1.12 N·m，表明混合粉的加工特性降低；混合粉面團的糊化作用最弱減到0.21 N·m，蒸煮穩定性最高可提升到1.06，老化可延緩至0.14 N·m，表明馬鈴薯主食面制產品的品質受到較大影響；混合粉面團的韌性值可提高到114.25 mm，而破裂點值、充氣指數、彈性指數和形變能量均降低，尤其是添加20 %～30 %馬鈴薯全粉時，彈性指數急劇下降到0，表明混合粉的延展性能降低，烘焙能力下降。從整體上來看，馬鈴薯全粉會降低中筋小麥面制品的加工特性和品質特性，但添加10 %～20 %馬鈴薯全粉制作的面制食品，既可使其營養素更均衡，又可接受其食用品質。因此，要獲得品質更優良的馬鈴薯主食面制產品，需要對高比例(≥20 %)的馬鈴薯-中筋小麥混合粉進行品質改良研究。