三種干燥方式制備的馬鈴薯粉對小麥饅頭品質的影響

鮑歡，周家萍，于璟琳*

1. 天津科技大學食品營養與安全國家重點實驗室（天津 300457）；2. 天津科技大學食品科學與工程學院（天津 300457）

饅頭是中國的一種傳統發酵食品，幾個世紀以來，小麥饅頭一直作為主食出現在各家各戶的餐桌上。由于品種和環境的不同，不同地區的小麥饅頭有著不同的特點，有的結構致密而質地較硬，有的質地柔軟而蓬松。不同的配方和工藝條件也同樣影響小麥饅頭的口感和風味[1-3]。

馬鈴薯不僅能夠提供人類飲食中重要的碳水化合物[4]，還是飲食中重要的營養物質供應者，包括礦物質、蛋白質、膳食纖維等[5]。此外，馬鈴薯果皮和果肉中酚類、花色苷和類胡蘿卜素的含量很高[6]。大量研究表明，這些植物化學物質有抗氧化劑作用，在預防許多慢性疾病中起著至關重要的作用[7]。目前，對于馬鈴薯饅頭的研究主要集中在添加市售馬鈴薯雪花全粉對其品質的影響，試驗采用不同干燥方式制備馬鈴薯粉，并將其代替部分小麥粉，對混合粉的功能性質進行測定，并將混合粉制備馬鈴薯饅頭，研究其對馬鈴薯饅頭品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮馬鈴薯、小麥粉，天津人人樂超市；食用鹽，中鹽烏魯木齊鹽業有限責任公司；無水乙醇（分析純），國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

打漿機（中國美的公司）；離心機（德國Eppendorf公司）；電子恒溫水浴鍋（北京中興偉業儀器制造有限公司）；冷凍干燥機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；干燥烘箱（美國Thermo公司）；質構儀（英國Stable Micro systems公司）。

1.3 方法

1.3.1 不同干燥方式制備馬鈴薯粉

1.3.1.1 冷凍干燥制備馬鈴薯粉（FDPF）

新鮮馬鈴薯→清洗→去皮→切塊→打漿→離心→冷凍（-80 ℃冰箱）→冷凍干燥機（12 h）→制粉

1.3.1.2 乙醇干燥制備馬鈴薯粉（EDPF）

新鮮馬鈴薯→清洗→去皮→切塊→打漿→離心→室溫干燥（48 h）→制粉

1.3.1.3 烘箱干燥制備馬鈴薯粉（ODPF）

新鮮馬鈴薯→清洗→去皮→切塊→打漿→離心→烘箱干燥（48 h）→制粉

1.3.2 不同干燥方式制備馬鈴薯粉掃描電子顯微鏡的測定

用雙面導電膠將1.3.1中制備的過篩后的馬鈴薯粉顆粒均勻平鋪在樣品臺上后進行噴金處理，在5 kV電壓下觀察馬鈴薯粉中淀粉顆粒的微觀結構。

1.3.3 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉的功能性質的測定

1.3.3.1 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉熱特性的測定

分別將三種干燥方式制備的馬鈴薯粉與小麥粉按不同的比例混合（馬鈴薯粉/小麥粉=0/100%，10%/90%，20%/80%，30%/70%，40%/60%和50%/50%），取3 mg混合均勻的樣品于40 μL DSC鋁盤中，按樣品和蒸餾水的比例1∶3混合蒸餾水后在室溫下平衡4 h以上，使得樣品與水充分混合。

1.3.3.2 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉糊黏度的測定

采用快速黏度分析儀（RVA）對1.3.3.1制備的混合粉進行糊黏度性質的測定。稱取2.5 g樣品于RVA鋁桶中，加蒸餾水至28 g。采用儀器自帶程序STD1進行測定。

1.3.3.3 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉溶脹性質的測定

利用Wang等[8]的方法對1.3.3.1制備的混合粉的樣品的溶脹力進行測定，取40 mg樣品放入2 mL離心管底部，向離心管底部加入1 mL去離子水，利用渦流混合器混合離心管中物質，使樣品與水全部混合，95℃溫度下水浴30 min。將上清液小心地轉移至玻璃皿中，對沉淀稱重并記錄后，計算溶脹力。

溶脹力=離心沉淀樣品質量/總樣品質量 （1）

1.3.4 馬鈴薯粉饅頭的制備

馬鈴薯粉饅頭的制備參考小麥粉饅頭的制備方法并進行一些改進[9]。將不同干燥方式制備的馬鈴薯粉按不同比例替代小麥粉（0～50%），每100 g混合粉中添加1 g干酵母和60 mL水，先將酵母溶于35 ℃溫水中，倒入面粉中揉成面團后放于醒發箱中醒發（37℃，80%相對濕度，45 min）；醒發完成后，進行二次揉面，后放于醒發箱中進行二次醒發（27 ℃，75%相對濕度，15 min）；醒發完成后，置于沸水中蒸煮15 min；蒸煮完成后，室溫下冷卻30 min。

1.3.5 馬鈴薯粉饅頭顏色的測定

用色度計測量馬鈴薯饅頭樣品的顏色。

1.3.6 馬鈴薯粉饅頭比體積的測定

將蒸好的馬鈴薯饅頭在室溫下冷卻30 min，利用比容儀測定馬鈴薯饅頭的質量與體積，得到比體積值。

1.3.7 馬鈴薯粉饅頭TPA測定

將蒸好的馬鈴薯饅頭在室溫下冷卻30 min，使用帶有P100探頭的TA-XT2i plus質構儀對馬鈴薯饅頭進行TPA測定，使用測試前和測試后速度均為1.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，觸發力5 g，壓縮形變40%，2次壓縮之間的暫停時間為1 s。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對馬鈴薯粉顆粒微觀結構變化的影響

圖1顯示3種干燥方式制備的馬鈴薯粉樣品的掃描電子顯微鏡測定結果。天然馬鈴薯淀粉包含大顆粒和小顆粒，其顆粒呈橢圓形到球形，表面光滑[10]。冷凍干燥制備的馬鈴薯全粉中淀粉顆粒表面出現明顯的孔洞和凹槽（PF-FD1、PF-FD2），乙醇干燥（PFED1、PF-ED2）和烘箱干燥（PF-OD1、PF-OD2）的干燥過程幾乎不影響馬鈴薯淀粉的表面微觀結構。

圖1 不同干燥方式制備馬鈴薯粉掃描電鏡圖

2.2 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的功能性質

2.2.1 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉熱特性的測定

表1顯示不同比例馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的熱力學參數，其中隨著馬鈴薯粉含量的增加（0～50%）和小麥粉含量的減少（100%～50%），混合粉的起始糊化溫度（To）、峰值溫度（Tp）及最終溫度（Tc）均增加。其中，乙醇干燥和烘箱干燥制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉出現兩個峰值溫度，第1個峰值溫度（TP1）歸因于小麥粉中淀粉的吸熱轉變，第2個峰值溫度（TP2）歸因于馬鈴薯全粉中淀粉的吸熱轉變[11]。但是冷凍干燥制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉沒有出現2個吸熱峰，原因是冷凍干燥破壞淀粉顆粒的表面結構，使其凝膠化起始溫度提前，導致小麥粉的淀粉顆粒的吸熱峰與馬鈴薯粉的淀粉顆粒的吸熱峰重合，所以沒有表現出兩個吸熱峰，而隨著馬鈴薯粉含量的增加，焓值從5.6 J/g增加到9.2 J/g，進一步證實試驗猜測。

表1 馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的熱力學參數

2.2.2 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉糊黏度的測定

不同比例馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的糊黏度特性的測定結果如表2所示。隨著馬鈴薯粉比例增加，3種干燥方式制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉的糊黏度表現出相同規律，其中峰值黏度（PV）、谷值黏度（TV）、最終黏度（FV）、衰減值（BD）、回生值（SB）均升高，而糊化溫度（PT）均下降，原因是小麥淀粉顆粒溶脹力較低，所以小麥粉的糊黏度較低，而馬鈴薯淀粉顆粒由于含有較高的磷含量，糊黏度較高，所以隨著馬鈴薯粉含量增加，混合粉的糊黏度升高。

表2 馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的糊黏度參數

2.2.3 不同干燥方式制備的馬鈴薯粉-小麥粉混合粉溶脹性質的測定

不同比例馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉的溶脹性質測定結果見表3。隨著混合粉中馬鈴薯粉比例的增加，溶脹力增加。由于乙醇干燥和烘箱干燥在制備過程中沒有破壞馬鈴薯淀粉顆粒的結構，保持水和膨脹的能力較好，而冷凍干燥制備的馬鈴薯粉中淀粉顆粒保持水和膨脹的能力低于乙醇干燥和烘箱干燥制備的馬鈴薯粉，與小麥粉混合時，混合粉的溶脹力同樣低于乙醇干燥和烘箱干燥制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉。

表3 馬鈴薯粉與小麥粉混合粉溶脹性質的參數

2.3 馬鈴薯饅頭的制備

不同干燥方式的馬鈴薯粉添加到小麥粉中制備馬鈴薯饅頭，其中冷凍干燥制備的馬鈴薯粉添加量40%，乙醇干燥和烘箱干燥制備的馬鈴薯粉添加量50%。不同馬鈴薯粉添加量與不同干燥方式對馬鈴薯淀粉顆粒的影響有關，冷凍干燥由于在干燥時密閉空間中較高的壓力使得結合水逃離而破壞馬鈴薯淀粉顆粒的表面結構和晶體結構[13,22]，乙醇干燥和烘箱干燥在干燥時的溫度為25～40 ℃，自由水的揮發破壞馬鈴薯淀粉顆粒的表面結構而保留相對完整的晶體結構。因此，馬鈴薯淀粉顆粒的結構是決定馬鈴薯饅頭中馬鈴薯粉添加量并影響饅頭品質的主要因素之一。

2.4 馬鈴薯饅頭顏色的測定

表4顯示馬鈴薯饅頭的顏色特性。結果表示，添加不同比例馬鈴薯粉對饅頭顏色的變化影響較明顯。小麥粉饅頭（WFSB）具有最亮的顏色，隨著馬鈴薯粉增加，饅頭的L*值逐漸下降，a*和b*值逐漸增加。3種干燥方式制備的馬鈴薯粉添加到饅頭中，對饅頭顏色特性的影響程度有差異，冷凍干燥制備的馬鈴薯粉添加到最大添加量（40%）時，饅頭的L*為90.25，a*和b*值分別為0.49和5.74，饅頭的亮度下降，紅色增加，黃色下降；乙醇干燥制備的馬鈴薯粉添加到最大添加量（50%）時，饅頭的L*為87.97，a*和b*值分別為0.67和6.48，饅頭的亮度下降，紅色和黃色增加；烘箱干燥制備的馬鈴薯粉添加到最大添加量（50%）時，饅頭的L*為88.49，a*和b*值分別為0.55和4.92，說明饅頭的亮度下降，紅色增加，黃色下降。馬鈴薯粉由于在干燥的過程中發生酶促褐變，馬鈴薯粉的顏色變暗，3種干燥方式制備的馬鈴薯粉，添加相同比例到小麥粉中制備馬鈴薯饅頭時，烘箱干燥制備的馬鈴薯粉對饅頭的顏色影響較大[12-13]。

表4 馬鈴薯饅頭的顏色特性

2.5 馬鈴薯饅頭比體積的測定

如表5所示，添加不同比例的馬鈴薯粉，饅頭的比體積明顯下降。添加冷凍干燥制備的馬鈴薯粉，添加量從0增加到40%，饅頭的比體積從2.03 mL/g下降到1.04 mL/g；添加乙醇干燥制備的馬鈴薯粉，添加量從0增加到50%，饅頭的比體積從2.03 mL/g下降到1.06 mL/g；添加烘箱干燥制備的馬鈴薯粉，添加量從0增加到50%，饅頭的比體積從2.03 mL/g下降到1.05 mL/g。添加馬鈴薯粉造成饅頭比體積下降的原因可能是馬鈴薯粉中不含有面筋蛋白，造成饅頭面筋網絡結構的破壞[14-15]，降低醒發和蒸煮過程中面團的儲氣量及面團的機械強度[16-17]。

表5 馬鈴薯饅頭比體積的測定

2.6 馬鈴薯饅頭TPA的測定

表6顯示不同比例馬鈴薯粉與小麥粉制備的饅頭的質構（TPA）參數。其中，小麥饅頭的硬度為1 308 N，彈性為0.97，內聚性為0.85，膠著性為1 111，咀嚼性為1 078，回復性為0.54。冷凍干燥制備的馬鈴薯粉從添加量10%增加到40%，饅頭的硬度從2 554 N增加到6 093 N，咀嚼性從1 902增加到3 833，乙醇干燥制備的馬鈴薯粉從10%～50%，馬鈴薯饅頭硬度從2 220 N增加到6 025 N，咀嚼性從1 706增加到2 683，烘箱干燥制備的馬鈴薯粉從10%添加到50%時，饅頭的硬度從1 972 N增加到4 162 N，咀嚼性從1 513增加到2 860。饅頭的硬度和咀嚼性隨著馬鈴薯粉含量的增加而增大，原因可能是馬鈴薯粉代替小麥粉，減少面團中面筋蛋白的含量，破壞面團的面筋網狀結構，使得饅頭的品質變硬，口感變差[18-19]。

表6 馬鈴薯饅頭質構特性

3 結論

采用的3種干燥方式制備馬鈴薯粉，相比于市售的馬鈴薯雪花全粉，3種干燥方式均保留馬鈴薯淀粉顆粒的完整結構，乙醇干燥和烘箱干燥制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉出現2個吸熱峰，3種干燥方式制備的馬鈴薯粉與小麥粉的混合粉均隨著馬鈴薯粉含量增加，糊黏度增加，凝膠質構的硬度增加。將混合粉制備成饅頭，冷凍干燥制備的馬鈴薯粉的最大添加量為40%，乙醇干燥和烘箱干燥為50%，不同添加量是由于干燥過程中對淀粉顆粒的破壞程度不同，冷凍干燥破壞淀粉顆粒的表面結構，隨著馬鈴薯粉含量增加，饅頭的硬度和咀嚼性增加，品質下降。此次研究對今后馬鈴薯主食化的研究提供了理論依據，可以通過馬鈴薯粉與小麥粉混合粉的功能性質預估馬鈴薯主食的品質特性。