甘薯全粉對小麥面團(tuán)及饅頭品質(zhì)的影響

張鳳婕，張?zhí)煺Z，曹燕飛，楊哲，張海靜，李宏軍，2，*

（1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博255049；2.樂陵希森馬鈴薯產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東德州253600）

甘薯，又名地瓜、番薯等，肉多為黃白色，但也有紫色。甘薯富含膳食纖維營養(yǎng)素及胡蘿卜素、鐵、銅、硒等10余種微量元素。它不僅營養(yǎng)豐富，還具有很高的保健價值，被譽(yù)為“抗癌之王”，具有減肥、抗高血壓、增強(qiáng)免疫等功能。我國甘薯產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的80%，但應(yīng)用在工業(yè)加工中僅占10%～20%，并且有相當(dāng)一部分因保藏不當(dāng)而霉?fàn)€。由于甘薯全粉不含面筋蛋白，單獨(dú)的甘薯全粉不能形成面筋，加工性能較差[1]。所以將甘薯全粉添加到小麥粉中制成主食饅頭，不僅符合中國人的消費(fèi)習(xí)慣，提高了甘薯的利用率，同時可以響應(yīng)國家薯類主食化的號召[2]。

關(guān)于甘薯全粉對小麥面團(tuán)和饅頭品質(zhì)特性影響的研究報道較少，馬名揚(yáng)等[3]研究發(fā)現(xiàn)甘薯全粉的添加，顯著影響面團(tuán)的粉質(zhì)和面團(tuán)拉伸特性，面團(tuán)糊化特性顯著降低，甘薯全粉饅頭具有濃郁甘薯香味；有研究表明，綜合考慮紅薯粉對面包面團(tuán)流變學(xué)特性的影響，紅薯粉的添加量應(yīng)不超過8%[4]；張穎等[5]將甘薯全粉添加到面條中，得出了最優(yōu)的工藝條件；Adeyeye等[6]研究并評價了甘薯玉米粉餅干的品質(zhì)特性及可接受性；Yadav等[7]利用甘薯粉、椰菜粉、馬蹄粉開發(fā)出一種對乳糜瀉患者有益的功能性面條；Menon等[8]在淀粉中加入甘薯粉制作面條并研究了面條的烹飪特性及淀粉消化率。

本研究分析不同比例甘薯全粉添加量對面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)的影響，利用激光掃描共聚焦顯微觀察技術(shù)觀察添加甘薯全粉面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)變化，以期為甘薯全粉的進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

甘薯全粉：內(nèi)蒙古希森馬鈴薯全粉有限公司，水分含量13.45%、淀粉含量61.47%、蛋白質(zhì)含量9.81%；雪花小麥粉：五得利面粉集團(tuán)有限公司，水分含量10.43%、淀粉含量68.53%、蛋白質(zhì)含量16.47%；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Kinexus高級旋轉(zhuǎn)流變儀：英國馬爾文儀器公司；F4流變發(fā)酵儀：法國肖邦技術(shù)公司；DFY-1淀粉糊化儀：上海方瑞儀器有限公司；激光掃描共聚焦顯微鏡：德國徠卡公司；BRF-18C冷藏醒發(fā)箱：廣州展卓商用設(shè)備制造有限公司；MT140型系列壓面機(jī)：棗陽市巨鑫機(jī)械有限公司；多功能電熱鍋：山東鍋老大電器有限公司；TA.XT.plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro Systems公司；CM-3600A色彩色差儀：日本KONICA MINOLTA公司；B15三功能攪拌機(jī)：廣東力豐機(jī)械制造有限公司；JZC-TSE-30型電子天平：福州科迪電子技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 混配粉的配制及饅頭工藝流程

按照10%、20%、30%、40%、50%的比例將甘薯全粉添加進(jìn)小麥粉中，混合均勻備用，以小麥粉（0%）為對照。

稱取甘薯全粉和面粉混配粉共計(jì)200 g混和均勻，加入2 g活性干酵母（在36℃溫水中活化3 min）揉成面團(tuán)，總加水量根據(jù)粉質(zhì)儀的吸水率添加；將面團(tuán)放入醒發(fā)箱中發(fā)酵60 min，控制醒發(fā)箱發(fā)酵溫度和相對濕度分別在36℃和80%[9]；然后放入壓面機(jī)中壓延12次取出切割，每個面團(tuán)質(zhì)量約為100 g，手工成型；將成型饅頭坯置于醒發(fā)箱中醒發(fā)15 min，然后放入蒸鍋中蒸制20 min，加熱結(jié)束5 min后開蓋取出，冷卻1 h，待測。

1.3.2 面團(tuán)動態(tài)流變特性測定

參照黃蓮燕等[10]的方法稍作修改，采用高級旋轉(zhuǎn)流變儀測定面團(tuán)的動態(tài)流變特性。將和好的面團(tuán)用搟面杖搟成2 mm的薄餅，用保鮮膜包住于室溫（25℃）松弛10 min。面團(tuán)在直徑為40 mm的光滑平板模具上進(jìn)行動態(tài)流變測定，用刮板刮去多余的面團(tuán)，蓋上保護(hù)蓋，并加入硅油防止水分蒸發(fā)。開始測試前使面團(tuán)在平行板上進(jìn)行5 min穩(wěn)定平衡，以排除面團(tuán)中殘余機(jī)械作用力對結(jié)果造成影響。分別對樣品進(jìn)行應(yīng)力測試和頻率掃描動態(tài)流變試驗(yàn)。應(yīng)力測試參數(shù)設(shè)定：頻率為1 Hz，應(yīng)力范圍為0.01%～10%；頻率掃描測試參數(shù)為：溫度25℃，應(yīng)力0.1%，頻率變化范圍0.1 Hz～10 Hz，研究彈性模量（G'）、黏性模量（G″）和損耗角正切值（tanδ=G″/G′）隨頻率的變化。

1.3.3 面團(tuán)發(fā)酵流變特性測定

使用F4流變發(fā)酵儀測定甘薯全粉對面團(tuán)發(fā)酵流變特性的影響，測試條件為[11]：溫度36℃、時間默認(rèn)3 h、配重 2 000 g（測試配質(zhì)量 0.5 kg，默認(rèn) 4 片）、面團(tuán)質(zhì)量為315 g。

1.3.4 面團(tuán)糊化特性測定

糊化特性測定方法參照GB/T 14490-2008《糧油檢驗(yàn)谷物及淀粉糊化特性測定粘度儀法》略作修改，稱取2 g樣品放入燒杯內(nèi)，加蒸餾水25 mL充分?jǐn)嚢韬蟠谩?shù)設(shè)置為[12]：0～30 min內(nèi)在35℃下以1.5℃/min的速度升溫到95℃，然后在95℃下恒溫20 min，在20 min內(nèi)溫度降至50℃，然后在50℃下恒溫10 min，測試結(jié)束。

1.3.5 饅頭比容測定

饅頭冷卻1 h后，采用小米替換法測定饅頭體積，使用電子天平測定饅頭質(zhì)量，重復(fù)測定3次。按下列公式計(jì)算饅頭的比容[13]。

式中：λ 為饅頭比容，mL/g；v 為饅頭體積，mL；m為饅頭質(zhì)量，g。

1.3.6 饅頭亮度測定

取3個有代表性的饅頭，經(jīng)測定比容后將饅頭剝皮，從饅頭中間部位開始，分別向兩邊切兩片兩厘米厚的饅頭片，在色彩色差儀上分別測定每一切片瓤與皮3個不同位置的亮度值（L*），取平均值[14]。

1.3.7 饅頭質(zhì)構(gòu)測定

取冷卻后的甘薯饅頭，在其中心部分沿豎直方向切成大約2 cm厚的均勻薄片，取中間2片，采用TA.XT.plus型質(zhì)構(gòu)儀質(zhì)地剖面分析模式，測定饅頭瓤的硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性、回復(fù)性5個指標(biāo)[15]。測試參數(shù)為[16]：P/36R壓盤式探頭；測試前中后速率分別為2.00、1.00、2.00 mm/s；壓縮程度 60%；觸發(fā)力 5 g；2 次壓縮時間間隔5 s。

1.3.8 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)測定

參考Silva等[17]的方法，用乙醇為溶劑，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate，F(xiàn)ITC）和 0.05%羅丹明 B，以 1∶1（體積比）對面團(tuán)進(jìn)行避光染色1 h，用蒸餾水清洗面團(tuán)，直到清洗液澄清無色為止。隨后蓋上蓋玻片，置于激光掃描共聚焦顯微鏡下觀察。FITC和羅丹明B的激發(fā)/發(fā)射波長分別為488/518 nm和568/625 nm。淀粉被異硫氰酸熒光素結(jié)合在激發(fā)波長下呈綠色，蛋白質(zhì)被羅丹明B結(jié)合在激發(fā)波長下成紅橙色。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

每次測試均3次重復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，使用OriginPro 9.1軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯全粉對面團(tuán)動態(tài)流變特性的影響

甘薯全粉添加量對面團(tuán)彈性模量的影響見圖1，甘薯全粉添加量對面團(tuán)黏性模量的影響見圖2，甘薯全粉添加量對面團(tuán)損耗角正切值的影響見圖3。

圖1 甘薯全粉添加量對面團(tuán)彈性模量的影響Fig.1 Effect of sweet potato whole flour on elasticity modulus（G'）of dough

圖2 甘薯全粉添加量對面團(tuán)黏性模量的影響Fig.2 Effect of sweet potato whole flour on viscosity modulus（G″）of dough

圖3 甘薯全粉添加量對面團(tuán)損的影響Fig.3 Effect of sweet potato whole flour on loss factor tanδ of dough

流變儀可以測定面團(tuán)的黏彈性質(zhì)，其測試的主要參數(shù)彈性模量G'是耗角正切值指儲存在物質(zhì)中的或經(jīng)過一個振動周期的正弦形變后所恢復(fù)的能量，它所代表的是物質(zhì)的彈性本質(zhì)；黏性模量G″是指每個周期的正弦形變所消耗或損失的能量，它代表的是物質(zhì)的黏性本質(zhì)。由圖1、圖2可以看出，面團(tuán)的彈性模量和黏性模量隨頻率的增加而不斷增大，且面團(tuán)的彈性模量均大于黏性模量，說明在面團(tuán)中分子間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的交聯(lián)作用[18]。在相同頻率下，隨著甘薯全粉添加量的增大，面團(tuán)的G′和G″呈逐漸增大的趨勢。原因可能是在面團(tuán)形成期間一定量的甘薯全粉與小麥粉中的谷蛋白發(fā)生交聯(lián)，使面團(tuán)的黏彈性升高[19]。損耗角正切值tanδ=G″/G′，表示面團(tuán)樣品中黏性與彈性的比例。

由圖3可以看出tanδ均小于1，且隨著甘薯全粉添加量的增大，面團(tuán)的tanδ逐漸減小，這表明面團(tuán)的彈性起到重要作用，由于面筋蛋白中聚合反應(yīng)降低，蛋白分子網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)度下降，使面團(tuán)結(jié)構(gòu)的固體性質(zhì)增加，這與Liu等[20]的研究結(jié)果相似。

2.2 甘薯全粉對面團(tuán)發(fā)酵流變特性的影響

甘薯全粉添加量對面團(tuán)發(fā)酵流變特性的影響見表1。

表1 甘薯全粉添加量對面團(tuán)發(fā)酵流變特性的影響Table 1 Effect of sweet potato whole flour on rheological properties of dough

由表1可知，隨甘薯全粉添加量的增加，面團(tuán)的最大膨脹高度顯著降低，尤其是添加量50%的甘薯全粉面團(tuán)，與對照組相比降低了68.5%，可能是添加甘薯全粉后面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差，導(dǎo)致面團(tuán)的持氣量減少。氣體釋放曲線最大高度隨甘薯全粉添加量的增加而增加，即酵母在發(fā)酵過程中的整體產(chǎn)氣量增大。CO2總產(chǎn)氣量隨甘薯全粉添加量的增加而顯著增加，原因可能是甘薯全粉中含有一定的黏液多糖類物質(zhì)，酵母利用這些多糖在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳和其它氣體物質(zhì)[21]。而面團(tuán)的持氣率逐漸下降，可能是甘薯全粉添加過多后面團(tuán)結(jié)構(gòu)在發(fā)酵過程中塌陷所致，面團(tuán)持氣率是保留在面團(tuán)中的CO2體積與CO2總體積的比值，代表了面團(tuán)的持氣性，它直接影響?zhàn)z頭的體積，這與本文研究隨著甘薯全粉添加量的增加，饅頭比容逐漸減小保持一致。

2.3 甘薯全粉對面團(tuán)糊化特性的影響

甘薯全粉添加量對面團(tuán)糊化特性的影響見表2。

由表2可知，和對照組相比隨著甘薯全粉添加量的增加，混配粉的峰值黏度、降落值、回升值均逐漸減小，但混配粉的糊化溫度變化不顯著。混配粉的糊化特性曲線見圖4。

表2 甘薯全粉添加量對面團(tuán)糊化特性的影響Table 2 Effect of sweet potato whole flour on pasting properties of dough

由圖4可以看出，與對照組相比，添加甘薯全粉后面團(tuán)的糊化特性曲線明顯下降，且隨著甘薯全粉添加量的增加，面團(tuán)的糊化特性曲線呈下降趨勢。峰值黏度與直支鏈淀粉的相對含量有關(guān)，在一定條件下直鏈淀粉含量與峰值黏度顯著正相關(guān)[22]。添加甘薯全粉后，混配粉中的支鏈淀粉含量增多，淀粉在解熱后易吸水膨脹糊化，直鏈分子間作用減弱，使黏度減小[23]。回生值可反映出淀粉分子的重結(jié)晶程度，回生值越小，抗老化能力越強(qiáng)。在冷卻過程中支鏈淀粉由于空間位阻作用不易重新聚集[23]，導(dǎo)致回生值較低，說明添加甘薯全粉可以減緩小麥粉的老化。因此，添加甘薯全粉可能會在加工過程中對小麥粉產(chǎn)生影響。

2.4 甘薯全粉對饅頭品質(zhì)的影響

2.4.1 比容

甘薯全粉添加量對饅頭比容的影響見圖5。

圖4 混配粉的糊化特性曲線Fig.4 Pasting characteristic curve of mixed flours

圖5 甘薯全粉添加量對饅頭比容的影響Fig.5 Effect of sweet potato whole flour on the specific volume of steamed bread

由圖5可知，隨著甘薯全粉添加量的增加，饅頭的比容在逐漸下降。與對照組相比，當(dāng)添加量為10%～20%時，比容變化不顯著，添加量30%以后饅頭比容顯著降低。當(dāng)甘薯全粉添加量過多時，對面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生稀釋的效果，在蒸制過程中酵母使饅頭體積最大限度地膨脹受到了限制[24]，造成饅頭比容的減小。

2.4.2 亮度

甘薯全粉添加量對饅頭亮度的影響見圖6。

圖6 甘薯全粉添加量對饅頭亮度的影響Fig.6 Effect of sweet potato whole flour on the brightness of steamed bread

L*值是表示為光澤亮度的值，其數(shù)值越大，表明物體表面越光亮，顏色越白。甘薯全粉呈淡黃色，加水后顏色會變深。由圖6可知，與對照組相比，隨著甘薯全粉添加量的增加，饅頭的L*值逐漸變小，且饅頭瓤的L*值比饅頭皮的L*值大，表明隨著甘薯全粉添加量的增加，饅頭的顏色越來越暗，且饅頭瓤的顏色比饅頭皮暗。饅頭色澤的變化有兩個原因：一可能與甘薯全粉本身特有的色澤有關(guān)，趙玲玲等[25]研究發(fā)現(xiàn)饅頭亮度降低與香菇超微全粉特有的色澤有關(guān)；二可能是在加工過程中甘薯組織內(nèi)部的多酚氧化酶發(fā)生酶促褐變[26]，導(dǎo)致饅頭色澤受到了影響。

2.4.3 質(zhì)構(gòu)

甘薯全粉添加量對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響見表3。

表3 甘薯全粉添加量對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of sweet potato whole flour on the texture of steamed bread

由表3可知，與對照組相比，添加甘薯全粉后饅頭的硬度顯著增加，且隨著甘薯全粉添加量的增加，饅頭的硬度逐漸增加，當(dāng)添加量超過30%時，饅頭的硬度增加速率變緩，饅頭的彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性變化不顯著。隨甘薯全粉添加量的增加，饅頭彈性、回復(fù)性顯著降低，黏著性、咀嚼性明顯增大，與對照組相比，甘薯全粉的加入使饅頭的黏著性、咀嚼性和回復(fù)性顯著增大。原因可能是甘薯全粉的添加稀釋了面團(tuán)中的面筋蛋白，阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，面團(tuán)沒有充分膨脹[27]，使制作的饅頭硬度、黏著性和咀嚼性增加，彈性和回復(fù)性變差。

2.5 甘薯全粉對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

甘薯全粉對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖7。

圖7 甘薯全粉對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.7 Effect of sweet potato whole flour on dough microstructure

由圖7可知，隨著甘薯全粉添加量的增加，面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越稀疏而細(xì)碎，無法形成緊湊、連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，甘薯全粉添加量40%、50%的面團(tuán)幾乎快看不到面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。面筋蛋白通過吸水形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒包裹在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可以對面筋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行填充。與對照組相比，隨著甘薯全粉添加量的增加，淀粉顆粒無法被包裹，暴露的淀粉顆粒數(shù)目增加，這可能是由于甘薯全粉添加量增多后稀釋了面筋蛋白的含量，使面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性變差，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，使其包裹淀粉顆粒的能力變差[28]所致。

3 結(jié)論

甘薯全粉對面團(tuán)特性及饅頭品質(zhì)均有顯著影響。隨著甘薯全粉添加量的增加，面團(tuán)的G′和G″呈逐漸增加的趨勢，面團(tuán)的tanδ逐漸減小，面團(tuán)的最大膨脹高度和面團(tuán)持氣率顯著降低，而氣體釋放曲線最大高度和CO2總產(chǎn)氣量隨甘薯全粉添加量的增加而增加。與對照組相比，添加甘薯全粉后面團(tuán)的糊化特性曲線明顯下降，隨著甘薯全粉添加量的增加，混配粉的峰值黏度、降落值、回升值均減小，糊化溫度的變化不明顯。甘薯全粉的加入使饅頭的硬度、黏著性、咀嚼性逐漸增加，彈性、回復(fù)性隨甘薯全粉的添加顯著降低，當(dāng)添加量達(dá)到30%后，饅頭的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性的變化較規(guī)律，與對照組相比，甘薯全粉的加入使饅頭的硬度、黏著性和咀嚼性顯著增大，同時使饅頭比容減小，亮度變暗。甘薯全粉的加入阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，破壞了面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)，從而會對饅頭的品質(zhì)特性產(chǎn)生影響。