馬鈴薯全粉與小麥粉配比對面團品質的影響

魏康 ，王偉濤，魏新林，張杰，王元鳳

1.上海交通大學農業與生物學院（上海 201100）；2.上海師范大學生命科學學院（上海 200030）3.上海麗農農業科技有限公司（上海 201501）；4.上海交通大學重慶研究院（重慶 401122）

在我國，馬鈴薯除了產量高、種植面積廣外，還具有生命力強、環境適應性強、營養價值高等優點[1]。2015年，原農業部把馬鈴薯主糧化工作列入重要議程，明確提出將馬鈴薯建設成繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物。

受飲食習慣的限制與儲存困難、供應困難、處理困難及消費者的產品選擇有限等問題的影響，馬鈴薯產業鏈的發展受阻[2]。中國馬鈴薯加工業面臨加工產品品種少、技術落后的困境[3]，限制了產品的開發及產量的增長，不利于產業發展。研究發現馬鈴薯全粉作為一種優良的食品原料和食品添加劑，以其營養全面、風味好、易加工、耐儲存的特點[4]，可應用于嬰幼兒食品、老人食品、糕點、膨化食品等[5]，受到馬鈴薯食品生產企業和國家糧食儲備機構的重視[6]。研究指出，推動馬鈴薯加工制品的發展，將馬鈴薯加工成適合中國人消費習慣的饅頭、面條等主食產品，從而更好地改善國民飲食結構，實現副食消費向主食消費轉變，由新鮮產品向再加工制品產業化轉變[7]。研究發現，將馬鈴薯粉添加到面團中，能夠增加面團吸水率，縮短面團形成時間[8]，提升面團的品質，是良好的馬鈴薯全粉主食化發展方向。

試驗探究添加馬鈴薯全粉對馬鈴薯全粉-小麥粉混合面團品質的影響，并建立馬鈴薯全粉-小麥粉混合面團品質綜合評價體系，開發馬鈴薯全粉加工產品。試驗結果為馬鈴薯主糧化戰略提供理論支持，拓展馬鈴薯全粉在食品領域的應用范圍，為其他含馬鈴薯食品開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯雪花全粉（甘肅蘭州圣龍有限公司）；小麥粉（蛋白質含量8.0 g/100 g，北京古船食品有限公司）。

1.2 設備與儀器

TA.XT2i質構分析儀（英國Stable Micro Systems公司）；TC6KHB型天平（常熟市雙杰測試儀器廠）；OM250型電子防潮箱（上海歐史拓爾實業有限公司）；BJ200型高速粉碎機（德清拜杰電器有限公司）；Farinograph-E型粉質儀（德國布拉班德公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬鈴薯全粉-小麥粉混合粉及面團的制備

將粉碎的馬鈴薯雪花全粉及面粉過孔徑100 μm篩，馬鈴薯全粉按0，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%和100%添加比例進行混合，將各混合粉樣品分成2份，每份100 g，在恒溫條件下，控制面團稠度500 FU左右，加水揉制成面團，在相對濕度50%、溫度20 ℃條件下醒發0.5 h。

研究馬鈴薯全粉添加量對馬鈴薯全粉-小麥粉面團質構特性的影響。

1.3.2 混合面團質構指標測定

采用TPA質構分析法對面團進行質構分析。檢測反映面團質構品質的6個指標：回復性、硬度、黏聚性、膠著性、黏著性、彈性。

1.4 數據處理

應用SPSS 20.0軟件進行主成分分析數據處理，試驗數據用Mean±SD表示，采用Tukey檢驗，差異顯著水平為p＜0.05，運用Excel 2013軟件進行作圖分析。

2 結果與討論

2.1 混合面團質構檢測結果

由表1可知，隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，混合面團的硬度呈現先下降而后上升趨勢；彈性呈現先上升后下降趨勢，這與Zhang等[9]研究結果類似，適量馬鈴薯添加可以增強面團彈性，過量則降低面團彈性；黏著性呈現先下降后上升趨勢；黏聚性呈現先上升后下降趨勢；膠著性呈現先下降再上升最后下降趨勢；回復性均呈現上升趨勢。

表1 馬鈴薯全粉-小麥粉混合面團質構特性檢測結果

2.2 混合面團質構特性主成分分析

2.2.1 適用性檢驗

采用SPSS 20.0軟件中的Bartlett’s球狀檢驗以檢驗各參數之間是否相互獨立的指標值。其中，卡方近似值較大，代表數據適用于因子分析[10]。檢測可知，混合面團質構數據的卡方近似值為67.57，sig為0.00，說明測得的各參數相互獨立，進行主成分分析可行。

2.2.2 主成分的貢獻率與選擇

采取主成分分析法提取公因子，其特征值與貢獻率描述見表2。

表2 混合面團相關成分的特征值及貢獻率

由表2混合面團主成分分析可知，篩選特征值＞1的成分為主成分[11]，主成分1貢獻率為65.51%，主成分2的貢獻率為22.11%，累計貢獻率為87.62%，符合主成分選擇原則，包含樣品的大部分信息，可反映混合面團質構性質的整體信息。

對初始成分矩陣采用最大方差法進行正交旋轉，得到旋轉后的主成分矩陣，可更好解釋各因子間的關系[12]。表3中數值為各指標在主成分中的載荷量，能反映各指標對主成分貢獻率的大小。通過分析旋轉后的主成分矩陣可知，在混合面團的2個主成分中，主成分1的相關高載荷指標有硬度、膠著性和回復性，反映這三者的信息，因此主成分1為“硬度因子”；主成分2的相關高載荷指標有彈性和黏聚性，反映二者的信息，因此主成分2為“彈性因子”。

表3 混合面團初始主成分矩陣及正交旋轉后成分矩陣

通過旋轉空間成分圖可以更直觀地反映各個指標之間的關系。由圖1可知，主成分1中硬度、膠著性和回復性貢獻度均較高；主成分2中彈性和黏聚性貢獻度均較高。

圖1 混合面團旋轉空間成分圖

根據“主成分載荷量是主成分特征向量與相應特征值的算數平方根的乘積”的原則[13]，可以計算得出每個主成分對應質構指標的特征向量。

根據表4中數據，可構建出混合面團各個主成分同對應TPA質構指標之間的關系式。

表4 混合面團主成分特征向量結果

混合面團主成分表達式：Z1=0.46β1+0.27β2-0.41β3-0.44β4+0.40β5+0.44β6；Z2=0.34β1-0.59β2+0.42β3+0.26β4+0.50β5+0.21β6。

通過表達式中的系數可以得出，與混合面團主成分1呈正相關的質構指標有硬度、黏著性、膠著性、回復性，呈負相關的質構指標有彈性和粘聚性；與混合面團主成分2呈正相關的質構指標有硬度、彈性、黏聚性、膠著性、回復性，呈負相關的質構指標有黏著性。這與初始主成分矩陣的結果保持一致。

2.2.3 混合面團質構特性主成分得分分析

質構品質總得分的計算方式如式（1）所示。

式中：主成分1系數=主成分1特征值/（主成分1特征值+主成分2特征值）；主成分2系數=主成分2特征值/（主成分1特征值+主成分2特征值）。

根據式（1）可計算出混合面團的主成分1得分、主成分2得分及總得分，如表5所示。

以主成分1得分為橫坐標、主成分2得分為縱坐標作散點圖，可以反映不同樣品間的分類情況，如圖2所示。

表5 混合面團得分表

圖2 混合面團不同馬鈴薯添加比例第一、第二主成分散點圖

從整體來看，混合面團的樣品，各個點的分布都較為分散?；旌厦鎴F樣品中，L1、L2和L3被分為一類，與L0未分為一類，說明馬鈴薯全粉添加量較少時對面團質構有明顯影響，但不同添加量之間（限少量添加）對混合面團質構影響差異不大，試驗結果與Liu等[14]研究類似，其研究發現在馬鈴薯全粉添加量0～35%對饅頭質量有很大影響。

由圖3可知，隨著馬鈴薯全粉添加量增加，主成分1即硬度因子的得分呈現下降—上升—穩定趨勢，這是因為小麥粉面團質構和流變性質的主要影響因素是面筋質量。在和面過程中，小麥淀粉與面筋蛋白吸水形成面筋網絡，決定了面團的質構和流變性質性質[15]。

圖3 混合面團主成分1得分趨勢圖

試驗的馬鈴薯全粉是馬鈴薯雪花全粉。因為雪花全粉的加工工藝中包括預煮、蒸煮等步驟，所以其所含的淀粉是預糊化淀粉。不同于普通淀粉，預糊化淀粉在接觸水之后，淀粉分子會恢復交聯狀態，使體系的黏度急劇增加。

馬鈴薯全粉添加量較小時，其起到的主要作用是稀釋面粉，使混合粉中面筋蛋白含量下降；并且馬鈴薯淀粉吸水性較強，在和面過程中會與面筋蛋白爭奪水分，弱化面筋網絡[16]，從而降低硬度因子的評分。

隨著馬鈴薯全粉添加量增加，混合粉中的主要成分變為預糊化馬鈴薯淀粉，糊化淀粉成為混合面團質構性質的主要影響因素。相比之前面筋網絡體系被弱化時的狀態，混合面團的硬度因子評分呈上升—穩定趨勢。

由圖4可知，隨馬鈴薯全粉添加量增加，主成分2即彈性因子的得分呈現上升—穩定—下降趨勢，這是因為面筋網絡不僅影響面團的硬度，還影響面團的彈性。普通面團在改變形狀時耗費的能量要遠小于淀粉團。這可能是由于面筋蛋白網絡可塑性較強，結構變化空間較大；而淀粉糊化后交聯形成的結構較緊密，結構改變空間小[17]。

圖4 混合面團主成分2得分趨勢圖

馬鈴薯全粉含有較多的淀粉，且在加工過程中含有諸如蒸煮等熟化工序，在復水后可得到大量糊化淀粉，容易形成相對緊密的淀粉團結構。因此彈性因子得分隨全粉用量的增加呈上升和穩定趨勢。隨著面筋網絡消失，維持淀粉團結構穩定的重要因素也隨之消失，彈性因子得分呈急劇下降趨勢。

圖5 混合面團總得分趨勢圖

由圖5可知，隨著馬鈴薯全粉添加量增加，混合面團質構品質總得分均呈現先上升后下降趨勢。通過分析表5數據可得，主成分1的系數大于主成分2的系數，說明主成分1對質構信息的貢獻率要大于主成分2。因此，總得分的變化趨勢受主成分1的影響更大，更多地表現出主成分1的變化趨勢。

3 結論

應用主成分分析法，對反映馬鈴薯全粉-小麥粉混合面團質構品質的6個指標（硬度、黏著性、彈性、黏聚性、膠著性、回復性）進行降維分析，對混合面團的質構品質進行綜合評定。經過主成分分析，分別提取2個主成分，其中主成分1代表著硬度相關指標的信息，為“硬度因子”；主成分2代表著彈性相關指標的信息，為“彈性因子”?；旌厦鎴F2個主成分的累計貢獻率為87.62%。構建出混合面團各個主成分同對應TPA質構指標之間關系式。

隨著馬鈴薯全粉添加量增加，混合面團質構品質總得分均呈現先上升后下降趨勢?？偟梅值淖兓厔菔苤鞒煞?的影響更大，更多地表現出主成分1的變化趨勢。