酶解馬鈴薯泥對(duì)馕質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的影響

張藝萱， 劉 偉， 張 良， 劉倩楠， 徐 芬， 胡小佳， 胡宏海

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

馕是我國(guó)新疆特色傳統(tǒng)主食，具有適口耐饑、制作簡(jiǎn)單、耐儲(chǔ)存、易攜帶等特點(diǎn)[1]。傳統(tǒng)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(jīng)和面、醒發(fā)、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(chǎn)品外觀、口感、風(fēng)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(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分[5]，其賴氨酸和色氨酸含量較高，可彌補(bǔ)小麥粉等谷物中賴氨酸缺乏的問題。將馬鈴薯與小麥粉復(fù)配制作馕，既有利于改善傳統(tǒng)馕制品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[4, 6]，又可促進(jìn)馬鈴薯多樣化利用，豐富馕產(chǎn)品種類。近年來，已有學(xué)者對(duì)馬鈴薯在馕制品中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。鄒淑萍等[6]研究了馬鈴薯全粉添加量對(duì)馕加工品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著馬鈴薯全粉添加量的增加，復(fù)合面團(tuán)產(chǎn)氣能力呈階梯式降低，所制得的制品相比，其風(fēng)味、色澤等感官品質(zhì)顯著降低。與馬鈴薯全粉、生全粉相比，馬鈴薯泥具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，營(yíng)養(yǎng)成分、色澤和特征風(fēng)味保留較好等特點(diǎn)[7, 8]。前期學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)[9]。然而，關(guān)于馬鈴薯泥對(duì)馕品質(zhì)的影響研究鮮有報(bào)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(fù)配制作馕產(chǎn)品，通過分析馕產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)、小分子糖、氨基酸和風(fēng)味化合物組成的差異，明確馬鈴薯泥對(duì)馕產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味的影響，為開發(fā)以馬鈴薯泥為原料的新型馕產(chǎn)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(zhì)1.46%，淀粉13.30%，灰分0.91%；小麥粉(水分8.26%，蛋白質(zhì)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(shè)備

S-507型掃描電子顯微鏡，G1701 BA氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)，TA-XT2i物性測(cè)試儀，ICS-1600 離子色譜儀，PEN3便攜式電子鼻，L-8900 全自動(dòng)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(zhǎng)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(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量計(jì))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(tuán)。面團(tuán)置于恒溫恒濕人工氣候箱中醒發(fā)50 min(溫度37 ℃，相對(duì)濕度70%)。取醒發(fā)后的面團(tuán)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(yù)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(biāo)記為MP、α-AMP、β-AMP；對(duì)照組為小麥粉制作的馕。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)測(cè)定1.3.3.1 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

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

1.3.3.2 微觀結(jié)構(gòu)觀察

取馕樣品馕心部分5.0 g，將樣品放入-80 ℃冰箱預(yù)凍24 h后，真空冷凍干燥后，用氣流粉碎機(jī)粉碎，得到待測(cè)樣品。制樣時(shí)，用導(dǎo)電膠粘取少量的樣品，將其粘貼在電鏡載物的樣品臺(tái)上，進(jìn)行固定和噴金，在電鏡下進(jìn)行觀察。

1.3.4 風(fēng)味品質(zhì)測(cè)定1.3.4.1 糖類物質(zhì)測(cè)定

采用離子色譜儀對(duì)馕樣品中的糖類物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。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(jìn)行稀釋，最終取5 mL上機(jī)測(cè)試。

離子色譜檢測(cè)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(jìn)樣量：10 μL；色譜柱溫：35 ℃；檢測(cè)器：脈沖安培檢測(cè)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(cè)定

采用GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測(cè)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(jìn)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(duì)內(nèi)，拔出針頭進(jìn)樣。

色譜條件：DB-5MS毛細(xì)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(zhì)譜條件：電離方式EI，進(jìn)樣孔溫度250 ℃，離子源溫度200 ℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流200 ℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流200 A，采集方式為全掃描，采集質(zhì)量范圍m/z為33～495 u。

成分鑒定：化合物經(jīng)檢索與NIST lls library數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，保留匹配度大于80%的化合物，然后按面積歸一法進(jìn)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(jìn)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(jìn)樣。傳感器清洗時(shí)間180 s，檢測(cè)時(shí)間為60 s，每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 17.0和Origin 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(jié)果與分析

2.1 質(zhì)構(gòu)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(shì)(P<0.05)。然而，隨著α-AMP、β-AMP添加量的增加，馕的硬度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)(P<0.05)，可能與淀粉酶導(dǎo)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(guān)[12]。同時(shí)，隨著α-AMP添加量的增加，馕的回復(fù)性、彈性、膠著性、咀嚼性和內(nèi)聚性整體呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。但是，MP、β-AMP的添加對(duì)馕的回復(fù)性、彈性、膠著性、咀嚼性和內(nèi)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(shì)[4]。Liu等[10]研究了馬鈴薯全粉對(duì)面團(tuán)醒發(fā)和饅頭品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著馬鈴薯全粉添加量增加，復(fù)合面團(tuán)的醒發(fā)高度和穩(wěn)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(jié)構(gòu)

在馕的制作過程中，面團(tuán)發(fā)酵及烘焙使馕產(chǎn)生較多的氣孔，主要與酵母利用葡萄糖等小分子糖使面團(tuán)產(chǎn)氣有關(guān)。如圖1所示，小麥馕中含有分布較為均勻的網(wǎng)格狀氣孔。然而，隨著MP添加量逐漸增加，馕內(nèi)部氣孔逐漸減小。當(dāng)MP為20%時(shí)，馕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得平坦，網(wǎng)格狀的氣孔結(jié)構(gòu)幾乎消失。同樣，隨著α-AMP添加量逐漸增加，馕的網(wǎng)格狀氣孔亦逐漸減少。β-AMP質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%和20%的馕內(nèi)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(fù)性和彈性相一致。

表1 不同類型馬鈴薯泥對(duì)馕質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖1 馕的微觀結(jié)構(gòu)(150×)

2.3 糖類物質(zhì)含量

小分子糖類物質(zhì)對(duì)甜味味覺起到主要作用，還會(huì)與食品體系中的游離氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)，影響產(chǎn)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(zhì)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(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；蔗糖呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。隨著MP添加量增加，馕中果糖和蔗糖的含量呈現(xiàn)上述變化趨勢(shì)，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(shí)MP馕在焙烤過程中果糖與蛋白質(zhì)反應(yīng)形成美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有關(guān)。隨著α-AMP添加量逐漸增加，α-AMP馕中葡萄糖的含量也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；而隨著β-AMP添加量逐漸增加，β-AMP馕中葡萄糖的含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。比較而言，α-AMP添加導(dǎo)致馕中葡萄糖含量增加最多，可能與α-淀粉酶可以隨機(jī)水解淀粉分子內(nèi)部的α-1,4 糖苷鍵，將淀粉水解成葡萄糖等小分子糖有關(guān)[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(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(duì)馕中糖類物質(zhì)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(duì)馕的整體風(fēng)味產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，烘焙過程中馕中不同組分會(huì)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，氨基酸可與還原糖等和羰基化合物之間發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成類黑精、還原酮及揮發(fā)性雜環(huán)化合物，這些物質(zhì)是食品色澤和風(fēng)味的主要來源[14]。由表2可知，所有馕樣品中均檢測(cè)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(dāng)MP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，氨基酸含量增加至154.21 mg/g。但是，隨著MP添加量進(jìn)一步增加，馕中氨基酸含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。隨著α-AMP或β-AMP添加量逐漸增加，馕中總氨基酸含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，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(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致其中氨基酸含量減少有關(guān)。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(dú)特的風(fēng)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(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

如表3所示，小麥馕中共檢出34種揮發(fā)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(gòu)成了小麥馕的風(fēng)味。不同馬鈴薯泥添加導(dǎo)致風(fēng)味化合物種類和含量差異較大。

表3 不同馕中揮發(fā)性風(fēng)味成分

在小麥馕、MP馕、α-AMP馕和β-AMP馕中共同檢測(cè)出的揮發(fā)性風(fēng)味化合物共有18種，在MP馕中檢出新增揮發(fā)性化合物共計(jì)16種，在α-AMP馕中檢出新增揮發(fā)性化合物共計(jì)14種，在β-AMP馕中檢出新增揮發(fā)性化合物共計(jì)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(fā)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(fēng)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(yīng)有關(guān)[21,22]。

2.6 電子鼻檢測(cè)

不同馬鈴薯馕電子鼻檢測(cè)PCA分析結(jié)果如圖4所示，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率之和接近98.64%，能夠較好的反映原始高維矩陣數(shù)據(jù)的信息，其中PC1的貢獻(xiàn)率為96.14%，PC2的貢獻(xiàn)率為2.50%，PC1的方差貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)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(gè)區(qū)域，小麥馕與添加20% α-AMP的α-AMP馕與重疊較多，屬同一區(qū)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(qū)分為一個(gè)區(qū)域；添加15%、20% β-AMP的β-AMP馕重疊較多，風(fēng)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(qū)域。結(jié)合傳感器對(duì)每個(gè)樣品的響應(yīng)值可見，小麥馕和添加20% α-AMP的α-AMP馕的電子鼻響應(yīng)值最低，而所有β-AMP馕樣品的響應(yīng)值均較高，揮發(fā)性氣味明顯增強(qiáng)，表明β-AMP比MP和α-AMP賦予馕更多的風(fēng)味物質(zhì)，該結(jié)果與表3中GC-MS檢測(cè)結(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%和20%的α-AMP馕；(J)～(M)表示β-AMP質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(cè)PCA

3 結(jié)論

研究添加不同類型馬鈴薯泥對(duì)馬鈴薯馕質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加了β-淀粉酶酶解馬鈴薯泥的馕具有良好的回復(fù)性和彈性，馕內(nèi)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(chǎn)生的葡萄糖和麥芽糖等代謝產(chǎn)物有關(guān)；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(fā)性風(fēng)味差異顯著，可能與苯乙醛、辛醇、麥芽酚等新增揮發(fā)性化合物有關(guān)。