張鳳婕，張?zhí)煺Z，曹燕飛，楊哲，張海靜，李宏軍，2，*

（1.山東理工大學農業(yè)工程與食品科學學院，山東淄博255049；2.樂陵希森馬鈴薯產業(yè)集團有限公司，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，被譽為“抗癌之王”，具有減肥、抗高血壓、增強免疫等功能。我國甘薯產量占世界產量的80%，但應用在工業(yè)加工中僅占10%～20%，并且有相當一部分因保藏不當而霉爛。由于甘薯全粉不含面筋蛋白，單獨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習慣，提高了甘薯的利用率，同時可以響應國家薯類主食化的號召[2]。

關于甘薯全粉對小麥面團和饅頭品質特性影響的研究報道較少，馬名揚等[3]研究發(fā)現(xiàn)甘薯全粉的添加，顯著影響面團的粉質和面團拉伸特性，面團糊化特性顯著降低，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流變學特性的影響，紅薯粉的添加量應不超過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特性及饅頭品質的影響，利用激光掃描共聚焦顯微觀察技術觀察添加甘薯全粉面團的微觀結構變化，以期為甘薯全粉的進一步開發(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%、蛋白質含量9.81%；雪花小麥粉：五得利面粉集團有限公司，水分含量10.43%、淀粉含量68.53%、蛋白質含量16.47%；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

Kinexus高級旋轉流變儀：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：廣州展卓商用設備制造有限公司；MT140型系列壓面機：棗陽市巨鑫機械有限公司；多功能電熱鍋：山東鍋老大電器有限公司；TA.XT.plus型質構儀：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：廣東力豐機械制造有限公司；JZC-TSE-30型電子天平：福州科迪電子技術有限公司。

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，總加水量根據粉質儀的吸水率添加；將面團放入醒發(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]；然后放入壓面機中壓延12次取出切割，每個面團質量約為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，加熱結束5 min后開蓋取出，冷卻1 h，待測。

1.3.2 面團動態(tài)流變特性測定

參照黃蓮燕等[10]的方法稍作修改，采用高級旋轉流變儀測定面團的動態(tài)流變特性。將和好的面團用搟面杖搟成2 mm的薄餅，用保鮮膜包住于室溫（25℃）松弛10 min。面團在直徑為40 mm的光滑平板模具上進行動態(tài)流變測定，用刮板刮去多余的面團，蓋上保護蓋，并加入硅油防止水分蒸發(fā)。開始測試前使面團在平行板上進行5 min穩(wěn)定平衡，以排除面團中殘余機械作用力對結果造成影響。分別對樣品進行應力測試和頻率掃描動態(tài)流變試驗。應力測試參數設定：頻率為1 Hz，應力范圍為0.01%～10%；頻率掃描測試參數為：溫度25℃，應力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發(fā)酵流變特性的影響，測試條件為[11]：溫度36℃、時間默認3 h、配重 2 000 g（測試配質量 0.5 kg，默認 4 片）、面團質量為315 g。

1.3.4 面團糊化特性測定

糊化特性測定方法參照GB/T 14490-2008《糧油檢驗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，加蒸餾水25 mL充分攪拌后待用。參數設置為[12]：0～30 min內在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內溫度降至50℃，然后在50℃下恒溫10 min，測試結束。

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量，重復測定3次。按下列公式計算饅頭的比容[13]。

式中：λ 為饅頭比容，mL/g；v 為饅頭體積，mL；m為饅頭質量，g。

1.3.6 饅頭亮度測定

取3個有代表性的饅頭，經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 饅頭質構測定

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型質構儀質地剖面分析模式，測定饅頭瓤的硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性、回復性5個指標[15]。測試參數為[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 面團微觀結構測定

參考Silva等[17]的方法，用乙醇為溶劑，配制質量分數為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）對面團進行避光染色1 h，用蒸餾水清洗面團，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合在激發(fā)波長下呈綠色，蛋白質被羅丹明B結合在激發(fā)波長下成紅橙色。

1.3.9 數據處理

每次測試均3次重復，試驗結果采用SPSS軟件進行數據處理和分析，使用OriginPro 9.1軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 甘薯全粉對面團動態(tài)流變特性的影響

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

圖1 甘薯全粉添加量對面團彈性模量的影響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的黏彈性質，其測試的主要參數彈性模量G'是耗角正切值指儲存在物質中的或經過一個振動周期的正弦形變后所恢復的能量，它所代表的是物質的彈性本質；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，它代表的是物質的黏性本質。由圖1、圖2可以看出，面團的彈性模量和黏性模量隨頻率的增加而不斷增大，且面團的彈性模量均大于黏性模量，說明在面團中分子間產生了強烈的交聯(lián)作用[18]。在相同頻率下，隨著甘薯全粉添加量的增大，面團的G′和G″呈逐漸增大的趨勢。原因可能是在面團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)，使面團的黏彈性升高[19]。損耗角正切值tanδ=G″/G′，表示面團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，面團的tanδ逐漸減小，這表明面團的彈性起到重要作用，由于面筋蛋白中聚合反應降低，蛋白分子網絡的交聯(lián)度下降，使面團結構的固體性質增加，這與Liu等[20]的研究結果相似。

2.2 甘薯全粉對面團發(fā)酵流變特性的影響

甘薯全粉添加量對面團發(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，與對照組相比降低了68.5%，可能是添加甘薯全粉后面團的面筋網絡結構變差，導致面團的持氣量減少。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)酵過程中的整體產氣量增大。CO2總產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，酵母利用這些多糖在發(fā)酵過程中產生大量的二氧化碳和其它氣體物質[21]。而面團的持氣率逐漸下降，可能是甘薯全粉添加過多后面團結構在發(fā)酵過程中塌陷所致，面團持氣率是保留在面團中的CO2體積與CO2總體積的比值，代表了面團的持氣性，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 甘薯全粉對面團糊化特性的影響

甘薯全粉添加量對面團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?；炫浞鄣暮匦郧€見圖4。

表2 甘薯全粉添加量對面團糊化特性的影響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，在一定條件下直鏈淀粉含量與峰值黏度顯著正相關[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]?；厣悼煞从吵龅矸鄯肿拥闹亟Y晶程度，回生值越小，抗老化能力越強。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生影響。

2.4 甘薯全粉對饅頭品質的影響

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。當甘薯全粉添加量過多時，對面筋蛋白的網絡結構產生稀釋的效果，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，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；二可能是在加工過程中甘薯組織內部的多酚氧化酶發(fā)生酶促褐變[26]，導致饅頭色澤受到了影響。

2.4.3 質構

甘薯全粉添加量對饅頭質構的影響見表3。

表3 甘薯全粉添加量對饅頭質構的影響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、咀嚼性和回復性變化不顯著。隨甘薯全粉添加量的增加，饅頭彈性、回復性顯著降低，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、咀嚼性和回復性顯著增大。原因可能是甘薯全粉的添加稀釋了面團中的面筋蛋白，阻礙面筋網絡結構的形成，面團沒有充分膨脹[27]，使制作的饅頭硬度、黏著性和咀嚼性增加，彈性和回復性變差。

2.5 甘薯全粉對面團微觀結構的影響

甘薯全粉對面團微觀結構的影響見圖7。

圖7 甘薯全粉對面團微觀結構的影響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，面團的面筋網絡結構完整性遭到破壞，面團的面筋網絡結構越來越稀疏而細碎，無法形成緊湊、連續(xù)的面筋網絡結構，甘薯全粉添加量40%、50%的面團幾乎快看不到面筋的網絡結構。面筋蛋白通過吸水形成面筋網絡結構，淀粉顆粒包裹在面筋網絡結構中，可以對面筋網絡進行填充。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，使面筋蛋白網絡的連續(xù)性變差，網絡結構發(fā)生斷裂，使其包裹淀粉顆粒的能力變差[28]所致。

3 結論

甘薯全粉對面團特性及饅頭品質均有顯著影響。隨著甘薯全粉添加量的增加，面團的G′和G″呈逐漸增加的趨勢，面團的tanδ逐漸減小，面團的最大膨脹高度和面團持氣率顯著降低，而氣體釋放曲線最大高度和CO2總產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、回復性隨甘薯全粉的添加顯著降低，當添加量達到30%后，饅頭的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性的變化較規(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絡結構的形成，破壞了面團的微觀結構，從而會對饅頭的品質特性產生影響。