樂 園，楊 瑤，李 偉，田 成，程 超，莫開菊*

(1.湖北民族大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；2.生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湖北民族大學(xué))，湖北 恩施 445000)

麩質(zhì)，主要是來源于小麥、大麥、燕麥、黑麥、斯佩爾特等糧食作物中的麥谷蛋白[1]，也是較早被研究的一類過敏原.麩質(zhì)不耐癥是一種由人體攝入麥谷蛋白而引起的自身免疫性疾病，包含乳糜瀉、非乳糜瀉麩質(zhì)不耐癥、小麥過敏等[2].麩質(zhì)不耐癥具有遺傳易感性，在攝入麥谷蛋白后，由T細(xì)胞介導(dǎo)，上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤，部分絨毛萎縮，必需營養(yǎng)素吸收減少，導(dǎo)致慢性小腸炎癥，從而引發(fā)一系列的腹瀉、腹痛等癥狀[3-4].目前，終身無麩質(zhì)飲食是解決乳糜瀉等疾病唯一且有效的手段[5].全球范圍內(nèi)，患有乳糜瀉人群占總?cè)丝跀?shù)的1%～2%[6]，其中乳糜瀉確診病例多出現(xiàn)在歐洲地區(qū).近年來，在中國兒童腹瀉患者中也發(fā)現(xiàn)了乳糜瀉病例[7].無麩質(zhì)飲食受益者不僅僅是免疫性疾病患者，還對預(yù)防糖尿病、降低心血管疾病以及緩解緊張情緒等方面均有一定作用[8].

目前，國外特別是歐美國家在無麩質(zhì)產(chǎn)品開發(fā)方面技術(shù)較為成熟，但中國對無麩質(zhì)食品研究還處于起步階段.為了響應(yīng)國家馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，解決我國居民以米、面作為主食的膳食結(jié)構(gòu)中的營養(yǎng)不均衡，以及缺乏針對麩質(zhì)不耐受人群的食品等問題，采用馬鈴薯全粉加入主食中，可以有效解決這類問題[9-10].馬鈴薯粑粑廣泛流傳于我國西南、鄂西等一些少數(shù)民族聚集地區(qū)，大多由馬鈴薯淀粉與面粉混合制成，存在貨架期短、含麩質(zhì)等問題.馬鈴薯與大米復(fù)配制作食品的研究較少，主要由于馬鈴薯中膳食纖維含量較高，普通進(jìn)行復(fù)配制成的食品，感官品質(zhì)較差，現(xiàn)階段主要通過如擠壓膨化等工藝對無麩質(zhì)物料進(jìn)行改性，制成馬鈴薯復(fù)配大米以及米粉等[11-12]，而缺乏對馬鈴薯粑粑的研究.本實(shí)驗(yàn)用馬鈴薯雪花全粉與秈米粉制作馬鈴薯粑粑，研究不同的改良劑對無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑的改良作用，以感官評分、比容、質(zhì)構(gòu)特性為考察指標(biāo)，探討不同輔料與改良劑之間的協(xié)同效應(yīng)，開發(fā)出具有地方民族特色的無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑，豐富馬鈴薯主糧化品種，以及麩質(zhì)不耐癥人群的食品種類.

1 材料與儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

馬鈴薯雪花全粉，甘肅正陽有限公司;秈米粉,自制;木聚糖酶,浙江一諾生物科技有限公司;雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(下稱乳化劑),河南奧尼斯特食品有限公司;酵母,安琪酵母有限公司;白砂糖,市售;豆渣粉,自制.

1.2 儀器與設(shè)備

BSA2202S電子天平,賽多利斯科學(xué)有限公司;RT-02A小型臺式粉碎機(jī),榮聰精密科技有限公司;BSC-400恒溫箱,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；CX300-D1電磁爐,中山市鼎潤電器有限公司;物性分析儀，美國TA公司.

2 方法

2.1 馬鈴薯全粉粑粑基礎(chǔ)配方

基礎(chǔ)配方：設(shè)定粉質(zhì)量(秈米粉+馬鈴薯全粉+豆渣粉)100 g，馬鈴薯全粉40%(以粉質(zhì)質(zhì)量計(jì)，下同)、酵母1%、白砂糖10%、添水量145%.

2.2 粑粑的制作工藝流程

工藝流程：物料過篩→稱重→混合→和面→發(fā)酵→裝?！糁啤鋮s.

2.3 操作要點(diǎn)

① 和面.將1 g酵母加入145 g溫水(30 ℃)中活化，攪拌均勻，將稱量好的馬鈴薯全粉、秈米粉、豆渣粉、白砂糖混合，加入事先活化好的酵母，和成面團(tuán)即可.② 醒發(fā).將和好的面團(tuán)，放入38 ℃恒溫箱中，控制濕度在75%～85%之間，醒發(fā)4 h，至面團(tuán)呈松散糊狀即可.③ 蒸制.發(fā)酵完成的面糊攪拌均勻，至無明顯顆粒狀，倒入模具，將蒸鍋內(nèi)水燒開，蒸鍋蒸制30 min，關(guān)火后燜5 min.

2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.4.1 單因素設(shè)計(jì) 固定2.1中馬鈴薯粑粑基礎(chǔ)配方，對豆渣/秈米粉質(zhì)量比、木聚糖酶添加量、乳化劑添加量、添水量4個單因素進(jìn)行試驗(yàn)，通過質(zhì)構(gòu)特性、比容、感官評分為指標(biāo)考察4個因素對馬鈴薯粑粑品質(zhì)的影響.① 豆渣/秈米粉質(zhì)量比.在木聚糖酶添加量為0.10%、乳化劑添加量為0.10%、發(fā)酵時間為4 h不變的條件下，試驗(yàn)豆渣/秈米粉質(zhì)量比為0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09對粑粑品質(zhì)的影響，并確定出最佳質(zhì)量比.② 木聚糖酶添加量.試驗(yàn)固定豆渣/秈米粉質(zhì)量比0.05、乳化劑添加量為0.10%、發(fā)酵時間為4 h，研究木聚糖酶添加量在0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%時對粑粑品質(zhì)的影響，并確定最佳添加量.③ 乳化劑添加量.試驗(yàn)固定豆渣/秈米粉質(zhì)量比0.05、木聚糖酶添加量為0.10%、發(fā)酵時間為4 h，研究乳化劑添加量在0、0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%時對粑粑品質(zhì)的影響，并確定最佳添加量.④ 添水量.試驗(yàn)固定豆渣/秈米粉質(zhì)量比0.05、木聚糖酶添加量為0.10%、乳化劑添加量為0.10%，發(fā)酵時間為4 h，研究在添加115%、125%、135%、145%、155%、165%的水時對粑粑品質(zhì)的影響，并確定最佳添加量.

2.4.2 中心旋轉(zhuǎn)組合響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Dsign-Expert10.0進(jìn)行中心旋轉(zhuǎn)組合響應(yīng)面分析，選取豆渣與秈米質(zhì)量比、木聚糖酶添加量、乳化劑添加量、添水量4個因素為自變量，以感官評分為響應(yīng)值，進(jìn)行4元素5水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，表1為試驗(yàn)水平設(shè)計(jì).

表1 CCD試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)

2.4.3 馬鈴薯粑粑品質(zhì)分析 ① 感官評價(jià).由經(jīng)感官培訓(xùn)10人組成的感官評價(jià)小組，從視覺、味覺、嗅覺3方面對粑粑進(jìn)行感官分析，并根據(jù)表2進(jìn)行給分.② 質(zhì)構(gòu)分析.將蒸制好的粑粑冷卻至室溫，取5個樣品，從中間分別切出2 cm厚的厚片，用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測試，采用p50探頭，測前速率為2 mm/s，測試速率為1.0 mm/s；測后速率為1.0 mm/s；觸發(fā)力為5 g；壓縮比為40%,2次壓縮時間，間隔為1 s.平行5次，取平均值.對粑粑從彈性、膠黏性、硬度、內(nèi)聚力、咀嚼力幾個方面測定.③ 比容測定.根據(jù)馬鈴薯粑粑形狀的差異性，改進(jìn)比容測定方法，用馬鈴薯粑粑質(zhì)量與占模具(圓柱體)體積之比計(jì)算.

表2 粑粑感官評價(jià)表

式中P為粑粑比容(cm3/g)；M為粑粑的質(zhì)量(g);V為粑粑占模具體積(cm3).

2.4.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Excel2007統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果重復(fù)3次，用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，實(shí)驗(yàn)圖采用origin2021軟件繪制，采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行顯著性分析，通過DsignExpert10.0.6 軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)并分析.

3 結(jié)果與分析

3.1 豆渣粉/秈米粉質(zhì)量比對粑粑品質(zhì)的影響

豆渣粉具有較高含量的膳食纖維，豆渣粉的添加有助于提高馬鈴薯粑粑的營養(yǎng)價(jià)值.膠黏性是半固體與凝膠體的膠黏特性，膠黏性與物質(zhì)的硬度密切相關(guān)，對感官影響較大[13].由表3可知，膠黏性呈先下降再上升的趨勢，當(dāng)豆渣粉與米粉質(zhì)量比為0.05時膠黏性顯著下降(P<0.05)，當(dāng)豆渣添加量超過這個比例，由于豆渣中膳食纖維強(qiáng)吸水特性，進(jìn)一步與淀粉競爭水分，使得淀粉不能充分膨脹，粑粑膠黏性提高，感官評分下降，同時該配比下，馬鈴薯粑粑硬度最小，且比容最大，如圖1所示.綜合考慮豆渣粉與米粉質(zhì)量比0.05是較合適的豆渣粉/秈米粉質(zhì)量比.

圖1 豆渣粉/米粉質(zhì)量比對粑粑比容與感官評分的影響 圖2 木聚糖酶對粑粑比容與感官評分的影響

表3 豆渣粉/米粉質(zhì)量比對粑粑質(zhì)構(gòu)特性的影響

3.2 木聚糖酶對粑粑品質(zhì)的影響

由表4可知，加入木聚糖酶后，馬鈴薯粑粑的硬度顯著降低(P<0.05)，原因在于在木聚糖酶的作用下，降解了部分不溶性膳食纖維，可溶性膳食纖維含量升高，使得粑粑保水性增強(qiáng).岳穎等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在添加120μg/g的木聚糖酶后，促進(jìn)了阿拉伯木聚糖的增溶，影響全麥面團(tuán)的流變特性，從而顯著改變面團(tuán)內(nèi)部水相溶液的泡沫穩(wěn)定性，使全麥面包形成較好的細(xì)密組織結(jié)構(gòu)，在此試驗(yàn)中也得到類似結(jié)論.由圖2可知，加入木聚糖酶后，馬鈴薯粑粑比容迅速增大，表明粑粑內(nèi)部形成一定空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，酶添加量超過0.15%時，比容與彈性以及內(nèi)聚性顯著下降(P<0.05)，此時粑粑內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此，木聚糖酶最佳添加量為0.15%.

表4 木聚糖酶添加量對粑粑質(zhì)構(gòu)特性的影響

3.3 乳化劑對粑粑品質(zhì)的影響

雙乙酰酒石酸單雙甘油酯具有極性親水基和非極性親油基，在面制品加工中，通過將粉質(zhì)中蛋白質(zhì)如麥谷蛋白、麥膠蛋白結(jié)合，使得形成致密空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[15].由表5可知，添加乳化劑后，馬鈴薯粑粑硬度、咀嚼性以及膠黏性顯著下降(P<0.05)，乳化劑添加量為1.0%時，咀嚼性較小且比容顯著提高(P<0.05)，在此乳化劑添加量下，粑粑較為松軟，粑粑適口性提高，表明該乳化劑也使得混粉中蛋白質(zhì)間產(chǎn)生了某種交聯(lián)結(jié)構(gòu).當(dāng)乳化劑添加量超過1.5%時，馬鈴薯粑粑的硬度、膠黏性均顯著升高(P<0.05)，感官評分迅速下降.原因可能是乳化劑添加量過高時，面糊較黏稠，致使蒸制的馬鈴薯粑粑內(nèi)部氣孔小，且細(xì)密，使得粑粑比容下降[16].由圖3可知，在乳化劑添加量為1.0%時，粑粑的比容與感官評分較高，因此1.0%是較佳添加量.

圖3 乳化劑添加量對粑粑比容與感官評分的影響 圖4 添水量對粑粑比容與感官評分的影響

表5 乳化劑添加量對粑粑質(zhì)構(gòu)特性的影響

3.4 添水量對粑粑品質(zhì)的影響

由表6可知，馬鈴薯粑粑的硬度呈先增大后下降的趨勢，當(dāng)添水量為125%時，面團(tuán)較干，干物質(zhì)比例較大，馬鈴薯粑粑比容較大，但表皮較干，口感較黏，導(dǎo)致感官評分較低.

表6 添水量對粑粑質(zhì)構(gòu)特性的影響

隨著添水量的提高，淀粉充分吸水膨脹，空間網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，蓬松感較強(qiáng)，感官評分提高.如圖4所示，當(dāng)添水量超過155%時，粑粑比容顯著下降(P<0.05)，感官評分最低，原因可能由于大量的水分稀釋了面糊中的干物質(zhì)，使得淀粉與蛋白質(zhì)難以形成空間結(jié)構(gòu)，粑粑口感較黏，品質(zhì)不高.當(dāng)添水量為135%時，粑粑適口性較好，氣孔較均勻，感官評分較高.因此最佳添水量為135%.

3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

3.5.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析 試驗(yàn)設(shè)計(jì)以馬鈴薯粑粑感官評分為響應(yīng)值，豆米質(zhì)量比(A)、木聚糖酶(B)、乳化劑(C)、添水量(D)為自變量，建立4因素5水平中心組合試驗(yàn)，其中24個析因試驗(yàn)點(diǎn)、6個中心試驗(yàn)點(diǎn)，以此計(jì)算試驗(yàn)誤差，如表7所示.

表7 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

使用軟件Design-Expert10.0.4對表7數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評分(Y)的回歸模型方程式為：

Y=30.85-0.78A+0.38B+0.58C-0.17D-0.30AB+0.010AC+0.34AD-

0.18BC-0.55BD+0.089CD+0.14A2+0.061B2-0.37C2-0.22D2，

利用該回歸模型可計(jì)算出馬鈴薯粑粑感官評分的預(yù)測值與試驗(yàn)值對比結(jié)果如圖5所示，皮爾森相關(guān)系數(shù)為0.948，相關(guān)系數(shù)(R2)為0.899,表明兩個變量有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，該模型可合理預(yù)測馬鈴薯粑粑的感官評分值.

圖5 馬鈴薯粑粑感官評分試驗(yàn)值與預(yù)測模型的關(guān)系

3.5.2 回歸方程擬合以及方差分析t檢驗(yàn)與P值可用于判斷因素相關(guān)性顯著性，由表8可知，模型極顯著(P<0.01)，失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)，模型復(fù)相關(guān)系數(shù)R2為0.899 3，校正決定系數(shù)為0.805 2，說明該模型擬合度較高.各因素對馬鈴薯粑粑感官評分影響程度依次為：豆米質(zhì)量比>乳化劑>木聚糖酶>添水量.結(jié)合表中F值可知，豆米質(zhì)量比(A)、木聚糖酶(B)、乳化劑(C)、木聚糖酶與添水量的交互項(xiàng)(BD)以及二次項(xiàng)(C2)均為極顯著影響因素，豆米質(zhì)量比與木聚糖酶交互項(xiàng)(AB)、豆米質(zhì)量比與添水量交互項(xiàng)(AD)有顯著影響.

表8 以感官評分為評價(jià)指標(biāo)的回歸模型方差分析結(jié)果

3.5.3 響應(yīng)面優(yōu)化分析 采用Design-Expert10.0.4軟件繪制響應(yīng)面曲面圖，如圖6a、圖6c、圖6e分別代表豆米質(zhì)量比(A)與木聚糖酶(B)、豆米質(zhì)量比(A)與添水量(D)、木聚糖酶(B)與添水量(D)交互作用的響應(yīng)面曲面圖.在曲面圖中，坡面越陡峭表明對馬鈴薯粑粑感官作用越顯著，反之不顯著[17].圖6a表明，隨著木聚糖酶添加量的增大，馬鈴薯粑粑感官評分顯著提高，且木聚糖酶對馬鈴薯粑粑有一定改良作用.圖6c所示，豆米質(zhì)量比與添水量的交互作用曲面圖呈“馬鞍”狀，表明兩者之間交互有一定作用，且較高的豆米質(zhì)量比對馬鈴薯粑粑的感官評分有降低的趨勢.圖6e中，木聚糖酶與添水量間交互作用明顯，且木聚糖酶對馬鈴薯粑粑感官評分影響要大于添水量影響，過少的木聚糖酶與添水量都對粑粑品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，原因可能在于過多的不溶性膳食纖維與大米淀粉競爭水分，從而導(dǎo)致粑粑品質(zhì)下降.

a為豆渣與秈米粉質(zhì)量比與木聚糖酶添加量之間交互作用；b為豆渣與秈米粉質(zhì)量比與乳化劑添加量之間交互作用；c為豆渣與秈米粉質(zhì)量比與添水量之間交互作用；d為木聚糖酶添加量與乳化劑添加量之間交互作用；e為木聚糖酶添加量與添水量之間交互作用；f為乳化劑添加量與添水量之間交互作用.

3.6 最佳工藝條件驗(yàn)證與預(yù)測

通過二次回歸方程模型分析，預(yù)測出理論上無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑最佳評分工藝為豆渣粉與米粉質(zhì)量比0.03、木聚糖酶添加量0.22%、乳化劑添加量1.21%、添水量125%，理論上此工藝下感官評分為33.42分，考慮到實(shí)際操作可行性，故調(diào)整工藝參數(shù)為豆渣粉與米粉質(zhì)量比0.03、木聚糖酶添加量0.20%、乳化劑添加量1.20%、添水量125%.按此工藝下，感官評分為33.11分，相對誤差0.93%，與預(yù)測結(jié)果接近，表明基于響應(yīng)面優(yōu)化所得工藝參數(shù)較為準(zhǔn)確.

4 結(jié)論與討論

無麩質(zhì)制品缺乏面筋蛋白，面團(tuán)的持氣能力差，故制品蓬松度、韌性較小，感官品質(zhì)差，故需通過工藝改進(jìn)以提高品質(zhì).無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑以馬鈴薯雪花全粉與秈米粉為主要原料，輔以木聚糖酶、乳化劑，模擬普通麩質(zhì)面制品的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，賦予馬鈴薯粑粑一定的蓬松感.通過單因素及多因素中心旋轉(zhuǎn)組合分析，得到無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑的最佳配方為馬鈴薯全粉40%、豆渣粉與米粉質(zhì)量比0.03、木聚糖酶添加量0.20%、乳化劑添加量1.20%、添水量125%，產(chǎn)品感官評分為33.11分，相對誤差0.93%，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可接受性良好.

加入一定比例的豆渣粉，降低馬鈴薯淀粉凝膠強(qiáng)度、增強(qiáng)馬鈴薯淀粉凝沉性，過量的豆渣添加，豆渣與馬鈴薯淀粉形成假塑性流體[18]，使得蒸制后的馬鈴薯粑粑黏性增大，感官品質(zhì)下降.添加一定量豆渣的同時，由于豆渣中豐富的膳食纖維，這既提高了產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性和感官品質(zhì)，又增加了產(chǎn)品對腸道的有益作用[19].

馬鈴薯全粉在生產(chǎn)過程中充分保留了膳食纖維，木聚糖酶可降解纖維素、半纖維素，使不溶性阿拉伯木聚糖分解為可溶性阿拉伯木聚糖，可溶性阿拉伯木聚糖具有優(yōu)良的吸水能力，從而增大膳食纖維利用率[20].曾潔等[21]研究發(fā)現(xiàn)木聚糖酶可降低饅頭的硬度、黏性、咀嚼性等，木聚糖酶添加量為30 mg/kg時，饅頭硬度、膠黏性、回復(fù)性最小，在本試驗(yàn)中也得到類似的結(jié)果.同時,木聚糖酶也能降解豆渣中纖維素，兩者交互作用較為明顯，這在響應(yīng)面交互作用分析中得到驗(yàn)證.乳化劑是一種多功能的表面活性劑,可作為品質(zhì)改良劑、柔軟劑，也是面制品加工中應(yīng)用最為廣泛的食品添加劑之一[16].雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)作為乳化劑，可使面團(tuán)中的油脂分布均勻，發(fā)生穩(wěn)定乳化作用，提高制品的感官品質(zhì).李丹等[22]研究發(fā)現(xiàn)在無麩質(zhì)大米面包中添加適量的單甘酯有助于降低大米面包的硬度、內(nèi)聚性以及咀嚼性.于亞洲[23]在對大米面包改良研究時發(fā)現(xiàn)，添加0.5% DATEM顯著提高面包比容，達(dá)到2.43 mL/g.圖6f也顯示，雙乙酰酒石酸單雙甘油酯與水交互作用圖呈“圓頂”狀，表明雙乙酰酒石酸單雙甘油酯與水有較好的交互作用，對馬鈴薯粑粑品質(zhì)有一定改良效果，兩種改良劑均對馬鈴薯粑粑感官品質(zhì)有一定的提升，故可作為無麩質(zhì)馬鈴薯粑粑改良劑使用.