基础研究 DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.004 食品研究与开发 Food Research And Develo 2017年2月 第38卷第3期 l 5==I 紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的理化特性研究 仇干。胥心,邓云 (上海交通大学农业与生物学院,上海200240) 摘要:将紫马铃薯全粉和小麦粉分别按质量比0:100、30:70、40:60、50:50、70:30、100:0进行混合,对其化学组分、 颜色、功能特性和热特性进行了分析测定。结果表明:紫马铃著全粉一小麦粉混粉的营养价值高于纯小麦粉;当紫马铃薯 全粉和小麦粉的质量比为30:70时,各项颜色指标的变化最为显著。另外,混粉的功能特性和热特性均随着紫马铃薯全 粉含量的增加呈现趋势}生变化。 关键词:紫马铃薯全粉;小麦粉;混粉;功能特性;热特性 Study on Physicochemical Properties of Purple Potato Powder and Wheat Flour Blends QIU Gan,XU Xin,DENG Yun (School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China) Abstract:Purple potato powder and wheat flour were mixed according to the mass percentage of 0:100,30: 70,40:60,50:50,70:30 and 100:0.The chemical compositions,color indices,functional properties and thermal properties of purple potato powder and wheat lour blends were investigated.Resulfts showed that the nu— trients of mixed flour were higher than wheat flour.When the mass ratio of purple potato powder to wheat flour was 30:70,there was a significant change in color indices.In addition,with the increasing contents of purple potato granules,a regular trend was observed in functional properties and thermal properties of mixed flour. Key words:purple potato powder;wheat lour;mixed flour;functional fproperties;thermal properties 紫马铃薯(Solanum tuberosum)是一种经杂交育种 而成的马铃薯品种,原产于南美洲,近年来引入中国 并在甘肃、云南、湖北等地均有种植。它营养丰富,含 有大量的淀粉、膳食纤维、氨基酸、矿物质及维生素等 营养成分,每100克紫马铃薯约含钙1 1.0 mg、铁1.2 mg、 钾343.0 mg、镁22.9 mg、维生素c 16.0 mg,素有“地下 中国居民食用的马铃薯主食产品,对于优化膳食结 构、增强体质健康有着积极重要的意义。 由于马铃薯缺乏面筋蛋白,纯粹以马铃薯粉为原 料生产主粮产品则存在发酵难、成型难、整形难、易开 裂和口感差等问题[31,因此,马铃薯主食产品的加工通 常以一定比例混合的马铃薯全粉~小麦粉混粉为原 料,这样既可以解决马铃薯全粉加工性能较差的问 葡萄”之称口J。与普通马铃薯相比,紫马铃薯还富含花 青素,具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血脂、保护视力和延 缓衰老等保健功能闭。马铃薯含有面粉和大米中所没 题,又能够弥补小麦粉的营养缺陷。宋文馨等 研究表 明将马铃薯粉和小麦粉按质量比3:7混合,分别添加 0-3%的酵母和4%的泡打粉,醒发20 min,最终制得 的馒头的感官指标达到最佳。Zaidul等翻利用RVA对 马铃薯粉一面粉混粉的糊化特性进行了研究,发现混 有的维生素C、胡萝卜素和赖氨酸,可有效地弥补传统 主食的营养缺陷。所以,在不断追求饮食多元化和健 康营养的今天,推进马铃薯主食化,开发和推广适合 基金项目:上海市农业科技成果转化项目(沪农科转字(2016)第 3—2号) 合粉的峰值黏度、峰值时间、最终黏度均高于小麦面 粉。王春香等旧研究了马铃薯全粉一小麦粉混粉的流变 学特性,认为混粉中马铃薯粉的含量越大,面团的延 展性和弹性越差,面团筋力越小。 作者简介:仇干(1993一),女(汉),硕士研究生,主要从事食品加工 与营养等研究工作。 通信作者:邓云(1973一),男(汉),副教授,博士,主要从事食品加 工与包装等研究工作。 目前,对紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的研究鲜有 报道。本文将紫马铃薯全粉和小麦粉按一定比例混 一== 6 仇干,等:紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的理化特性研究 基础研究 合,对其化学组分、颜色、功能特性和热特性进行了研 究,旨在为生产高质量的紫马铃薯主粮化产品提供一 定的理论和实践参考。 1材料与方法 1.1材料 紫马铃薯,2015年10月份采购于甘肃省定西市, 0 ̄4℃冷藏备用;小麦粉:山东鲁王集团有限公司;其 他化学试剂均为分析纯级。 1.2仪器与设备 GZX一9240电热鼓风干燥箱:上海博讯实业有限 公司医疗设备厂;FL_l可调式封闭电炉:北京市永光 明医疗仪器有限公司;SX2—4—10N箱式电阻炉:上海 一恒科学仪器有限公司;AVD一1微波真空干燥器:江 南大学;z 326K离心机:德国Hermle labortechnik GmbH公司;UltraScan PRO台式测色仪:美国Hunter— Lab公司;1510酶标仪:赛默飞世尔科技(中国)有限公 司;AL204电子天平:梅特勒一托利多仪器(上海)有限 公司;FW135中草药粉碎机:天津市泰斯特仪器有限 公司;204F1差示扫描量热仪:耐驰科学仪器商贸(上 海)有限公司。 1.3方法 1.3.1紫马铃薯全粉的制备 紫马铃薯全粉的制备 :紫马铃薯经清洗、去皮、 切成(3±0.2)mm厚的薄片,置于护色液(0.1%氯化 钙、0.15%抗坏血酸和0.2%柠檬酸)中浸泡15 arin, 沸水热烫2 min,取出用纯水冷却,吸水布吸去表面的 水,接着用真空微波干燥(480 W,24 kPa)至水分含量 为lO%左右(约2 h)对马铃薯片进行干燥。最后用万 能粉碎机粉碎,过筛取120目一160目之间的粉体,密 封保存备用。 1.3.2混粉的制备 对小麦粉进行过筛,取120目一160目之间的粉体, 将紫马铃薯全粉与小麦粉分别按质量比0:100、30: 70、40:60、5O:50、70:30、100:0进行混合,分别密封 保存备用。 1.3.3基本化学组分测定 水分:按照GB 5009.3—2010{食品安全国家标准 食品中水分的测定》中直接干燥法进行测定;灰分:按 照GB 5009.4—2OLO(食品安全国家标准食品中灰分的 测定》进行测定;蛋白质:按照GB 5009.5—2OlO(食品安 全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法进行 测定;总淀粉:参照Souilah等唧的方法,并加以改进。准 确称取25 mg的样品于50 mL的离心管中,加入3 mL 2 mol/L的KOH溶液,摇匀静止1 h ̄2 h使淀粉完全溶 解,加入25 mL的乙酸一乙酸钠缓冲溶液(0.4 mol/L,pH 4.75)调节溶液至酸性,再加入8.3 淀粉葡萄糖苷酶 (300 U/mL,sigma,A一7095),混匀后60℃水浴并振摇 45 min。吸取1 mL样品液稀释到10 mL,采用蒽酮硫酸 法测定其葡萄糖含量fIol,葡萄糖含量×换算系数0.9即 为总淀粉的含量。 1-3.4颜色的测定Il】】 取适量的样品于样品池中,用台式测色仪进行定 时测量,分别得到 、a 和b 值,并通过公式计算出总 色 差(AE)。 AE=、/(L 一Lo")。十(a 一 ) +(b 一b ) 1.3.5功能特性的测定『l2.14/ 吸水能力:取1 g样品(m)和15 mL蒸馏水于50 mL 干燥的离心管mo)中。混匀,4 000 r/min离心20 arin。 弃去上清液,称量沉淀物和离心管的质量m )。 吸水能力/%=(m广mo-m)lmx1O0 溶胀能力:称取1 g样品于50mL干燥的离心管 (m。)中,加入15mL蒸馏水,混匀。沸水浴30rain,每隔 5min振荡1次。4000 r/min离心20rain,弃去上清液, 称得沉淀物和离心管的质量m )。在100 oC干燥至恒 重后,再次称量沉淀物和离心管的质量m )。 溶胀能力/%=(m1一m0)/(m2一m0)xl00 沉淀指数:按照GB/T 15685—201l《粮油检验小 麦沉淀指数测定SDS法》进行测定。 最低胶凝浓度:称取一定量样品于试管中,加入 5 mL蒸馏水,配成2%~20%悬浮液。将盛有悬浮液的 试管在沸水浴中加热1 h,迅速冷却至4℃并保持2 h 后,将试管倒置,观察内容物是否滑落。记录不滑落时 的最小浓度,即为最低胶凝浓度。 体积密度:取5 g样品(m)于10 mL量筒中,持续 轻敲量筒使样品体积恒定,记录样品体积( )。 体积密度=m/v 1.3.6热特性的测定[t'z3 称取7.5 mg的样品于铝制样品盘中,加入l5 L 的水,使得样品与水的质量比为1:2,立即将样品盘 加盖压紧密封后置于4℃的冰箱中平衡过夜。测试前 取出置于室温下回温1 h,以空样品盘作为空白对照, 用差示扫描量热分析仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)进行测定。加热速率为5 ̄C/arin,加 热范围为30 cc~110℃。从吸热曲线上,分别记录样品 的糊化起始温度(To)、峰值温度(TD)、终止温度( )和 糊化放热焓值(AH)。 基础研究 1.3.7统计分析 仇干,等:紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的理化特性研究 l7==I 2结果与分析 采用SAS 9.2软件(SAS Institute Inc.,Cary,NC, USA)X ̄所得到的数据进行统计分析,数据用平均值-1- 标准差表示,并通过Tukey’S HSD post-hoe test(P< 0.05)进行显著水平比较。 2.1基本化学组分分析 不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的基本化 学组分如表1所示。 水分含量是食品质量安全的一个重要指标,于物 表1不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的基本化学组分 Table 1 Proximate composiions tof wheat lour fand purple potato powder blends 注:Fl~F6分别代表紫马铃薯全粉与小麦粉的质量比为0:100、30:70、40:60、50:50、70:30、l0o:0;数据表示为平均值±标准差;同一行中,不同的 小写字母表示有显著性差异(P<0.05)。 质的安全水分含量为l5%㈣。本试验所用小麦粉的水 分含量为1O.82%,随着紫马铃薯全粉含量的增加,混 粉的水分含量逐渐增大,直至紫马铃薯全粉含量为 100%时达到最大11.40%(<15%o而从淀粉含量来 看,由于小麦粉的总淀粉含量高于紫马铃薯全粉,当 紫马铃薯全粉的含量增加时,混粉的总淀粉含量呈下 降趋势。灰分的数据显示,小麦粉的灰分含量为0.35%, 已满足国外高档面包专用粉的要求(<0.5%)【l司,表明 F1 F2 F3 F4 F5 F6 不同配比样品 本试验所用小麦粉的品质优越,且加工精度高;紫马 铃薯全粉的灰分含量为2.48%,约为小麦粉的7倍, 充分说明紫马铃薯全粉中含有丰富的矿物质,如铁、 磷、钾、钙、锌等。此外,表中紫马铃薯全粉的蛋白质含 量略低于小麦粉,但有研究表明,马铃薯的蛋白质中 含有人体必需的8种氨基酸,属于完全蛋白旧;而小麦 粉的蛋白质中缺乏赖氨酸,会造成营养失衡。因此,从 蛋白质的营养价值来说,紫马铃薯全粉并不低于小麦 F1 F2 F3 F4 F5 F6 不同配比样品 (c) 粉。综合得出,相比较纯小麦粉,添加了紫马铃薯全粉 的混粉的营养价值更高。 2.2颜色分析 肉眼可观察到,小麦粉的颜色为白色,紫马铃薯 全粉的颜色为紫色。通过台式测色仪的测定,不同配 比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的r、a 、b 和AE值, 如图1所示。 I ’- ・ ・ - ● F1 F2 F3 F4 F5 F6 图1(a)显示,小麦粉的亮度达90以上,而紫马铃 薯全粉只有50左右,混粉中随着紫马铃薯全粉含量的 增加,混粉的 值越来越小,即颜色也越来越暗。图1 (b)表明,小麦粉的a 值接近于0,几乎不显红色,而紫 不同配比样品 (c)看出,小麦粉和紫马铃薯全粉的b 值出现了正负 的差异,小麦粉偏向于黄色,紫马铃薯全粉偏向于蓝 色。此外,图1中的L.、a 、b 值均在F2(紫马铃薯全粉 马铃薯全粉的a 值达到8左右,红色相当明显。从图1 仇干,等:紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的理化特性研究 -== 基础研究 吸水能力与样品中淀粉的含量和性质有关,直链 淀粉越多,吸水能力越强。随着紫马铃薯全粉含量的 ∞ ∞ ∞∞∞∞加 O 增加,混粉的吸水能力不断增加,说明紫马铃薯全粉 的吸水能力较强,其直链淀粉含量高于小麦粉,这与 相关研究结果一致:小麦中的直链淀粉约占总淀粉的 12.56%-14.74%【l8】,而马铃薯中的直链淀粉约占总淀 粉含量的15%一25%㈣。因此,当用紫马铃薯全粉一小 ’l ’2 ’3 ’4 F’5 ’6 不同配比样品 注:FI ̄F6分别代表紫马铃薯全粉与小麦粉的质量比为0:100、30: 70、40:60、50:50、70:30、100:0;(a)为L.值表示亮度,0代表黑色,100 代表白色;(b)为 值表示红绿偏向,正数代表红色,负数代表绿 麦粉混粉制作面团时,面筋蛋白含量减少,而面团的 吸水能力增强,则会导致面团的稳定性下降,对生产 加工产生不利影响。 色;(c)为b’值表示黄蓝偏向,正数代表黄色,负数代表蓝色;(d)为 AE为总色差。 图1不同配比的紫马铃薯全粉-,J、麦粉混粉的颜色指标 Fig.1 Color indices of wheat lour fand purple potato powder blends 溶胀能力体现的是在加热过程中,支链淀粉发生 糊化并与水结合的能力。相比糊化前的吸水能力,溶 胀过程中淀粉与水的结合能力明显增强。 沉淀指数是基于蛋白与表面活性剂十二烷基硫 酸钠(SDS)发生水合作用而膨胀,形成絮状沉淀物的 原理测得的,因而与蛋白质含量成正相关。且它是反 和小麦粉的质量比为30:70)处呈现显著的变化,从 AE可以看出,该配比下的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉 相对于纯小麦粉,颜色的总体差异变化最为显著。 2.3功能特性分析 不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的功能特 性,如表2所示。 映面包品质的一个重要指标,值越大则说明焙烤面包 的品质相对越好。但由于小麦粉中含有一定量的面筋 蛋白且总蛋白质高于紫马铃薯全粉,当紫马铃薯全粉 的含量增加时,混粉的沉淀指数逐渐减小,这将对焙 烤面包的品质产生不利的影响。 表2不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的功能特性 Table 2 Functional properties of wheat lour fand purple potato powder blends 注:Fl~F6分别代表紫马铃薯全粉与小麦粉的质量比为0:100、30:70、40:60、50:50、70:30、100:O;数据表示为平均值±标准差;同一行中,不同的 小写字母表示有显著性差异(P<O.05 o 最低胶凝浓度受食品中碳水化合物、脂类和蛋白 质成分的综合影响【I31,其反映了物质的胶凝能力,最低 胶凝浓度越小,则胶凝能力越强。表2显示,随着紫马 粉在包装、储藏和运输过程中更不易被压紧实,其堆 积方式可与小麦粉相同。 2.4热特性分析 铃薯全粉小麦粉含量的增加,最低胶凝浓度从14.5% 降低到6.5%,说明紫马铃薯全粉的胶凝能力更强,约 为小麦粉的2倍。 不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的热特性 参数,如表3所示。 差示扫描量热分析测定揭示了淀粉的糊化过程。 淀粉的糊化本质是体系中水分子受热运动至淀粉分 子内部,与其争夺氢键,当水分子的能量大于淀粉分 子间结合的氢键键能时,分子间和分子内的氢键会发 生断裂,使得淀粉分子的结构被破坏,充分伸展,呈疏 松状 。在此过程中伴随的能量变化在DSC分析图谱 粉末的颗粒大小、颗粒间的静电力和范德华力等 影响了粉末的堆积密度,其在粉末的包装、储藏和运 输中具有重要意义。本试验中小麦粉和紫马铃薯全粉 均经过120目~160目的筛选,颗粒大小相对均一。混 粉的堆积密度略大于小麦粉,说明与小麦粉相比,混 基础研究 仇干,等:紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的理化特性研究 表3不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的热特性参数 Table 3 Thermal parameters of wheat lfour and purple potat0 powder blends 注:F1-F6分别代表紫马铃薯全粉与小麦粉的质量比为0:IO0、30: 70、40:60、50:50、70:30、100:0;一表示无具体数值。 上表现为吸热峰。随着紫马铃薯全粉含量的增加,糊 化的起始温度(To)、峰值温度(TD)和终止温度(Tc)均 不断升高,而AH呈下降趋势。但紫马铃薯全粉却不能 检测到淀粉糊化的峰值,因为在紫马铃薯全粉的制备 过程中淀粉已经发生了糊化。上述混粉的糊化峰值向 高温方向迁移是因为受到紫马铃薯全粉的影响,其淀 粉会与小麦淀粉竞争吸水,使混粉的糊化温度升高。 这与之前的吸水性结果相一致。 3结论 通过对不同配比的紫马铃薯全粉一小麦粉混粉的 化学组分、颜色、功能特性和热特性的分析得出,紫马 铃薯全粉一小麦粉混粉的营养价值高于纯小麦粉;当 紫马铃薯全粉和小麦粉的质量比为30:70时,各项颜 色指标的变化最为显著;且功能特性和热特性均随着 紫马铃薯全粉含量的增加呈现趋势性的变化,但常常 会对面粉的加工特性产生不利的影响。当进行工业化 生产时要综合考虑营养价值、加工特性、生产成本等 多个因素,以选择适当质量配比的紫马铃薯全粉一小 麦粉混粉。 参考文献: 【1]王兰,邓放明,赵玲艳,等.紫色马铃薯保健功效及其利用研究进 展fJ].中国酿造,2015,34(7):l17~120 [2】于文娟,王常青,訾艳,等.紫马铃薯花青素稳定性分析研究【J].农 产品加工。2015(4):58—61 [3】李锦华.第一代马铃薯馒头在京上市[J1.农村工作通讯,2015 (1 2):63-63 [4】宋文馨,冯东华,郭昊润,等.马铃薯粉馒头制作工艺研究[J】.农产 j 9==I 品加工,2015(i 1):37—39 [5 Zai5]dulI SM,YamauchiH,Kim S J,et a1.RVA study ofmixtures of wheat flour and potato starches with diferent phosphoras contents 册.Food Chemistry,2007,102(4):l 105—1 ll 1 [6】王春香,薛惠岚,张国权.马铃薯全粉一小麦粉混粉流变学特性的 试验研究[J].粮食与饲料工业,2004(10):34—35 [7]崔璐璐’林长彬,徐怀德,等.紫马铃薯全粉加工技术研究[J].食品 工业科技,2014,35(5):221—224 [8】Bondaruk L Markowski M,Blaszczak W.Effect of drying conditions on the quality of vacuum-microwave dried potato cubes[J].Journal ofFood Engineering,2007,81(2):306—312 [9】Souilah R,Djabali D,Belhadi B,et a1.In vitro strach digestion in sorghum flour from Algerian euhivars[J].Food science&nutirtion. 2014,2(3):251-259 【10】翁霞,辛广,李云霞.蒽酮比色法测定马铃薯淀粉总糖的条件研 究【J】.食品研究与开发,2013,34(17):86—88 【1 1]Orikasa T,Wu L,Ando Y,et a1.Hot air drying characteristics of sweet potato using moisture sorption isotherm naalysis and its quali— ty changes during drying[J].International Journal of Food Engineer- ing,2010,6(2):61—64 【12]Ahmed M,Akter M S,Eun J B.Peeling,drying temperatures,and sulphite—treatment affect physieochemieal properties and nutritional quality of sweet potato lfour[J] Food Chemistyr,2010,121(1):1 12- l18 [13】Adeleke R O,Odedeji J O.Functional properties of wheat and sweet potato lfour blends[J].Pakistan Journal of Nutrition,2010,9(6): 535-538 【14】Osundahunsi 0 F,Fagbemi T N,Kesselman E,et a1.Comparison of the physieoehemical properties and pasting characteristics of flour nad starch fromred and white sweet potato cultivars[J].Journal of A- gricultural and Food Chemistyr,2003,51(8):2232-2236 【15]高群玉,叶营,王琳.湿热处理对不同晶型淀粉理化性质及消化 性的影响[J】.现代食品科技,2015,31(3):60—65 【l 6]盛月波.面粉的理化特性与烘焙品质 .粮食与饲料工业,1992 (6):5-8 [17】周清贞.马铃薯全粉的制备及其应用的研究【D】.天津:天津科技 大学.2010 【18】金玉红,张开利,张兴春,等.双波长法测定小麦及小麦芽中直链、 支链淀粉含量忉.中国粮油学报,2009(1):137—140 [19】曾凡逵,赵鑫,周添红,等.马铃薯直链/支链淀粉的分离[J】.现代 食品科技,201 1,27(12):1466—1468 【2o1杨毅才.淀粉糊化的过程及影响因素【J].农产品加工,2009(2): 】8—19 收稿日期:2016—05—17