馬鈴薯泥面條水分形態(tài)遷移特性研究

李 瑜，范瑩瑩，李家寅，張笑笑

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450002）

馬鈴薯富有營養(yǎng)，是抗衰老的食物之一。馬鈴薯的功能因子明確，功能試驗也日趨完善，其臨床試驗表明，醫(yī)療效果明顯，馬鈴薯食品的開發(fā)顯示出巨大的潛力[1-10]。馬鈴薯的綜合利用具有巨大經(jīng)濟(jì)效益，是發(fā)展我國地方經(jīng)濟(jì)，解決三農(nóng)問題的重要途徑。“我國膳食結(jié)構(gòu)的第三次革命”，將馬鈴薯泥和傳統(tǒng)面制品結(jié)合起來，開發(fā)出馬鈴薯泥面條正是響應(yīng)馬鈴薯主食化的國家戰(zhàn)略[11-13]，同時也會得到國家的政策扶持。

在面粉中加入馬鈴薯泥制作面條的加工過程中會發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，尤其是影響面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，從而影響面團(tuán)結(jié)構(gòu)和品質(zhì)等。這些變化都與面團(tuán)內(nèi)部水分含量及變化有著密切聯(lián)系[14]。采用低場核磁技術(shù)和電鏡掃描技術(shù)，從分子水平對馬鈴薯泥面條形成機(jī)理進(jìn)行研究，從而細(xì)化面條的生產(chǎn)，為馬鈴薯泥面條的生產(chǎn)和應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。該文為改善居民膳食結(jié)構(gòu)、平衡營養(yǎng)提供了一種新方法，為調(diào)整農(nóng)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)提供了新思路。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

雪健麥芯雪花粉：河南省雪健實業(yè)有限公司；馬鈴薯：市售；加碘精純鹽:河南省鹽業(yè)總公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

B5A多功能攪拌機(jī)，廣州市威萬實業(yè)有限公司；DHG-9143BS-Ⅲ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；JMTD 168/140實驗面條機(jī)，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；JA6102電子天平，上海精天電子儀器廠；HITACHI ES-2030冷凍干燥儀，日本HITACHI；S-3400N-ll型 掃描電子顯微鏡，日本HITACHI；PQ001 MicroMR柜式核磁共振成像儀，上海紐邁電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬鈴薯泥面條的制備工藝流程

將稱量好的原輔料混合均勻置于和面機(jī)中，加入蒸餾水，控制面團(tuán)含水率為35%，啟動和面機(jī)，攪拌15 min，將上述食材混合均勻，將制成的面絮靜置15 min，軋延4次，最終制成1 mm厚，3 mm寬，220 mm長的面條備用[14]。

1.3.2 不同馬鈴薯泥添加量的馬鈴薯泥面條制備

取0.6%的食鹽和200 g面粉混合均勻置于和面機(jī)中，再分別取25%、30%、35%、40%、45%和55%的馬鈴薯泥，加入蒸餾水，控制面團(tuán)最終含水率為35%，按上述面條工藝制備面條。

1.3.3 不同食鹽添加量的馬鈴薯泥面條制備

在面粉中加入40%的馬鈴薯泥，10%的水，分別取 0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的食鹽加入面粉中，按上述面條工藝制備面條，同時做空白對照。

1.3.4 不同水添加量的馬鈴薯泥面條制備

在含40%的馬鈴薯泥，0.6%食鹽的混合面粉中，分別加入8%、12%、16%、20%的蒸餾水，按上述面條工藝加工面條。

1.3.5 馬鈴薯泥面條橫向馳豫時間（T2）的測定

測定方法參考劉銳等人[15]的方法，并作一定的調(diào)整。將累加次數(shù)調(diào)整為64，回波時間調(diào)整為0.2ms，回波個數(shù)調(diào)整為8000，采樣間隔時間調(diào)整為1 000 ms， 采樣頻率調(diào)整為 200 KHz，P2=32 μs，采樣點數(shù)TD=40016。每組樣品測量5個。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯泥添加量對馬鈴薯泥的面條水分遷移的影響

添加不同量馬鈴薯泥的樣品的T2反演圖譜如圖1所示，反演后的馬鈴薯泥面條NMR T2譜中均出現(xiàn)3個波峰，即T21、T22和T23，表示馬鈴薯泥面條中有流動能力不同的水分。而馳豫時間T2的范圍分別是 T21（0.1～1.0 ms），T22（1.0～25 ms），T23（25～2000ms）。 研究發(fā)現(xiàn)[16]，T21的流動性最弱，T22的流動能力次之，T23的流動性最強。馳豫時間和水分子流動性成正相關(guān)，T2越小，水分的自由度就越低，結(jié)合牢固，反之，易被排出。

圖1 不同馬鈴薯泥添加量下面條的T2圖譜

研究馬鈴薯泥面條的水分遷移規(guī)律是馬鈴薯泥面條的機(jī)理研究的重要內(nèi)容。由圖2可知隨著馬鈴薯泥添加量的增加，結(jié)合水和自由水含量下降，轉(zhuǎn)化為吸附水，致使吸附水的含量呈上升趨勢。這是由于馬鈴薯泥中含有大量的淀粉，淀粉顆粒能競爭性地與水分子結(jié)合發(fā)生吸水膨脹反映，消耗了大量的自由水，使得流動性較大的自由水向半結(jié)合水遷移。此外馬鈴薯泥中酶發(fā)生酶解反應(yīng)使部分結(jié)合水遷移為半結(jié)合水。馬鈴薯泥的添加量越多，水分遷移越強烈，水分的自由度越高。

圖2 S21、S22、S23隨著馬鈴薯泥添加量的變化柱形圖

2.2 食鹽添加量對馬鈴薯泥面條水分遷移的影響

馬鈴薯泥面團(tuán)中加入食鹽，也就是增加了面團(tuán)中的納離子和氯離子。由圖3可知，隨著加鹽量的逐漸增加，馬鈴薯泥面條中的結(jié)合水和自由水含量呈先增加、后下降的趨勢，吸附水含量呈現(xiàn)出先下降、后上升的趨勢。這表明自由水的不易流動性變差，流動性變強，部分自由水向吸附水遷移，而吸附水的不易流動性變差，向結(jié)合水遷移。

圖3 不同食鹽添加量下面條的T2圖譜及S21、S22、S23的變化柱形圖

2.3 水添加量對馬鈴薯泥面條水分遷移的影響

由圖4可知，隨著水的添加量的增加，NMR T2譜中峰起始時間向后遷移，代表不同種類水分的最大峰信號幅值變大，馬鈴薯泥面條中的結(jié)合水含量下明顯下降，吸附水和自由水含量呈上升趨勢。這是由于水分子本身具有極性，混入面粉后能與面筋蛋白通過極性鍵結(jié)合，并擴(kuò)散到內(nèi)部，體積膨脹后的面筋蛋白又將水分子束縛起來，這就是吸附水含量增加的原因，當(dāng)面筋吸水膨脹程度達(dá)到飽和時，面團(tuán)對水的束縛能力趨于極限，導(dǎo)致自由水含量升高。面筋中呈水溶性的蛋白溶于水中后，原與之結(jié)合的結(jié)合水遷移為半結(jié)合水，致使結(jié)合水含量下降。

圖4 不同水添加量下面條的T2圖譜及S21、S22、S23的變化柱形圖

3 結(jié)論

馬鈴薯富含多種營養(yǎng)成分，將馬鈴薯蒸煮制成泥后加進(jìn)面條中不僅僅豐富了面條的種類，同時還可以滿足人們保健的特殊要求。通過對馬鈴薯泥面條水分遷移進(jìn)行研究表明：馬鈴薯泥的添加能促進(jìn)面條中的結(jié)合水和自由水向吸附水遷移，導(dǎo)致吸附水含量升高，自由水和結(jié)合水含量降低，加速淀粉的吸水膨脹過程。同時，馬鈴薯泥面條對吸附水的束縛能力增強，對自由水和結(jié)合水的束縛能里有所降低。隨著水的添加量增加，半結(jié)合水含量增加，有利于面筋蛋白充分發(fā)生水合反應(yīng)，促進(jìn)面筋三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。隨著食鹽的添加，自由水的不易流動性變差，流動性變強，部分自由水向吸附水遷移，而吸附水的不易流動性變差，向結(jié)合水遷移。