CN106370800A

CN106370800A - 利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法

Info

Publication number: CN106370800A
Application number: CN201610807964.6A
Authority: CN
Inventors: 曾凡逵; 高国强; 刘刚; 林罡
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2017-02-01

Abstract

本发明提供了利用Mixolab实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，属于食品加工技术领域。本发明采用Chopin+实验协议，通过实时测量面团搅拌时两个双揉面刀的扭矩变化，分析在搅拌和温度双重因素下马铃薯生全粉面团的流变学特性，以了解马铃薯生全粉中蛋白、淀粉和酶等的特性，从而判断马铃薯生全粉的加工特性，对于推进马铃薯主食化具有重要意义。另外，该方法适应性广，可用于不同品种马铃薯生全粉加工性能的分析，也可用于不同低温干燥方式制备的马铃薯生全粉、马铃薯生全粉部分替代小麦面粉后加工性能的分析，还可以用于分析各种食品添加剂和酶对马铃薯生全粉加工性能的影响。

Description

利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及一种马铃薯生全粉加工性能的分析评价方法，尤其涉及利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，主要用于判断马铃薯生全粉作为主食化半成品原料是否适用于加工某一种特定的主食。

背景技术

2015年1月中央一号文件和农业部将马铃薯作为主粮化战略发展，马铃薯在保障国家粮食安全与促进国民社会经济发展中将具有更加重要的意义。马铃薯主食化是一种理想的选择：新鲜马铃薯块茎大约由75%-80%的水和20%-25%的干物质组成，每100 g马铃薯块茎当中大约含有18 g碳水化合物和2 g蛋白质。马铃薯块茎富含维生素C、维生素E和B族维生素，以及钾、镁等矿物质元素，另外还含有其它重要生物活性小分子物质，大部分都属于植物营养素，包括多酚、黄酮醇、花青素、酚酸、类胡萝卜素、多胺、糖苷生物碱、生育酚、旋花碱、倍半萜等，所含的类胡萝卜素是小麦和稻米等主粮食品中没有的。根据农业部的指导性文件，未来的马铃薯加工方向是要把马铃薯开发成面条、馒头等提供人体主要能量的符合中国人饮食文化的主食化产品。影响面条、馒头等马铃薯主食化产品品质的关键因素是面团的加工性能，但目前缺乏马铃薯主食化半成品原料加工性能评价的方法及标准。

马铃薯的品种非常多，化学成分存在一些细微的差别，这些细微的差别将会导致其面团加工性能发生非常大的变化。比如小麦面团的加工特性主要归因于小麦面粉中的蛋白质，蛋白质中的半胱氨酸含量对小麦面团的加工性能非常关键。半胱氨酸含有巯基（-SH），当捏合小麦粉和水（约3:1）的混合物时，巯基能发生反应生成二硫键（-S-S-）形成面筋网络结构，从而形成了具有黏弹性的面团，这种黏弹性面团在发酵期间具有截留气体能力。新鲜马铃薯块茎中大约含有2%的蛋白质，不同品种和栽培条件的马铃薯蛋白质含量存在一定差异，半胱氨酸含量也不一样。

传统的马铃薯全粉加工过程为原料经清洗、去皮、切片、预煮、冷却、蒸煮、捣泥、高温脱水干燥制作而成。这种马铃薯熟全粉加工过程中包含高温蒸煮和干燥等步骤，导致了蛋白质变性、淀粉糊化。马铃薯生全粉是指将马铃薯块茎经去皮后采用低温干燥方式加工制备出来的淀粉未糊化、颗粒结构完整、蛋白质未发生变性、马铃薯块茎自身所含营养物质全面的粉末状脱水产品。马铃薯生全粉与传统马铃薯熟全粉相比，加工性能相对来说更优良。马铃薯生全粉的制备方式包括真空冷冻干燥、真空低温干燥、热风干燥、太阳能烘干（晒干）等，主要是避免高温加工过程，采用的加工（干燥）温度通常低于70℃，该温度值正好是马铃薯蛋白变性和淀粉糊化的温度。马铃薯生全粉也可以采用高温短时间干燥，高温条件下受热时间≤30 S。

面粉的种类非常多，尤其是制作面包、蛋糕、饼干等焙烤类食品需要通过添加各种各样的食品添加剂和酶来改变面粉的加工性能形成对应的专用配方粉，这些添加剂和酶的主要作用是改善面团的加工性能提升相应产品的品质。常用的食品添加剂和酶包括谷朊粉、食盐、糖、脂肪、半胱氨酸、海藻酸盐、苍耳烷、双乙酰酒石酸单双甘油酯、瓜尔胶、角豆胶、卡拉胶、蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶、果胶酶等。这些食品添加剂可以通过改变面团的机械加工性能、延展性、粘度、面团形成时间等流变学性质从而提高最终产品的品质。

法国肖邦公司生产的Mixolab混合实验仪采用一种可记录式的揉面钵，通过实时测量面团搅拌时两个双揉面刀（搅拌臂）的扭矩变化，分析在搅拌和温度双重因素下的面团流变学特性。该设备检测方便，应用范围广泛：软麦、硬麦、大麦、黑麦、稻米、玉米、藜麦等等。用户可自定义实验协议，适合检测各种谷物，也可直接检测生产线取得的面团。但是到目前尚未利用该仪器分析马铃薯全生粉加工性能的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，通过实时测量面团搅拌时两个双揉面刀的扭矩变化，分析在搅拌和温度双重因素下马铃薯生全粉面团的流变学特性，以了解马铃薯生全粉中蛋白、淀粉和酶等的特性，从而判断马铃薯自身的加工特性，对于推进马铃薯主食化具有重要意义。

本发明利用Mixolab混合实验仪，采用Chopin+实验协议对马铃薯生全粉的加工性能进行分析，并通过Mixolab测试曲线确定马铃薯生全粉的吸水率、搅拌力和温度作用下的蛋白质弱化、淀粉糊化特性、淀粉热糊化热胶稳定性和冷却阶段糊化淀粉的回生特性，以了解马铃薯生全粉中蛋白、淀粉和酶的特性，从而判断马铃薯自身的加工特性。

所述Chopin+实验协议为：完成一个样品分析时间为45 min，揉混速度为80 rpm，初始最大稠度的目标扭矩范围为1.1±0.07 Nm，面团重量75 g，储水罐温度30 ℃，第一级温度30℃ ，第一级温度持续时间8 min，第二级温度90 ℃，第一个温度梯度4℃/min；第二级温度持续时间7 min，第二个温度梯度-4 ℃/min，第三级温度50℃，第三级温度持续时间5 min；面团扭矩随时间温度变化过程中的关键扭矩点分别用于确定面粉的吸水率、蛋白质弱化、淀粉糊化特性、淀粉热糊化热胶稳定性和冷却阶段糊化淀粉的回生特性。

根据分析结果中生成的Mixolab指数剖面图所包含的吸水率指数（Absorption）、揉混指数（Mixing）、面筋筋力指数（Gluten+）、粘度指数（Viscosity）、淀粉水解指数（Amylase）和回生指数（Retrogradation）作为判断马铃薯生全粉加工性能的依据，对照仪器软件中面包、比萨、饼干、千层酥、混沌、馒头、面条、曲奇饼等16种食品的目标剖面图分析待测样品是否适合对应食品的加工要求。

通过加入食品添加剂和酶，分析食品添加剂和酶对马铃薯生全粉加工性能的影响，并根据经过食品添加剂和酶改善后马铃薯生全粉的加工性能重新定位其用途。各种添加剂和酶的添加量分别为：谷朊粉1%~15%，食盐0.1%~1%、糖0.1%~5%、脂肪0.5%~5%、半胱氨酸10~150 ppm、海藻酸盐0.5%~2%、苍耳烷0.1%~1%、双乙酰酒石酸单双甘油酯（DATEMs）0.1%~0.5%，瓜尔胶0.5%~3%、角豆胶0.5%~3%、卡拉胶0.5%~1.5%、蛋白酶10~400 ppm、脂肪酶10~400 ppm、淀粉酶10~300 ppm、葡萄糖氧化酶10~300 ppm、果胶酶0.5%~2%。

本发明检测分析马铃薯生全粉加工性能的方法具有重现性好、能全面反应马铃薯生全粉加工性能，对于推进马铃薯主食化具有重要意义。另外该方法适应性广，可用于不同品种马铃薯生全粉加工性能的分析，也可用于不同低温干燥方式制备的马铃薯生全粉、马铃薯生全粉部分替代小麦面粉后加工性能的分析，还可以用于分析各种食品添加剂和酶对马铃薯生全粉加工性能的影响。

附图说明

图1为实施例1 Mixolab混合实验仪分析真空冷冻干燥陇薯7号马铃薯生全粉的加工性能。

图2为实施例2 Mixolab混合实验仪分析谷朊粉对陇薯3号马铃薯生全粉加工性能的影响。

图3为实施例3 Mixolab混合实验仪对定薯4号马铃薯生全粉部分替代面粉的加工性能的分析。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明利用混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法作进一步的说明。

实施例一：真空冷冻干燥马铃薯生全粉的加工性能分析

将真空冷冻干燥的陇薯7号马铃薯片（丁）粉碎后过110目筛并分析其水分含量。选择chopin+实验协议，在软件中输入样品的含水量和预估的面粉的水合率值，选择一个水合率基准（14%湿基）作为软件计算样品重量的工作条件，根据Mixolab软件程序计算出来的重量，用天平称取真空冷冻干燥陇薯7号马铃薯生全粉样品。

将揉面钵放入揉面仓中，盖上盖板。点击软件上的“开始”按钮，使用Mixolab专用漏斗将称好的样品倒入揉面钵中，将注水喷嘴放在揉面钵盖板的进水口处。完成一个样品分析时间为45 min，揉混速度为80 rpm，面团重量75 g，储水罐温度30 ℃，第一级温度30℃，第一级温度持续时间8 min，第二级温度90 ℃，第一个温度梯度4℃/min；第二级温度持续时间7 min，第二个温度梯度-4 ℃/min，第三级温度50℃，第三级温度持续时间5 min；面团扭矩随时间的变化过程中有五个关键扭矩点C1、C2、C3、C4和C5，分别用于确定面粉的吸水率、搅拌力和温度作用下的蛋白质弱化、淀粉糊化特性、淀粉热糊化热胶稳定性和冷却阶段糊化淀粉的回生特性。实验结果图谱见图1。

图1的分析结果表明，真空冷冻干燥陇薯7号马铃薯生全粉的混合性能及粘度指标不太理想：混合初始阶段面团的扭矩达到C1以后迅速降低，说明面团缺乏稳定性，这是由于马铃薯块茎缺乏面筋蛋白造成的；当面团温度达到马铃薯淀粉糊化温度（大约72℃）以后，淀粉开始糊化面团扭矩迅速增加到C3（3.69 N·m），远远高于标准小麦面粉对应的1.72N·m，这样直接导致面团受热后的粘度过大。

通过与目标剖面图比较，该马铃薯样品不能满足巴拉迪扁面包、比萨、饼干、法式奶油蛋糕、法式长面包T55、法式长面包T56、果仁蜜饼、饺子、烤模面包工序1、烤馍面包工序2、烤模面包工序3、馒头、面条、千层饼、甜点和咸饼干等16种Mixolab混合实验仪操作软件自带的目标食品当中任何一种食品的加工要求，标准雷达图谱中至少有三个指标不能满足要求。

实施例二：谷朊粉对陇薯3号马铃薯生全粉加工性能的影响

将60℃真空干燥的陇薯3号马铃薯片粉碎后过110目筛，添加5%谷朊粉，混匀后分析其水分含量。采用chopin+实验协议分析添加谷朊粉前后陇薯3号马铃薯生全粉的加工性能，分析步骤与实施例一相同。实验结果图谱见图2。

图2的分析结果表明，谷朊粉能提高马铃薯面团的稳定性但面团受热后的高粘度特性还需要通过添加其他食品添加剂或酶来解决：混合初始阶段第1.18 min面团扭矩达到C1后非常稳定，直到14 min后才开始下降，这是由于谷朊粉当中含有的面筋蛋白与水混合后在揉混过程中巯基发生交联反应生成二硫键形成网络面筋结构，因此面团非常稳定；从20 min开始，马铃薯淀粉受热糊化粘度增加（扭矩增加），到22.98 min达到C3最大值（2.98N·m），相对于实施例1的3.69 N·m下降了不少，这是由于添加了10%的谷朊粉部分替代了马铃薯生全粉减少了面团中淀粉的含量引起的，但扭矩相对于标准面粉的1.72 N·m仍然非常高，因此仍需要通过添加其他食品添加剂或酶来进行调节改善其加工性能。

通过与目标剖面图对照，该陇薯3号马铃薯生全粉添加10%谷朊粉后比较适合应用于饺子皮加工：回生、面筋+、混合、吸水率指标都符合要求，但粘度偏高、淀粉酶指标偏低需要通过添加其他食品添加剂或酶来进行调节以提高其加工性能。另外，该陇薯3号马铃薯生全粉添加10%谷朊粉后比较适合应用于咸饼干加工：回生、面筋+、混合、吸水率指标都符合要求，同样是粘度检测值偏高、淀粉酶指数稍微偏低。

实施例三：马铃薯生全粉部分替代面粉的加工性能分析

将电热鼓风干燥箱60℃干燥的定薯4号马铃薯生全粉过110目筛，用该马铃薯生全粉替代30%小麦面粉，混匀后测水分含量。采用chopin+实验协议分析马铃薯生全粉部分替代小麦面粉的加工性能，分析步骤与实施例一相同。实验结果图谱见图3。

图3的分析结果表明，马铃薯生全粉部分替代小麦面粉改变了小麦面粉的加工性能：面团形成后的扭矩C1值能比较稳定说明30%的马铃薯生全粉添加量对面团的面筋含量未造成太大的影响，面团基本能维持比较稳定；但30%的马铃薯生全粉添加量带入的马铃薯淀粉对面团的加工性能造成了非常大的影响，少量的马铃薯淀粉糊化以后导致粘度增加幅度非常大，C3扭矩达到了2.85 N·m，而100%该面粉的标准Mixolab图谱C3值为1.73 N·m。

通过对照目标剖面图，定薯4号马铃薯生全粉部分替代30%面粉后比较适合用于饼干的加工：回生、面筋+、混合、吸水率指标都符合要求，但粘度检测值偏高、淀粉酶指标偏低，需要通过添加其他食品添加剂或酶来进行调节改善提高其加工性能。另外，该定薯4号马铃薯生全粉部分替代30%面粉后比较适合用于法式奶油蛋白的加工：回生、面筋+、混合、淀粉酶指标都符合要求，但粘度偏高、吸水率指标偏低，通过添加其他食品添加剂或酶来进行调节改善提高其加工性能。

Claims

1.利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，利用Mixolab混合实验仪，采用Chopin+实验协议对马铃薯生全粉的加工性能进行分析，并通过Mixolab测试曲线确定马铃薯生全粉的吸水率、搅拌力和温度作用下的蛋白质弱化、淀粉糊化特性、淀粉热糊化热胶稳定性和冷却阶段糊化淀粉的回生特性，以了解马铃薯生全粉中蛋白、淀粉和酶的特性，从而判断马铃薯自身的加工特性；

所述Chopin+实验协议为：完成一个样品分析时间为45 min，揉混速度为80 rpm，初始最大稠度的目标扭矩范围为1.1±0.07 Nm，面团重量75 g，储水罐温度30 ℃，第一级温度30℃ ，第一级温度持续时间8 min，第二级温度90 ℃，第一个温度梯度4℃/min；第二级温度持续时间7 min，第二个温度梯度-4 ℃/min，第三级温度50℃，第三级温度持续时间5min；面团扭矩随时间温度变化过程中的关键扭矩点分别用于确定面粉的吸水率、蛋白质弱化、淀粉糊化特性、淀粉热糊化热胶稳定性和冷却阶段糊化淀粉的回生特性。

2.如权利要求1所述利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，其特征在于：根据分析结果中生成的Mixolab指数剖面图所包含的吸水率指数Absorption、揉混指数Mixing、面筋筋力指数Gluten+、粘度指数Viscosity、淀粉水解指数Amylase和回生指数Retrogradation作为判断马铃薯生全粉加工性能的依据，对照仪器软件中16种食品的目标剖面图分析待测样品是否适合对应食品的加工。

3.如权利要求1所述利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，其特征在于：通过加入食品添加剂和酶，分析食品添加剂和酶对马铃薯生全粉加工性能的影响，并根据经过食品添加剂和酶改善后马铃薯生全粉的加工性能重新定位其用途。

4.如权利要求3所述利用Mixolab混合实验仪分析马铃薯生全粉加工性能的方法，其特征在于：所述添加剂、酶的品种类和添加量以马铃薯生全粉重量的百分数计，分别为：谷朊粉1%~15%，食盐0.1%~1%，糖0.1%~5%，脂肪0.5%~5%，半胱氨酸10~150 ppm，海藻酸盐0.5%~2%，苍耳烷0.1%~1%，双乙酰酒石酸单双甘油酯0.1%~0.5%，瓜尔胶0.5%~3%，角豆胶0.5%~3%，卡拉胶0.5%~1.5%，蛋白酶10~400 ppm，脂肪酶10~400 ppm，淀粉酶10~300 ppm，葡萄糖氧化酶10~300 ppm，果胶酶0.5%~2%。