紫马铃薯全粉-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）

紫马铃薯全粉-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）

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：紫马铃薯全粉-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性变化。

紫马铃薯全粉；小麦粉；混粉；功能特性；热特性

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11.0mg、铁1.2mg、钾343.0mg、镁22.9mg、维生素C 16.0mg，素有“地下葡萄”之称[1]。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[2]。马铃薯含有面粉和大米中所没有的维生素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[3]，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题，又能够弥补小麦粉的营养缺陷。宋文馨等[4]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20min，最终制得的馒头的感官指标达到最佳。Zaidul等[5]利用RVA对马铃薯粉-面粉混粉的糊化特性进行了研究，发现混合粉的峰值黏度、峰值时间、最终黏度均高于小麦面粉。王春香等[6]研究了马铃薯全粉-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。

目前，对紫马铃薯全粉-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-9240电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；FL-1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-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-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[7-8]：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15min，沸水热烫2min，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（480W，24 kPa）至水分含量为10%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～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～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、50∶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 5009.4-2010《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 5009.5-2010《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[9]的方法，并加以改进。准确称取25mg的样品于50mL的离心管中，加入3mL 2mol/L的KOH溶液，摇匀静止1 h～2 h使淀粉完全溶解，加入25mL的乙酸-乙酸钠缓冲溶液（0.4mol/L，pH 4.75）调节溶液至酸性，再加入8.3μL淀粉葡萄糖苷酶（300U/mL，sigma，A-7095），混匀后60℃水浴并振摇45min。吸取1mL样品液稀释到10mL，采用蒽酮硫酸法测定其葡萄糖含量[10]，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[11]

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L*、a*和b*值，并通过公式计算出总色差（ΔE）。

1.3.5 功能特性的测定[12-14]

吸水能力：取1g样品（m）和15mL蒸馏水于50mL干燥的离心管（m0）中。混匀，4 000 r/min离心20min。弃去上清液，称量沉淀物和离心管的质量（m1）。

吸水能力/%=（m1-m0-m）/m×100

溶胀能力：称取1 g样品于50mL干燥的离心管（m0）中，加入15mL蒸馏水，混匀。沸水浴30min，每隔5min振荡1次。4 000 r/min离心20min，弃去上清液，称得沉淀物和离心管的质量（m1）。在100℃干燥至恒重后，再次称量沉淀物和离心管的质量（m2）。

沉淀指数：按照GB/T 15685-2011《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5mL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10mL量筒中，持续轻敲量筒使样品体积恒定，记录样品体积（v）。

1.3.6 热特性的测定[15]

称取7.5mg的样品于铝制样品盘中，加入15μL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℃/min，加热范围为30℃～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（Tp）、终止温度（Tc）和糊化放热焓值（ΔH）。

1.3.7 统计分析

采用SAS 9.2软件（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）对所得到的数据进行统计分析，数据用平均值±标准差表示，并通过Tukey’s HSD post-hoc test（p＜0.05）进行显著水平比较。

2 结果与分析

2.1 基本化学组分分析

不同配比的紫马铃薯全粉-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，干物质的安全水分含量为15%[13]。本试验所用小麦粉的水分含量为10.82%，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%）。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%）[16]，表明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[17]；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。

表1 不同配比的紫马铃薯全粉-小麦粉混粉的基本化学组分Table1 Proximate compositions of wheat flour and purple potato powder blends

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-小麦粉混粉的L*、a*、b*和ΔE值，如图1所示。

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L*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，而紫马铃薯全粉的a*值达到8左右，红色相当明显。从图1（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（紫马铃薯全粉和小麦粉的质量比为30∶70）处呈现显著的变化，从ΔE可以看出，该配比下的紫马铃薯全粉-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。

图1 不同配比的紫马铃薯全粉-小麦粉混粉的颜色指标Fig.1 Color indices of wheat flour and purple potato powder blends

2.3 功能特性分析

不同配比的紫马铃薯全粉-小麦粉混粉的功能特性，如表2所示。

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%[18]，而马铃薯中的直链淀粉约占总淀粉含量的15%～25%[19]。因此，当用紫马铃薯全粉-小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。

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-小麦粉混粉的功能特性Table2 Functional properties of wheat flour and purple potato powder blends

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[13]，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。

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

不同配比的紫马铃薯全粉-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[20]。在此过程中伴随的能量变化在DSC分析图谱上表现为吸热峰。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（Tp）和终止温度（Tc）均不断升高，而ΔH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。

表3 不同配比的紫马铃薯全粉-小麦粉混粉的热特性参数Table3 Thermal parameters of wheat flour and purple potato powder blends

3 结论

通过对不同配比的紫马铃薯全粉-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-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-小麦粉混粉。

[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[J].中国酿造,2015,34(7):117-120

[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[J].农村工作通讯,2015 (12):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].农产品加工,2015(11):37-39

[5]Zaidul I S M,Yamauchi H,Kim S J,et al.RVA study of mixtures of wheat flour and potato starches with different phosphorus contents [J].Food Chemistry,2007,102(4):1105-1111

[6]王春香,薛惠岚,张国权.马铃薯全粉-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 J,Markowski M,Blaszczak W.Effect of drying conditions on the quality of vacuum-microwave dried potato cubes[J].Journal of Food Engineering,2007,81(2):306-312

[9]Souilah R,Djabali D,Belhadi B,et al.In vitro starch digestion in sorghum flour from Algerian cultivars[J].Food science&nutrition, 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

[11]Orikasa T,Wu L,Ando Y,et al.Hot air drying characteristics of sweet potato using moisture sorption isotherm analysis and its quality changes during drying[J].International Journal of Food Engineering,2010,6(2):61-64

[12]Ahmed M,Akter M S,Eun JB.Peeling,drying temperatures,and sulphite-treatment affect physicochemical properties and nutritional quality of sweet potato flour[J].Food Chemistry,2010,121(1):112-118

[13]Adeleke R O,Odedeji J O.Functional properties of wheat and sweet potato flour blends[J].Pakistan Journal of Nutrition,2010,9(6): 535-538

[14]Osundahunsi O F,Fagbemi T N,Kesselman E,et al.Comparison of the physicochemical properties and pasting characteristics of flour and starch fromred and white sweet potato cultivars[J].Journal of A－gricultural and Food Chemistry,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

[16]盛月波.面粉的理化特性与烘焙品质[J].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[J].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,2011,27(12):1466-1468

[20]杨毅才.淀粉糊化的过程及影响因素[J].农产品加工,2009(2): 18-19

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，Shanghai200240，China）

Purple potato powder and wheat flour were mixed according to the mass percentage of0∶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 flour blends were investigated.Results showed that the nutrients of mixed flour were higher than wheat flour.When the mass ratio of purple potato powder to wheat flour was30∶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.

purple potato powder；wheat flour；mixed flour；functional properties；thermal properties

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.004

2016-05-17

上海市农业科技成果转化项目（沪农科转字（2016）第3-2号）

仇干（1993—），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—），男（汉），副教授，博士，主要从事食品加工与包装等研究工作。