马铃薯全粉对冷冻熟面冻藏品质的影响

邢志轩，李雪琴，董璐钦，陈洁

（1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.河南省面制品主食工程技术研究中心，河南 郑州 450001；3.中原食品实验室，河南 郑州 450001）

新鲜面条具有更高的营养价值和更好的食用品质，但随着贮藏时间的延长，其极易发生褐变、黏连、酸败等问题[1]。冷冻熟面是鲜面条经熟化后进行速冻，并在-18 ℃条件下储存，食用时需进行加热的面条制品[2]。采取冷冻技术后，可较好地保留熟面条中的营养成分和水分，因此，冷冻熟面在面条领域有着广泛的市场前景，但随着冻藏时间的延长，冰晶生长、水分迁移等造成的冷冻熟面品质下滑、口感变差等问题仍待解决[3]。

自2015 年我国启动马铃薯主食化战略后，越来越多的马铃薯食品进入大众视野。马铃薯全粉也成为目前研究开发的热点，根据其生产工艺的不同，可分为马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉。熟全粉经过高温的蒸煮，其淀粉糊化度增高，对后续的加工性能产生了一定的影响。生全粉并未在高温下进行生产，淀粉未发生糊化，原有的加工性质得以保留，但是加工时易出现褐变，感官品质会受到一定影响[4]。刘越等[5]研究发现，淀粉糊化度低的马铃薯全粉在一定程度上能够改善小麦面团的加工特性，增强其面筋网络结构和弹性。沈耀衡等[6]研究发现，添加适量马铃薯生全粉可以改善面条的蒸煮品质，最多添加至35%才会出现品质下滑，而马铃薯熟全粉添加至20%即会显著增大面条的蒸煮损失，且蒸煮过程中易断条。陈洁等[7]研究发现，添加马铃薯生全粉后面条的透明度和食味有明显增高。Yang等[8]研究发现，使用马铃薯全粉替代部分小麦粉并添加适量NaCl 可以缓解冻融循环过程中产生的冰晶对面条造成的损伤，改善冷冻熟面条的品质。目前对马铃薯全粉在面制品中的应用研究主要集中在面团、面条、馒头等未经过冷冻的面制品中，而将马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉应用在冷冻熟面中的研究较少。

前期通过添加不同比例马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉制作冷冻熟面的结果表明：当马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉的添加量为15%时，面条的质构品质和感官品质最佳。基于此，本文分别添加15%马铃薯生全粉和15%马铃薯熟全粉于小麦粉中，进行冷冻熟面的制作，以纯小麦粉制作的冷冻熟面为对照，研究两种马铃薯全粉对冷冻熟面冻藏期品质及介观特性的影响机制，以期改善冷冻熟面的冻藏品质，延长其保质期，为马铃薯全粉在冷冻熟面条中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉[水分（13.52±0.15）%、灰分（0.54±0.18）%、蛋白质（10.62±0.16）%、脂肪（1.58±0.09）%、淀粉（73.58±0.16）%]：郑州金苑面业有限公司；马铃薯熟全粉[水分（8.51±0.09）%、灰分（0.99±0.19）%、蛋白质（9.39±0.22）%、脂肪（0.27±0.05）%、淀粉（80.83±0.31）%]：甘肃正阳现代农业服务有限公司；马铃薯生全粉[水分（14.76±0.12）%、灰分（0.58±0.14）%、蛋白质（5.93±0.18）%、脂肪（0.20±0.07）%、淀粉（78.49±0.11）%]：青海湟中威思顿精淀粉有限公司；食盐：河南省盐业集团有限公司。

1.2 仪器与设备

JMTD-168 型压面机、JHMZ-200 型针式和面机：北京东孚久恒仪器技术有限公司；DT1000E 型电子天平：常熟市佳衡天平仪器有限公司；DJL-QF100A 速冻机：深圳市德捷力冷冻科技有限公司；FD-1A-50 型冷冻干燥机：北京博医康实验仪器有限公司；MicroMRCL-I 变温型核磁共振分析仪：苏州纽迈电子科技有限公司；Quanta-200 扫描电子显微镜：美国FEI 公司；TA-XT plus 型质构仪：英国Stable Micro Systems 公司；IRAffinity-1s 型傅里叶变换红外光谱仪：日本株式会社岛津制作所；Kjeltec8400 全自动凯氏定氮仪：福斯（中国）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冷冻熟面的制备

对照组冷冻熟面的制备：准确称取200 g 小麦粉倒入和面机内，加入小麦粉质量1%的食盐和34%的水，和面2 min。将面絮置于25 ℃恒温箱中静置熟化25 min，随后将面絮揉成面团，用压面机压成2 mm 面片，切成宽3 mm、长20 cm 的面条。沸水煮4 min，冷水淋洗1 min，沥水1 min 后放入密封袋中，在-40 ℃下速冻40 min 后，转入-18 ℃冰箱中冻藏[9]。

添加15%马铃薯生全粉和15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面的制备：分别用15%马铃薯生全粉和15%马铃薯熟全粉替代小麦粉，将马铃薯全粉与小麦粉混匀后，分别加入混合粉质量35%和40%的水（经预试验、粉质试验后发现，两种马铃薯全粉均增加了混合粉的吸水率，马铃薯熟全粉的吸水率更高，因此采用不同加水量以保证制作的面条具有良好的表观形态），按照对照组方法制备冷冻熟面。

1.3.2 质构特性的测定

参照骆丽君[10]的方法并稍加修改，取出冷冻熟面在500 mL 沸水中煮制90 s，然后用冷水淋洗1 min，沥水1 min，随后用滤纸吸干表面水分。使用物性分析仪测定质构特性和拉伸特性。

全质构试验参数：测试前、中、后速度分别为2、1、1 mm/s，压缩比75%，触发力5 g，时间间隔1 s，校准距离30 mm。

拉伸试验参数：测试前、中速度均为1.5 mm/s，测试后速度为5 mm/s，触发力5 g，拉伸距离90 mm，时间间隔1 s，校准距离10 mm。

1.3.3 蒸煮品质的测定

参照邵丽芳[11]的方法并加以修改，取出20 g 生鲜面条参照1.3.1 的方法制成冷冻熟面，复煮过程同1.3.2。收集试验中的面汤和淋洗水，待其冷却至常温后，定容至500 mL 容量瓶。量取50 mL 面汤倒入恒重的250 mL 烧杯中，在电炉上加热蒸发掉大部分水分，随后将其放入105 ℃的烘箱中烘至恒重。分别按照公式（1）和公式（2）计算蒸煮吸水率和蒸煮损失率。

式中：A 为蒸煮吸水率，%；B 为蒸煮损失率，%；M0为生面条的质量，g；M1为煮后面条的质量，g；M2为烧杯质量，g；M3为含有干物质的烧杯质量，g。

1.3.4 冷冻熟面中水分含量的测定

水分含量根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法进行测定。

1.3.5 冷冻熟面中水分迁移情况的测定

参照胡云峰等[12]的方法并加以修改，迅速截取约1 g 的冷冻熟面，用生料带缠绕后置于内径1 cm 的核磁管内，并压至刻度线3 cm 处，进行核磁共振测试。测试程序为多层-回波（carr-purcell-meiboom-gill，CPMG）序列。测试参数：TD =220 000，NECH=11 000，TE=0.100 ms，NS=32。

1.3.6 冷冻熟面中淀粉分子短程有序性的测定

冷冻熟面冻干后粉碎，过100 目筛得到冻干粉，参照毕玉[13]的试验方法，按照质量比1∶50 将KBr 和冻干粉混合，研磨后压片，通过傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer，FTIR）进行扫描测定。选用吸光度模式，扫描范围4 000～400 cm-1，扫描次数32，分辨率4 cm-1。选择的谱图范围在1 200～800 cm-1，处理软件为OMNIC 8。

1.3.7 冷冻熟面中麦谷蛋白大聚体含量的测定

参照Li 等[14]的方法并稍加修改，测定麦谷蛋白大聚体（glutenin macropolymer，GMP）含量。称取0.5 g 样品，加入15 mL 十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）溶液，涡旋振荡混匀，35 ℃恒温振荡1 h，然后5 000 r/min 离心20 min，去除上清液，对沉淀物重复上述步骤，最后使用凯氏定氮仪测定蛋白质含量，按照公式（3）计算GMP 含量。相同条件重复测定3 次，取平均值。

式中：A 为GMP 含量，%；P1为混合粉中蛋白质含量，%；P2为沉淀中蛋白质含量，%。

1.3.8 冷冻熟面微观结构的测定

通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）对冷冻熟面的微观结构进行观察。将冷冻熟面冻干之后，取出进行预处理，随后放置在载物台上，离子溅射喷金4 min 后进行观察[15]。

1.4 数据分析

所有试验均重复3 次，采用Origin 2018 进行绘图，采用SPSS 23 软件进行数据分析和显著性差异分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 马铃薯全粉对冷冻熟面质构特性的影响

马铃薯全粉对冷冻熟面质构特性的影响如图1 所示。

图1 马铃薯全粉对冷冻熟面质构特性的影响Fig.1 Effect of potato flour on texture characteristics of frozen cooked noodles

由图1 可知，随着冻藏时间的延长，所有样品的咀嚼性、弹性、硬度均显著下降，这与刘倩[16]的研究结果一致。添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉后，冷冻熟面的硬度、弹性、咀嚼性均明显增大，可能是由于在长期冻藏过程中马铃薯全粉具有更好的持水能力，而水分作为塑化剂提升了冷冻熟面的可塑性和抵抗外力的能力。在冻藏120 d 后，对照组、添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面硬度分别下降了25.36%、17.09%和19.29%；咀嚼性分别下降了29.66%、24.96%和26.62%；弹性分别下降了34.96%、23.66%、29.41%。可能是因为冷冻熟面在冻藏过程中冰晶生长对冷冻熟面产生的机械性损伤，以及冷冻熟面中水分的散失和迁移所致[17]。与对照组相比，在长期的冷冻储藏过程中，添加两种马铃薯全粉的冷冻熟面在冻藏过程中的质构品质的变化较为缓和。相较于15%马铃薯熟全粉，添加15%马铃薯生全粉后，更有利于延缓冷冻熟面质构品质的劣变。

马铃薯全粉对冷冻熟面拉伸特性的影响如图2所示。

图2 马铃薯全粉对冷冻熟面拉伸特性的影响Fig.2 Effect of potato flour on tensile properties of frozen cooked noodles

由图2 可知，随着冻藏时间的延长，3 种冷冻熟面的拉断力和拉伸距离均呈下降趋势，说明冻储导致了冷冻熟面的拉伸品质下降。添加两种马铃薯全粉后冷冻熟面的拉断力、拉伸距离明显减小，这是由于马铃薯全粉中不含面筋蛋白，导致冷冻熟面中面筋蛋白被稀释，面条延展性降低。马铃薯生全粉对冷冻熟面拉伸品质的影响小于马铃薯熟全粉，这可能是因为生全粉的制作工艺不同于熟全粉，生全粉未经过熟化，尚能保持完整的淀粉颗粒，面条复煮后淀粉没有完全糊化，少部分未糊化的淀粉颗粒可以有机的镶嵌在面筋网络结构当中，弥补了因不含面筋蛋白而导致的结构弱化[6]。冻藏120 d 后，对照组、添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉3 组冷冻熟面的拉断力分别降低了16.5%、16.7%、28.5%，拉伸距离分别降低了24.8%、25.86%、33.4%。因此，马铃薯生全粉比马铃薯熟全粉更适合制作冷冻熟面。

2.2 马铃薯全粉对冷冻熟面蒸煮特性的影响

蒸煮损失率和蒸煮吸水率二者可被用于评判面条的整体烹饪性能，蒸煮损失代表面条煮后水中剩余下的固态物质，吸水率代表面条煮后的膨胀程度[18]。图3 为马铃薯全粉对冷冻熟面蒸煮品质的影响。

图3 马铃薯全粉对冷冻熟面蒸煮品质的影响Fig.3 Effect of potato flour on cooking quality of frozen cooked noodles

由图3 可知，随着冻藏时间的延长，3 组冷冻熟面的蒸煮损失率均逐渐增大，蒸煮吸水率均逐渐减小。冻藏期间，添加马铃薯生全粉后降低了冷冻熟面的蒸煮损失率，而添加马铃薯熟全粉使冷冻熟面的蒸煮损失率显著升高，冻藏120 d 后，添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面蒸煮损失率为3.17%，高于对照组（2.37%），而添加15%马铃薯生全粉的冷冻熟面蒸煮损失率为2.23%，低于对照组，说明添加马铃薯生全粉后能够减小冻藏期间冰晶生长对冷冻熟面内部淀粉-蛋白网络结构的破坏，减少可溶性蛋白和淀粉的散失。

冻藏期间，添加15%马铃薯生全粉的冷冻熟面的蒸煮吸水率与对照组的变化趋势无显著差异，马铃薯熟全粉的加入则使蒸煮吸水率大幅降低。冻藏120 d后，对照组蒸煮吸水率下降了19.89%，添加15%马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉的冷冻熟面的蒸煮吸水率分别下降了18.24%和24.62%。说明添加马铃薯生全粉可以改善冷冻熟面的蒸煮品质，而添加马铃薯熟全粉则对其有不利影响。

2.3 马铃薯全粉对冷冻熟面中水分含量的影响

水分含量对面条在冻藏过程中的品质变化起到了重要的作用。图4 为马铃薯全粉对冷冻熟面水分含量的影响。

图4 马铃薯全粉对冷冻熟面水分含量的影响Fig.4 Effect of potato flour on moisture content of frozen cooked noodles

由图4 可知，随着冻藏时间的延长，3 组冷冻熟面的水分含量均出现了不同程度下降，由于熟面条在冻藏过程中其内部水分发生了迁移，水分与面条内部大分子物质的结合强度降低，导致面条的持水能力下降[19]。冻藏到120 d 时，对照组、添加15%马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉的冷冻熟面的水分含量分别降低了9.12%、5.66%、6.65%，由此可以看出两种马铃薯全粉的持水性能均优于对照组。

2.4 马铃薯全粉对冷冻熟面中水分分布的影响分析

对于高水分含量的冷冻熟面，水分分布和存在状态对冷冻熟面的品质有重要影响。Liu 等[20]研究发现，在冷冻储藏过程中防止冷冻熟面的水分迁移和冰晶生长能够提高冷冻熟面的品质。图5 为两种马铃薯全粉对冷冻熟面水分分布的影响。

图5 马铃薯全粉对冷冻熟面中水合状态的影响Fig.5 Effect of potato flour on water status of frozen cooked noodles

冷冻面条中含有3 种形式的水分，T21、T22和T23分别为紧密结合水、不易流动水和自由水的弛豫时间；峰比例面积P21、P22和P23分别代表其各自所占水分总量的比例。由图5 可知，随着冻藏时间的延长，对照组、添加15%马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉冷冻熟面的T21、T22、T23均显著增大，说明在冻藏期间冷冻熟面中的部分紧密结合水摆脱淀粉、蛋白质、多糖等的束缚，变得不再紧密，水分子流动性增强[21-22]。

冻藏120 d 内，相比于对照组，添加两种马铃薯全粉的冷冻熟面的弛豫时间和峰面积比例的变化较为缓慢。3 组样品的峰面积P21、P22均呈下降趋势，P23均呈上升趋势，且添加两种马铃薯全粉后冷冻熟面的紧密结合水比例P21均高于对照组，自由水比例P23均低于对照组。说明马铃薯全粉的加入提高了冷冻熟面在冻藏期间的保水性能，抑制了结合水向自由水的转化。Curti 等[23]研究发现，马铃薯全粉具有丰富的膳食纤维，这些具有良好持水能力的膳食纤维可以抑制氢质子的流动性，因此添加两种马铃薯全粉后均较好地抑制了紧密结合水向自由水的迁移，抑制了冷冻熟面在冻藏期间的“干耗”现象，提高了冷冻熟面的抗冻效果[24]。

2.5 马铃薯全粉对冷冻熟面中淀粉分子短程有序性的影响

淀粉分子的短程有序结构，指淀粉分子中，由支链淀粉与直链淀粉的短链段构成的双螺旋结构。在傅里叶红外光谱分析中，峰强度比值（1 045 cm-1/1 022 cm-1）越大，淀粉的短程有序性越强，淀粉分子老化程度越高[25]。图6 为两种马铃薯全粉对冷冻熟面中淀粉分子短程有序性的影响。

图6 马铃薯全粉对冷冻熟面中淀粉分子短程有序性的影响Fig.6 Effect of potato flour on short-range order of starch molecules of frozen cooked noodles

由图6 可知，随着冻藏时间的延长，峰强比值增大，这是由于冷冻熟面中的部分淀粉已糊化，在冻藏过程中淀粉分子链发生重排以及分子内或分子间氢键不断缔合重组，结构从无序变有序，老化程度加强[26]。

冻藏120 d 后，对照组、添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面的峰强度比值分别为0.753 0、0.746 2、0.753 7，分别比冻藏0 d 时增大了6.29%、5.73%、6.30%。可以看出，添加马铃薯生全粉降低了冻藏期间冷冻熟面的老化速率，这可能与马铃薯生全粉中的淀粉被蛋白网络结构包裹，更不容易接触溶剂[27]，减少了淀粉与自由水的直接接触有关。

2.6 马铃薯全粉对冷冻熟面中麦谷蛋白大聚体含量的影响

马铃薯全粉对冷冻熟面麦谷蛋白大聚体含量的影响见图7。

图7 马铃薯全粉对冷冻熟面麦谷蛋白大聚体含量的影响Fig.7 Effect of potato flour on the content of GMP of frozen cooked noodles

麦谷蛋白是小麦粉的独有成分，也是形成小麦面筋的主要成分，不溶于SDS 缓冲液的麦谷蛋白称为麦谷蛋白大聚体（GMP）[28]。由图7 可知，3 组样品的GMP含量随着冻藏时间的延长而降低，可能是冰晶在冻藏期间的生长破坏了部分GMP 中的非共价键，从而导致分子量较小的麦谷蛋白能够溶于SDS 溶液[29]。此外，Bhatnagar 等[30]认为冻藏时间过长会出现低温与浓缩效应，或许会引起GMP 的解聚。冻藏120 d 后，对照组、添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面的GMP 含量分别降低了6.25%、4.72%、6.32%。可以看出添加马铃薯生全粉有利于减缓冷冻熟面在冻藏期间GMP 的解聚，延缓冷冻熟面的品质劣变。

2.7 马铃薯全粉对冷冻熟面微观结构变化的影响

冷冻熟面是高水分食品，因此在冻藏过程中水结成冰晶，且冰晶数量较多，分布范围较广，这些冰晶不断生长，其产生的机械力不断撕裂面筋网络从而影响冷冻熟面的品质[31]。选取冻藏0、60、120 d 的冷冻熟面样品进行电子显微镜（SEM）扫描观察分析，结果见图8。

图8 马铃薯全粉对冷冻熟面微观结构的影响Fig.8 Effect of potato flour on the microstructure state of frozen cooked noodles

由图8 可知，冻藏0 d 时，对照组和添加15%马铃薯生全粉的冷冻熟面的淀粉大多镶嵌在致密且连续的面筋网络中，孔洞较少，而添加15%马铃薯熟全粉样品的面筋网络结构较为松散，连续性不好，孔洞较大。冻藏60 d 后，3 组样品的面筋网络均出现裂纹，孔洞变多、变大，研究表明冷冻熟面在冷冻干燥后留下的孔隙越大，说明面条的面筋网络结构破坏越严重，面条的弹性和韧性也会降低[32]。冻藏120 d 后，3 组样品的面筋网络结构均受到一定程度破坏，添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面的面筋网络结构撕裂程度最重，这和其蒸煮损失率最大结果相符，也进一步证明马铃薯熟全粉不适于添加到冷冻熟面中。与对照组冷冻熟面相比，添加马铃薯生全粉的冷冻熟面的孔洞较小且致密，面筋网络结构受到破坏的程度明显较小，说明添加15%马铃薯生粉之后，在冻藏期间冰晶作用于面筋网络结构的损伤会得到有效抑制。

3 结论

本文研究添加15%马铃薯生全粉和添加15%马铃薯熟全粉的冷冻熟面在冻藏过程中品质的变化规律，研究发现，长期冻藏会导致冷冻熟面的品质劣变，与马铃薯熟全粉相比，添加15%马铃薯生全粉有助于延缓冻藏期间冷冻熟面质构品质的下降，改善其蒸煮品质，也能有效抑制紧密结合水向自由水的迁移和水分的散失，降低冷冻熟面的老化速率，减缓GMP 的解聚，减缓冰晶对面筋网络结构的破坏。而添加马铃薯熟全粉的冷冻熟面在冻藏期间的拉断距离和拉断力显著降低，蒸煮损失率显著升高，面筋网络结构的损坏程度最为严重。综上所述，添加马铃薯生全粉可以有效延缓冷冻熟面在冻藏期间的品质劣变，改善其冻藏品质，延长冷冻熟面的货架期。对于马铃薯生全粉和马铃薯熟全粉影响冷冻熟面冻藏品质的机理还有待进一步研究，以期更好地为马铃薯全粉在冷冻面制品中的应用和开发提供理论依据。