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沈阳师范大学粮食学院杨庆余教授等/微波热处理对马铃薯全粉品质改良及马铃薯面包消化特性的影响

食品工业科技编辑部

2024-04-10

导读：沈阳师范大学粮食学院杨庆余教授采用微波热处理对马铃薯全粉进行改良，并制作马铃薯面包，研究不同微波功率对马铃薯面包品质及淀粉消化特性的影响规律。

微波热处理对马铃薯全粉品质改良及

马铃薯面包消化特性的影响

沈阳师范大学粮食学院杨庆余教授等将微波改性后的马铃薯全粉作为原料，将其与小麦粉进行较高比例复配制作马铃薯面包，探究微波热处理对马铃薯全粉及马铃薯面包的品质和消化特性的影响。

研究背景

图片来源于图司机

马铃薯<<<<

马铃薯是全球第四大重要的粮食作物，营养均衡、全面，富含人体所需的18种氨基酸。马铃薯中含有大量淀粉，其中包含抗性淀粉(resistant starch，RS)。抗性淀粉是一类对人体健康有益的功能性膳食纤维，性质类似于溶解性膳食纤维，能够延缓食物在胃肠道中的消化速率，其含量将对淀粉水解率起到重要的影响。提高食物中抗性淀粉含量将有助于降低食物血糖生成指数(glycemic index，GI)，抗性淀粉可增强食物的饱腹感，具有预防肠道疾病、控制体重、调节血糖等功效。

马铃薯全粉<<<<

马铃薯全粉是以新鲜马铃薯为原料，经清洗、去皮、挑选、切片、漂洗、预煮、冷却、蒸煮、捣泥等工艺过程，脱水干燥而得的产品。如何对马铃薯全粉进行改良，提高其在马铃薯在其相关产品中的占比尤为关键。目前，常用的改良方法有物理法、化学法和生物法。

目的意义<<<<

本研究采用微波热处理对马铃薯全粉进行改良，以高筋小麦粉和马铃薯全粉作为主要原料，并制备马铃薯面包。探讨不同微波功率对马铃薯面包结构和性质的影响规律。对比不同微波功率下马铃薯面包的结构和性质，对马铃薯面包的营养特性进行研究，旨在改善马铃薯面包质构、比容及感官评价等特性的同时，实现对马铃薯面包消化特性的调控，进一步降低马铃薯面包的升糖指数，为糖尿病人群提供更适宜的功能性食品，为开发营养健康的马铃薯相关产品奠定理论基础，同时也为推进马铃薯作为主粮化进程提供理论依据。

研究内容

微波功率对其脂肪酶活性的影响

随着微波功率的提升，脂肪酶残余酶活呈降低的趋势，当微波功率达到900W时降至1.23%，与未经微波热处理的马铃薯全粉相比降低了98.18%。

微波功率对其不溶性膳食纤维的影响

微波功率对其持水力的影响

马铃薯全粉经微波热处理后，随着微波功率的增加，马铃薯全粉不溶性膳食纤维含量总体呈降低趋势，未经微波热处理对照样不溶性膳食纤维含量为3.70%，当微波功率达到900W时，不溶性膳食纤维含量降至2.91%，与对照样相比降低了21.35%；

马铃薯全粉经微波热处理后，持水力得到了提升。在300~750W区间内，随着微波功率的增加，马铃薯全粉持水力总体呈上升的趋势，当功率达到750W时，持水力为5.71g/g，与微波热处理前相比提升了20.97%。当微波功率达到900W时，持水力略微下降。

微波功率对其粉质特性的影响

马铃薯全粉经微波热处理后，吸水率、形成时间、稳定时间呈先升高后降低趋势，弱化度呈先降低后升高趋势，当微波功率为750W时，马铃薯全粉吸水率、形成时间及稳定时间分别达到最大值，弱化度达到最低值。形成时间是反映面团中面筋质量和数量的重要指标，形成时间的增长表明在300~750W区间内，随着微波功率的增加，面筋质量得到提升，耐揉性更强，弹性更大；稳定时间的增长表明了面团的韧性更好、面筋强度增大；弱化度降低，表明面团耐放置，成品形状成型较好，当微波功率为750W时，面团的稳定时间达到了最大值，弱化度达到了最小值，说明此功率下面团面筋强度及韧性得到了较大提升，面团更耐放置，成品易成型；当微波功率达到900W时，则与300~750W趋势相反。

微波功率对其面包淀粉回生程度的影响

1d凝胶焓值范围约在0.30~1.02J/g，面包储存7d后，淀粉回生的凝胶焓值上升，范围约在1.66~3.84J/g，老化程度上升。与WB0相比，微波热处理后的马铃薯面包回生度降低，随着微波功率的增加，面包回生度呈先降低后升高的趋势。当微波功率达到900W时，全粉持水力降低，面包保持水分的能力降低，进而导致面包回生度与WB750相比有所提升。

微波功率对其面包比容和感官的影响

随着微波功率的增加，马铃薯面包比容和感官评分均呈先升高后降低的趋势，当微波功率达到750W时，WB750比容达到最大值，为 4.04mL/g，与WB0相比提高了66.94%，感官评分为89.1分，与WB0相比提高了26.56%。与WB0相比，微波热处理后的马铃薯全粉制作的面包比容更大，但过高的微波强度对全粉造成了严重损伤，导致全粉粉质特性变差，影响面团发酵成型，感官效果变差。

微波功率对其面包横切面的影响

经微波热处理后的马铃薯全粉制成的面包更加蓬松，均匀的气孔结构较多，随着微波功率的增加，面包体积呈先增大后减小的趋势。由此可见，适度的微波热处理对马铃薯全粉及其制品产生了有利的影响，而过度的微波强度则会破坏全粉中淀粉与蛋白的结构，对马铃薯全粉及其制品产生不良影响。

微波功率对其面包质构的影响

在300~750W区间内，随着微波功率的增加，马铃薯面包硬度从261.67g降低至115.50g，弹性从8.52mm提高至9.17mm，而当功率为900W，硬度升高至179.50g，弹性下降至8.77mm。与WB0相比，经微波热处理后的马铃薯全粉制成的马铃薯面包硬度降低，弹性升高，内聚性和咀嚼性都得到了改善。

微波功率对其面包消化特性的影响

与未经微波热处理相比，经过微波热处理后马铃薯全粉制成的马铃薯面包淀粉水解率降低。随着功率的增加，淀粉水解率在300~750W区间内总体呈降低趋势，当微波功率为900W时，WB900淀粉水解率与WB750相比有所提升。

随着微波功率的增加，马铃薯面包HI、PGI值呈先增高后降低的趋势，在750W时达到最大值，分别为67.29%、46.34%，抗性淀粉呈先增高后降低的趋势，在750W处达到最高值，为43.60%；与未经微波热处理的马铃薯面包 WB0相比，HIWB750降低了26.42%，PGIWB750降低了23.93%，抗性淀粉提高了63.48%。

展望

采用微波热处理对马铃薯全粉进行改良后的马铃薯全粉中脂肪酶、不溶性膳食纤维、植酸含量显著降低，持水力提高。将马铃薯全粉与小麦粉制成马铃薯面包后，与未经微波热处理的马铃薯面包相比，微波热处理后的马铃薯面包回生度降低，硬度降低、弹性上升，比容和感官评分显著提高(P<0.05)，经过微波热处理后马铃薯全粉制成的马铃薯面包淀粉水解率降低，抗性淀粉含量提高，HI与PGI值降低。随着微波功率的增加，面包品质及消化特性在功率为750W时达到最优值，大幅度提高了马铃薯面包的感官及营养特性。

适度的微波热处理能够对马铃薯全粉起到改善作用，但过度的微波热处理对马铃薯全粉会产生不利影响，且由微波热处理后的马铃薯全粉制成的面包血糖生成指数显著降低，更适宜糖尿病患者或需要控制体重的人群食用。

作者简介

杨庆余，研究方向主要围绕功能型全谷物食品研发、杂豆精深加工及营养学评价、食品3D打印材料研发、植物基食品开发利用与营养构效机制研究等。在Ultrasonics Sonochemistry、ACS Sustainable Chemistry&Engineering、Food Hydrocolloids和Carbohydrate Polymers等多个国内外期刊发表论文60余篇，其中SCI收录15篇，申请专利30余项，其中授权美国专利1项，授权欧洲专利1项，研究成果被国内外著名学术刊物所引用。近年来，主持或参加国家重点研发计划、国家自然基金面上项目、省市级项目等各级科研课题10余项。作为主要完成人获得多项国家级省部级奖励近10项。2018年，入选辽宁省首批“兴辽英才计划”青年拔尖人才。2019年，入选沈阳师范大学百人计划“拔尖人才”。2020年，荣获中国粮油学会“青年科技奖”和沈阳市“拔尖人才”称号。