随着生活水平的不断提高，人们不仅对食品种类要求较高，也越来越注重饮食上的膳食平衡。山药作为一种药食同源植物，在我国栽培历史悠久，原产地为河南焦作[1]。山药中含有蛋白质、脂肪、维生素等营养成分[2]和多糖、多酚、皂苷、尿囊素等多种活性成分[3]，营养价值较高，是人们常用的滋补养生药材[4]。山药具有抗氧化[5]、抗衰老[6]、抑制肿瘤[7]、调节免疫活性[6]、改善肠道菌群[8]等功能，基于这些优势，现在市面上已出现山药饮料[9]、山药面包[10]、山药饼干[11]和山药挂面[12]等，最近有相关研究学者利用山药中含有的营养成分与小麦粉中的营养物质进行互补来提高食品类产品的营养价值和研发潜在有益身体健康的食品。
馕是新疆地区的主要食品之一，小麦粉是制作馕的主要原料。近几年，研究者们大多都集中于复配粉制作馒头、面条、面包、饼干的研究，关于制作馕的研究较少。为了提高馕制品的营养价值、丰富口感风味、改善面团特性，本研究将一定比例的山药粉添加到小麦粉中，制成芝麻馕面团，使用粉质仪、拉伸仪、激光粒度仪等专业的面粉检测技术来研究山药粉添加量对复配粉溶解度、粒度和芝麻馕面团粉质、拉伸、面团水分分布等方面的影响，为山药芝麻馕的工业化生产提供一定的理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料和试剂
小麦粉：新疆天山面粉（集团）有限责任公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；加碘精纯盐：河南省盐业集团有限公司；山药：市售；蔗糖、碳酸钠、乳酸（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。
1.2 仪器和设备
GM2200 型面筋仪：北京东孚久恒仪器公司；TZXT Plus 质构仪：德国Stable Micro Systems 公司；Brabender 粉质仪：德国布拉班德仪器公司；LXJ-IIB 离心机：上海安亭科学仪器公司；NKT 全自动激光粒度分析仪：山东耐克特分析仪器有限公司；JHMZ-200 针式和面机：北京东孚久恒仪器技术有限公司；TM8400凯氏定氮仪：丹麦FOSS 分析仪器公司；VAMR20-010V-T 型核磁共振变温分析系统：上海纽迈电子科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 山药粉的制备
将山药薄片置于60 ℃的电热鼓风恒温干燥箱中进行烘干，再将烘干的山药薄片放入高速破碎机中粉碎得到山药粉成品，密封保存备用。
1.3.2 复配粉的制备
山药粉过120 目筛，按照质量分数分别为0%、5%、10%、15%、20%的比例和小麦粉混合，得到复配粉样品，密封保存备用。
1.3.3 原料基本组成成分的测定
水分含量按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中直接干燥法测定；灰分含量按照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》中直接灼烧法测定；蛋白质含量按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中自动凯氏定氮仪法测定；脂肪含量按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》索氏抽提法测定；湿面筋含量按照GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉面筋含量第2 部分：仪器法测定湿面筋》测定。
1.3.4 不同山药粉添加量对小麦粉溶解度的影响
参考Li 等[13]的方法并稍做修改，准确称取0.1 g 不同浓度的复配粉（精确至0.000 1 g）于25 mL 已称重的离心管中，加入10 mL 蒸馏水，分别在30、60、90 ℃的恒温水浴锅中加热0.5 h，冷却至室温后离心（4 500 r/min，15 min），将离心后的上清液倒入已称重的铝盒中，然后在105 ℃恒温干燥箱中将上清液烘干至恒重，并对离心管中的沉淀称重。计算公式如下。
式中：G 为上清液干重，g；M 为样品的质量，g。
1.3.5 不同山药粉添加量对小麦粉溶剂保持力的影响
准确称取5 g 不同浓度的复配粉（精确至0.000 1 g）至50 mL 带盖离心管中，向离心管中加入25 g 相应溶液（50%蔗糖溶液、5%碳酸钠溶液、5%乳酸溶液），每间隔5 min 充分摇匀一次，使待测样品充分吸水溶胀20 min 后立即离心去除上清液，将离心管倒置在滤纸上10 min，若管壁上存有少量溶液需用滤纸吸干后称量。用去离子水作空白对照，参考GB/T 35866—2018《粮油检验小麦粉溶剂保持力的测定》，溶剂保持力（solven retention capacity，SRC）按下式计算。
式中：m 为样品质量，g；m1 为带盖离心管质量，g；m2 为带盖离心管和样品总质量，g；W 为样品水分含量，g；14 为换算系数，将样品水分换算成14%标准水分。
根据溶剂保持力可以计算复配粉面筋性能指数（gluten performance index，GPI），按下式计算。
1.3.6 不同山药粉添加量对面团粉质特性的影响
面团粉质特性测定参考GB/T 14614—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》。准确称取50 g 不同浓度的复配粉（精确至0.000 1 g）于粉质仪揉面钵中，搅拌1 min 后加入适量的水，使得面团的最大稠度在（500±20）FU 之间，弱化度为到达形成时间后继续记录12 min。测定的指标分别为吸水量、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数。
1.3.7 不同山药粉添加量对面团拉伸特性的影响
面团拉伸特性测定参考GB/T 14615—2019《粮油机械粮油检验小麦粉面团流变学特性测试拉伸仪法》。准确称取300 g 不同浓度的复配粉（精确至0.000 1 g）于粉质仪揉面钵中，搅拌1 min 后加入适量的水，使得面团的最大稠度在（500±20）FU 之间，5 min 后取出面团，分割成两个质量为150 g 的面团，依次置于揉团器、搓条器中，然后放入30 ℃醒发室中醒发后，取出面团于拉伸测力台上测定。
1.3.8 不同山药粉添加量对面团水分分布的影响
参照靳灿灿[14]的方法并稍作修改，使用低场核磁共振CPMG 脉冲序列进行测定。复配粉加水，在和面机上搅拌2 min 后形成面团取出，切取1.00 g 面团搓成2 cm～3 cm 的长条，裹上防水胶带装入核磁管底部进行测定。
CPMG 参数设置：采样点数为60 000；重复扫描次数为32；回波时间为0.10 ms；回波个数为3 000。
1.3.9 不同山药粉添加量对小麦粉粒度的影响
用激光粒度仪测定复配粉的粒度分布，测定粒度的范围为0.1 μm～300 μm，测定过程中折光率控制在10%～15%，测定的结果用D10、D50、D90 表示。其中，D10 表示在样品粒度分布中占10%所对应的粒径大小；D50表示在样品粒度分布中占50%所对应的粒径大小；D90表示在样品粒度分布中占90%所对应的粒径大小。
1.4 数据统计分析
采用Excel 和SPSS 25.0 软件分析处理数据，用Origin 2018 作图，结果用平均值±标准差表示，每个样品至少重复测定3 次，P＜0.05 为具有显著性差异。
2 结果与分析
2.1 原料粉的基本成分含量
小麦粉、山药粉基本成分含量的测定结果见表1。
表1 小麦粉和山药粉的基本成分含量
Table 1 Basic ingredient content of wheat flour and yam flour
样品 水分/（g/100 g）灰分/（g/100 g）蛋白质/（g/100 g）脂肪/（g/100 g） 湿面筋/%小麦粉13.72±0.02 0.39±0.00 11.03±0.01 1.04±0.09 0.31±0.00山药粉10.14±0.12 2.67±0.02 9.87±0.05 0.69±0.05 0
由表1 可知，小麦粉和山药粉的基本成分存在差异，小麦粉的水分含量、蛋白质含量和脂肪含量都比山药粉高，但灰分含量却明显低于山药粉，其主要原因可能是小麦粉里的不溶物含量比山药粉低，又因山药粉中不含湿面筋，故无法形成面筋网络结构，对山药粉直接进行食品加工是不利的。
2.2 山药粉添加量对复配粉溶解度的影响
山药粉添加量对复配粉溶解度的影响见表2。
表2 山药粉添加量对小麦粉在不同温度下溶解度的影响
Table 2 Effects of yam powder addition on solubility of wheat flour at different temperatures
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
温度/℃溶解度/% 变异系数/%0% 5% 10% 15% 20%30 7.33±0.14c 7.71±0.46bc 7.75±0.03bc 8.28±0.09b 8.89±0.09a 59.62 60 8.82±0.32d 9.23±0.06cd 9.99±0.05c 11.07±0.77b 12.32±0.04a 45.54 90 9.84±0.07c 9.86±0.50c 10.19±0.15bc 11.06±0.18ab 11.89±0.54a 40.33
由表2 可知，同一温度下，山药粉的添加量和小麦粉的溶解度呈正相关；当山药粉的添加量为0%～10%时，随着温度的升高，小麦粉的溶解度在不断增大。可能是由于温度升高提升了淀粉的迁移能力。不同温度情况下，小麦粉的溶解度在山药粉添加量为20%时最大，并与其他添加量的样品整体上呈显著性差异（P＜0.05），这可能是因为山药里面含有较多的多糖等大分子物质，加热会使淀粉发生降解，从而释放出这些大分子物质并与其他成分发生反应，导致溶解度较大。在30 ℃条件下变异系数为59.62%，离散程度较高，表明溶解度受山药粉添加量的影响较大；在90 ℃条件下变异系数为40.33%，离散程度较低，数据分布集中，说明90 ℃条件下山药粉添加量对溶解度影响小于30 ℃。
2.3 山药粉添加量对复配粉溶剂保持力的影响
山药粉添加量对复配粉溶剂保持力的影响见图1。
图1 山药粉添加量对混合粉溶剂保持力的影响
Fig.1 Effect of yam powder addition on solvent retention of mixed powder
溶剂保持力可以反映小麦粉组分特性。由图1 可知，随着山药粉添加量的增加，水、碳酸钠、蔗糖SRC整体上均呈现增大的趋势，分别由60.19%、77.11%和84.60%提高到68.90%、95.42%和99.21%；而乳酸SRC呈现下降的趋势，由98.16%降低到67.50%，下降了45.42%。其中，水SRC 的提高主要是因为山药粉和小麦粉中均含有较多的吸水性物质，吸水能力较强；碳酸钠SRC 与复配粉中淀粉粒的损伤程度有关，碳酸钠SRC 的增加是因为山药粉含有较多的膳食纤维，在加工过程中会导致部分淀粉破碎；蔗糖SRC 与复配粉戊聚糖含量和醇溶蛋白有关，由于山药中含有一定的非淀粉多糖戊聚糖，所以蔗糖SRC 随着山药粉添加量的增加不断增大；乳酸SRC 与复配粉的面筋特性有关，随着山药粉的增加，乳酸SRC 不断减少，这是因为山药粉里面不含面筋，从而对复配粉的面筋特性产生抑制作用。复配粉面筋性能指数（GPI）可以更好地反映面筋性能指标，GPI 值的降低说明山药粉的加入减弱了复配粉面筋性能。
2.4 山药粉添加量对面团粉质特性的影响
山药粉添加量对面团粉质特性的影响见表3。
表3 山药粉添加量对面团粉质特性的影响
Table 3 Effect of yam powder addition on the powder properties of doughs
添加量/%吸水率/%形成时间/min稳定时间/min弱化度/FU粉质质量指数/mm 0 62.7 6.20 8.58 66 114 5 61.9 5.57 7.57 99 90 10 62.6 5.23 7.53 103 83 15 62.6 4.67 6.60 115 75 20 62.4 1.47 6.27 96 72
粉质特性是面团流变学特性非常重要的指标之一，山药粉添加量的不同对复配粉的粉质特性也会产生很大影响。由表3 可知，山药粉添加量为5%～20%时，吸水率呈现先上升后减小的趋势，山药粉添加量为5%时，吸水率最小；山药粉添加量为10%～20%时，与纯小麦粉相比，吸水率变化不明显，仅降低0%～0.5%。吸水率的大小影响面团的加工性能，吸水率越大，越有利于进行面团加工。另外，随着山药粉添加量的增加，复配粉的形成时间、稳定时间和粉质质量指数均呈现下降的趋势。山药粉添加量为20%时，复配粉面团的形成时间下降，这可能是由于山药粉中含有的淀粉与其他组分之间发生作用，形成一定的胶凝体系。稳定时间的下降可能是因为复配粉面团中的面筋蛋白含量较低，无法形成较好的网络结构，使得面团的稳定性较差，不利于面团的加工。粉质质量指数的下降说明面筋蛋白结构不稳定，搅拌性能不好。面团的弱化度可以反映面筋结构的强度及面团耐机械能力的强弱。弱化度越大，面团越易发软变黏，不利于加工。随着山药粉添加量的增加，复配粉的弱化度先上升后减小。
2.5 山药粉添加量对面团拉伸特性的影响
山药粉添加量对面团拉伸特性的影响见图2～图5，拉伸曲线反映了面团的流变学特性和小麦粉的内在品质，并指导面制食品的加工。
图2 山药粉添加量对延伸能量的影响
Fig.2 Effect of yam powder addition on extension energy
图3 山药粉添加量对延伸度的影响
Fig.3 Effect of yam powder addition on elongation
图4 山药粉添加量对拉伸阻力的影响
Fig.4 Effect of yam powder addition on tensile resistance
图5 山药粉添加量对拉伸比例的影响
Fig.5 Effect of yam powder addition on stretching ratio
由图2 和图3 可知，面团的拉伸能量、延伸度均随着山药粉添加量的增多呈现下降的趋势，这与仇成功等[15]研究的全麦粉对油馕品质的影响具有相同结果，面团发酵45、90、135 min 时，山药粉添加量为20%的面团拉伸能量分别为82、77、71 cm2，和纯小麦粉相比分别降低了18%、18.95%、62.94%。麦醇溶蛋白可使面团具有良好的伸展性，由于山药粉中麦醇溶蛋白含量相对较少，山药粉的加入影响面团在发酵过程中的持气性能，因此面团延伸度随着山药粉添加量的增加呈现下降的趋势。同一添加水平下，拉伸能量与拉伸阻力呈现正相关。山药粉中的大分子物质会破坏面团的网络结构，从而使拉伸阻力增大，拉伸比例越大说明拉伸阻力越大，醒发过程中面团的醒发体积会受阻，质地变得坚硬，发酵和醒发时间延长，面制品的体积减小。
2.6 山药粉添加量对面团水分分布特性的影响
低场核磁共振技术对水分状态比较敏感[16]，它不需要进入食品内部就可以实时检测食品中的水分状态、组成分布、迁移规律等[17]。混合粉面团在弛豫时间内均有3 个峰（T21、T22、T23）出现，分别代表结合水、半结合水、自由水3 种存在形式[18-20]，A21、A22、A23 表示各峰面积与总面积的比值，也代表各组分水的相对含量。山药粉添加量对面团水分分布的影响见表4。
表4 山药粉添加量对面团水分分布的影响
Table 4 Effect of yam powder addition on dough moisture distribution
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
添加量/% T21/ms A21/% T22/ms A22/% T23/ms A23/%0 0.11±0.00a 13.10±0.26a 11.90±0.00a 86.45±0.26a 198.04±9.72a 0.45±0.01b 5 0.11±0.00a 11.78±1.05a 12.75±0.00a 87.76±1.04a 212.27±10.42a 0.46±0.01b 10 0.11±0.01a 12.62±0.12a 12.75±0.00a 86.87±0.93a 212.27±10.42a 0.51±0.03ab 15 0.11±0.01a 12.66±0.28a 12.75±0.00a 86.81±0.23a 204.91±0.00a 0.53±0.05ab 20 0.10±0.01a 12.84±0.04a 12.75±0.00a 86.57±0.27a 204.91±0.00a 0.60±0.01a
由表4 可知，随着山药粉的添加，T21 没有发生显著性的变化，A21 值在山药粉添加量为5%～20%时，呈上升的趋势，说明随着山药粉添加量的增加，强结合水的流动性并没有发生变化，但是增加了强结合水的含量；T22 值恒定，A22 值减小，说明弱结合水的流动性不变，弱结合水的含量减少，但是含量变化不明显；A23逐渐增加是因为山药粉的加入破坏了淀粉-蛋白网络结构，但是纤维含量增加，与水的结合能力降低，自由水的比例增大。A22 最大说明面团中的水分主要是弱结合水，随着山药粉添加量的增加，水分迁移速度变快，从而改变面团的水分分布状态。
2.7 山药粉添加量对小麦粉粒度分布的影响
粒径大小通常与小麦粉的加工精度有关，对面制品的品质也有很大的影响。复配粉的粒度分布如表5 所示。
由表5 可知，随着山药粉的加入，小麦粉D10、D50、D90 均呈现下降的趋势。粒径越小说明穿过筛网孔径越小，当山药粉的添加量为20%时，小麦粉D10、D50、D90 分别为32.08、77.05、133.98 μm，分别降低了19.05%、3.53%、4.16%。
表5 复配粉的粒度分布
Table 5 Particle size distribution of yam flour-wheat flour
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
?
3 结论
本试验主要研究了将山药粉添加到市售的小麦粉中，分析不同山药粉添加量对芝麻馕面团品质特性的影响。发现山药粉的加入增加了复配粉的溶解度、面团的弱化度、拉伸阻力和自由水的流动性，当山药粉添加量为20%时面团的加工性能变差；乳酸SRC 和GPI 值的降低说明山药粉的加入减弱了复配粉的面筋性能；随着山药粉含量的增加，形成时间、稳定时间、拉伸能量、延伸度均呈下降的趋势。因此，在制作山药芝麻馕时，应将山药粉的添加量控制在20%以下。
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