增稠劑對(duì)掛面力學(xué)特性的影響

姚丹丹，施小燕，姜 松

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013)

掛面是深受我國(guó)人民喜愛(ài)的食品，消費(fèi)量大，生產(chǎn)企業(yè)眾多，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有重要地位。近些年，有關(guān)添加劑對(duì)面條影響的研究也越來(lái)越多。食品添加劑對(duì)面條的品質(zhì)改良有好的效果，添加劑可以提高面條的加工性、嗜好性、營(yíng)養(yǎng)性、保存性和其它品質(zhì)［1］。增稠劑是一種常用的添加劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有許多親水基團(tuán)，能夠增強(qiáng)并使蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)處于最佳水合狀態(tài)，改變面團(tuán)的流變特性，增強(qiáng)面條的筋力、彈性和韌性，提高面條的綜合品質(zhì)。增稠劑對(duì)濕面條流變學(xué)特性、面條品質(zhì)的改善機(jī)理、及干物質(zhì)損失等物理性質(zhì)和蒸煮品質(zhì)的影響方面的研究較多，對(duì)掛面力學(xué)特性的影響主要集中在研究蒸煮后面條的粘性、硬度、彈性、耐咀嚼性等［2-5］。力學(xué)特性是面條品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要質(zhì)地參數(shù)之一，彎曲折斷率是掛面的重要理化檢測(cè)指標(biāo)之一，彈性模量是表征固體食品材料彈性變形難易程度的指標(biāo)，彈性模量和抗彎能力指標(biāo)能夠反映掛面的彎曲折斷能力，反映掛面的質(zhì)地特性［6］。目前國(guó)內(nèi)外鮮少報(bào)導(dǎo)關(guān)于增稠劑對(duì)掛面力學(xué)性質(zhì)影響的研究，對(duì)掛面的力學(xué)特性(彈性模量和抗彎能力等)研究的較少。

因此，為了探究增稠劑對(duì)掛面力學(xué)特性的影響，對(duì)添加不同增稠劑的掛面進(jìn)行力學(xué)特性測(cè)定，探討不同添加劑對(duì)掛面力學(xué)特性和蒸煮品質(zhì)的影響，同時(shí)探討不同添加劑下干掛面的力學(xué)特性與其蒸煮品質(zhì)間的相關(guān)性，可為掛面行業(yè)根據(jù)產(chǎn)品要求選擇增稠劑的種類和劑量以及品質(zhì)評(píng)價(jià)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)用原料和添加劑 為市售，均在保質(zhì)期內(nèi);皇后牌特一粉 青島星華糧油食品有限公司;海藻酸鈉 江蘇中大生物科技有限公司;羧甲基纖維素 上海申光食用化學(xué)品有限公司;黃原膠 山東阜豐發(fā)酵有限公司;卡拉膠 海星食品工業(yè)有限公司。

TA-XT2i物性儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司;B5高速攪拌機(jī) 江蘇如東縣盛恒食品機(jī)械廠;MT12．5壓面機(jī) 廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司;DMT-5電動(dòng)面條機(jī) 龍口市復(fù)興機(jī)械有限公司;315-15型數(shù)顯測(cè)厚儀(分辨力0．01mm)桂林廣陸數(shù)字測(cè)控股份有限公司;不銹鋼直尺(最小刻度1mm)市售;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司;電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;PSX智能型恒溫恒濕箱 寧波萊?？萍加邢薰?HB43-S快速水分測(cè)定儀 瑞士Mettler-Toledo;美的電磁爐 市售。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 制面方法 稱取5份200g面粉，加入33%的水(20℃ 左右)，再分別加入 0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%的增稠劑:海藻酸鈉、羧甲基纖維素、黃原膠和卡拉膠。用B5攪拌機(jī)以自轉(zhuǎn)130r/min，公轉(zhuǎn)66r/min的速度和面10min，取出料坯放入濕度為85%、30℃的恒溫恒濕箱中進(jìn)行第一次熟化，熟化時(shí)間為10min，然后再用MT12．5壓面機(jī)從壓輥間距4mm處進(jìn)行初壓片，共壓片3次使料坯形成相對(duì)較完整的面帶，繼續(xù)將面帶放入濕度為85%、30℃的恒溫恒濕箱中進(jìn)行第2次熟化，然后取出面帶依次減小壓輥間距各進(jìn)行壓片，將面片逐漸壓薄至1mm，最后在1mm處直接壓片2道并切成1．5mm寬的細(xì)長(zhǎng)面條束，共壓片10道，切出的面條掛在圓鋼架上，在28℃左右下干燥5h，置于密封袋中貯藏。

1．2．2 干掛面力學(xué)特性的測(cè)定

1．2．2．1 壓縮加載卸載實(shí)驗(yàn) 選取粗細(xì)均勻、平直的掛面，截成150mm的長(zhǎng)度，采用雙面膠，將兩端分別粘附于探頭上進(jìn)行測(cè)試，探頭向下移動(dòng)，使其產(chǎn)生后屈曲失穩(wěn)。物性儀基本參數(shù)設(shè)置:探頭:P100;測(cè)試模式:Measure Force in Compression;運(yùn)行方式:Return to Start;測(cè)試距離:4．53mm;測(cè)前、測(cè)后、測(cè)試速度都采用 0．1mm/s;觸發(fā)類型:Auto;觸發(fā)值:0．005N;記錄方式:Final;數(shù)據(jù)采集速率:10pps;傳感器:5kg;計(jì)算其彈性度(計(jì)算方法參考文獻(xiàn)［7］)，每次測(cè)試1根，重復(fù)5次，結(jié)果取平均值。

1．2．2．2 壓桿后屈曲實(shí)驗(yàn) 從已制好的掛面樣品中，選取粗細(xì)均勻，較平直的掛面，截為150mm的長(zhǎng)度，用雙面膠將掛面的兩端分別粘附在探頭上進(jìn)行測(cè)試。探頭向下移動(dòng)，使其發(fā)生后屈曲直至斷裂。物性儀基本參數(shù)設(shè)置:探頭:P100;測(cè)試模式:Measure Force in Compression;運(yùn)行程序:Return to Start;觸發(fā)類型:Auto;觸發(fā)值:0．005N;曲線記錄方式:Target;數(shù)據(jù)采集速率:100pps;傳感器:5kg。選擇測(cè)前速度0．1mm/s、測(cè)試速度 0．1mm/s 和測(cè)后速度 1．0mm/s 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每次測(cè)試1根，每工況重復(fù)10次，計(jì)算彈性模量和抗彎能力(最大斷裂應(yīng)力和最大斷裂位移)，結(jié)果取平均值［8］(計(jì)算方法參考文獻(xiàn)［7］)。

1．2．3 TPA實(shí)驗(yàn) 量取800mL的自來(lái)水于小鍋中，放于可調(diào)式電磁爐上煮沸，取5～10根干面條樣品放入鍋內(nèi)，保持水的微沸狀態(tài)，從2min開始取樣，然后每隔30s取一次，觀察掛面內(nèi)部白硬心，白硬心消失時(shí)即可將樣品取出，用冷水沖洗10s，瀝干備用。將樣品分別截取長(zhǎng)度20mm作為實(shí)驗(yàn)樣品，然后將其分別橫放于載物平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試。物性儀基本參數(shù)設(shè)置:探頭:P50;運(yùn)行程序:TPA;觸發(fā)值:0．05N;曲線記錄方式:Final;測(cè)前速率:0．2mm/s，測(cè)試速率:0．2mm/s，測(cè)后速率:0．2mm/s;壓縮率:70%;數(shù)據(jù)采集速率:200pps;兩次壓縮間隔時(shí)間為15s。每次測(cè)試1根，實(shí)驗(yàn)每工況重復(fù)5次，TPA指標(biāo)的計(jì)算方法詳見參考文獻(xiàn)［7］，結(jié)果取其平均值，統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS13．0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 干掛面力學(xué)特性的分析

2．1．1 海藻酸鈉 如圖1所示，添加海藻酸鈉時(shí)干掛面的斷裂應(yīng)力基本保持不變，彈性模量稍有減小。當(dāng)海藻酸鈉的添加量在0．1%之前時(shí)干掛面的斷裂位移急劇減小，添加量大于0．1%之后斷裂位移基本保持恒定值。

圖1 海藻酸鈉對(duì)掛面力學(xué)特性的影響Fig．1 Effect of sodium alginate on mechanical properties of dry noodles

當(dāng)海藻酸鈉在0～0．2%之間時(shí)，掛面的彈性度隨著海藻酸鈉的增加而緩慢增加，而在0．2%～0．4%之間時(shí)，掛面的彈性度隨著海藻酸鈉的增加而降低，總體變化不大。海藻酸鈉可以與面粉中蛋白質(zhì)形成可溶性的絡(luò)合物，提高面條的粘性和拉力，改善面條內(nèi)部組織持水作用，使面條的吸水性能增強(qiáng)［3］。

2．1．2 羧甲基纖維素 如圖2所示，當(dāng)羧甲基纖維素(CMC)在0～0．2%之間時(shí)，彈性模量隨著CMC的增加而增大，當(dāng)繼續(xù)添加CMC，彈性模量隨著減小;當(dāng)CMC在0～0．2%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著CMC的增加而增大，當(dāng)繼續(xù)添加CMC，斷裂應(yīng)力隨著CMC的增加而略有減小;當(dāng)CMC在0～0．1%之間時(shí)，斷裂位移隨著CMC的增加而減小，當(dāng) CMC在0．1%～0．2%之間時(shí)，斷裂位移隨著CMC的增加而增大，當(dāng)CMC在0．2%～0．3%之間時(shí)，斷裂位移隨著CMC的增加而顯著減小，繼續(xù)添加羧甲基纖維素，斷裂位移隨著CMC的變化不大，其值基本保持恒定。

圖2 羧甲基纖維素對(duì)掛面力學(xué)特性的影響Fig．2 Effect of CMC on mechanical properties of dry noodles

當(dāng)羧甲基纖維素在0～0．4%之間時(shí)，掛面的彈性度隨著羧甲基纖維素量的增加而逐漸減小，變化不大。綜合可得羧甲基纖維素的最佳添加量在0．2%，這與林家蓮［9］(羧甲基纖維素最佳添加量為0．2%)的結(jié)論一致。CMC中含有大量的親水集團(tuán)，它們?cè)诤兔孢^(guò)程中吸水膨脹后填充在面筋網(wǎng)絡(luò)中，可以增加面筋的持氣性，使面條口感細(xì)膩［10］，當(dāng)加水量不增，CMC的量過(guò)大時(shí)會(huì)使面筋蛋白的吸水性下降，導(dǎo)致面筋生成量減少，面團(tuán)持氣性下降，影響面條的力學(xué)性能［11］。

2．1．3 黃原膠 如圖3所示，當(dāng)黃原膠在0～0．3%之間時(shí)，彈性模量隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，在0．3%～0．4%之間時(shí)，彈性模量隨著黃原膠的增加而快速減小。當(dāng)黃原膠在0～0．1%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，當(dāng)黃原膠在0．1%～0．2%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著黃原膠的增加而急劇的增大，當(dāng)黃原膠在0．2%～0．3%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著黃原膠的增加仍緩慢的增加，增大速率放緩，當(dāng)繼續(xù)添加黃原膠，斷裂應(yīng)力隨著黃原膠的增加而急劇的下降。

圖3 黃原膠對(duì)掛面力學(xué)特性的影響Fig．3 Effect of Xanthan gum on mechanical properties of dry noodles

當(dāng)黃原膠在0～0．1%之間時(shí)，斷裂位移隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，黃原膠在0．1%～0．3%之間時(shí)，斷裂位移隨著黃原膠的增加而急劇的增大，當(dāng)黃原膠在0．3%～0．4%之間時(shí)，斷裂位移隨著黃原膠的增加而急劇的減小。

當(dāng)黃原膠在0～0．4%之間時(shí)，彈性度隨著黃原膠的增加而減小，變化不大。綜合可得黃原膠的最佳添加量在0．3%，這與張劍［5］(黃原膠最佳添加量為0．3%～0．4%)的結(jié)論一致。加入面粉中的黃原膠可以與淀粉結(jié)合形成牢固的結(jié)構(gòu)，從而改變面條的爽口性，提高面條的品質(zhì)，是過(guò)量的黃原膠也會(huì)弱化面筋的形成，影響面條的力學(xué)特性［12］。

表1 增稠劑對(duì)掛面TPA測(cè)試各參數(shù)的方差分析Table 1 ANOVA of thickener on TPA test

表2 干掛面力學(xué)特性與蒸煮掛面TPA各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析Table 2 Correlation coefficient between TPA of cooked s and mechanical properties of dry noodles which added thickener

2．1．4 卡拉膠 如圖4所示，當(dāng)卡拉膠在0～0．1%之間時(shí)，彈性模量隨著卡拉膠的增加而緩慢的增大，當(dāng)卡拉膠在0．1%～0．2%之間時(shí)，彈性模量隨著卡拉膠的增加而緩慢的減小，當(dāng)卡拉膠在0．2%～0．3%之間時(shí)，彈性模量隨著卡拉膠的增加變化不顯著，當(dāng)卡拉膠在0．3%～0．4%之間時(shí)，彈性模量隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

當(dāng)卡拉膠添加量在0～0．3%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著卡拉膠的增加基本保持恒定，當(dāng)卡拉膠在0．3%～0．4%之間時(shí)，斷裂應(yīng)力隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

當(dāng)卡拉膠在0～0．1%之間時(shí)，斷裂位移隨著卡拉膠的增加而緩慢的減小，當(dāng)卡拉膠在0．1%～0．2%之間時(shí)，斷裂位移隨著卡拉膠的增加而緩慢的上升，當(dāng)卡拉膠在0．2%～0．3%之間時(shí)，斷裂位移隨著卡拉膠的增加變化急劇的上升，當(dāng)卡拉膠在0．3%～0．4%之間時(shí)，斷裂位移隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

添加卡拉膠對(duì)干掛面的彈性度影響不大，其值基本保持恒定。在面條生產(chǎn)加工中加入卡拉膠能增加面條保水能力，從而延緩變硬，保持面條的新鮮和防老化。

綜上所述，從提高彈性模量增幅來(lái)看，羧甲基纖維素添加量為0．2%時(shí)彈性模量增幅達(dá)到最大;從提高抗彎能力(最大斷裂應(yīng)力、最大斷裂位移)增幅來(lái)看，黃原膠添加量為 0．3%時(shí)抗彎能力增幅達(dá)到最大。

2.2 增稠劑對(duì)掛面TPA測(cè)試各參數(shù)的方差分析

為了進(jìn)一步明確不同增稠劑對(duì)TPA各實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析，分析結(jié)果如表1所示。

從表1可以看到，海藻酸鈉對(duì)蒸煮后掛面的內(nèi)聚性、彈性和回復(fù)性影響極顯著，對(duì)硬度和粘性影響顯著;羧甲基纖維素對(duì)蒸煮后掛面的硬度、彈性、耐咀性和回復(fù)性影響極顯著;黃原膠對(duì)蒸煮后掛面的硬度、內(nèi)聚性、耐咀性和回復(fù)性影響極顯著;卡拉膠對(duì)蒸煮后掛面的內(nèi)聚性、彈性、耐咀性和回復(fù)性影響極顯著，對(duì)粘性影響顯著。

2.3 增稠劑對(duì)掛面TPA測(cè)試各參數(shù)的相關(guān)性分析

由表2可見，添加四種增稠劑的干掛面所測(cè)得的彈性模量和斷裂位移都與其蒸煮品質(zhì)有好的相關(guān)性。而干掛面的彈性模量和斷裂位移的測(cè)定值與其蒸煮品質(zhì)之間具體的關(guān)系是不確定的，即同樣的彈性模量和斷裂位移的測(cè)定值，其蒸煮品質(zhì)的值不一定完全相同，反之蒸煮品質(zhì)相同的試樣，其干掛面的彈性模量和斷裂位移的測(cè)定值不一定完全相同。為了進(jìn)一步確定添加不同增稠劑干掛面力學(xué)特性與其蒸煮品質(zhì)之間的關(guān)系，分別以干掛面的彈性模量和斷裂位移為因變量，以與干掛面力學(xué)性質(zhì)相關(guān)性較高的指標(biāo)為自變量，進(jìn)行了多元回歸分析。

2.4 添加增稠劑的干掛面的力學(xué)特性與其蒸煮品質(zhì)間的相關(guān)性分析

從表3可以看出，添加不同增稠劑，干掛面彈性模量和斷裂位移基于蒸煮品質(zhì)的回歸模型決定系數(shù)均高達(dá)0．92以上。表明干掛面的彈性模量和斷裂位移可以綜合的反映蒸煮掛面的硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性和耐咀性指標(biāo)。

3 結(jié)論

3.1 羧甲基纖維素添加量為0．2%時(shí)彈性模量達(dá)到最大，黃原膠添加量為0．3%時(shí)抗彎能力達(dá)到最大。羧甲基纖維素和黃原膠對(duì)蒸煮后掛面的硬度有極顯著影響，海藻酸鈉對(duì)蒸煮后掛面的硬度有顯著影響;海藻酸鈉、羧甲基纖維素和卡拉膠對(duì)蒸煮后掛面的彈性有極顯著影響;羧甲基纖維素、黃原膠和卡拉膠對(duì)蒸煮后掛面的耐咀性有極顯著的影響;四種添加劑對(duì)蒸煮后掛面的回復(fù)性均有極顯著影響;海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠對(duì)蒸煮后掛面內(nèi)聚性有極顯著影響;海藻酸鈉和卡拉膠對(duì)蒸煮后掛面粘性有顯著影響。

表3 以干掛面力學(xué)特性為因變量的回歸模型Table 3 Significant regression equation with mechanical property of dry noodles as the single independent

圖4 卡拉膠對(duì)掛面力學(xué)特性的影響Fig．4 Effect of Carrageenan on mechanical properties of dry noodles

3.2 添加四種增稠劑，干掛面的彈性模量和斷裂位移與其蒸煮品質(zhì)的回歸模型決定系數(shù)都在0．92以上。干掛面的彈性模量和斷裂位移可以綜合的反映蒸煮掛面的硬度、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性和耐咀性指標(biāo)，可以通過(guò)直接測(cè)定干掛面的力學(xué)特性來(lái)預(yù)測(cè)掛面的蒸煮品質(zhì)。

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