焦亞硫酸鈉對拉面面團延伸性影響的研究

石林凡，陳 潔，王遠輝，卞 科

（河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

0 引言

拉面是中國北方城鄉(xiāng)獨具地方風味的面食名吃.其面條爽滑柔韌、富有彈性，湯鮮味美.傳統(tǒng)的拉面制作工藝中，多數(shù)添加拉面劑來增強面團延伸性，從而達到制作要求.拉面劑是一種面團延伸性改良劑，具有較顯著的改良作用，它被廣泛地應(yīng)用于對面團的延伸性要求較高的面制品的制作中，尤其是拉面制品.據(jù)報道，市售拉面劑中含有某些對身體有害的成分，所以探究新型無毒無害的拉面劑是科技工作者的責任.

在我國食品工業(yè)中，焦亞硫酸鈉廣泛應(yīng)用于食品和飲料中作為抗氧化劑、護色劑及保鮮劑[1].該物質(zhì)發(fā)揮作用的關(guān)鍵是可以形成亞硫酸，亞硫酸是較強的還原劑[2].根據(jù)GB 2760—2011 可知，焦亞硫酸鈉可以作為添加劑來改變拉面的性質(zhì).本文旨在通過數(shù)種方法研究焦亞硫酸鈉對拉面面團的影響，為研究安全無害的面團改良劑提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；無碘食鹽：中鹽皓龍有限責任公司；焦亞硫酸鈉：山東凱龍化工科技發(fā)展有限公司；亮綠：Fluka；碘、碘化鉀、溴化鉀、三氯乙酸、甘氨酸：天津市科密歐化學試劑有限公司；鹽酸：洛陽昊華化學試劑有限公司；鹽酸胍：國藥集團試劑有限公司；脲：洛陽試劑廠；三羥甲基氨基甲烷：北京益利精細化學品有限公司；乙二胺四乙酸：北京化工廠；5，5-二硫代-2-2 硝基苯甲酸：阿拉丁.

1.2 試驗設(shè)備

紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；KD-1508A 輪轉(zhuǎn)切片機：浙江金華市科迪儀器設(shè)備有限公司；BT-1600 粒度儀：北京百特科技發(fā)展有限公司；離心機：sigma；揉混儀：美國National 公司；FD-1A-50 真空冷凍干燥機：北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；WQF-510 型傅里葉紅外光譜儀：北京銳利分析儀器公司；TA-XT Plus 型質(zhì)構(gòu)儀：英國STABLE MICRO SYSTEM 公司.

1.3 試驗方法

1.3.1 拉面面團的制備

稱取面粉150 g，將1%食鹽與焦亞硫酸鈉（0.05‰、0.10‰、0.15‰、0.20‰、0.25‰）溶于50%的水中，加入和面缸中，和面5 min.將面團放在密閉環(huán)境中，室溫下熟化20 min.將面團用手進行拉制.具體拉制步驟為：反復搓、揉面團呈長圓條狀，雙手拉住面團兩端，順勢勻力抖拉，拉到一定長度，兩端折疊繞合到一起后再進行拉伸.根據(jù)面團情況，搓揉和拉伸相結(jié)合，直至面團面筋柔順，黏彈性恰到好處[3].

1.3.2 面團拉伸試驗

本試驗采用A/KIE拉伸測定標準探頭.具體操作步驟如下：取10g面團進行拉伸試驗.將準備好的面團放置在模具里，壓制成2mm×60mm的面團條.取出面團條立即用質(zhì)構(gòu)儀進行拉伸試驗，直到將面團條拉斷.重復試驗3次并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析.

參數(shù)的設(shè)定如下：測前速度：2.00mm/s，測試速度：3.30 mm/s，測后速度：10.00 mm/s，應(yīng)變位移：40.0 mm，引發(fā)類型：自動，引發(fā)力：5.0 g.

1.3.3 面團揉混特性的測定

測定方法依據(jù)AACC 54—40.

1.3.4 面團中二硫鍵含量的測定

1.3.4.1 樣品處理

取50 g 面團放入冰箱冷凍2 h.將凍好的面團放入真空冷凍干燥機中干燥，磨粉，過200 目篩，試驗備用.

1.3.4.2 游離巰基的測定

稱取75 mg 干粉試樣，加入1 mL Tris-Gly 緩沖液，混勻后加入4.7 g 鹽酸胍，用緩沖液定容至10 mL.取1 mL 樣液，加4 mL 脲-鹽酸胍溶液和0.05 mL Ellman's 試劑，搖勻后于412 nm 處用紫外分光光度計測量其吸光值.重復試驗3 次并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析.

1.3.4.3 二硫鍵的測定

取1 mL 上述樣液，加0.05 mL 巰基乙醇和4 mL 脲-鹽酸胍溶液，在25 ℃保溫1 h，加入10%10 mL 的三氯乙酸，繼續(xù)在25 ℃保溫1 h，5 000 g 離心10 min，用5 mL 10%的三氯乙酸清洗沉淀2 次后，將沉淀溶于10 mL 8 mol/L 的脲中，再加入0.04 mL 的Ellman's 試劑.取1 mL 該液，向其中加入4 mL 8 mol/L 脲，混合均勻后在412 nm 處用紫外分光光度計測量其吸光值.重復試驗3 次并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析.

式中：A412為412 nm 處的吸光值；D 為稀釋因子，取值為5.02（還原前）、10（還原后）；C 為樣品質(zhì)量濃度，mg/mL.

式中：N1為還原前的巰基數(shù)；N2為還原后的巰基數(shù).

1.3.5 面團中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量的測定

1.3.5.1 樣品處理

取50 g 面團按照GBT 5506.2—2008 方法制濕面筋后放入冰箱冷凍2 h.將凍好的面筋放入真空冷凍干燥機中干燥，磨粉，過200 目篩，試驗備用.

1.3.5.2 紅外光譜的測定

取約400 mg 的溴化鉀和1～2 mg 的試樣，于瑪瑙研缽中研碎，再取出適量混合樣品，用壓片機壓成薄片，特別要注意保持壓片的透明性.用傅里葉變換紅外光譜儀進行全波段掃描，波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1.取1 600～1 700 cm-1段圖譜，用Peakfit v4.12 進行分析.首先進行基線校正，然后高斯（Gaussian）去卷積，再由二階導數(shù)擬合，可根據(jù)所得圖中各個子峰的面積，計算各個二級結(jié)構(gòu)的百分含量.重復試驗3 次并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析.

1.3.6 蛋白質(zhì)及淀粉的微觀結(jié)構(gòu)觀察

取50 g 面團按照GBT 5506.2—2008 方法制成濕面筋后放入冰箱冷凍2 h.50 g 面團切成3 cm×2 cm×1 cm 的小塊，放入冰箱冷凍2 h，用切片機將凍好的面團切成15 μm 厚的面片，將其展平在載玻片上，用0.1%的亮綠水溶液染色1 min，再用1/5 濃度的Lugol 氏碘液（I20.33%，質(zhì)量/體積；0.67% KI，質(zhì)量/體積）染色1 min[4-5].蓋上蓋玻片，放在粒度儀下于40×10 倍鏡頭下進行觀察后拍照.

2 結(jié)果與分析

2.1 焦亞硫酸鈉對面團拉力和拉伸距離的影響

焦亞硫酸鈉對面團拉力和拉伸距離的影響如圖1、圖2 所示.面團的拉伸性可以反映其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.拉力越大、拉伸距離越大、拉伸曲線越穩(wěn)定，表明面團的抗拉伸性能和穩(wěn)定性越好，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更為細膩.

圖1 焦亞硫酸鈉添加量對面團拉力的影響Fig.1 Effect of sodium metabisulphite on dough pul ling pforce

圖2 焦亞硫酸鈉添加量對面團拉伸距離的影響Fig.2 Effect of sodium metabisulphite on dough pulling distance

對于空白樣品來說，添加焦亞硫酸鈉后，面團拉力減小，拉伸距離增大.隨著焦亞硫酸鈉添加量的增加，拉力呈減小趨勢，拉伸距離先升后降.焦亞硫酸鈉可以打斷二硫鍵，從而使面團變得柔軟.適當加入焦亞硫酸鈉使面筋蛋白的交聯(lián)度下降，面團延伸性增加，同時也逐漸破壞面筋蛋白交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，拉斷面團所需的拉力也逐漸減少.過度加入焦亞硫酸鈉會嚴重破壞蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使游離巰基外露，面團變得稀軟、發(fā)黏、延伸性下降.綜合來說，當添加量為0.1‰～0.15‰時，面團延伸性好.

2.2 焦亞硫酸鈉對面團揉混特性的影響

2.2.1 和面時間

和面時間隨焦亞硫酸鈉添加量的增加由長變短（圖3）.此指標對手工拉面至關(guān)重要，該值過大，則彈性強，難拉且易斷；過小，則面條筋力差，控制不均勻，熟制品品質(zhì)不佳，最佳值在1.8 min 左右[6].當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰時，和面時間在1.8 min 左右.和面時間又是反映面筋強弱的重要指標[7].從和面時間可看出，焦亞硫酸鈉起到了弱化劑的作用.

圖3 焦亞硫酸鈉添加量對和面時間的影響Fig.3 Effect of sodium metabisulphite on kneading time

2.2.2 衰落角

隨著焦亞硫酸鈉添加量的增加，衰落角先減小后增大（圖4）.衰落角更能確切地反映面團的耐揉性能.衰落角越小，表明面團越耐揉；相反，衰落角越大，面團的耐揉性越差[8].當焦亞硫酸添加量為0.1‰，衰落角最小，此時面團耐揉性最好.

2.2.3 8 min 帶寬

8 min 帶寬隨著焦亞硫酸鈉添加量的增加呈先增后減（圖5）.該項指標也是手工拉面的重要品質(zhì)性狀之一，它能反映面團的耐揉性.當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰，面團8 min 帶寬最大，說明此時面團的耐揉性最佳.8 min 帶寬也能表現(xiàn)面團的黏度，帶越寬，黏度越小，反之亦然[9].由圖5 可知，當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰，面團黏性最小，可操作性強.

圖4 焦亞硫酸鈉添加量對衰落角的影響Fig.4 Effect of sodium metabisulphite on decline angle

圖5 焦亞硫酸鈉添加量對8 min 帶寬的影響Fig.5 Effect of sodium metabisulphite on width at 8 min

2.3 焦亞硫酸鈉對面團中二硫鍵的影響

焦亞硫酸鈉添加量對二硫鍵及游離巰基含量的影響如圖6、圖7 所示.

圖6 焦亞硫酸鈉添加量對二硫鍵含量的影響Fig.6 Effect of sodium metabisulphite on disulfide bond

圖7 焦亞硫酸鈉添加量對游離巰基含量的影響Fig.7 Effect of sodium metabisulphite on free sulfhydryl group

隨著焦亞硫酸鈉的加入，游離巰基含量增加，二硫鍵含量減少.焦亞硫酸鈉具有一定的還原性，能夠打斷面筋中互相交聯(lián)的二硫鍵，使之還原成巰基.并且隨著其添加量的增加，還原性逐漸增強，更多的二硫鍵被還原成巰基.二硫鍵和巰基的相互轉(zhuǎn)化對面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化具有重要影響，二硫鍵是維持面筋蛋白彈性的重要結(jié)構(gòu)，焦亞硫酸鈉破壞二硫鍵，提高了面筋蛋白的伸展性，從而增大了面團的延伸性，使包埋淀粉顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.

2.4 焦亞硫酸鈉對面團中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響

小麥面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)是氨基酸殘基在肽鏈上以不同方式連接的構(gòu)象，與分子內(nèi)的氫鍵類型有很大關(guān)系[10].焦亞硫酸鈉會影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導致4 種構(gòu)象之間的轉(zhuǎn)化，進而影響面筋蛋白的性質(zhì)和面制品的食用品質(zhì).面團中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)含量如表1 所示.區(qū)間劃分：1 650～1 670 cm-1是α-螺旋，1 610～1 640 cm-1是β-折疊，1 680～1 700 cm-1是β-轉(zhuǎn)角，1 640～1 650 cm-1是無規(guī)則卷曲[11-12].

表1 面團中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的含量Table 1 Content of protein secondary structure of dough %

隨著焦亞硫酸鈉的增加，β-折疊呈先升后降的趨勢，α-螺旋呈先降后升的趨勢.由于焦亞硫酸鈉的作用，原有蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，蛋白質(zhì)分子的伸展破壞了自身螺旋結(jié)構(gòu)與多肽鏈的反轉(zhuǎn)，從而使α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為伸展的β-折疊結(jié)構(gòu).β-轉(zhuǎn)角是由多肽鏈反轉(zhuǎn)180°形成，焦亞硫酸鈉的引入與外力作用使β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)無法維持，從而轉(zhuǎn)化為β-折疊，面團延伸性增加[13].蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的改變會使無規(guī)則卷曲的含量略有增加.

當焦亞硫酸鈉的含量超過0.10‰時，β-折疊和無規(guī)則卷曲含量降低，β-轉(zhuǎn)角含量增加.蛋白質(zhì)有序的結(jié)構(gòu)被打亂，分子間的凝聚作用與分子間的氫鍵被破壞，蛋白質(zhì)變成更小的碎片，無序結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量增加，面團延伸性降低.當焦亞硫酸鈉的添加量為0.10‰時，β-折疊含量最高，包埋淀粉顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最為有序，面團延伸性最佳.

2.5 焦亞硫酸鈉對面團蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的影響

焦亞硫酸鈉對面團蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的影響如圖8所示，其中，蛋白質(zhì)呈綠色，淀粉顆粒呈紫色和褐黑色（印刷版為黑白圖）.直連淀粉遇碘呈紫色，支連淀粉遇碘呈褐黑色[14-15].

圖8 添加不同量的焦亞硫酸鈉的面團中蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.8 Protein network in ramen dough with different doses of sodium metabisulphite

由圖8 可清晰地看出，適當加入焦亞硫酸鈉，通過拉制面團，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)呈有序的伸展狀態(tài).這是因為焦亞硫酸鈉的強還原性打斷了面團中的二硫鍵，使面筋蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，二級結(jié)構(gòu)中伸展的β-折疊含量增加，從而使包埋淀粉顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得有序，淀粉顆粒也變得有序，面團延伸性增加.但是若過量添加焦亞硫酸鈉，二硫鍵繼續(xù)減少，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)難以維持，面團失去原來的彈性，變得稀軟、黏手，圖像分析表現(xiàn)為蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又會從有序變得無序.當焦亞硫酸鈉的添加量為0.15‰時，包埋淀粉顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最為有序.

3 結(jié)果與討論

焦亞硫酸鈉是一種經(jīng)濟實用的食品添加劑，能夠給食品加工制造業(yè)帶來很高的經(jīng)濟效益.因此，焦亞硫酸鈉在食品工業(yè)中的應(yīng)用是非常有價值的.但食品生產(chǎn)者們應(yīng)該注意其使用限量問題，防止超量使用.根據(jù)GB 2760—2011 規(guī)定，焦亞硫酸鈉在拉面中最大使用量為0.05 g/kg（以二氧化硫殘留量計）.當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰時，理論上二氧化硫殘留量為0.04 g/kg，但在實際操作過程中，二氧化硫還會有一定程度的揮發(fā).所以，當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰時，制備的拉面面團中二氧化硫殘留量在國家標準范圍之內(nèi)，拉面是安全可靠的.

試驗結(jié)果表明，焦亞硫酸鈉對拉面面團的延伸性及微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響.隨著焦亞硫酸鈉添加量的增加，面團拉力減小，拉伸距離先升后降，面團中二硫鍵逐漸減少，游離巰基含量增大.綜合考察，當焦亞硫酸鈉添加量為0.1‰時，面團的延伸性好，面團筋力強，耐揉性佳，蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中有序結(jié)構(gòu)物質(zhì)含量高，包埋淀粉顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得有序.

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