黃原膠對冷凍熟面凍藏品質(zhì)的影響

劉 倩 郭曉娜 朱科學(xué)

(江南大學(xué)食品學(xué)院， 無錫 214122)

面條作為亞洲許多國家的傳統(tǒng)主食，深受人們的喜愛，至今已有4000 年的演變與發(fā)展歷程[1]。伴隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，面條逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)，并在不斷地開拓創(chuàng)新。隨著人們對飲食健康的關(guān)注和生活節(jié)奏的加快，面條產(chǎn)品也在朝著健康化、方便化的方向發(fā)展。作為快節(jié)奏生活和現(xiàn)代食品加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，冷凍熟面應(yīng)運(yùn)而生。冷凍熟面是指將新鮮面條熟制后快速凍結(jié)，經(jīng)快速復(fù)熱便可食用的新型面制品，最早是由日本研發(fā)并投入生產(chǎn)。冷凍熟面以其營養(yǎng)、健康、方便、安全、口感良好的特點(diǎn)，越來越多得受到消費(fèi)者的青睞[2]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對冷凍熟面的研究主要集中在小麥粉、制作工藝、添加劑對面條品質(zhì)的影響[3-5]，對于產(chǎn)品制成后在凍藏期間的品質(zhì)變化及改良研究較少。然而凍藏對于產(chǎn)品同樣重要，與冷凍熟面的生產(chǎn)和消費(fèi)密切相關(guān)。親水膠體，常被用于食品的加工助劑，提供黏稠性、膠著性、穩(wěn)定性等，作為面條的改良劑，可以使面條口感爽滑、彈性好、減少“渾湯”現(xiàn)象的發(fā)生[6]。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，在冷凍熟面中添加黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉等親水性膠體有助于改善產(chǎn)品品質(zhì)[7]。目前鮮見黃原膠添加對冷凍熟面凍藏過程中品質(zhì)的影響及機(jī)理研究。

本實(shí)驗(yàn)主要研究黃原膠加入對冷凍熟面凍藏過程中品質(zhì)特性(質(zhì)構(gòu)特性和蒸煮品質(zhì))的影響，采用差示掃描量熱儀(DSC)和低場核磁共振(NMR)研究其中水分分布和水分遷移，利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)研究微觀結(jié)構(gòu)的變化，旨在為冷凍熟面的品質(zhì)改良和行業(yè)發(fā)展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：含水量13.81%，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.46%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.53%，濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)31.8%，粉質(zhì)特性中吸水率62.1%，面團(tuán)形成時(shí)間4.1 min，穩(wěn)定性8.6 min，弱化度24 FU，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)113.7，拉伸特性中拉伸曲線面積89.0 cm2，拉伸阻力332.0 EU，拉伸度149.0 mm。食品級黃原膠、異硫氰酸熒光素(FITC)、羅丹明B。

1.2 儀器與設(shè)備

HWJZ-5型真空和面機(jī)； YJ-241型自動連續(xù)壓面機(jī)；SK-240型面條機(jī)；MDF-U5412型低溫冰箱(溫度范圍：-40～-20 ℃)；TA.XT plus型物性分析儀；DS8500型差示掃描量熱儀；MesoMR23-060V-I 型低場核磁共振分析儀；LSM710型激光共聚焦顯微鏡。

1.3 方法

1.3.1 冷凍熟面的制備工藝

空白組樣品：小麥粉+ 46%去離子水+1.5%鹽→真空和面機(jī)→靜置熟化15 min→連續(xù)壓延12道→壓片切條→煮制3.5 min→冰水冷卻1 min→瀝水1 min→-40 ℃凍結(jié)1h→-18 ℃凍藏[5]

黃原膠組樣品：將0.3%(小麥粉為基重)的黃原膠混入小麥粉中，以混粉機(jī)混勻后重復(fù)以上制作。

真空和面參數(shù)：真空度-0.08 MPa，高速攪拌120 s，低速攪拌300 s。

每組實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3批樣品。

1.3.2 冷凍熟面質(zhì)構(gòu)特性的測定

通過物性分析儀測定冷凍熟面的質(zhì)構(gòu)特性。根據(jù)駱麗君等[8]的方法，將冷凍熟面從-18 ℃冰箱取出后，復(fù)熱90 s撈出，冷水淋洗后瀝水1 min，保鮮膜平整覆蓋后測量。使用前對儀器進(jìn)行質(zhì)量和高度校準(zhǔn)。全質(zhì)構(gòu)測定采用 HDP/PFS 型號探頭，測試前、中、后速度均為 0.8 mm/s，校準(zhǔn)距離 15 mm，壓縮比為 75%，時(shí)間間隔為1 s；拉伸測定采用 A/SPR 型號探頭，測試前、中、后速度分別為2、2、10 mm/s，校準(zhǔn)距離為40 mm，拉伸距離為 90 mm，觸發(fā)力為 5 g。每個(gè)樣品至少測試 10 次取平均值，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3.3 冷凍熟面蒸煮品質(zhì)的測定

冷凍熟面蒸煮損失率的測定：根據(jù)文獻(xiàn)[9]并稍加改動：稱取25g左右的生面條按上述1.3.1的方法制作成冷凍熟面，將冷凍熟面復(fù)熱90 s，用漏勺撈出并用冷水淋洗，收集面湯和淋洗水，待冷卻至常溫后，轉(zhuǎn)移到 500 mL 的容量瓶中定容。量取100 mL 面湯于250 mL燒杯(已恒重)中，在紅外爐上蒸發(fā)掉大部分水分后，將燒杯轉(zhuǎn)移到 105 ℃烘箱中烘至恒重，按照參考文獻(xiàn)[9]描述的方法計(jì)算蒸煮損失率。

吸水率的測定：參照Rombouts等[10]的方法并稍加改動，稱取25 g生面條按1.3.1的方法制作成冷凍熟面，將冷凍熟面復(fù)熱90 s，用漏勺撈出并用冷水淋洗，將撈出的冷凍熟面用5張濾紙吸干面條表面水分并稱重，按照參考文獻(xiàn)[10]描述的方法計(jì)算吸水率。

1.3.4 冷凍熟面可凍結(jié)水含量的測定

通過差示量熱掃描儀測定可凍結(jié)水的含量，參照參考文獻(xiàn)[11]的方法：用刀片隨機(jī)切取約10 mg冷凍熟面樣品，將其密封于鋁制小坩堝內(nèi)，準(zhǔn)確稱量并記錄質(zhì)量。測定時(shí)，以空坩堝作對照，以N2作載氣，降溫至-20 ℃并穩(wěn)定5 min，再以10 ℃ / min的速率升溫至40 ℃，計(jì)算分析樣品可凍結(jié)水的焓變Hw，每個(gè)樣品平行測定3次取平均值。

(1)

式中：F為可凍結(jié)水含量/%；Hw為樣品的熔化焓值/J/g;Hi為純水結(jié)冰的熔化焓值/335J/g；Tw為樣品的含水量/%。

1.3.5 冷凍熟面水分分布的測定

面條的水分狀態(tài)的測定根據(jù)文獻(xiàn)[12]的方法，稱取(10.00±0.01) g 新鮮面條，用生料帶包裹好以防止測試過程中水分揮發(fā)，將樣品輕輕放置于直徑為 25 mm 的測試管中，并置于低場核磁共振測試腔體中進(jìn)行試驗(yàn)測試。測試程序?yàn)槎鄬?回波(CPMG)序列參數(shù)設(shè)置：回波時(shí)間0.300 ms，采樣間隔時(shí)間3 000 ms，放大倍數(shù)1，回波4 000個(gè)，累加次數(shù)2，利用儀器自帶的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)100萬倍擬合反演得到T2弛豫圖譜[10]。

1.3.6 冷凍熟面微觀結(jié)構(gòu)的測定

利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察冷凍熟面截面的微觀結(jié)構(gòu)，參照Silva等[13]的方法并稍作修改：將冷凍熟面切成5mm的小段，固定在托盤上，用徠卡冷凍切片機(jī)切成10 μm的切片，用含有0.25%異硫氰酸熒光素和0.025%(m/V)羅丹明B的混合染色劑染色1 min，蒸餾水洗滌后蓋上蓋玻片，倒置于顯微鏡下觀察。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 18和Origin 8.5對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖。選擇Duncan分析，在P<0.05檢驗(yàn)水平上對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。所有數(shù)據(jù)均來自3次以上獨(dú)立實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果的平均值，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)特性對冷凍熟面的品質(zhì)起到至關(guān)重要的作用，決定了消費(fèi)者對于產(chǎn)品的接受程度。本研究采用全質(zhì)構(gòu)和拉伸兩種方法來對冷凍熟面的凍藏品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。

由表1可以看出，隨著凍藏時(shí)間的延長，空白組冷凍熟面的硬度、咀嚼性、彈性呈現(xiàn)下降的趨勢，拉斷力和拉斷距離顯著減小(P<0.05)，表明隨著凍藏時(shí)間的增加，冷凍熟面逐漸失去原有的良好的彈性、韌性、咀嚼性，導(dǎo)致了質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的降低。而黃原膠的加入使冷凍熟面的硬度、咀嚼性明顯上升，彈性輕微上升，拉斷力明顯增大，拉斷距離明顯降低。這與黃原膠的加入增強(qiáng)了體系的吸水能力有關(guān)，其通過自身的親水作用以及與小麥粉中的蛋白質(zhì)和淀粉相互作用，形成更緊密的復(fù)合物，改善了面條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善了面條的彈性和拉伸性能[14]。在凍藏過程中，黃原膠組也呈現(xiàn)硬度、咀嚼性、彈性和拉伸性能下降的趨勢，但在凍藏過程及12周凍藏周期結(jié)束后，同一時(shí)間點(diǎn)各指標(biāo)一直優(yōu)于空白組。結(jié)果表明，黃原膠的加入可以使冷凍熟面彈韌爽滑，并且可以有效改善冷凍熟面在凍藏過程中的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)。

表1 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中質(zhì)構(gòu)特性的影響

注：同列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，余同。

2.2 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蒸煮品質(zhì)的影響

蒸煮損失被定義為煮面水中殘留的固體物質(zhì)含量，其歸因于直鏈淀粉的溶出和一些可溶性蛋白的溶解；吸水率反映了面條在煮制后的膨脹程度，吸水率過高會導(dǎo)致面條口感不夠彈韌且有“粘牙感”，二者被廣泛應(yīng)用于評價(jià)面條的整體烹飪性[15]。

圖1表示空白和添加黃原膠的冷凍熟面在凍藏過程中的蒸煮品質(zhì)變化?？梢钥闯觯趦霾爻跗诳瞻捉M的復(fù)煮損失率沒有顯著變化，隨著凍藏時(shí)間的延長，從第6周起復(fù)煮損失率呈現(xiàn)顯著上升(P<0.05)的趨勢，并在第9周時(shí)有了較大的升高。黃原膠組在凍藏過程中也呈現(xiàn)出復(fù)煮損失率增加的趨勢，但同一儲藏期均低于空白組，且變化相對平緩，在12周時(shí)才有了比較明顯的上升。從圖1中還可以看出，空白組和黃原膠組的復(fù)煮吸水率在凍藏過程中不斷降低，表明凍藏會影響冷凍熟面的吸水能力；添加黃原膠會使冷凍熟面吸水率降低，在凍藏過程中吸水率的下降趨勢也比較平緩，且在凍藏第9周和12周后吸水率明顯高于空白組。

結(jié)果表明，添加黃原膠可以使冷凍熟面的復(fù)煮損失率和吸水率降低，這可能是黃原膠的加入使面條的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密，將淀粉顆粒緊緊包裹其中有關(guān)，從而減少了淀粉顆粒的吸水膨脹，使吸水率降低；也使得在煮制過程中淀粉顆粒不易脫落，從而使蒸煮損失減小。

圖1 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蒸煮品質(zhì)的影響

2.3 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中可凍結(jié)水含量的影響

冷凍熟面中的水分可以分為可凍結(jié)水和非凍結(jié)水?？蓛鼋Y(jié)水在凍結(jié)后會發(fā)生體積膨脹，形成的冰晶，從而對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械損傷；而非可凍結(jié)水由于被淀粉或者蛋白質(zhì)束縛一般不結(jié)冰，但這種以范德華力連接的形式，由于較弱可被破壞[2]。本研究通過DSC測定冰晶的熔化焓值，由熔化焓值計(jì)算可凍結(jié)水含量[16]。

由圖2可知，空白組冷凍熟面的可凍結(jié)水含量在凍藏前3周的凍藏初期變化不明顯，在3周后顯著增加(P<0.05)，在12周凍藏周期結(jié)束后達(dá)到95.27%。黃原膠組可凍結(jié)水含量也呈現(xiàn)先平緩后上升的趨勢，同一凍藏時(shí)間可凍結(jié)水含量均比空白組低，在凍藏1周時(shí)比空白組低6.05%，凍藏12周時(shí)比空白組低6.84%。這可能是因?yàn)辄S原膠作為親水膠體具有優(yōu)良的持水性，能夠?qū)⒎莾鼋Y(jié)水更為牢固地束縛，使其在凍藏過程中不易被轉(zhuǎn)化為可凍結(jié)水。而可凍結(jié)水含量的降低，也會減少冰晶的形成，從而減少對蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的機(jī)械損失，可從后面微觀結(jié)構(gòu)的研究中得到進(jìn)一步地驗(yàn)證。

圖2 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中可凍結(jié)水含量的影響

2.4 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中水分分布的影響

面團(tuán)、面條等水分食品在加工或貯藏過程中水分結(jié)合狀態(tài)的改變常用低場核磁來測定。橫向弛豫時(shí)間T2值越小，說明水分結(jié)合越緊密，反之說明水分流動性越強(qiáng)。由圖3可以看出，冷凍熟面的弛豫時(shí)間分為2個(gè)峰，表明樣品中主要存在2種狀態(tài)的水：第1個(gè)峰代表深層結(jié)合水，表示與蛋白和淀粉緊密結(jié)合的水，不易流動，比例用A21來表示；第2個(gè)峰代表弱結(jié)合水，有一定的流動性，且占比最大，比例用A22表示[17]。

圖3 低場核磁下的冷凍熟面水分分布

由表2可知，黃原膠組和空白組的A21和A22存在差異，在凍藏1周時(shí)，黃原膠組A21高于空白組，A22低于空白組。隨著凍藏時(shí)間的延長，空白組和黃原膠組的冷凍熟面都呈現(xiàn)出A21減小，A22增大的趨勢。表明凍藏過程中部分深層結(jié)合水在轉(zhuǎn)變?yōu)槿踅Y(jié)合水，這與冰晶的破壞導(dǎo)致部分深層結(jié)合水失去與蛋白質(zhì)和淀粉的緊密結(jié)合，游離出來有關(guān)。而在12周凍藏后，黃原膠組的A21仍然比空白組高2.59%，A22比空白組高0.33%，表明添加黃原膠可以使冷凍熟面在凍藏過程中水分結(jié)合狀態(tài)更加緊密，不易流動，有利于凍藏品質(zhì)的提升。

表2 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中水分分布的影響

2.5 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中微觀結(jié)構(gòu)的影響

激光共聚焦(CLSM)作為新型的光學(xué)分析手段，近年來常被用于面制品中蛋白和淀粉等主要組分的微觀形態(tài)[13]。本研究采用激光共聚焦顯微鏡對面條內(nèi)部截面進(jìn)行了切片和染色觀察，圖4中白色部分表示為與羅丹明B結(jié)合而的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，黑色為非蛋白部分，其中a為空白組，b為黃原膠組，分別選取凍藏1周、6周、12周的樣品進(jìn)行觀察。

從圖4a可以看到，冷凍熟面的蛋白質(zhì)呈網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)，而隨著凍藏時(shí)間的延長，觀察到越來越多小片段的出現(xiàn)，蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)失去原有的連續(xù)、緊密的狀態(tài)，變得疏松、不連貫。這主要是由于凍藏過程中，冷凍熟面受到日益增多的大冰晶的機(jī)械損傷，導(dǎo)致蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，變得疏松，無法更好地包裹淀粉和水分[18]，這也就導(dǎo)致了更多弱結(jié)合水游離出來，深層結(jié)合水減少，可凍結(jié)水含量升高。而被破壞的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了復(fù)煮后面條的硬度、咀嚼性和拉伸性能的下降，引起食用品質(zhì)的降低。此外，淀粉顆粒和許多小的蛋白質(zhì)碎片從被破壞的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中脫落下來，溶進(jìn)煮面水中，導(dǎo)致了蒸煮損失的增大，與之前的測定相一致。從圖4b中可以看出，黃原膠組的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比空白組更為緊密，在凍藏過程中的碎片更少，表明添加黃原膠可以減少凍藏過程中冰晶對樣品的損傷，使蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持得更完好。

圖4 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響

3 結(jié)論

黃原膠具有較好的親水作用，加入后可以增強(qiáng)體系的持水能力，與冷凍熟面中的蛋白質(zhì)結(jié)合更加緊密，增強(qiáng)了蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠更好地抵御冰晶造成的機(jī)械損傷。質(zhì)構(gòu)分析表明，黃原膠的添加可以改善冷凍熟面在凍藏過程中的硬度、咀嚼性、彈性和拉伸性能。良好的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也能更好地包裹淀粉顆粒，使得面條在煮制過程中淀粉顆粒不易脫落；蒸煮特性的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加黃原膠可以降低冷凍熟面在凍藏期間的復(fù)煮損失率和吸水率，改善冷凍熟面的食用品質(zhì)。此外，通過DSC和NMR研究發(fā)現(xiàn)，黃原膠的添加可以降低冷凍熟面在凍藏過程中水分的流動性，減少深層結(jié)合水向弱結(jié)合水的轉(zhuǎn)變，抑制可凍結(jié)水含量的升高，從而減少冰晶的形成，減輕由冰晶引起的損傷。 CLSM的結(jié)果表明，添加黃原膠可以改善冷凍熟面的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在凍藏過程中的均勻性和完整性，提升冷凍熟面的凍藏品質(zhì)。因此，黃原膠可以作為一種有效的冷凍熟面凍藏品質(zhì)改良劑。