兩種脫水工藝對(duì)延長(zhǎng)半干面保質(zhì)期的影響研究

張雪青，朱科學(xué)，周惠明，2，*

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫214122；2.現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210023）

半干面是以小麥粉為主要原料，經(jīng)和面、熟化、壓延、切條、部分脫水、均濕、包裝而制成的一種新型方便面制品，其最終含水量控制在20%～25%之間[1]。與鮮濕面相比，雖然半干面經(jīng)過(guò)脫水后含水量及水分活度都相對(duì)較低，但是半干面中豐富的營(yíng)養(yǎng)成分仍會(huì)引起其貯藏期間微生物生長(zhǎng)繁殖迅速、保質(zhì)期短的問(wèn)題[2-3]。

脫水不僅是半干面加工過(guò)程中重要的工藝之一，也是其制作過(guò)程中唯一有熱量參與的過(guò)程。脫水溫度與時(shí)間顯著影響半干面微生物的生長(zhǎng)繁殖，李潔[4]研究表明，提高脫水溫度能顯著降低半干面的初始含菌量；韓金玉[5]將生鮮拉面在85 ℃熱燙70 s～80 s 可使保質(zhì)期達(dá)到18 h 左右；王曉明[6]發(fā)現(xiàn)對(duì)流熱處理和水浴熱處理均能有效延長(zhǎng)生鮮濕面保質(zhì)期。因此，高溫脫水和延時(shí)脫水在一定程度上會(huì)影響對(duì)半干面中微生物的生長(zhǎng)。然而，在半干面高溫脫水和延時(shí)脫水的過(guò)程中，由于源源不斷的輸入能量，面條主要的組分蛋白質(zhì)和淀粉長(zhǎng)時(shí)間處于一種濕熱高溫的環(huán)境中會(huì)發(fā)生一些變化[7-9]。為進(jìn)一步探究機(jī)理，本文采用不同溫度梯度及不同脫水時(shí)間處理半干面，分析半干面初始含菌量及貯藏中微生物的變化，力求在不影響半干面品質(zhì)的基礎(chǔ)上尋找到適合的延長(zhǎng)半干面保質(zhì)期的方法，旨在為半干面干燥技術(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金龍魚(yú)麥芯粉：益海嘉里糧油有限公司；食鹽：江蘇井神鹽化股份有限公司；葡萄糖胰蛋白胨瓊脂：青島高科園海博生物技術(shù)有限公司；其他化學(xué)試劑均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

HWJZ-5 型真空和面機(jī)：南京市揚(yáng)子糧油食品機(jī)械有限公司；JMTD-168/140 型面條機(jī)：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；GZX-9246MEB 型數(shù)顯電熱干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；SW-CJ-1FD 型超凈工作臺(tái)：蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；LRH-150-S型恒溫恒濕箱：廣東省醫(yī)療器械廠；8500 型差示掃描量熱儀：美國(guó)Perkin Elmer 公司；Quanta 200 型掃描電子顯微鏡：荷蘭Fei 公司；CR-400 型色彩色差計(jì)：日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 半干面制作

首先將一定比例的小麥面粉與滅菌水置于真空和面機(jī)中和面，其次將形成的面絮置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中熟化20 min。熟化完成后利用壓面機(jī)逐步將面絮壓延成厚1 mm 的面帶并切絲成20 cm 長(zhǎng)的面條。最后，將面條置于恒溫培養(yǎng)箱中烘干脫水至水分含量為22.5%左右。本研究中設(shè)置的脫水程序如表1 所示。延時(shí)脫水試驗(yàn)中為保證最終半干面的水分含量一致，采用提高半干面加水量的方式實(shí)現(xiàn)。干燥完成后將半干面密封于保鮮袋中25 ℃均濕3 h，制備好的半干面經(jīng)密封后貯藏在4 ℃。試驗(yàn)過(guò)程中為了模擬工業(yè)化生產(chǎn)條件，制面前用75%酒精對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行環(huán)境殺菌，和面用水為冷卻滅菌水，試驗(yàn)器具均在使用前經(jīng)75%酒精擦拭。

表1 脫水參數(shù)Table 1 Drying parameter

1.3.2 菌落總數(shù)（total plate count，TPC）測(cè)定

參照GB 4789.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》中的方法進(jìn)行測(cè)定。以菌落總數(shù)≤3×105cfu/g 為標(biāo)準(zhǔn)[10]。

1.3.3 霉菌、酵母數(shù)測(cè)定

參照GB 4789.15-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》中的方法進(jìn)行測(cè)定。以霉菌酵母總數(shù)≤150 個(gè)/g 為標(biāo)準(zhǔn)[10]。

1.3.4 嗜熱菌測(cè)定

參照SN/T 0178-2011《出口食品嗜熱菌芽孢記數(shù)方法》中的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 最佳蒸煮時(shí)間測(cè)定

將20 根長(zhǎng)度約20 cm 的半干面放入盛有450 mL沸水的鍋中進(jìn)行計(jì)時(shí)，每隔15 s 取出幾根面條，將面條放在兩片透明玻璃片之間，輕輕用力按壓面條觀察中間的白芯是否消失，如面條內(nèi)部白芯剛好消失則此時(shí)的時(shí)間即記為最佳蒸煮時(shí)間[11]。

1.3.6 吸水率測(cè)定

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的半干面于450 mL 沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間，然后迅速撈出所有面條，并用濾紙吸干熟面條表面水分后稱重記錄[11]。吸水率計(jì)算方法如下：

式中：G1為半干面質(zhì)量，g；G2為煮后半干面質(zhì)量，g。

1.3.7 蒸煮損失測(cè)定

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的半干面于450 mL 沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間后迅速撈出，將煮后面湯全部轉(zhuǎn)移至500 mL 容量瓶，并冷卻定容[11]。量取100 mL 定容后的面湯于恒重?zé)?，用紅外爐蒸掉面湯中水分后將燒杯轉(zhuǎn)移到105 ℃鼓風(fēng)干燥箱烘至恒重，半干面的蒸煮損失率計(jì)算公式如下：

式中：G 為半干面質(zhì)量，g；M1為空燒杯質(zhì)量，g；M2為含面湯的燒杯質(zhì)量，g；w 為半干面水分含量，%。

1.3.8 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

將20 根半干面煮至最佳蒸煮時(shí)間，撈出后用去離子水沖淋冷卻1 min 后，用吸水紙吸去表面多余水分。處理完成后置于質(zhì)構(gòu)儀上測(cè)試。質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定參數(shù)為探頭：HDP/PFS；模式：TPA；壓縮比：75 %；測(cè)試速度：0.8 mm/s；觸發(fā)力：5 g。每次測(cè)定取兩根面條平鋪于載物臺(tái)，兩次壓縮之間的時(shí)間間隔為2 s。每個(gè)樣品至少進(jìn)行 6 次測(cè)試[12]。

1.3.9 熱力學(xué)特性分析

半干面經(jīng)冷凍干燥后磨碎過(guò)篩（100 目）備用。準(zhǔn)確稱取（2±0.1）mg 粉末于坩堝中，按干基樣品與水 1 ∶3的質(zhì)量比例加入去離子水后壓蓋密封并于4 ℃下平衡24 h 后測(cè)試。測(cè)試使用差示量熱掃描儀，測(cè)試程度為以10 ℃/min 的升溫速率從 30 ℃升溫至 100 ℃。

1.3.10 微觀結(jié)構(gòu)分析

將適量半干面用2.5%（體積分?jǐn)?shù)）戊二醛溶液在25 ℃避光條件下固定4 h。固定完成后用0.1 mol/L 的磷酸鹽緩沖液淋洗5 次，再依次用適量的不同濃度梯度[30%、50%、70%、80%、90%、100%（體積分?jǐn)?shù)）]的乙醇溶液對(duì)樣品洗脫10 min。洗脫樣品經(jīng)冷凍干燥后置于樣品臺(tái)上進(jìn)行噴金處理，之后分別觀察半干面的表面和截面。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示，數(shù)據(jù)利用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行分析，文中所有圖均由OriginPro 2016 軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種脫水工藝對(duì)半干面微生物的影響

半干面經(jīng)兩種工藝脫水后的初始含菌量及其在貯藏過(guò)程中含菌量的變化分別如表2 和圖1 所示。

表2 不同脫水工藝后半干面初始含菌量的變化Table 2 Changes of initial microbial content in semi-dried noodles after different dehydration technology

續(xù)表2 不同脫水工藝后半干面初始含菌量的變化Continue table 2 Changes of initial microbial content in semidried noodles after different dehydration technology

圖1 不同工藝脫水后的半干面貯藏期含菌量的變化Fig.1 Changes of microbial content in semi-dried noodles after different dehydration technology during storage

由表2 可知，兩種脫水工藝降低了半干面初始菌落總數(shù)、霉菌酵母數(shù)以及嗜熱菌數(shù)。其中高溫脫水對(duì)半干面初始霉菌酵母和嗜熱菌含量降低效果顯著，而初始菌落總數(shù)隨著脫水溫度的升高呈先降低后增加的趨勢(shì)，可能是由于半干面在125 ℃和135 ℃脫水時(shí)脫水時(shí)間相對(duì)較短，導(dǎo)致微生物致死量降低。延時(shí)脫水對(duì)半干面的初始菌落總數(shù)降低效果顯著，脫水330 s的半干面初始菌落總數(shù)比脫水205 s 的半干面降低了1.57 lgCFU/g。脫水時(shí)間越長(zhǎng)，初始含菌量越低。

半干面在貯藏過(guò)程中，殘存的微生物會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖。測(cè)定經(jīng)兩種工藝脫水處理后的半干面在4 ℃貯藏期間菌落總數(shù)及霉菌酵母數(shù)的變化，以明確兩種脫水方式對(duì)半干面貯藏穩(wěn)定性的影響。腐敗極限菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)分別為5.48 lgCFU/g 和2.18 lgCFU/g，當(dāng)其中一項(xiàng)達(dá)到極限試驗(yàn)測(cè)試即停止。由圖1（a）和圖1（b）可知，105 ℃處理的半干面在 20 d 時(shí)菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)已嚴(yán)重超標(biāo)，而經(jīng)125 ℃處理的半干面到40 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)才超標(biāo)，保質(zhì)期延長(zhǎng)了20 d，經(jīng)115 ℃和135 ℃處理的半干面也分別在30 d 和35 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)才超標(biāo)。115 ℃～135 ℃處理的半干面霉菌酵母數(shù)在貯藏期前15 d 一直小于10 CFU/g，說(shuō)明提高脫水溫度對(duì)半干面貯藏初期的霉菌酵母數(shù)降低效果較好。圖1（c）和圖1（d）分別為延長(zhǎng)脫水時(shí)間后半干面在貯藏期菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)的變化。結(jié)果顯示290 s 處理的半干面在50 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)顯著超標(biāo)，保質(zhì)期延長(zhǎng)了30 d，而240 和330 s 處理的半干面分別在35 d 和45 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)達(dá)到腐敗閾值。從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，除了經(jīng)105 ℃處理205 s 的對(duì)照組半干面，其他試驗(yàn)組半干面都是霉菌酵母數(shù)先達(dá)到腐敗閾值，而菌落總數(shù)卻未超標(biāo)，說(shuō)明可以通過(guò)高溫或延時(shí)處理結(jié)合其他霉菌酵母抑制劑進(jìn)一步延長(zhǎng)半干面的保質(zhì)期。

2.2 兩種脫水工藝對(duì)半干面蒸煮特性的影響

兩種脫水工藝對(duì)半干面蒸煮特性的影響如圖2 所示。

圖2 不同脫水工藝對(duì)半干面蒸煮特性的影響Fig.2 Effect of different dehydration technology on cooking characteristics of semi-dried noodles

由圖2（a）可知，隨著脫水溫度的提高，半干面的最佳蒸煮時(shí)間有所增加，吸水率也呈增大趨勢(shì)，而蒸煮損失率則隨脫水溫度的增大先升高后降低。當(dāng)脫水溫度為115 ℃時(shí)蒸煮損失率最大，可能是因?yàn)榇藴囟认掳敫擅婷撍畷r(shí)間相對(duì)125 ℃、135 ℃較長(zhǎng)，對(duì)半干面結(jié)構(gòu)破壞較大，導(dǎo)致蒸煮損失率變大。由圖2（b）可知，隨著脫水時(shí)間的增加，半干面的最佳蒸煮時(shí)間、吸水率和蒸煮損失率都呈增大趨勢(shì)?？赡苁怯捎谘訒r(shí)脫水通過(guò)提高加水量實(shí)現(xiàn)，所以淀粉與面筋結(jié)構(gòu)間包含的水分增多，而脫水過(guò)程中這些水分散失，導(dǎo)致半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙增多，蒸煮時(shí)更多的水分被這些孔隙截留，吸水率顯著增大。而脫水時(shí)間越長(zhǎng)，半干面的破壞程度也會(huì)相對(duì)變大，蒸煮損失率也略有增大。

2.3 兩種脫水工藝對(duì)半干面質(zhì)構(gòu)特性的影響

兩種脫水工藝對(duì)半干面的質(zhì)構(gòu)特性影響結(jié)果如表3 所示。

表3 不同脫水工藝對(duì)半干面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of different dehydration technology on texture characteristics of semi-dried noodles

由表3 可知，高溫脫水處理后半干面的硬度、黏性和咀嚼性呈現(xiàn)顯著性差異，而彈性無(wú)顯著性差異。隨著脫水溫度的升高，半干面的硬度、黏性和咀嚼性呈先增大后減小的趨勢(shì)?？赡苁且?yàn)?15 ℃脫水時(shí)間較125 ℃和135 ℃長(zhǎng)，使得半干面的硬度、咀嚼性較大[13]。不同脫水時(shí)間處理下，半干面的彈性、黏性和咀嚼性均無(wú)顯著性差異，硬度呈降低趨勢(shì)。說(shuō)明延時(shí)脫水處理對(duì)半干面的質(zhì)構(gòu)特性影響不大，硬度產(chǎn)生的顯著性差異可能是由于加水量增大改善半干面的柔軟性導(dǎo)致硬度減小，延時(shí)脫水較好地保持了半干面的質(zhì)構(gòu)特性。

2.4 兩種脫水工藝對(duì)半干面色澤的影響

兩種脫水工藝對(duì)半干面L*、a*、b*影響結(jié)果如表4所示。

由表4 可知，高溫脫水處理后半干面的a*、b*值無(wú)顯著性差異，L*值呈增大趨勢(shì)，說(shuō)明提高脫水溫度可以提高半干面的亮度?？赡苁且?yàn)楦邷孛撍拱敫擅姹砻娴鞍捉Y(jié)構(gòu)收縮變得更加致密，光反射比增大，亮度增大[14]。李曼[15]認(rèn)為生鮮面在高溫下脫水后其PPO活性被抑制，減少了脫水過(guò)程中酶促褐變的發(fā)生，從而使生鮮面的L*值升高。延時(shí)脫水處理后的半干面的L*、a*和 b*值均呈現(xiàn)顯著性差異。205 s 和 240 s 處理的半干面的L*、a*和b*值之間無(wú)顯著性差異，而隨著脫水時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，L*和b*值分別明顯減小和增大，可能是因?yàn)槊撍畷r(shí)間延長(zhǎng)對(duì)半干面色澤產(chǎn)生的影響較加水量提高對(duì)半干面色澤產(chǎn)生的影響弱，導(dǎo)致半干面亮度下降變黃[16]。

表4 不同脫水工藝對(duì)半干面色澤的影響Table 4 Effect of different dehydration technology on colour of semi-dried noodles

2.5 兩種脫水工藝對(duì)半干面熱特性的影響

兩種脫水工藝對(duì)半干面糊化特性的影響見(jiàn)表5。

由表5 可知，高溫脫水處理后的半干面的初始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度（Tp）和最終糊化溫度（Tc）均無(wú)顯著性差異，而糊化焓值（ΔH）則呈減小趨勢(shì)，說(shuō)明脫水溫度越高，半干面中糊化的淀粉越多，糊化焓值下降。延時(shí)脫水處理后的半干面的To和ΔH 無(wú)顯著性差異，而Tp和Tc卻出現(xiàn)了明顯升高的趨勢(shì)，原因是加水量對(duì)半干面中的淀粉糊化影響較大，許多研究表明增加水分含量可以提高淀粉的To、Tp和Tc[17-18]，正因?yàn)門p、Tc的提高，導(dǎo)致半干面中淀粉難以糊化，所以雖然脫水時(shí)間延長(zhǎng)，但半干面中的淀粉并未發(fā)生更多糊化，保留了較多的淀粉。

表5 不同脫水工藝對(duì)半干面糊化特性的影響Table 5 Effect of different dehydration technology on gelatinization characteristics of semi-dried noodles

2.6 兩種脫水工藝對(duì)半干面微觀結(jié)構(gòu)的影響

兩種脫水工藝處理后的半干面表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分別如圖3 和圖4 所示。

由圖3（a）可知，隨著脫水溫度的升高，半干面表結(jié)構(gòu)變得越致密，可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)母邷乜梢源龠M(jìn)蛋白凝集[19]。施潤(rùn)淋等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)母邷赜欣诿娼罹W(wǎng)絡(luò)固定化，高溫能加速面條中蛋白質(zhì)的凝聚，形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把淀粉顆粒包裹起來(lái)，使結(jié)構(gòu)致密。圖3（b）為延時(shí)脫水后半干面的表面結(jié)構(gòu)圖，從結(jié)果來(lái)看，隨著脫水時(shí)間的延長(zhǎng)，面條表面出現(xiàn)明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)，這種表面多孔的結(jié)構(gòu)，會(huì)使面條在后續(xù)的蒸煮過(guò)程中，削弱蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉的束縛力，淀粉溶出率增大，導(dǎo)致蒸煮損失率增大。

圖3 不同脫水工藝對(duì)半干面表面結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of different dehydration technology on surface structure of semi-dried noodles

圖4 不同脫水工藝對(duì)半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of different dehydration technology on inner structure of semi-dried noodles

從圖4（a）可知，隨著脫水溫度的提高，半干面內(nèi)部出現(xiàn)明顯的裂紋，其中125 ℃脫水的半干面裂紋現(xiàn)象較嚴(yán)重，可能是高溫狀態(tài)下面條內(nèi)部水分迅速揮發(fā)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的沖擊而造成的結(jié)果。但當(dāng)脫水溫度升高到135 ℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)面條內(nèi)部裂紋又減少了，出現(xiàn)了較多的孔洞。Mercier 等[21]研究認(rèn)為面條中的淀粉組分屬濕熱的不良導(dǎo)體，過(guò)高的干燥溫度會(huì)導(dǎo)致面條內(nèi)部水分來(lái)不及遷移至表面，在內(nèi)部急劇汽化，留下孔洞。圖4（b）為延時(shí)脫水對(duì)半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著脫水時(shí)間的延長(zhǎng)，半干面內(nèi)部的孔洞呈增多趨勢(shì)，尤其是脫水330 s 時(shí)的半干面，可能是因?yàn)槊撍畷r(shí)間延長(zhǎng)，半干面中水分散失速率減慢，面筋結(jié)構(gòu)收縮減緩，留下孔隙。這些孔隙能夠截留住水分，這一結(jié)果與延時(shí)脫水導(dǎo)致半干面吸水率顯著增大的結(jié)果相互驗(yàn)證。

3 結(jié)論

提高脫水溫度和延長(zhǎng)脫水時(shí)間均能不同程度地延長(zhǎng)半干面的保質(zhì)期，但延長(zhǎng)脫水時(shí)間工藝的效果相對(duì)較好，其中經(jīng)290 s 脫水可將半干面的保質(zhì)期延長(zhǎng)30 d。提高脫水溫度能顯著降低半干面初始霉菌酵母數(shù)和嗜熱菌數(shù)，脫水時(shí)間從205 s 延長(zhǎng)至330 s 可將半干面初始菌落總數(shù)降低1.57 lgCFU/g，兩種脫水工藝對(duì)半干面初始含菌量的降低作用有利于延長(zhǎng)半干面的保質(zhì)期。兩種工藝脫水后的半干面最佳蒸煮時(shí)間、吸水率、蒸煮損失都呈增大趨勢(shì)，提高脫水溫度對(duì)半干面的硬度影響顯著，而延長(zhǎng)脫水時(shí)間改善了半干面的硬度。同時(shí)，半干面熱力學(xué)特性顯示提高脫水溫度顯著降低ΔH，而延時(shí)脫水對(duì)ΔH 無(wú)顯著影響。綜合半干面的微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果，認(rèn)為290 s 脫水處理的半干面各指標(biāo)相對(duì)較好。