基于干蒸工藝的高營養(yǎng)型掛面制備關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：蛋白質(zhì)在小麥粉中占10%左右，在掛面品質(zhì)中其重要作用。作為小麥面粉中的主要成分淀粉對掛面品質(zhì)有著不容忽視的影響。本研究以適合干蒸工藝的小麥粉及制成掛面干蒸后掛面粉為原料，綜合分析原輔料及干蒸后掛面中淀粉、蛋白質(zhì)及色澤的變化，評估安全性指標(biāo)，旨在為干蒸工藝掛面批量生產(chǎn)與品質(zhì)保障提供理論說明與指導(dǎo)，同時這對改善面制品加工業(yè)現(xiàn)狀，豐富市場供應(yīng)，滿足人們的生活需求具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：干蒸;掛面;酶活性;蛋白質(zhì);脂肪酸

中圖分類號：TS213.24

作者簡介：詹慧文，男，碩士，高級工程師，研究方向為食品加工、食品檢測、食品安全。

每年的梅雨季節(jié)是掛面儲藏的重要時期，此間若稍加管理不當(dāng)就會生蟲;每年的7—10月，是掛面的生產(chǎn)重要時間，此間若面粉的脂肪酸值未控制好，或輔料的脂肪酸值未控制好，生產(chǎn)溫度過高，都有可能使面條產(chǎn)生哈喇味。而添加劑改善面條的品質(zhì)與消費(fèi)者對純天然的追求理念相違背。以上這些問題尤其是第一第二個問題一直困擾著企業(yè)[1]。因此開發(fā)出一種生物與物理處理方法，既可以彌補(bǔ)添加劑缺失造成的品質(zhì)損失，又可以解決行業(yè)難題，因此非常重要。

1 高營養(yǎng)型掛面干蒸工藝研究背景

1.1 研究現(xiàn)狀

有文獻(xiàn)報道日本曾在掛面干燥工藝上采用68℃的高溫甚至提出70℃～80℃的超高溫設(shè)想，但是否會投入工業(yè)化應(yīng)用尚不清楚[2]。

干蒸工藝的試驗室研究是將干燥后的掛面放入特制干蒸裝置內(nèi)，將其控制在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度和時間內(nèi)進(jìn)行熱處理，從而殺滅掛面中部分微生物和蟲卵，并使掛面中淀粉和蛋白質(zhì)發(fā)生物理變化，最終改善掛面的食用品質(zhì)和儲存品質(zhì)。掛面通過進(jìn)行中高溫干蒸處理，使其組分發(fā)生物理變化，最終掛面的烹調(diào)損失降低和彈韌性滑爽度增強(qiáng)，通過生產(chǎn)工藝創(chuàng)新提升了掛面的品質(zhì)，且未增加掛面的食品安全風(fēng)險。

1.2 相似工藝

與干蒸工藝較為接近的研究為淀粉物理改性的研究，在不損傷淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的情況下，熱液處理能改變淀粉的物化性質(zhì)，熱液處理包括熱處理和濕熱處理[3]。

熱處理是通過改變淀粉結(jié)構(gòu)中結(jié)晶體無定形區(qū)之間的締合力，從而改變淀粉的性質(zhì)，當(dāng)水分含量大于或等于40%時，在一定的溫度范圍內(nèi)（高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于糊化溫度）處理淀粉的一種物理方法，它只有在無定型區(qū)的淀粉處于流動的膠體狀態(tài)時才能進(jìn)行。

濕熱處理的定義目前有兩種解釋，兩種解釋對水分的要求是一致的，都是水分含量低于35%以下，但是對溫度的要求不一致，有研究發(fā)現(xiàn)濕熱處理可能應(yīng)該是在溫度較高的情況下發(fā)生的變性反應(yīng)。濕熱處理可使塊莖淀粉的晶型由B型轉(zhuǎn)換為A型或A+B型，如濕熱處理馬鈴薯淀粉;其次使晶體的無定形區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立的無定形態(tài)以及鏈淀粉與類脂形成絡(luò)合物，從而改變淀粉性質(zhì)[4]。

2 掛面品質(zhì)的主要影響因素

2.1. 小麥粉淀粉和蛋白質(zhì)含量對掛面生產(chǎn)的影響

淀粉和蛋白質(zhì)等高分子有機(jī)物的變化一直是國內(nèi)外科研工作者研究的重點。

2.1.1 小麥粉中的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)在小麥粉中占10%左右，清蛋白與球蛋白是生理活性蛋白，含較多的賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸，營養(yǎng)平衡較好，決定著小麥的營養(yǎng)品質(zhì)。麥醇溶蛋白是小麥蛋白質(zhì)的主要成分，其超級結(jié)構(gòu)為集中的膜狀體，在受熱后會由集中的膜狀結(jié)構(gòu)變成一種松散的膠體狀態(tài)，從而使醇溶蛋白的延展性增加而彈性減少。麥谷蛋白是一種高分子量蛋白質(zhì)，未加熱前，聚集度小的麥谷蛋白顯黏性，而聚集度高的麥谷蛋白則表現(xiàn)為膠體特性，當(dāng)溫度上升到40℃～50℃時，那些小聚集體的聚合程度增大，其膠體特性增強(qiáng)，而黏性降低。大量實驗證明，麥谷蛋白是造成面筋具有強(qiáng)大抗延伸性能力的主要原因。

盡管分子內(nèi)和分子間的二硫鍵是穩(wěn)定面筋聚合體的主要作用力，有研究表明相鄰的高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基之間，以及其與其他蛋白質(zhì)之間的非共價鍵對穩(wěn)定面筋蛋白結(jié)構(gòu)也有很重要的作用。小麥蛋白質(zhì)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)中的氫鍵是由谷氨酰胺和天冬酰胺形成的，可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，提高醇溶蛋白和谷蛋白的交聯(lián)作用。

2.1.2 小麥粉中的淀粉

淀粉在小麥粉中占70%左右，作為小麥面粉中的主要成分淀粉對掛面品質(zhì)有著不容忽視的影響，但是淀粉對掛面品質(zhì)的影響可能并不單一地取決于淀粉粒間的相互作用，還取決于淀粉粒與面筋蛋白之間的相互作用，因為淀粉在掛面加工過程中，始終以其表面的少量蛋白質(zhì)基質(zhì)與整體的蛋白質(zhì)基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，在整個加工過程中淀粉粒之間未發(fā)生明顯的粘連現(xiàn)象，前人的研究結(jié)果表明，在糊化淀粉冷卻放置的過程中蛋白質(zhì)會在淀粉粒表面累積，淀粉對掛面方便面品質(zhì)的影響可能主要取決于其與基質(zhì)蛋白質(zhì)間的相互作用[5]。在和面過程中淀粉粒進(jìn)行可逆性少量吸水，在隨后的醒發(fā)與壓延過程中，淀粉粒主要通過其表面的蛋白質(zhì)與面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接在一起，或者呈游離的淀粉粒懸浮于蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，淀粉粒通過對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的填充與稀釋作用減弱了面筋強(qiáng)度，以利于加工流程的順利進(jìn)行，同時也增加了面帶和掛面的白度與光滑性。研究發(fā)現(xiàn)羥丙基交聯(lián)木薯淀粉可有效改善面團(tuán)的面筋特性、粉質(zhì)、拉伸和糊化特性，使面團(tuán)的吸水率增大，提高糊化黏度和峰值時間，降低糊化溫度、回生值和衰減[6]。

2.2 掛面色澤的影響因素

小麥粉色澤的變化（褐變反應(yīng)）也越來越受到研究者的重視，而面粉顏色與掛面的顏色息息相關(guān)，好的色澤更夠更好地吸引消費(fèi)。影響小麥粉色澤的因素有以下幾類：入磨小麥中的雜質(zhì)、不完善小麥含量、面粉顆粒大小、破損淀粉、面粉中的灰分、黃色素含量、氧化酶類、出粉率及磨粉工藝水平等。

2.3 小麥粉及掛面的營養(yǎng)性

小麥粉及掛面中主要含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)、脂肪（掛面中的脂肪含量較低）五大類營養(yǎng)成分，其中主要沉積在胚、糊粉層中，少部分存在于胚乳中。

2.4 小麥粉及掛面的安全性

在面粉熟化處理方面，能夠氧化小麥粉中的半胱氨酸，從而使面粉筋度增加，提高面團(tuán)氣體保留量，增加烘焙制品的彈性和韌性，改善面團(tuán)的可操作性和調(diào)理性。但偶氮甲酰胺極其不穩(wěn)定，在加熱過程中會產(chǎn)生分解從而形成微量的氨基脲。其主要轉(zhuǎn)化過程為偶氮甲酰胺在濕潤的條件下能夠快速并完全轉(zhuǎn)化為聯(lián)二脲，聯(lián)二脲與呋喃西林代謝產(chǎn)物氨基脲具有相似的分子結(jié)構(gòu)，在酸性條件下聯(lián)二脲能夠轉(zhuǎn)化為氨基脲。氨基脲是呋喃西林獸藥的代謝物，具有很強(qiáng)的致癌、致畸、致突變等副作用。近期關(guān)于掛面中使用違禁物質(zhì)硼砂或明礬的報道也層出不窮，因此有必要對干蒸工藝產(chǎn)品中的以上成分進(jìn)行檢測鑒定。

3 干蒸工藝的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新

本研究主要分為三部分內(nèi)容，第一部分為干蒸工藝的機(jī)理研究，第二部分為干蒸工藝參數(shù)及生產(chǎn)實現(xiàn)的研究，第三部分為干蒸工藝的示范。

3.1 干蒸工藝機(jī)理研究

3.1.1 干蒸工藝整體過程

本研究在實驗室模擬掛面在干蒸過程中掛面的吸熱過程，通過計算在100℃干蒸條件下，掛面中心在升溫過程中每分鐘所吸收的熱量，從而了解掛面在加熱過程中的吸熱變化。

3.1.2 干蒸工藝對面條成分及主要品質(zhì)的影響

處理面粉、面粉蛋白、面條，然后對其進(jìn)行分離提純，通過對各個樣品的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)進(jìn)行分析研究，確定干蒸工藝對蛋白質(zhì)的主要作用;處理面粉、面粉淀粉、面條，然后對其進(jìn)行分離提純，通過對各個樣品的淀粉分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)進(jìn)行分析研究，確定干蒸工藝對淀粉的主要作用;采用干蒸工藝處理面粉、面條后，通過對其進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的分析與研究，確定干蒸工藝對蛋白質(zhì)淀粉的協(xié)同作用;通過研究酶促反應(yīng)與美拉德反應(yīng)對面條的色澤的影響因素，確定面條在干蒸工藝中發(fā)生色澤變化的主要原因;通過檢測不同溫度的干蒸樣品的甲醛、塑化劑、氨基脲等成分，驗證干蒸工藝是否會產(chǎn)生有害人體健康的物質(zhì);通過儲藏試驗，研究干蒸工藝對面條儲藏特性的影響。并采用掃描電鏡、熒光顯微鏡等先進(jìn)設(shè)備對面條結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀分析。

3.1.3 技術(shù)創(chuàng)新

準(zhǔn)確劃分干蒸工藝升溫過程;對比研究不同來源的蛋白質(zhì)、淀粉在干蒸工藝中發(fā)生的變化;確定干蒸工藝導(dǎo)致面條色澤變化的主要原因，并優(yōu)化建立多酚氧化酶的檢測方法。

干蒸工藝的溫度范圍為40～100℃，面條經(jīng)過干蒸工藝處理后，品質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，可見面條中的蛋白質(zhì)、淀粉發(fā)生了某些改性，但干蒸工藝引起的蛋白質(zhì)、淀粉發(fā)生改性的機(jī)理與目前流行的理論[7]有所不同，因此干蒸工藝的機(jī)理是一個全新的理論。

3.2 干蒸工藝參數(shù)及生產(chǎn)過程研究

3.2.1 基于干蒸機(jī)理指導(dǎo)下的干蒸工藝參數(shù)

通過機(jī)理研究，將干蒸工藝的溫度、濕度進(jìn)行詳細(xì)的摸索;設(shè)計并安裝自控設(shè)備，通過安裝PLC自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)干蒸過程的時時監(jiān)控，從而更好地控制面條的品質(zhì);烤房密閉性目標(biāo)設(shè)置到95%，通過開展破壞性實驗，從全國制作保溫材料較好的生產(chǎn)廠家中，選擇出符合要求的產(chǎn)品，然后進(jìn)行更為嚴(yán)苛的破壞性實驗，從而確定供應(yīng)商，使用的保溫材料可達(dá)到95%以上的密閉要求;實現(xiàn)干蒸自動化，實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵之一是面條掛桿輸送裝置，通過破壞性實驗及相關(guān)檢測，確定最終的掛桿質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)[8]。

3.2.2 研發(fā)出最佳的冷卻工藝

面條經(jīng)過烘烤后必須進(jìn)行冷卻才能保證產(chǎn)品不發(fā)生劈條等問題，為此要設(shè)計出一套較為滿意的冷卻工藝，讓面條在有限的空間和短時間內(nèi)冷卻下來，并保證面條的品質(zhì)不發(fā)生變化。

3.3 干蒸工藝的技術(shù)規(guī)劃與示范

根據(jù)年度安排及氣候條件，本創(chuàng)新工藝的整體流程及時間規(guī)劃為：第一季度開展建設(shè)內(nèi)容和進(jìn)度計劃;第二季度針對技術(shù)需求進(jìn)行調(diào)研、干蒸烘房及裝置的圖紙設(shè)計、干蒸烤房及裝置所需設(shè)備選型與建設(shè);第三季度進(jìn)行干蒸烤房PLC自動系統(tǒng)安裝調(diào)試，在兩條掛面生產(chǎn)線烘房降溫區(qū)前端設(shè)計建造160m長的干蒸裝置;第四季度進(jìn)行干蒸工藝參數(shù)調(diào)試和完善、產(chǎn)品品質(zhì)測試。

4 干蒸工藝技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)出效益目標(biāo)及過程管理

4.1 技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)出的總體效益目標(biāo)

將干蒸工藝機(jī)理研究透徹，并對生產(chǎn)實踐提供指導(dǎo)。將掛面干蒸工藝技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化，本技術(shù)工藝在生產(chǎn)基地運(yùn)行投產(chǎn)后，兩條掛面生產(chǎn)線年產(chǎn)能計劃達(dá)到2萬t，預(yù)計可實現(xiàn)銷售收入2 400萬元，上繳稅收100萬元，新增就業(yè)崗位120個，能夠為消費(fèi)者提供高品質(zhì)的掛面食品，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

本研究進(jìn)行示范后，分別在長沙、武漢、遂平、新鄉(xiāng)、豪康等地共建立30條生產(chǎn)線，實現(xiàn)產(chǎn)能30萬t，預(yù)計可實現(xiàn)銷售收入3億元，上繳稅收1 600萬元，新增就業(yè)崗位500個，為消費(fèi)者提供高品質(zhì)的掛面食品，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.2 實施機(jī)制與過程管理

4.2.1 實施技術(shù)目標(biāo)責(zé)任制

項目組織實施矩陣式機(jī)制，設(shè)立項目經(jīng)理，總體把握項目的進(jìn)度與發(fā)展方向，按照課題進(jìn)度設(shè)立崗位及人員，細(xì)化任務(wù)分工，單位內(nèi)部實施強(qiáng)矩陣機(jī)制。

4.2.2 項目成立項目聯(lián)席會議制

定期召開項目聯(lián)席會議，每半年召開課題聯(lián)席會議，全方位探討課題進(jìn)展情況并解決課題實施中遇到的問題，對前期工作進(jìn)行綜合評判，提出合理化改進(jìn)意見，并對后期工作進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排。

4.2.3 建立資源共享和快速反應(yīng)機(jī)制

在技術(shù)研發(fā)過程中，最大化地實現(xiàn)信息、技術(shù)資源的共享，快速提供各方所需的信息資料，并及時反饋各方課題進(jìn)展的有關(guān)情況和存在問題，通過優(yōu)勢互補(bǔ)和默契配合，更好地推進(jìn)課題的快速、高效實施。

5 干蒸工藝技術(shù)展望

5.1 風(fēng)險分析

本研究對干蒸工藝技術(shù)適用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的分析尚需進(jìn)一步加強(qiáng);本技術(shù)在一定程度上優(yōu)化了膳食結(jié)構(gòu)，然而消費(fèi)者接受程度是主要的市場風(fēng)險，消費(fèi)者購買力不足，市場反響疲軟也是潛在風(fēng)險。此外，本技術(shù)工藝要求較高，對溫濕度的控制要求非常精準(zhǔn)，若操作人員不用心、操作不當(dāng)?shù)?，都會造成產(chǎn)品品質(zhì)降低或產(chǎn)品不合格的事故。

5.2 對策建議

優(yōu)化產(chǎn)品配方、口感和品質(zhì)，充分做好市場調(diào)研，加大宣傳，使消費(fèi)者充分認(rèn)識產(chǎn)品的營養(yǎng)和功能特性，增大市場需求。確定好產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝參數(shù)及關(guān)鍵控制點，進(jìn)行生產(chǎn)培訓(xùn)，選擇責(zé)任心強(qiáng)、業(yè)務(wù)水平高的操作手進(jìn)行烘烤操作，從而降低此類風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)：

[1]生吉萍，李苗苗，肖革新.基于決策樹排序的掛面中潛在危害物質(zhì)風(fēng)險分析[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2020，11（11）：3683-3688.

[2]汪燁.克明面業(yè)的掛面事業(yè)[J].農(nóng)經(jīng)，2020（6）：60-63.

[3]魏益民，王振華，于曉磊，等.掛面干燥動力學(xué)研究[J].中國糧油學(xué)報，2020，35（3）：14-22.

[4]紀(jì)建海，崔志軍.小麥蛋白質(zhì)、面粉特性與面條品質(zhì)的探討[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2011，36（1）：36-38.

[5]汪麗萍，劉艷香，譚斌，等.全麥粉添加量對干掛面揮發(fā)性成分的影響研究[J].糧油食品科技，2020，28（3）：98-104.

[6]焦揚(yáng)，王治軍，王炎，等.羥丙基淀粉改善馬鈴薯掛面蒸煮品質(zhì)的分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，55（2）：175-182.

[7]武亮，張影全，王振華，等.掛面干燥特性與模型擬合研究[J].中國食品學(xué)報，2019，19（8）：119-129.

[8]于曉磊，王振華，張影全，等.加工工藝對掛面干燥及產(chǎn)品特性的影響[J].中國食品學(xué)報，2018，18（10）：144-154.