卡拉膠對(duì)低鈉面條品質(zhì)的影響

胡子寧，麥?zhǔn)缹W(xué)，魯 偉，方亞鵬

上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院食品科學(xué)與工程系，上海 200240

氯化鈉 (NaCl)是食鹽的主要成分，也是食品加工和日常烹飪中主要的咸味劑。近年來(lái)，高鹽飲食對(duì)人體健康帶來(lái)的一系列危害受到全球廣泛關(guān)注。高鹽飲食可誘發(fā)高血壓、中風(fēng)及諸多心血管疾病。這些心血管疾病每年造成約1 800萬(wàn)人死亡，占全球飲食因素相關(guān)死亡人數(shù)的三分之一[1-3]。最新研究數(shù)據(jù)顯示，僅2017年，鈉 (Na) 的過(guò)量攝入引起的死亡人數(shù)多達(dá)300萬(wàn)，可見(jiàn)高鹽飲食已成為全球最大的膳食危害之一[1]。世界衛(wèi)生組織 (WHO)建議成人 Na攝入量低于 2 g·d-1(相當(dāng)于 5 g·d-1的食鹽)[4]，然而在亞洲國(guó)家、美國(guó)和英國(guó)，鹽的平均攝入量分別為12、8.8和9.4 g·d-1[5]，遠(yuǎn)高于滿足基本生理功能所需的量 (3～5 g·d-1)[6]。因此，食品減鹽，勢(shì)在必行。

面條是我國(guó)重要的主食品類，在中國(guó)民眾的主食消費(fèi)中占有重要地位。面條已有4 000年歷史，種類超過(guò)1 000種[7]。食鹽是面條原料的重要成分之一[8]，對(duì)于面條的品質(zhì)具有重要作用：1) 影響面團(tuán)中的面筋。NaCl可以增強(qiáng)面團(tuán)的延展性，同時(shí)也會(huì)影響面團(tuán)的流變特性。NaCl的添加可以收斂面筋，增加其黏彈性，減少斷條，且在面條的烹飪過(guò)程中可以減少面筋的聚合程度[9]。2) 影響面條小麥粉中的淀粉特性。NaCl會(huì)影響淀粉的糊化特性。添加NaCl會(huì)使淀粉的糊化溫度升高，使其峰值黏度和最低黏度下降[10]。而面條的峰值黏度與面條的顏色、外觀、光滑度等感官指標(biāo)呈顯著或極顯著正相關(guān)，故NaCl可通過(guò)影響淀粉的糊化來(lái)改變面條的感官特性。3) 影響面條品質(zhì)。NaCl的添加可縮短面條最佳蒸煮時(shí)間，但卻容易造成蒸煮損失增加。此外，NaCl會(huì)影響面條的質(zhì)構(gòu)，提升面條的硬度、膠著性和咀嚼性[11]。張雪松等[12]對(duì)中國(guó)市場(chǎng)上常見(jiàn)預(yù)包裝食品Na含量調(diào)查結(jié)果表明，6類主食食品 (餅干、蛋糕、面包、面點(diǎn)、面條、粥/羹)中，面條類的平均Na含量最高，屬于高鈉食品[13]。最新市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前市售面條的平均Na 質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于 800～1200 mg·(100 g)-1。而我國(guó)居民對(duì)面條等主食的消費(fèi)頻次高，膳食攝入量較大；因此，降低面條等高鈉主食類食品中的鹽含量，對(duì)于整個(gè)食品工業(yè)減鹽具有重要意義[14]。

目前，有關(guān)面條的減鹽研究已有相關(guān)報(bào)道。張可池等[15]將植物油和兩親性的薏苡仁水提液凍干粉混合包裹于面粉表面，并制得面條。該面條在煮制過(guò)程中，薏苡仁水提液凍干粉能夠使水在面條中深層滲入，使得面條中的食鹽大量溶出到面湯，繼而減少面條攝入過(guò)程的鹽攝入量。然而，對(duì)于食用面條時(shí)有同時(shí)食用面湯喜好的消費(fèi)者，該策略難以達(dá)到減鹽目的。此外，有研究探索了在面條中完全不添加食鹽，通過(guò)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化彌補(bǔ)面條品質(zhì)上的損失。如李強(qiáng)等[16]通過(guò)對(duì)面團(tuán)的2次熟化和2次壓延，以及多次高低速切換的攪拌步驟，增強(qiáng)了面團(tuán)的延展性、彈性，同時(shí)提升了面條的色澤和口感。但這種方法也顯著增加了面條生產(chǎn)工藝的復(fù)雜程度、能耗及最終的生產(chǎn)成本，工業(yè)化前景差。因此，需要一種能夠在不影響面條生產(chǎn)工藝和面條整體品質(zhì)的前提下有效降低其Na含量的減鹽策略。

食品工業(yè)中常使用氯化鉀 (KCl)、氯化鎂(MgCl2)、硫酸鎂 (MgSO4)、乳酸鈣等替代部分NaCl進(jìn)行減鹽，這些物質(zhì)中的金屬元素在元素周期表上與Na的位置相近，具有相似的理化性質(zhì)和感官特征。但KCl等替代鹽的一個(gè)主要缺陷是其本身具有明顯的金屬苦澀味，對(duì)食品味道產(chǎn)生負(fù)面影響的同時(shí)嚴(yán)重影響消費(fèi)者的感官體驗(yàn)。目前掩蔽苦味的主要方法是使用蔗糖、甜菊糖等甜味劑或氨基酸衍生物等鮮味物質(zhì)，但這類方法容易引入新的呈味物質(zhì)，影響食品的原有風(fēng)味[17]。替代鹽在低鈉面條的生產(chǎn)中也有所應(yīng)用，已有研究主要將面條生產(chǎn)中添加的食鹽換為替代鹽，并通過(guò)添加其他食用膠體來(lái)改善面條品質(zhì)[18-19]。但這些研究缺少替代鹽添加對(duì)面條口味及整體感官的影響探究，對(duì)可能產(chǎn)生的苦味及其改善方法也缺少報(bào)道。

基于上述研究背景，本文嘗試?yán)锰烊缓Ｔ宥嗵桥c金屬離子的特異性結(jié)合作用，改善KCl替代鹽制備的低鈉面條的苦味，通過(guò)表征面條的色度、蒸煮時(shí)間、質(zhì)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)及感官特性，評(píng)估該多糖對(duì)面條整體品質(zhì)的影響，以期為新型低鈉、高鉀、高膳食纖維健康面條的開(kāi)發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

面粉 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)：小麥粉74.6%，蛋白質(zhì)9.5%，脂肪1.3%)，購(gòu)于想念食品股份有限公司；NaCl、KCl，國(guó)產(chǎn)分析純 (國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；κ-卡拉膠，食品級(jí) (浙江上方生物科技有限公司)。ME2002分析天平 (上海梅特勒-托利多有限公司)；DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器 (予華儀器有限公司)；B11-2型恒溫磁力攪拌器 (司樂(lè)儀器有限公司)；IKA Eurostar 20 Digital攪拌器 (德國(guó)IKA集團(tuán))；HK-UP-111-40純水機(jī) (浩康科技有限公司)；自動(dòng)面條機(jī) (美的集團(tuán)股份有限公司) ；HP-2136便攜式色差儀 (譜熙光電科技有限公司)；TA.XT plus C質(zhì)構(gòu)儀 (超技儀器有限公司)；SCIENTZ-18ND冷凍干燥機(jī) (新芝生物科技股份有限公司)；Sirion 200掃描電子顯微鏡 (美國(guó)FEI公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 面條的制備

根據(jù)NaCl、KCl、卡拉膠添加量的不同，共制備了28個(gè)面條樣品，各組編號(hào)和配方如表1所示。配方設(shè)計(jì)依據(jù)為：1—4號(hào)樣品為含0.5%～2.0%純NaCl的對(duì)照組面條；5—8號(hào)、13—16號(hào)、21—24號(hào)3個(gè)集合的樣品分別對(duì)應(yīng)使用KCl替代30%、40%、50% NaCl的面條，各集合中的4個(gè)樣品分別添加0.5%～2.0%鹽 (NaCl & KCl) ；9—12號(hào)、17—20號(hào)、25—28號(hào)3個(gè)集合的樣品分別對(duì)應(yīng)在添加KCl的基礎(chǔ)上添加卡拉膠的面條。具體制備過(guò)程如下：根據(jù)各組面條配方稱取相應(yīng)質(zhì)量的NaCl、KCl和卡拉膠，配制成均勻穩(wěn)定的水溶液。將NaCl、KCl、卡拉膠水溶液多次少量加入面粉，使面粉與水溶液的質(zhì)量比為100∶33，一邊加水，一邊攪拌至呈細(xì)小顆粒絮狀，隨后將混合物放入自動(dòng)面條機(jī)出面。

表1 每100 g面條中氯化鈉、氯化鉀和卡拉膠添加量Table 1 Additive amount of NaCl, KCl and carrageenan per 100 g noodles g

1.2.2 面條的蒸煮

取面條40根，放入盛有600 mL沸水 (蒸餾水)的2 L燒杯中，煮面5 min，立即將面條撈出，置于漏網(wǎng)中，在涼自來(lái)水中浸水10 s，然后淋水5 min，用于后續(xù)指標(biāo)測(cè)定及感官評(píng)定。

1.2.3 面條色度的測(cè)定

參照胡瑞波等[20]的評(píng)定方法，使用便攜式色差儀測(cè)定蒸煮前、后的面條色度。根據(jù)以下公式計(jì)算面條色差：

1.2.4 面條最佳蒸煮時(shí)間的測(cè)定

參照吳迪等[21]的評(píng)定方法，取大約15 cm長(zhǎng)的面條放入盛有沸水的燒杯中，保持水的沸騰狀態(tài)，每隔10 s取出一段面條，使用2塊透明玻璃板輕輕按壓面條，若中間發(fā)白硬芯消失，則該段面條的取出時(shí)間即為最佳蒸煮時(shí)間。

1.2.5 面條感官評(píng)定

選擇經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的且具有感官評(píng)價(jià)知識(shí)的食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生10人，在檢測(cè)前一天不抽煙、不喝酒，檢測(cè)前用清水漱口，對(duì)蒸煮后的面條樣品進(jìn)行感官評(píng)定。每個(gè)樣品評(píng)價(jià)間隔為10 min，且每次評(píng)價(jià)完后用清水漱口。參加感官評(píng)價(jià)的人員按照表2所示的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面條的7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行1～9分打分。標(biāo)準(zhǔn)中“好”對(duì)應(yīng)7～9分，“中”對(duì)應(yīng)4～6分，“差”對(duì)應(yīng)1～3分。

表2 面條感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard of sensory evaluation for noodles

1.2.6 面條質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參照孫彩玲等[22]的評(píng)定方法，對(duì)蒸煮后的面條樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定。具體測(cè)定條件：使用普通TPA探頭，取4根長(zhǎng)度約為10 cm的烹煮后面條并排置于載物臺(tái)上，測(cè)前速率、測(cè)試速率、測(cè)后速率均設(shè)置為0.8 mm·s-1，壓縮程度設(shè)置為70%，數(shù)據(jù)采集速率為400 pps，觸發(fā)力度為10 g。

1.2.7 面條微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

參照師俊玲等[23]的評(píng)定方法，對(duì)蒸煮前后的面條樣品進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察。將樣品冷凍干燥，選取面條橫切截面為拍攝位點(diǎn)拍攝3 000倍掃描電鏡圖片。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

2 結(jié)果與分析

2.1 卡拉膠添加對(duì)低鈉面條色度的影響

鹽的添加量對(duì)面條L*(明度) 有一定影響，整體呈現(xiàn)隨鹽添加量的增加逐漸升高的趨勢(shì)。添加了KCl的面條，其蒸煮前的L*高于純NaCl組，且隨KCl含量的增加逐漸升高，說(shuō)明KCl可一定程度提升面條亮度 (表3)。蒸煮后，添加KCl面條的L*低于純NaCl組面條。面條色度的a*(紅綠色度)和b*(黃藍(lán)色度) ，蒸煮前后無(wú)明顯變化規(guī)律。此外，卡拉膠的添加，未對(duì)面條色度指標(biāo) (L*、a*、b*) 造成顯著影響。對(duì)蒸煮前后各含鹽量水平添加與不添加卡拉膠的面條進(jìn)行整體色差分析 (表4)。結(jié)果表明，蒸煮前各樣品色差相對(duì)較小，而蒸煮后各樣品色差顯著高于蒸煮前，不同含鹽量水平無(wú)明顯變化規(guī)律。可能由于高溫蒸煮過(guò)程中水分進(jìn)入面條內(nèi)部，卡拉膠少量溶出，改變了面條的整體色澤。對(duì)同一面條樣品，其蒸煮后的L*均顯著低于蒸煮前 (P＜0.05)，可能原因是面條結(jié)構(gòu)的破壞和蒸煮過(guò)程中發(fā)生的水滲透[24]。

表3 面條明度、紅綠色度和黃藍(lán)色度Table 3 L*, a* and b* values of noodles

表4 面條色差Table 4 Color difference of noodles

2.2 卡拉膠添加對(duì)低鈉面條最佳蒸煮時(shí)間的影響

添加了KCl的面條，其最佳蒸煮時(shí)間均高于純NaCl組 (表5)。從總鹽添加量角度發(fā)現(xiàn)隨著添加量的增加，面條最佳蒸煮時(shí)間呈下降趨勢(shì)。主要原因是隨著鹽添加量的增加，面粉本身的面筋強(qiáng)度增大，而面條的面筋強(qiáng)度與最佳蒸煮時(shí)間呈高度負(fù)相關(guān)；另外，面條內(nèi)部滲透壓升高，水分子進(jìn)入面條內(nèi)部的速度加快，即面條吸水成熟時(shí)間縮短[10,25]。添加卡拉膠的面條與未添加組相比，蒸煮時(shí)間無(wú)顯著性差異 (P＞0.05) ，故卡拉膠的添加對(duì)面條的蒸煮時(shí)間無(wú)影響。

表5 面條最佳蒸煮時(shí)間Table 5 Optimal cooking time of noodles

2.3 卡拉膠添加對(duì)低鈉面條感官特性的影響

圖1為4組不同鹽含量面條的感官評(píng)定雷達(dá)圖。對(duì)于相同的KCl添加量，添加了卡拉膠的面條在“品味”這一指標(biāo)上評(píng)分均高于未添加卡拉膠的面條。以鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，使用KCl替代30% NaCl的面條為例，使用了KCl替代鹽 (0.4%KCl + 0.6% NaCl) 但未添加卡拉膠的面條，其“品味”平均評(píng)分為4.1，而添加了卡拉膠的面條樣品“品味”平均評(píng)分為4.7 (圖1-b)，說(shuō)明卡拉膠的添加有效降低了面條中KCl添加引起的苦澀味。此外，添加卡拉膠的低鈉面條，其Na含量顯著低于純NaCl組 (P＜0.01) ，且品味評(píng)分接近純NaCl組。同樣以鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%，使用KCl替代50% NaCl的面條為例，純NaCl組樣品的“品味”平均評(píng)分為6.9，而使用KCl替代鹽且添加卡拉膠樣品的“品味”平均評(píng)分為6.6 (圖1-d) 。對(duì)于除“品味”外的其他感官指標(biāo)，卡拉膠的添加整體上能夠提升面條的“色澤”、“表觀狀態(tài)”、“韌性”和“適口性”評(píng)分，說(shuō)明添加卡拉膠的低鈉面條色澤較好、表面光滑緊實(shí)，且有咬勁、富彈性。添加卡拉膠的面條在“潤(rùn)滑度”和“爽口性”評(píng)分上未顯示出明顯規(guī)律。使用KCl替代30% NaCl面條的感官結(jié)果顯示出相同規(guī)律 (結(jié)果未展示)。

圖1 面條感官評(píng)定雷達(dá)圖Fig. 1 Sensory evaluation radar of noodles

綜上所述，卡拉膠的添加降低了KCl替代鹽使用帶來(lái)的苦味，且在一定程度改善了面條的整體口感。

2.4 卡拉膠添加對(duì)低鈉面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

選取鹽添加量均為2.0%而NaCl、KCl、卡拉膠含量不同的各組面條 (樣品4、8、12、16、20、24、28) 和使用KCl替代50% NaCl的面條 (樣品25—28) 進(jìn)行質(zhì)構(gòu)參數(shù)測(cè)定，所選樣品及測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。卡拉膠的添加，提高了面條的硬度、彈性與咀嚼性，其可能原因主要有兩方面[26-30]：1) 卡拉膠與面筋蛋白發(fā)生相互作用，改變了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了蛋白質(zhì)的交聯(lián)和淀粉顆粒間的結(jié)合，使其更緊密牢固；2) 卡拉膠具有較強(qiáng)的親水性，使局部滲透壓發(fā)生變化，增強(qiáng)面條整體凝膠強(qiáng)度。此外，質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果 (硬度、彈性和咀嚼性) 與感官評(píng)定中“韌性”和“適口性”兩項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果一致，確認(rèn)了卡拉膠的添加使面條更富咬勁和彈性。

表6 面條質(zhì)構(gòu)特性Table 6 Textural properties of noodles

面條的內(nèi)聚性主要反映其內(nèi)部淀粉分子間的聚合程度。由質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果可知，添加卡拉膠后面條的內(nèi)聚性與未添加組相比無(wú)顯著性差異 (P＞0.05)。蒸煮過(guò)程會(huì)使淀粉糊化并引起谷蛋白變性，促使面條從多孔結(jié)構(gòu)向致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。較高含量多糖的添加會(huì)產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，阻斷谷蛋白在蒸煮過(guò)程中因變性發(fā)生的疏水結(jié)合，破壞面條的整體內(nèi)聚性[27]。而本研究中卡拉膠添加量較低，其添加產(chǎn)生的空間位阻效應(yīng)小于與蛋白、淀粉相互作用對(duì)面條結(jié)構(gòu)致密性的貢獻(xiàn)，對(duì)面條完整結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)小，整體依舊表現(xiàn)為緊密牢固的結(jié)構(gòu)，不會(huì)破壞面條的內(nèi)聚性[28]。

2.5 卡拉膠添加對(duì)低鈉面條微觀結(jié)構(gòu)的影響

蒸煮前各組面條內(nèi)部呈現(xiàn)松散的干混凝土狀，淀粉顆粒輪廓清晰，與許晶冰等[31]報(bào)道的結(jié)果一致 (圖2)。而在蒸煮后，淀粉顆粒吸水膨脹、糊化，淀粉顆粒之間的空隙被填滿[32]，但不同樣品的膨脹程度不同，添加純NaCl制備的面條僅有小范圍海綿狀結(jié)構(gòu)，添加KCl但未添加卡拉膠的面條樣品有大片海綿狀結(jié)構(gòu)，而同時(shí)添加KCl和卡拉膠的面條樣品則無(wú)孔洞結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)致密緊實(shí)的微觀結(jié)構(gòu)。該結(jié)果可初步解釋卡拉膠引起面條硬度、彈性及咀嚼度變化的原因，即卡拉膠可增強(qiáng)面筋蛋白的交聯(lián)及淀粉顆粒間的交結(jié)，使面條結(jié)構(gòu)整體更加致密，與李佩等[33]報(bào)道的結(jié)果一致。

圖2 面條蒸煮前 (a—c) 和蒸煮后 (d—f) 橫切截面的掃描電鏡分析Fig. 2 Scanning Electron Microscope analysis images of noodles before (a—c) and after (d—f) cooking

3 結(jié)論

本文研究了低鈉面條中卡拉膠的添加對(duì)面條色度、蒸煮時(shí)間、質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)和感官特性的影響。結(jié)果表明，卡拉膠的加入可改善面條中因KCl替代NaCl后產(chǎn)生的苦味?？ɡz對(duì)面條蒸煮時(shí)間無(wú)顯著影響，并可在一定程度上改變面條蒸煮后的色澤?？ɡz可通過(guò)自身膠凝及其與蛋白質(zhì)的相互作用增強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)，提升面條硬度、彈性和咀嚼性，改善面條的質(zhì)構(gòu)特性以及感官品質(zhì)。蒸煮前，卡拉膠的添加未對(duì)面條的微觀結(jié)構(gòu)造成顯著影響；蒸煮后，與未添加卡拉膠和純NaCl組的面條相比，添加卡拉膠的面條呈現(xiàn)較高的淀粉膨脹程度和更為致密的表面結(jié)構(gòu)?；诒狙芯浚型_(kāi)發(fā)出一種低鈉、高鉀、高膳食纖維的健康面條，為食品工業(yè)減鹽提供前期技術(shù)支撐。