可得然膠改善涼皮冷藏保存品質的機理研究

伏佳靜，馬珂瑩，蒲華寅，鄺吉衛(wèi)，黃峻榕

（陜西科技大學食品科學與工程學院，陜西 西安 710021）

涼皮是陜西地區(qū)的特色小吃之一，距今已有2 000 多年的歷史。涼皮根據(jù)原料可分為面粉類、大米類、淀粉類和雜糧類，根據(jù)制作工藝的不同可以分為面皮、搟面皮和米面皮[1-2]。目前以小麥淀粉為原料的涼皮占據(jù)主要的市場份額，屬于淀粉凝膠類食品。涼皮在貯藏期間容易回生，隨保存時間的延長逐漸變硬，易斷條、品質變差、貨架期短。因此，對涼皮及其他淀粉質食品回生的改良及配方工藝優(yōu)化一直都是研究的熱點。王思宇等[3]通過在方便面皮中添加魔芋膠、聚丙烯酸鈉、馬鈴薯淀粉等多種食品添加劑，使得4 ℃冷藏4 d 的方便面皮硬度增幅由原配料對照組的134.58%降至66.51%，有效延緩了方便面皮的回生。張雷等[4]研究不同食用膠（魔芋膠、瓜爾豆膠、黃原膠、卡拉膠）和淀粉（醋酸酯淀粉、馬鈴薯淀粉、糯米粉）對蒸面皮回生的影響。單因素試驗和正交試驗表明，蒸面皮最佳食用膠為魔芋膠，最佳淀粉為馬鈴薯。當馬鈴薯淀粉添加質量分數(shù)為3%、魔芋膠添加質量分數(shù)為0.2%時，蒸面皮貨架期延長至5 d。彭毅秦[5]等以板栗粉為主要原料制作面皮，發(fā)現(xiàn)添加板栗粉后彈性降低、硬度增高，當板栗粉添加質量分數(shù)為15%時，面皮品質最佳。

可得然膠（Curdlan）是一種由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的多糖，其線性大分子結構全部由β-1，3 糖苷鍵連接而成。一般情況下每個可得然膠分子由300～500個葡萄糖殘基組成，平均聚合度為450，相對分子質量約為50 000[6]。在不同加熱溫度條件下，可得然膠形成熱可逆凝膠和熱不可逆凝膠。當可得然膠水溶液加熱至55～60 ℃，然后冷卻至40 ℃以下時，獲得的凝膠是熱可逆的。當該水溶液加熱到80 ℃以上時，形成熱不可逆高強度凝膠[7]?？傻萌荒z具有無毒、安全以及加熱形成凝膠的獨特性質，使其在面制食品、冷凍食品、肉制品等方面有廣泛的應用[8-9]。Oishi 等在面條中加入可得然膠降低了面條的蒸煮損失，改善了面條的質構[10]。李才明等研究發(fā)現(xiàn)，可得然膠添加質量分數(shù)在0.4%～0.6%范圍內(nèi)時能夠延緩米粉的長期回生，并使米粉凝膠網(wǎng)絡更加致密[11]?？傻萌荒z也可以用于豬肉腸、魚糜等肉制品中，提高肉制品的持水力與彈性[12]。

方便預制食品是一種以機械作業(yè)為主、批量生產(chǎn)的工業(yè)化產(chǎn)品，一般在社區(qū)便利店銷售，冷鏈儲運，冷藏保質期3 d，微波爐復熱2～3 min 即可食用，新鮮且方便快捷。淀粉的回生會對涼皮的品質和貨架期產(chǎn)生影響，這也是方便預制涼皮在銷售期間面臨的主要難題。作者以小麥淀粉為原料制作涼皮，針對便利店銷售的方便預制涼皮的品質控制需求，向涼皮中添加可得然膠并經(jīng)過真空包裝在4 ℃冷藏3 d，通過表征分析可得然膠對涼皮品質的影響及機理，為涼皮品質改良及工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥淀粉：購于上海正寶惠食品有限公司；可得然膠：購于江蘇一鳴生物科技有限公司；無水乙醇：購于天津天力化學試劑有限公司；溴化鉀：購于天津科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus C 物性分析儀：美國SMS 公司產(chǎn)品；Q2000 型示差掃描量熱分析儀：美國TA 公司產(chǎn)品；D8 Advance X 射線衍射儀：德國布魯克公司產(chǎn)品；STA449 F3 傅立葉紅外光譜儀：德國布魯克公司產(chǎn)品；Verios 460 高分辨場發(fā)射掃描電鏡：美國FEI公司產(chǎn)品；PQ001-20-025V 低場核磁共振分析儀：蘇州紐邁分析儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 實驗方法

1.3.1 涼皮樣品制備淀粉中添加質量分數(shù)為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的可得然膠（相對于淀粉質量），淀粉與水質量比為1∶2 調制成淀粉乳。將干凈的涼皮羅底部均勻刷上少量食用油，倒入45 g 的淀粉乳均勻分散。將涼皮羅放入沸水中，加蓋加熱3 min 后取出，放入涼水中冷卻至室溫。將涼皮從羅內(nèi)揭下，表面刷油防止粘連，即完成涼皮的制作。將成品涼皮在無菌操作臺內(nèi)冷卻，進行真空包裝，將包裝好的涼皮置于4 ℃下冷藏3 d。

1.3.2 質構特性的測定采用TA.XT Plus C 物性分析儀進行測定。將涼皮樣品置于物性分析儀中進行測試，選擇二次壓縮（TPA）模式和A/LKB 型探頭。參數(shù)設置：測試速度及測試前后的速度都設定為1.00 mm/s，壓縮程度為75%，兩次壓縮之間停留時間為5 s，觸發(fā)力5 g，壓縮次數(shù)2 次，每項測試重復3 次。

1.3.3 水分遷移變化規(guī)律測定采用PQ001-20-025V 低場核磁共振分析儀進行測定。將涼皮樣品置于玻璃管中，利用多脈沖回波序列Carr Purcell Meiboom Gill（CPMG）測定樣品的橫向弛豫時間T2。參數(shù)設置：射頻信號頻率偏移量O1 為876 754.96 Hz，采樣點數(shù)TD 為900 020，采樣頻率SW 為200 kHz，累加次數(shù)NS 為4，回波個數(shù)NECH 為15 000。對CPMG 序列采樣數(shù)據(jù)進行擬合得到各樣品的波譜圖和T2值，每個樣品進行3 次LF-NMR 測試，數(shù)據(jù)取平均值。

1.3.4 微觀結構測定采用FEI Verios 460 掃描電子顯微鏡對涼皮截面的微觀結構進行觀察。在掃描電鏡載物臺上粘貼雙面導電膠，凍干后的樣品經(jīng)預處理后固定于導電膠上，樣品截面朝上。經(jīng)過真空噴金處理后將載物臺放入樣品室，在2 kV 的加速電壓下放大2 000 倍觀察。

1.3.5 結晶特性測定將添加不同比例可得然膠的涼皮凍干粉采用D8 Advance X 射線衍射儀進行表征，測定條件：射線波長為1.542 ? 的Cu-Kα 射線，石墨單色器，管壓和管流分別為40 kV 和40 mA，掃描速度4°/min，掃描范圍4～40°，DS 為1°，SS為1°，RS 為0.3 mm。相對結晶度由分析軟件Jade 6.0 計算。

1.3.6 短程有序結構測定采用溴化鉀 （KBr）壓片法，按照淀粉樣品1%的比例與KBr 充分混合并研磨，壓成厚薄適中的壓片進行測試。測試條件為：掃描波數(shù)設置為全波長4 000～400 cm-1（4 000～1 300 cm-1為官能團區(qū)，1 300～800 cm-1為指紋區(qū)），可分辨的最小波長間隔為4 cm-1，以純KBr 壓片為空白背景。使用OMNIC 軟件對紅外光譜進行去卷積處理。

1.3.7 熱學特性測定利用Q2000 型差式掃描量熱儀測定涼皮熱學參數(shù)。將樣品凍干粉于鋁盤中，加入蒸餾水配成質量分數(shù)為30%的淀粉懸浮液，壓盤密封后，用Q2000 型差示掃描量熱儀測定，升溫速率為10 ℃/min，升溫范圍為20～100 ℃。

1.3.8 涼皮感官評價根據(jù)相關文獻中的感官評價標準，制定出涼皮感官評價標準，對涼皮色澤（10分），口感（20 分）、表觀（10 分）、黏性（25 分）、韌性（25 分）、光滑性（5 分）、味道（5 分）進行評分。

1.4 統(tǒng)計分析

使用Origin 2018 軟件進行繪圖，運用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 可得然膠對涼皮質構性質的影響

將添加不同比例可得然膠的涼皮經(jīng)真空包裝后置于4 ℃下冷藏3 d，進行全質構測定，得到硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性、膠黏性、咀嚼性和回復性等質構參數(shù)。可得然膠對涼皮質構特性的影響見表1。與對照組相比，當可得然膠添加質量分數(shù)增加到0.6%后，涼皮的黏性降低；添加可得然膠對涼皮的內(nèi)聚性和回復性無顯著性影響。隨著可得然膠添加質量分數(shù)（0.2%～0.8%）的提高，涼皮的感官評分逐漸增大，當添加質量分數(shù)為0.8%時，感官評分最高；添加質量分數(shù)提高至1.0%時，感官評分下降，與對照組相當。硬度是測定淀粉質食品回生的一個典型指標，是與淀粉回生直接相關的因素，硬度越大說明淀粉回生的程度越大[13]。

表1 可得然膠對涼皮質構特性的影響Table 1 Effect of curdlan on texture properties of Liangpi

從圖1可以看出，隨著可得然膠添加質量分數(shù)的增加，涼皮的硬度和咀嚼性呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢。這可能是由于可得然膠對4 ℃冷藏期間淀粉分子鏈的移動具有限制作用，使涼皮的硬度隨添加質量分數(shù)增加而降低[14-15]?？傻萌荒z添加質量分數(shù)為0.8%的涼皮硬度和咀嚼性最小，與對照相比，分別減小了15.5%和25.1%，并與對照組涼皮冷藏2 d 的品質相當[16]。當可得然膠的添加質量分數(shù)增大至1.0%時，硬度升高，與添加質量分數(shù)0.2%的樣品組和對照組相當。

圖1 可得然膠對涼皮硬度和咀嚼性的影響Fig.1 Effect of curdlan on hardness and chewiness of Liangpi

2.2 可得然膠對涼皮水分遷移的影響

淀粉的回生涉及淀粉分子有序化排列和水分的遷移[17]。橫向弛豫時間（T2）對水分子遷移變化很敏感，通常被看作是表征水分遷移的重要指標[18]。通過低場核磁測定橫向弛豫時間（T2）來研究樣品與水分的結合程度[19]。添加不同質量分數(shù)可得然膠的涼皮于4 ℃儲存3 d，其水分遷移變化見圖2。譜圖中出現(xiàn)了3 個波峰代表不同狀態(tài)的水，波峰位置從左到右分別對應結合水（T21）、弱結合水（T22）、自由水（T23）[20]。T2值越小表明樣品與水分子結合得越緊密。與對照相比，添加可得然膠使體系的T21和T22略有減小，表明樣品與水分子之間的結合略有增強；T23在可得然膠添加質量分數(shù)大于0.4%時減小，表明樣品的持水能力增強。T2的變化說明，與淀粉相比，可得然膠的持水能力較強。

圖2 可得然膠對涼皮水分分布的影響Fig.2 Effect of curdlan on moisture distribution of Liangpi

T2值越小表明水分子的流動性越差，樣品與水分子結合得更緊密，說明可得然膠使涼皮內(nèi)部的持水性增強。弛豫面積可以反映質子信號幅度的大小，即不同狀態(tài)水分子的相對含量與對應峰面積的比例成正比。對弛豫譜圖進行積分，可以得到各個峰的峰面積比例的變化。表2中A21、A22、A23分別表示結合水、弱結合水和自由水的峰面積占比。添加可得然膠的涼皮A21、A22的值都高于空白組，A23的值低于空白組。這種現(xiàn)象表明，添加可得然膠的樣品其強結合水和弱結合水的質量分數(shù)增加，自由水質量分數(shù)降低，表明可得然膠增強了淀粉凝膠體系的保水性，減少了體系的脫水收縮，限制了淀粉回生體系的重排，對涼皮的回生具有抑制作用[21]。

表2 可得然膠對回生涼皮弛豫時間的影響Table 2 Effect of curdlan on relaxation time of Liangpi

2.3 可得然膠對涼皮形貌及微觀結構的影響

將添加不同可得然膠的涼皮切割成相同大?。? cm×10 cm）置于桌面觀察其形貌圖，見圖3。4 ℃冷藏3 d 后，由于淀粉回生使得涼皮硬度增大，導致涼皮的折疊處彎曲成較大的弧度。當可得然膠添加質量分數(shù)增加到0.4%～1.0%時，涼皮折疊處彎曲的弧度較空白對照組小，表明添加0.4%以上的可得然膠降低了在4 ℃冷藏3 d 回生涼皮的硬度。

對添加不同質量分數(shù)可得然膠的涼皮的微觀結構進行觀察，結果見圖3。未添加可得然膠的回生涼皮截面呈現(xiàn)多孔的網(wǎng)絡狀結構（A），且涼皮內(nèi)部結構較為疏松多孔，網(wǎng)絡狀連接處減弱甚至出現(xiàn)斷裂而呈現(xiàn)出現(xiàn)很多的刺突狀的斷裂點和塌陷的孔洞[22]。當添加質量分數(shù)為0.2%時，涼皮內(nèi)部的孔洞變大，可能的原因是該添加量下的可得然膠增強了淀粉的吸水作用，同時該吸水作用大于促進凝膠網(wǎng)絡的形成作用，導致形成的淀粉凝膠網(wǎng)絡含水量增大，水分在樣品凍干過程中揮發(fā)從而形成更大的孔洞。添加質量分數(shù)為0.4%的涼皮內(nèi)部孔洞較對照組少，內(nèi)部的網(wǎng)狀結構變得致密緊實，說明可得然膠添加質量分數(shù)為0.4%時，能夠促進淀粉凝膠結構的形成[23]，這也與低場核磁的研究結果一致。當添加質量分數(shù)增加到0.6%和0.8%時，涼皮樣品內(nèi)部孔隙明顯減小，結構變得更為致密，分析原因可能是可得然膠填充了淀粉分子間的網(wǎng)絡孔隙使涼皮內(nèi)部網(wǎng)絡結構均勻致密。添加質量分數(shù)達到1.0%時，涼皮內(nèi)部結構粗糙，出現(xiàn)條狀的裂縫。綜上所述，與對照組相比，添加了質量分數(shù)可得然膠0.6%～0.8%的涼皮其內(nèi)部凝膠結構更為致密。

圖3 可得然膠對涼皮形貌的影響Fig.3 Effect of curdlan on microstructure of Liangpi

2.4 可得然膠對涼皮結晶性質的影響

通過X 射線衍射儀測定淀粉結晶區(qū)的長程有序結構能夠判斷淀粉回生的程度[24]。添加可得然膠的涼皮X 射線衍射圖見圖4。當特征峰出現(xiàn)在2θ 為15°、17°、18°、23°處為典型的A 型結晶，一般是谷物淀粉晶型[25-26]，小麥淀粉的衍射峰就是典型的A 型結晶衍射峰，見圖4（a）。B 型結晶在2θ 為5.6°、17°、22°、24°處出現(xiàn)特征峰，V 型結晶在2θ 為7.4°、13°和20°處有衍射峰[27-28]。

圖4（b）中17°出現(xiàn)的峰為B 型結晶衍射峰，20°處的峰是典型的V 型結晶衍射峰。B 型結晶的出現(xiàn)是由于天然小麥淀粉在糊化時結晶結構被破壞，體系內(nèi)分子聚集形態(tài)發(fā)生變化，主要是支鏈淀粉回生形成更穩(wěn)定的B 型結晶模式。V 型結晶的產(chǎn)生與直鏈淀粉-脂質復合物的存在有關。衍射峰的強度越大表明淀粉的結晶度越高。隨著可得然膠添加量的增加，衍射峰的強度逐漸變?nèi)跚业矸鄣南鄬Y晶度逐漸減小，當添加質量分數(shù)為0.6%～1.0%時，其相對結晶度減小。這一結果表明，可得然膠對涼皮的回生具有抑制作用，可能的原因是可得然膠可以減弱支鏈淀粉分子間形成氫鍵的能力，抑制淀粉凝膠的重結晶從而延緩淀粉長期老化[29]。

2.5 可得然膠對涼皮短程有序結構的影響

在添加可得然膠涼皮樣品的紅外光譜圖中，3 400～3 200 cm-1范圍內(nèi)的較寬吸收峰對應聚合物之間O—H 基團的振動拉伸，這些O—H 位于分子內(nèi)氫鍵和相鄰分子間氫鍵，拓寬了羥基峰的波數(shù)范圍[30]。2 927 cm-1處的強峰與C—H 基團的拉伸振動有關，1 153 cm-1處的頻帶對應C—O 拉伸振動[31]。添加可得然膠的樣品與空白相比，紅外圖譜中并未出現(xiàn)新的特征峰，表明可得然膠和淀粉分子之間發(fā)生相互作用并不會產(chǎn)生新的基團，主要通過氫鍵等非共價鍵形成凝膠網(wǎng)絡[32]。

淀粉的紅外光譜圖中1 047、1 022、995 cm-1處對應的峰是淀粉的特征峰。1 047 cm-1處的吸收峰與淀粉的有序結構有關，1 022 cm-1對應淀粉的無定形結構，995 cm-1處吸收峰與淀粉分子之間氫鍵的結構有關[33]。淀粉回生期間，直鏈淀粉和支鏈淀粉的短鏈通過氫鍵連接形成雙螺旋結構，稱為淀粉的短程有序結構。1 047 cm-1與1 022 cm-1的吸光度之比，1 022 cm-1與995 cm-1吸光度之比表征淀粉的短程有序度[34]。隨著可得然膠添加量的增加，1 047 cm-1/1 022 cm-1的比值逐漸降低，1 022 cm-1/995 cm-1的比值逐漸增大，見表3。表明淀粉的短程有序度降低，涼皮的回生程度降低。分析原因可能是可得然膠通過抑制淀粉分子的交聯(lián)作用從而抑制了有序結構的形成，延緩了涼皮的回生。

表3 可得然膠對涼皮短程有序度的影響Table 3 Effect of curdlan on short-range ordered parameters of Liangpi

2.6 可得然膠對涼皮熱學性質的影響

添加可得然膠的涼皮回生3 d 的DSC 熱分析結果見表4。隨著可得然膠添加質量分數(shù)的增加，表4中起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）和終止溫度（Tc）值的變化均不顯著，回生焓值ΔH逐漸減小?；厣手担é）表明回生淀粉在貯藏期間雙螺旋結構形成的重結晶熔融所需的能量，與淀粉的回生程度呈正相關[35]?？傻萌荒z的添加降低了涼皮的回生焓值，這是因為可得然膠具有持水性，提高了淀粉分子的濃度，抑制了分子鏈的遷移，延緩了淀粉的有序結晶[36]。Chen 等人研究表明，大米淀粉中添加可得然膠會降低淀粉鏈的流動性，進而延緩大米淀粉凝膠在儲存期間的回生[37]。

表4 可得然膠對涼皮熱學參數(shù)的影響Table 4 Effect of curdlan on thermal characteristic parameters of Liangpi

3 結 語

探究了可得然膠對方便預制涼皮冷藏保存品質的影響。結果表明，隨著可得然膠添加質量分數(shù)從0 增加至1.0%，涼皮的硬度和咀嚼性均減小。涼皮體系內(nèi)強結合水和弱結合水的含量增加，自由水含量降低，淀粉凝膠體系的保水性增強。添加可得然膠后微觀結構由疏松變得致密。可得然膠通過限制淀粉分子的交聯(lián)從而抑制淀粉有序結構的形成，減小了涼皮的短程有序度；并通過減弱支鏈淀粉分子間形成氫鍵的能力，抑制淀粉凝膠的重結晶從而延緩淀粉的長期回生，導致淀粉相對結晶度降低。當可得然膠添加質量分數(shù)為0.8%時涼皮感官評分最高，硬度值比對照組低15.5%，改善了涼皮冷藏期間的品質劣變?？傻萌荒z在涼皮品質改良方面的應用具有較大潛力，為涼皮及其他淀粉質食品的品質改良提供可靠的理論依據(jù)。