焦亚硫酸钠对拉面面团延伸性影响的研究

石林凡，陈 洁，王远辉，卞 科

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

拉面是中国北方城乡独具地方风味的面食名吃.其面条爽滑柔韧、富有弹性，汤鲜味美.传统的拉面制作工艺中，多数添加拉面剂来增强面团延伸性，从而达到制作要求.拉面剂是一种面团延伸性改良剂，具有较显著的改良作用，它被广泛地应用于对面团的延伸性要求较高的面制品的制作中，尤其是拉面制品.据报道，市售拉面剂中含有某些对身体有害的成分，所以探究新型无毒无害的拉面剂是科技工作者的责任.

在我国食品工业中，焦亚硫酸钠广泛应用于食品和饮料中作为抗氧化剂、护色剂及保鲜剂[1].该物质发挥作用的关键是可以形成亚硫酸，亚硫酸是较强的还原剂[2].根据GB 2760—2011 可知，焦亚硫酸钠可以作为添加剂来改变拉面的性质.本文旨在通过数种方法研究焦亚硫酸钠对拉面面团的影响，为研究安全无害的面团改良剂提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高筋粉：郑州金苑面业有限公司；无碘食盐：中盐皓龙有限责任公司；焦亚硫酸钠：山东凯龙化工科技发展有限公司；亮绿：Fluka；碘、碘化钾、溴化钾、三氯乙酸、甘氨酸：天津市科密欧化学试剂有限公司；盐酸：洛阳昊华化学试剂有限公司；盐酸胍：国药集团试剂有限公司；脲：洛阳试剂厂；三羟甲基氨基甲烷：北京益利精细化学品有限公司；乙二胺四乙酸：北京化工厂；5，5-二硫代-2-2 硝基苯甲酸：阿拉丁.

1.2 试验设备

紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；KD-1508A 轮转切片机：浙江金华市科迪仪器设备有限公司；BT-1600 粒度仪：北京百特科技发展有限公司；离心机：sigma；揉混仪：美国National 公司；FD-1A-50 真空冷冻干燥机：北京博医康实验仪器有限公司；WQF-510 型傅里叶红外光谱仪：北京锐利分析仪器公司；TA-XT Plus 型质构仪：英国STABLE MICRO SYSTEM 公司.

1.3 试验方法

1.3.1 拉面面团的制备

称取面粉150 g，将1%食盐与焦亚硫酸钠（0.05‰、0.10‰、0.15‰、0.20‰、0.25‰）溶于50%的水中，加入和面缸中，和面5 min.将面团放在密闭环境中，室温下熟化20 min.将面团用手进行拉制.具体拉制步骤为：反复搓、揉面团呈长圆条状，双手拉住面团两端，顺势匀力抖拉，拉到一定长度，两端折叠绕合到一起后再进行拉伸.根据面团情况，搓揉和拉伸相结合，直至面团面筋柔顺，黏弹性恰到好处[3].

1.3.2 面团拉伸试验

本试验采用A/KIE拉伸测定标准探头.具体操作步骤如下：取10g面团进行拉伸试验.将准备好的面团放置在模具里，压制成2mm×60mm的面团条.取出面团条立即用质构仪进行拉伸试验，直到将面团条拉断.重复试验3次并对结果进行统计分析.

参数的设定如下：测前速度：2.00mm/s，测试速度：3.30 mm/s，测后速度：10.00 mm/s，应变位移：40.0 mm，引发类型：自动，引发力：5.0 g.

1.3.3 面团揉混特性的测定

测定方法依据AACC 54—40.

1.3.4 面团中二硫键含量的测定

1.3.4.1 样品处理

取50 g 面团放入冰箱冷冻2 h.将冻好的面团放入真空冷冻干燥机中干燥，磨粉，过200 目筛，试验备用.

1.3.4.2 游离巯基的测定

称取75 mg 干粉试样，加入1 mL Tris-Gly 缓冲液，混匀后加入4.7 g 盐酸胍，用缓冲液定容至10 mL.取1 mL 样液，加4 mL 脲-盐酸胍溶液和0.05 mL Ellman's 试剂，摇匀后于412 nm 处用紫外分光光度计测量其吸光值.重复试验3 次并对结果进行统计分析.

1.3.4.3 二硫键的测定

取1 mL 上述样液，加0.05 mL 巯基乙醇和4 mL 脲-盐酸胍溶液，在25 ℃保温1 h，加入10%10 mL 的三氯乙酸，继续在25 ℃保温1 h，5 000 g 离心10 min，用5 mL 10%的三氯乙酸清洗沉淀2 次后，将沉淀溶于10 mL 8 mol/L 的脲中，再加入0.04 mL 的Ellman's 试剂.取1 mL 该液，向其中加入4 mL 8 mol/L 脲，混合均匀后在412 nm 处用紫外分光光度计测量其吸光值.重复试验3 次并对结果进行统计分析.

式中：A412为412 nm 处的吸光值；D 为稀释因子，取值为5.02（还原前）、10（还原后）；C 为样品质量浓度，mg/mL.

式中：N1为还原前的巯基数；N2为还原后的巯基数.

1.3.5 面团中蛋白质二级结构含量的测定

1.3.5.1 样品处理

取50 g 面团按照GBT 5506.2—2008 方法制湿面筋后放入冰箱冷冻2 h.将冻好的面筋放入真空冷冻干燥机中干燥，磨粉，过200 目筛，试验备用.

1.3.5.2 红外光谱的测定

取约400 mg 的溴化钾和1～2 mg 的试样，于玛瑙研钵中研碎，再取出适量混合样品，用压片机压成薄片，特别要注意保持压片的透明性.用傅里叶变换红外光谱仪进行全波段扫描，波数范围为400～4 000 cm-1.取1 600～1 700 cm-1段图谱，用Peakfit v4.12 进行分析.首先进行基线校正，然后高斯（Gaussian）去卷积，再由二阶导数拟合，可根据所得图中各个子峰的面积，计算各个二级结构的百分含量.重复试验3 次并对结果进行统计分析.

1.3.6 蛋白质及淀粉的微观结构观察

取50 g 面团按照GBT 5506.2—2008 方法制成湿面筋后放入冰箱冷冻2 h.50 g 面团切成3 cm×2 cm×1 cm 的小块，放入冰箱冷冻2 h，用切片机将冻好的面团切成15 μm 厚的面片，将其展平在载玻片上，用0.1%的亮绿水溶液染色1 min，再用1/5 浓度的Lugol 氏碘液（I20.33%，质量/体积；0.67% KI，质量/体积）染色1 min[4-5].盖上盖玻片，放在粒度仪下于40×10 倍镜头下进行观察后拍照.

2 结果与分析

2.1 焦亚硫酸钠对面团拉力和拉伸距离的影响

焦亚硫酸钠对面团拉力和拉伸距离的影响如图1、图2 所示.面团的拉伸性可以反映其内部结构的稳定性.拉力越大、拉伸距离越大、拉伸曲线越稳定，表明面团的抗拉伸性能和稳定性越好，内部结构也更为细腻.

图1 焦亚硫酸钠添加量对面团拉力的影响Fig.1 Effect of sodium metabisulphite on dough pul ling pforce

图2 焦亚硫酸钠添加量对面团拉伸距离的影响Fig.2 Effect of sodium metabisulphite on dough pulling distance

对于空白样品来说，添加焦亚硫酸钠后，面团拉力减小，拉伸距离增大.随着焦亚硫酸钠添加量的增加，拉力呈减小趋势，拉伸距离先升后降.焦亚硫酸钠可以打断二硫键，从而使面团变得柔软.适当加入焦亚硫酸钠使面筋蛋白的交联度下降，面团延伸性增加，同时也逐渐破坏面筋蛋白交联网络结构，拉断面团所需的拉力也逐渐减少.过度加入焦亚硫酸钠会严重破坏蛋白质网络结构，使游离巯基外露，面团变得稀软、发黏、延伸性下降.综合来说，当添加量为0.1‰～0.15‰时，面团延伸性好.

2.2 焦亚硫酸钠对面团揉混特性的影响

2.2.1 和面时间

和面时间随焦亚硫酸钠添加量的增加由长变短（图3）.此指标对手工拉面至关重要，该值过大，则弹性强，难拉且易断；过小，则面条筋力差，控制不均匀，熟制品品质不佳，最佳值在1.8 min 左右[6].当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰时，和面时间在1.8 min 左右.和面时间又是反映面筋强弱的重要指标[7].从和面时间可看出，焦亚硫酸钠起到了弱化剂的作用.

图3 焦亚硫酸钠添加量对和面时间的影响Fig.3 Effect of sodium metabisulphite on kneading time

2.2.2 衰落角

随着焦亚硫酸钠添加量的增加，衰落角先减小后增大（图4）.衰落角更能确切地反映面团的耐揉性能.衰落角越小，表明面团越耐揉；相反，衰落角越大，面团的耐揉性越差[8].当焦亚硫酸添加量为0.1‰，衰落角最小，此时面团耐揉性最好.

2.2.3 8 min 带宽

8 min 带宽随着焦亚硫酸钠添加量的增加呈先增后减（图5）.该项指标也是手工拉面的重要品质性状之一，它能反映面团的耐揉性.当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰，面团8 min 带宽最大，说明此时面团的耐揉性最佳.8 min 带宽也能表现面团的黏度，带越宽，黏度越小，反之亦然[9].由图5 可知，当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰，面团黏性最小，可操作性强.

图4 焦亚硫酸钠添加量对衰落角的影响Fig.4 Effect of sodium metabisulphite on decline angle

图5 焦亚硫酸钠添加量对8 min 带宽的影响Fig.5 Effect of sodium metabisulphite on width at 8 min

2.3 焦亚硫酸钠对面团中二硫键的影响

焦亚硫酸钠添加量对二硫键及游离巯基含量的影响如图6、图7 所示.

图6 焦亚硫酸钠添加量对二硫键含量的影响Fig.6 Effect of sodium metabisulphite on disulfide bond

图7 焦亚硫酸钠添加量对游离巯基含量的影响Fig.7 Effect of sodium metabisulphite on free sulfhydryl group

随着焦亚硫酸钠的加入，游离巯基含量增加，二硫键含量减少.焦亚硫酸钠具有一定的还原性，能够打断面筋中互相交联的二硫键，使之还原成巯基.并且随着其添加量的增加，还原性逐渐增强，更多的二硫键被还原成巯基.二硫键和巯基的相互转化对面筋蛋白的网络结构变化具有重要影响，二硫键是维持面筋蛋白弹性的重要结构，焦亚硫酸钠破坏二硫键，提高了面筋蛋白的伸展性，从而增大了面团的延伸性，使包埋淀粉颗粒的蛋白质网络结构发生变化.

2.4 焦亚硫酸钠对面团中蛋白质二级结构的影响

小麦面筋蛋白的二级结构是氨基酸残基在肽链上以不同方式连接的构象，与分子内的氢键类型有很大关系[10].焦亚硫酸钠会影响蛋白质结构，导致4 种构象之间的转化，进而影响面筋蛋白的性质和面制品的食用品质.面团中蛋白质二级结构含量如表1 所示.区间划分：1 650～1 670 cm-1是α-螺旋，1 610～1 640 cm-1是β-折叠，1 680～1 700 cm-1是β-转角，1 640～1 650 cm-1是无规则卷曲[11-12].

表1 面团中蛋白质二级结构的含量Table 1 Content of protein secondary structure of dough %

随着焦亚硫酸钠的增加，β-折叠呈先升后降的趋势，α-螺旋呈先降后升的趋势.由于焦亚硫酸钠的作用，原有蛋白质网络结构发生变化，蛋白质分子的伸展破坏了自身螺旋结构与多肽链的反转，从而使α-螺旋和β-转角转化为伸展的β-折叠结构.β-转角是由多肽链反转180°形成，焦亚硫酸钠的引入与外力作用使β-转角结构无法维持，从而转化为β-折叠，面团延伸性增加[13].蛋白质分子构象的改变会使无规则卷曲的含量略有增加.

当焦亚硫酸钠的含量超过0.10‰时，β-折叠和无规则卷曲含量降低，β-转角含量增加.蛋白质有序的结构被打乱，分子间的凝聚作用与分子间的氢键被破坏，蛋白质变成更小的碎片，无序结构物质含量增加，面团延伸性降低.当焦亚硫酸钠的添加量为0.10‰时，β-折叠含量最高，包埋淀粉颗粒的蛋白质网络结构最为有序，面团延伸性最佳.

2.5 焦亚硫酸钠对面团蛋白质网络的影响

焦亚硫酸钠对面团蛋白质网络的影响如图8所示，其中，蛋白质呈绿色，淀粉颗粒呈紫色和褐黑色（印刷版为黑白图）.直连淀粉遇碘呈紫色，支连淀粉遇碘呈褐黑色[14-15].

图8 添加不同量的焦亚硫酸钠的面团中蛋白质网络结构Fig.8 Protein network in ramen dough with different doses of sodium metabisulphite

由图8 可清晰地看出，适当加入焦亚硫酸钠，通过拉制面团，蛋白质结构呈有序的伸展状态.这是因为焦亚硫酸钠的强还原性打断了面团中的二硫键，使面筋蛋白的结构发生变化，二级结构中伸展的β-折叠含量增加，从而使包埋淀粉颗粒的蛋白质网络结构变得有序，淀粉颗粒也变得有序，面团延伸性增加.但是若过量添加焦亚硫酸钠，二硫键继续减少，蛋白质网络难以维持，面团失去原来的弹性，变得稀软、黏手，图像分析表现为蛋白质网络结构又会从有序变得无序.当焦亚硫酸钠的添加量为0.15‰时，包埋淀粉颗粒的蛋白质网络结构最为有序.

3 结果与讨论

焦亚硫酸钠是一种经济实用的食品添加剂，能够给食品加工制造业带来很高的经济效益.因此，焦亚硫酸钠在食品工业中的应用是非常有价值的.但食品生产者们应该注意其使用限量问题，防止超量使用.根据GB 2760—2011 规定，焦亚硫酸钠在拉面中最大使用量为0.05 g/kg（以二氧化硫残留量计）.当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰时，理论上二氧化硫残留量为0.04 g/kg，但在实际操作过程中，二氧化硫还会有一定程度的挥发.所以，当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰时，制备的拉面面团中二氧化硫残留量在国家标准范围之内，拉面是安全可靠的.

试验结果表明，焦亚硫酸钠对拉面面团的延伸性及微观结构产生重要影响.随着焦亚硫酸钠添加量的增加，面团拉力减小，拉伸距离先升后降，面团中二硫键逐渐减少，游离巯基含量增大.综合考察，当焦亚硫酸钠添加量为0.1‰时，面团的延伸性好，面团筋力强，耐揉性佳，蛋白质二级结构中有序结构物质含量高，包埋淀粉颗粒的蛋白质网络结构变得有序.

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