热处理及不同浓度食盐对生鲜面条品质及货架期的影响

张颜颜,郑学玲,李利民,刘 翀

(河南工业大学,粮油食品学院,河南郑州 450001)

面条是我国的传统食品,其制作工艺简单,食用方便,营养健康[1]。与挂面和方便面相比,生鲜面条更筋道、爽口、耐煮、面香味浓郁,因此更受到消费者的青睐。但因为生鲜面条营养丰富,水分含量较高,容易发生酶促褐变和腐败变质,影响生鲜面条的色泽和货架期[2-3]。

热处理的目的是保持产品的卫生和质量,作为加工过程中的一部分,通常对产品进行热处理以杀死霉菌孢子和腐败微生物。研究表明[4]这种热处理过程在大分子水平上影响面条的质量,大分子之间的相互作用可以通过颜色的变化、水分活度的降低、淀粉糊化特性及蒸煮过程中吸水率和损失率的变化来反映。王俊俊等[2]研究表明98 ℃灭菌4 min可以有效地抑制生鲜面条中微生物的生长,防止返色效果显著。

水分活度是决定谷物储藏期及谷物制品货架期的关键指标[5]。水分活度决定了微生物在生鲜面条中生长与繁殖的时间、生长速率及死亡率,因此,生鲜面条中微生物的生长发育是由水分活度而不是水分含量决定的。降低水分活度的方法有降低水分含量和添加水分调节剂。生鲜面条的属性决定其通过降低水分含量来降低水活受到限制,因此可采用水活降低剂来降低生鲜面条的水分活度。许多研究表明糖醇、海藻糖、柠檬酸等可以有效减少水分的散失,降低水分活度[6-8]。姜云等[9]研究表明盐类和多元醇均可显著降低生鲜面条的水分活度,而食盐降低水分活度的效果最明显。

目前对于单独进行热处理及降低生鲜面条水分活度的研究较多,但对热处理与不同浓度的水分活度调节剂联合处理对生鲜面条品质影响的报道较少。单一的水活调节剂对水分活度的降低效果有一定的限制,因此本实验参考GB2760-2016《食品添加剂使用标准》中生鲜面条中允许使用的添加剂和使用限量以及参考文献[9-10],选用复配水分调节剂乳酸钠(0.24%)、复合磷酸盐(0.5%)、山梨糖醇(3%)和不同浓度的食盐调节生鲜面条的水分活度,探究热处理及不同浓度的食盐对生鲜面品质及货架期的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

金苑特一粉 河南省金苑粮油有限公司;食盐、复合磷酸盐(焦磷酸钠30%,三聚磷酸钠45%,六偏磷酸钠25%)、乳酸钠、山梨糖醇等 均为食品级,郑州市食代添骄化工产品有限公司;食品级真空包装袋 郑州新丰化验器材有限公司提供;菌落总数测试片 广州达元绿洲食品安全科技股份有限公司。

JHMZ型针式和面机、试验面条机 北京东方孚徳公司;DMT-5电动家用面条机 龙口市复兴机械有限公司;蒸汽炉 杭州老板电器股份有限公司;TA-XT质构仪 英国Stable Micro Systems仪器公司;LGJ-10C冷冻干燥机 北京四环科学仪器有限公司;RVA-4型快速黏度分析仪 澳大利亚Newport Scientifi公司;VTMR-20-010V-T型核磁共振变温分析系统 上海纽迈电子科技有限公司;Satake mini color grader MICGIA便携式测色仪 日本佐竹公司;LabSwift-aw型水分活度仪 瑞士Novasina公司;SW-CJ-1D型净化工作台 上海苏净实业有限公司;立式压力蒸汽灭菌器 上海博讯医疗生物仪器股份有限公司;SPX生化培养箱 北京鑫润科诺仪器仪表有限公司;单室真空包装机 河南郑州星火包装机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 生鲜面条的制作 制作工艺参照SB/T 10137-93略有改动,称取一定量的小麦粉于针式和面机中,加水量为小麦粉质量的33%,以复合磷酸盐0.5%(以面粉质量为基准,全文同)、乳酸钠0.24%和山梨糖醇3%为基本配方,再加入食盐(0、1%、2%、3%)作为水分调节剂,将上述调节剂均匀溶于和面水中,和面7 min,将和好的面絮在25 ℃条件下静置熟化20 min后在压片机2 mm处复合压片成形,然后在家用面条机上将面片压延至1 mm厚,将面片切成2 mm宽的细长面条束放在自封袋中备用,此外用铝盒截取圆形面片用于面条色泽的测定。

以未进行热处理的不含盐的生鲜面条为对照,将准备的生鲜面条分别在88和98 ℃的蒸汽炉中处理4 min,处理后的生鲜面条冷却至室温后备用。

1.2.2 生鲜面条中水分含量、水分活度测定 水分含量的测定参考GB 5009.3-2016《食品中水分的测定》中的直接干燥法进行。

水分活度的测定:采用水分活度仪,将制好的生鲜面条剪成小碎粒,平铺于样品盒底部(约3 g),然后将样品盒的盖子打开进行测量,等到仪器稳定发出蜂鸣后直接读取样品的Aw值。

1.2.3 生鲜面条中核磁共振横向弛豫时间的测定 核磁共振横向弛豫时间的测定:称量0.70 g样品后,用防水膜将样品包裹放入测试管中,置于低场核磁共振测试腔体中进行测试。测试参数设置如下:采样点数(TD)为66666,回波个数NECH为2000,重复扫描次数NS为32,重复采样时间间隔TW为3000 ms,频率SF为20 MHz,利用仪器自带的程序T2-InvfitGeneral进行数据拟合反演得到T2弛豫图谱。

1.2.4 生鲜面条色泽的测定 将制备的面片分别在88和98 ℃的蒸汽炉中处理4 min,面片冷却至室温后采用便携式色差计测定面片的L*、a*、b*值,然后将面片置于自封袋中室温(25 ℃)下放置24 h后重复测定其色泽并计算总色差ΔE值,每次试验测定三次取平均值。ΔE的计算公式如下所示:

式(1)

1.2.5 面条蒸煮品质的测定 称取约10 g的生鲜面条,500 mL沸水煮4 min,迅速捞出并在冷水中浸泡30 s后放在双层滤纸上静置5 min,称重。将煮面水和冷却水同时倒入已恒重的烧杯中,在电炉上煮至100 mL后放在105 ℃烘箱烘干至恒重。吸水率和损失率的计算公式如式2～式3所示。

蒸煮吸水率(%)=(m2-m1)/(m1×(1-w))×100

式(2)

蒸煮损失率(%)=m/(m1×(1-w))×100

式(3)

式中:m为干物质的质量(g);m1为煮前面条的质量(g);m2为煮后面条的质量(g);w为煮前面条的水分质量分数(%)。

1.2.6 煮后面条质构及拉伸特性的测定 取25根面条,置于500 mL的沸水中煮至最佳蒸煮时间,捞出后在冷水中浸泡30 s,然后置于双层湿纱布中静置2 min。

面条TPA试验:质构仪探头:Code HDP/PFS,测试模式:Measure Force in Compression;测前速度:2.0 mm/s;测中速度:0.8 mm/s;测后速度:0.8 mm/s;压缩程度:75%;负载类型:Auto-10 g,两次压缩之间的时间间隔为5 s。每个试验做7次平行,去掉最大值和最小值后求平均值。

面条拉伸试验:质构仪探头:Code A/SPR,测试模式:Measure Force in Extension;测前速度:2.0 mm/s;测中速度:2.0 mm/s;测后速度:10 mm/s;负载类型:Auto-0.5 g。每个试验做7次平行,去掉最大值和最小值后求平均值。

1.2.7 生鲜面条糊化特性的测定 将制备的生鲜面条冷冻干燥后粉碎过筛(80目)备用。采用快速粘度仪(RVA)参照LS/T6101-2002进行实验,加水量为25 mL,所需样品质量按照3.5 g,14%的湿基进行校准。

1.2.8 生鲜面条菌落总数的测定 热处理后的生鲜面条真空包装后于温度为25 ℃,湿度为30%的恒温培养箱内储藏至面条表面出现肉眼可见霉菌为止,每隔12或24 h进行取样测定。菌落总数的测定参考GB 4789.2-2016 《食品微生物学检验 菌落总数测定》,使用菌落总数测试片测试。NY/T1512-2014《绿色食品 生面食、米粉制品》中规定生面食中微生物限量指标菌落总数应≤300000 CFU/g,当菌落总数的测定结果达到300000 CFU/g时终止储藏。

1.3 数据处理

数据均采用Origin 8.5软件进行作图,采用SPSS 16.0软件进行分析,结果的表示形式为平均值±标准偏差,采用Duncan检验,在P<0.05的水平下进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条水分含量、活度及分布的影响

由图1A和图1B可知,当食盐的添加量为0时,与未处理生鲜面条相比,热处理可以显著的降低生鲜面条的水分含量和水分活度;随着处理温度的升高,水分活度显著降低。在相同的处理温度下,随食盐添加量的增加,生鲜面的水分含量略有增加，水分活度显著性降低，当食盐的添加量达到3%,热处理温度为98 ℃时,水分活度最低为0.884。

图1 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条水分含量(A)、活度(B)及分布(C)的影响Fig.1 Effects of heat treatment and differentconcentrations of salt on water content(A),activity(B)and distribution(C)of fresh noodles注:图中不同小写字母表示不同样品相应指标之间差异显著(P<0.05),图2同。

由图1C可知,水分分布T2反演曲线中存在三个主要的波峰,第一个峰T21代表强结合水,第二个峰T22代表弱结合水,第三个峰T23表示自由水。图1C中各峰的积分面积占总峰面积的百分比表示面条中不同形态水分的相对含量,用A21、A22、A23表示。与未处理生鲜面条相比,热处理后生鲜面条的水分弛豫图谱整体左移,说明生鲜面条中水分的自由度降低。在相同的食盐添加量下,随着处理温度的升高,强结合水含量A21增加,弱结合水含量A22、自由水含量A23降低,流动水向结合水转化。热处理前,水分均匀的分散在淀粉和蛋白基质之间,热处理后,部分蛋白质变性,损伤淀粉含量增加,大部分水与损伤淀粉结合,水-淀粉之间的相互作用明显增强,进而导致体系中流动性较差的部分增多,弛豫时间T2降低[4,11]。

在相同的热处理条件下,与未添加食盐相比,随着添加量的增加,结合水的含量增加,自由水含量降低。表明食盐可以降低生鲜面条中水的自由度。有研究表明,面团中蛋白质对水的结合能力优于淀粉,而食盐和复合磷酸盐溶于水后电离出Na+,一定浓度的Na+可以消除蛋白的疏水性,有利于蛋白与水的结合[12-13],水分子的自由度减小。

2.2 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条色泽的影响

采用三色空间法测定生鲜面条处理过程中色泽的变化。L*为明亮度,反映面条的明暗度,L*值越大,样品越明亮;a*表示“红绿度”;b*表示“黄蓝度”;ΔE表示储藏0和24 h样品颜色间的总色差。有研究表明,当ΔE<1.5时,感觉不到差异,当1.5<ΔE<3时,感觉稍有差异,当3<ΔE<6时,感觉到有差异,当ΔE>6时,感觉有较显著差异[14-15]。由表1可知,在食盐含量为0的条件下,与未处理生鲜面条相比,热处理后面片L*值显著增加,a*、b*值、ΔE显著降低,说明热处理可有效钝化生鲜面条中多酚氧化酶的活性,抑制生鲜面条的返色。L*值的增加可能是因为热处理造成面片表面部分糊化,增强了反射光的数量,使产品具有更高的亮度[4]。

表1 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条色泽的影响Table 1 Effect of heat treatment and different concentrations of salt on the color of fresh noodles

表3 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条糊化特性的影响Table 3 Effect of heat treatment and different concentrations of salt on the pasting properties of fresh noodles

热处理温度为98 ℃时,随着食盐添加量的增加,ΔE值减小,即生鲜面条的色差减小,可能是因为食盐在一定程度上抑制了某些微生物的生长,同时高温处理钝化了多酚氧化酶的活性,抑制了酶促褐变的发生[2],进而改善了面片的色泽。

2.3 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条蒸煮特性的影响

由图2A可知,98 ℃热处理生鲜面条蒸煮损失率较88 ℃热处理低,且低于未处理生鲜面条,可能是因为热处理的强度越大,蛋白质网络更加紧密,抑制淀粉颗粒膨胀,从而减少了直链淀粉在蒸煮水中的分散[16]。88 ℃热处理条件下,随着食盐含量的增加,生鲜面条的蒸煮损失增加,可能是添加的食盐或盐溶性蛋白的浸出所致[17],此外,食盐导致淀粉凝胶化,使淀粉难以嵌入蛋白质网络中继而溶出也会造成蒸煮损失增加[18]。由图2B可知,在食盐的添加量为0的条件下,与未处理样品相比,热处理后生鲜面条的吸水率降低,可能是因为热处理加强了生鲜面条中淀粉和蛋白之间的相互作用,形成更致密的网络结构,避免了过度吸水,吸水率降低[16]。

图2 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条蒸煮损失率(A)和吸水率(B)的影响Fig.2 Effect of heat treatment and differentconcentrations of salt on cooking loss rate(A)and water absorption rate(B)of fresh noodles

2.4 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条质构特性的影响

由表2可知,在食盐含量为0的条件下,与未处理相比,热处理使煮后面条的硬度和咀嚼性显著增加。在同一处理温度下,随着食盐含量的增加,面条的硬度和黏附性先增加后降低,咀嚼性降低。有研究表明,熟面条的硬度与淀粉、蛋白和脂质等成分有关[19-20]。当存在较低浓度的食盐时,在水化及和面的过程中,食盐掩盖了面筋蛋白表面的电荷,减少了蛋白之间的静电排斥,促使蛋白质之间更紧密的聚集[21]。此外,当水分和钠离子氯离子作用的时候,面筋蛋白因水分子数量的减小而发生构象的改变,使面筋结构中的β折叠结构增加,β折叠结构本身增加了分子的刚度和面团的强度[21]。当盐浓度较大时,硬度降低,可能是因为和面时配方中含有一定量的复合磷酸盐,再加入食盐后过量的盐使面筋水化不足,无法形成较强的面筋网络结构或者离子浓度过高破坏了已有的面筋结构[22]。

表2 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条质构特性的影响Table 2 Effect of heat treatment and different concentrations of salt on the texture properties of fresh noodles

有研究表明,面条的拉伸特性与熟面条感官评价指标筋道、硬度、弹性有相关性[23]。由表2可知,在食盐含量为0的条件下,相对于未处理样品,热处理后煮熟面条的拉断力显著增加,拉断距离略有降低。在相同的处理温度下,食盐含量为3%的样品拉断力和拉断距离均低于未添加食盐的样品。

2.5 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条糊化特性的影响

由表3可知,在食盐含量为0的条件下,与未处理样品相比,热处理显著降低了生鲜面条中淀粉的峰值黏度、最低黏度和崩解值,提高了样品的糊化温度。淀粉颗粒的膨胀和直链淀粉含量的浸出是决定糊化过程中黏度变化的关键因素[24]。可能是因为热处理加强了直支链淀粉之间、淀粉和蛋白质之间的相互作用[25],促使脂质与直链淀粉形成包合物,进而抑制了淀粉颗粒的膨胀,使糊化温度升高,峰值黏度、最低黏度、崩解值降低,提高了淀粉糊稳定性。

88 ℃热处理条件下,当食盐的添加量由0增加到3%时,样品的峰值黏度降低,糊化温度升高,可能是因为食盐是强电解质,在水中可全部解离为Cl-和Na+,这两种离子的存在,影响了体系中淀粉颗粒与水分子及淀粉分子之间的相互作用,阻碍淀粉的糊化[26],此外,食盐中的Na+还可以与淀粉颗粒中的羟基发生静电相互作用[27],稳定了淀粉聚合物,导致淀粉糊化性质的改变,淀粉的老化性质得到改善,回生值降低。

2.6 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条菌落总数的影响

热处理及不同浓度的食盐对常温储藏(25 ℃)生鲜面货架期的影响如图3所示。本研究前面探究了食盐浓度为0、1%、2%、3%对生鲜面条基本品质的影响,结果显示,当食盐的含量为3%时,生鲜面条的亮度降低,煮后面条的硬度和咀嚼性指标降低,因此在探究不同的食盐添加量对生鲜面条货架期的影响时选择了中间的添加量2%进行研究。由图3可知,当食盐添加量一定时,随着热处理温度的升高,生鲜面条的储藏时间延长;当食盐添加量为0%时,未处理生鲜面条储藏期为12 h,88 ℃处理的生鲜面条储藏时间为50 h,而98 ℃热处理生鲜面条储藏时间可延长至81 h。在相同的处理条件下,食盐的含量增加,生鲜面条的储藏时间延长。在98 ℃处理条件下,未添加食盐的生鲜面条储藏时间约为81 h,而添加2%食盐的生鲜面条储藏时间可以达到96 h。由此可见,热处理及食盐的添加有利于延长生鲜面条的货架期。

图3 热处理及不同浓度的食盐对生鲜面条菌落总数的影响Fig.3 Effect of heat treatment and differentconcentrations of salt on the total number ofbacterial colony of fresh noodles注:图中指示线5.48即代表了NY/T1512-2014《绿色食品 生面食、米粉制品》中规定的生面食中菌落总数的限量值。

3 结论

通过对添加不同浓度食盐的生鲜面条进行热处理发现:在不含食盐的条件下,与未处理生鲜面条相比,热处理使生鲜面条的水分含量和水分活度降低,其核磁共振图谱曲线左移,降低了生鲜面条中水分的自由度,煮后面条的拉断力增加。测得放置24 h后生鲜面片总色差值较低,说明热处理和食盐的添加改善了生鲜面条的色泽。对添加3%食盐的生鲜面条进行88 ℃热处理,煮后面条的硬度、弹性和咀嚼性与未处理生鲜面条没有显著性差异,维持了生鲜面条原有的口感,但煮后面条的蒸煮损失较高,在今后的研究中需要重点解决这一问题。对于生鲜面条的货架期方面,未经过热处理食盐含量为0%的生鲜面条储藏时间为12 h,而对食盐含量为2%的生鲜面条进行98 ℃热处理后储藏期延长至96 h,说明热处理和食盐的联合处理明显延长了生鲜面条的货架期,这对生鲜面条的工业化生产有一定的指导意义。