凉皮(面皮)贮藏过程中的回生行为及其机理

黄峻榕，伏佳静，蒲华寅，马珂莹，邝吉卫

(陕西科技大学 食品与生物工程学院，陕西 西安 710021)

0 引言

凉皮起源于陕西省岐山县，被认定为中华名吃之一[1].根据原料和加工工艺的不同，凉皮分为面皮[2]、擀面皮[3]和米面皮.凉皮生产除了现制现售外，还有小规模的方便凉皮生产方式.方便凉皮主要分为保鲜凉皮、冷冻凉皮、干燥凉皮三种[4].淀粉的回生使凉皮食味及其它性能显著变劣，因此分析凉皮中淀粉回生的机理是凉皮工业化及标准化加工生产的重要课题.

糊化后的淀粉在低温下自然冷却，淀粉分子趋向于有序排列，这个过程称为淀粉的回生[5-7].近年来国内外学者对淀粉及食品回生特性进行大量研究.卢芸[8]研究表明油糕的回生进程在7 d内最快，主要原因是直链淀粉的重结晶.钱平等[9]研究表明馒头中蛋白质含量增多会加速馒头的回生.Li等[10]研究了淀粉链长分布和米饭短期回生特性之间的因果关系，研究表明支链淀粉和直链淀粉分子都参与了短期回生过程，对米饭的质构特性(硬度和粘性)有显著影响.张雨等[11]研究表明青麦糕中的淀粉重结晶方式为瞬间成核，短时间内回生严重.Zhu[12]研究表明馒头回生与水分迁移有关.Gong等[13]研究表明大米淀粉的回生涉及直链淀粉和长支链淀粉内部链之间的相互作用.卜宇[14]研究表明燕麦面条回生时间长于48 h时，面条蒸煮损失随着老化时间的继续增加而升高，而回生值、相对结晶度随着老化时间的增加而降低.

总之，目前国内外关于食品及淀粉回生的研究主要集中在淀粉链长分布、直链淀粉与支链淀粉比例、蛋白、水分等各种因素对淀粉回生特性影响的研究，国内外有关传统食品凉皮回生行为的研究尚未见报道.凉皮的回生缩短其货架期，因此明晰凉皮的回生规律及机理，对延长凉皮货架期，促进其工业化发展具有重要的指导意义.

基于此，本研究的目的是系统研究凉皮在贮藏期间回生行为并分析其品质变化的原因，为凉皮的工业化及加工生产提供理论依据，从而提高凉皮经济效益，拓展凉皮产品的市场空间.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 主要材料与试剂

小麦淀粉，上海正宝惠食品有限公司；无水乙醇 (色谱纯)，天津市天力化学试剂有限公司；溴化钾 (色谱纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司.

1.1.2 主要仪器

TA.XT Plus C物性分析仪，美国SMS公司；Q2000 型示差扫描量热分析仪，美国TA公司；D8 Advance X-射线衍射仪，德国布鲁克公司；STA449 F3傅里叶红外光谱仪，德国布鲁克公司；Q45型扫描电镜，美国FEI公司；

1.2 实验方法

1.2.1 凉皮样品制备

选取小麦淀粉进行凉皮制作.淀粉与水比例为1∶2，调制成淀粉乳.凉皮罗底部刷上少量食用油，倒入适量的淀粉乳使其均匀分散在罗底，加热熟制3 min之后放入凉水中冷却至室温，凉皮表面刷油防止粘连.将成品凉皮进行真空包装，将包装好的凉皮置于4 ℃温度下分别存放0 d、1 d、3 d、5 d、7 d，以0 d作为对照组.利用水分活度仪测定凉皮水分含量.

1.2.2 质构特性的测定

采用TA.XT Plus C物性分析仪进行测定.将样品置于物性分析仪中进行测试，选择二次压缩(TPA)模式和A/LKB型探头.

参数设置：测试速度都设定为1.00 mm/s；样品压缩程度为75%；两次压缩之间停留时间为5 s，触发力5 g；压缩次数2次，每项测试重复3次.

1.2.3 热学特性测定

利用Q2000型差式扫描量热仪(美国TA公司)测定凉皮热学参数.分别取储存不同时间凉皮样品冻干粉于铝盘中，加入蒸馏水配成质量分数为30%的悬浮液，压盘密封.利用Q2000型差式扫描量热仪测定.

测试参数：升温速率为10 ℃/min，升温范围为20 ℃～100 ℃.测试结束得到起始温度(To)、峰值温度(Tp)、终止温度(Tc)及焓值(ΔH)等热学参数.

1.2.4 结晶特性测定

将贮存不同时间(0 d、1 d、3 d、5 d和7 d)的凉皮冻干粉采用D8 Advance X-射线衍射仪进行表征，测定参数设置：波长1.542 Å，管压40 kV，管流40 mA，扫描速度4 °/min，2θ变化范围4 °～40 °，DS：1 °，SS：1 °，RS为0.3 mm.相对结晶度利用分析软件Jade 6.0计算.

1.2.5 扫描电子显微镜观察

采用Q45扫描电子显微镜(美国FEI公司)对凉皮截面的微观结构进行观察.在扫描电镜(SEM)的专用的载物台上粘贴双面导电胶，冻干后的样品经预处理后固定于导电胶上，样品截面朝上.经过真空喷金处理后，将载物台放入样品室进行观察并拍照.操作过程中的模式为高真空二次电子成像，电压设置为15 kV.

1.2.6 短程有序结构测定

采用溴化钾(KBr)压片法，按照淀粉样品1%比例与KBr充分混合、研磨、压片进行测试.测试条件为：扫描波数设置为全波长4 000～400 cm-1(4 000～1 300 cm-1为官能团区，1 300～800 cm-1为指纹区)，分辨率为4 cm-1，使用OMNIC软件对样品图谱进行去卷积处理.

1.2.7 凉皮感官评价

根据相关文献中的感官评价标准，制定出凉皮感官评价标准，对凉皮色泽(10分)，口感(20分)、表观(10分)、粘性(25分)、韧性(25分)、光滑性(5分)、味道(5分)进行评分.

1.2.8 统计学分析

使用Origin 2018软件进行绘图，运用SPSS 22.0软件进行数据分析.

2 结果与讨论

2.1 凉皮贮藏过程中水分含量的变化

图1是贮藏不同天数凉皮的水分含量图.由图1可知，新鲜凉皮的水分含量约为33.17%，随着贮存时间的延长，凉皮水分含量逐渐减少，由0 d的33.17%逐渐减少到3 d的29.99%.5 d水分含量为28.87%，7 d水分含量为28.54%，5 d至7 d水分含量的变化趋势比较平缓，这是因为真空包装在一定程度上减少了凉皮水分的散失[15].凉皮是水分含量较高的食品，水分含量的高低能够很大程度地说明凉皮的新鲜程度.水分含量影响食品的口感及食用品质，水分含量的减少和重新分布均会导致食品质构特性的变化.含淀粉较多的食品中水分含量会影响淀粉回生的速度，当淀粉类食物中的水分含量在30%～60%之间时，食物中的淀粉最容易发生回生[16].

图1 贮藏不同天数凉皮的水分含量

2.2 凉皮贮藏过程中质构性质的变化

经过真空包装的凉皮在4 ℃条件下贮存0 d、1 d、3 d、5 d、7 d后进行全质构测定，其质构参数变化结果如表1所示.由表1可知，随着凉皮贮存时间的延长，凉皮的硬度变化整体上呈现出持续性增大的趋势.硬度是测定淀粉回生的一个典型的宏观特性，是一个与淀粉回生直接相关的因素[17].0 d凉皮的硬度是169.83 g，在3 d时硬度迅速增大至243.79 g，在贮存至第7 d时，凉皮的硬度增大到294.38 g.咀嚼性是食物被咀嚼到可以直接吞下时所需的能量[18]，凉皮的咀嚼性从61.37逐渐增大至118.51.凉皮在贮藏过程中硬度和咀嚼性明显增加，是由于凉皮中的淀粉发生回生.随着淀粉分子重新有序排列，淀粉链之间相互作用增强，食品体系的坚实性和强度增加，表现为硬度、咀嚼性显著增大[19].

表1 贮藏不同天数凉皮质构特性的变化

感官评价数据表明，随着凉皮贮藏天数增加，评分逐渐降低说明其品质逐渐变劣.

2.3 凉皮贮藏过程中微观形貌的变化

对贮藏不同天数凉皮的形貌进行观察，如图2所示.0 d的凉皮表面光滑，具有良好的色泽与透明度(如图2(a)所示).当凉皮放置1 d后，表面的光泽度降低(如图2(d)所示)；贮藏时间增加至3 d后，由于凉皮的硬度增大导致凉皮折叠处断裂，这与质构参数中的硬度参数变化一致(如图2(g)、2(j)、2(m)所示).使用扫描电镜对凉皮的微观形貌进行观察.凉皮在制作过程中小麦淀粉经过糊化后形成网络状的凝胶结构.0 d的凉皮内部分布大小不一的孔洞，内部呈光滑的网络状结构且连接紧密(如图2(b)、2(c)所示)，网孔结构是由于冷冻干燥时脱水而形成的；当贮存天数为1 d时，部分孔隙边缘出现塌陷(如图2(e)所示)，部分网络状结构断裂(如图2(f)所示)，这是因为在贮藏期间伴随着水分的丢失及淀粉回生，网络状结构失水塌陷.贮藏3 d之后，孔隙边缘出现大范围断裂的情况(如图2(h)所示)，导致内部结构出现大范围的塌陷(如图2(i)所示).放置5 d后的样品内部出现大范围的塌陷，孔洞变得粗糙、不均匀，内部网状结构连接处变窄，且出现刺突状的断裂点(如图2(k)、2(l)所示).7 d后的样品内部表面粗糙，结构疏松多孔，网络状连接减弱，出现大范围的断裂，说明其品质已出现劣变.

(a)、(b)、(c)贮藏0 d (d)、(e)、(f)贮藏1 d (g)、(h)、(i)贮藏3 d (j)、(k)、(l)贮藏5 d (m)、(n)、(o)贮藏7 d图2 贮藏不同天数凉皮的扫描电镜图像

2.4 凉皮贮藏过程中热学性质的变化

使用DSC对凉皮的淀粉热学特性进行测定，得到其DSC曲线如图3所示，热力学参数值如表2所示.从表2所示实验结果可以看出，随着贮藏时间的延长，融化淀粉结晶的起始温度(To)从0 d的42.86 ℃升高到47.14 ℃.峰值温度(Tp)从49.99 ℃增大至51.74 ℃.终止温度(Tc)从53.28 ℃增加至58.96 ℃.

表2 贮藏不同天数凉皮的热力学参数

图3 贮藏不同天数凉皮DSC曲线

热焓值表示的是融化淀粉重结晶所需的能量，凉皮的热焓值(ΔH)从3.02 J/g增加至3.92 J/g，热力学参数都增大，表明凉皮重结晶不断增加，回生程度增加.淀粉回生形成的有序晶体结构重新熔融需外加能量，DSC分析图谱中吸热峰面积所表示的淀粉晶体融化的热焓焓变(ΔH)，与淀粉回生程度成正相关.随贮藏天数的增加，凉皮吸热峰逐渐增大，表明凉皮回生程度增大.这是因为在贮藏过程中，淀粉分子逐步趋向于低能态有序化结构，淀粉分子间形成氢键而发生聚集重排，形成结晶聚合物[20].

2.5 凉皮贮藏过程中晶体结构变化

XRD用于分析淀粉样品的无定形/结晶状态[21].A-型特征峰出现在2θ为15 °、17 °、18 °和23 °，一般认为是谷物淀粉晶型[22].原小麦淀粉为典型的A-型结晶.小麦淀粉和凉皮中的淀粉X-射线衍射图和相应的结晶度如图4所示.由图4可知，在17 °和20 °处有两个主要的宽峰.凉皮中淀粉的重结晶类型为B-型，B-型结晶的特征是在2θ角为17 °处有一个明显的峰，该峰的形成与支链淀粉在回生过程中有序重结晶有关[23].淀粉的晶型从A型向B型的转变表明天然小麦淀粉的结晶结构在糊化和回生过程中被破坏.出现晶型变化的原因是淀粉在糊化时颗粒破裂重组，直链淀粉的双螺旋结构被破坏，原小麦淀粉结晶结构被破坏.随着凉皮的回生，直链淀粉及支链淀粉的排列趋于有序化，体系内分子聚集形态发生变化.凉皮中的淀粉结晶化程度不断增加，逐步变成一种更稳定的B-型结晶模式[24].

(a)小麦淀粉X-射线衍射图

淀粉的回生不仅涉及部分支链淀粉的变化，还与直链淀粉的变化有关.直链淀粉能够与淀粉颗粒中的脂肪酸和磷脂形成复合物，产生V-型结晶，其在2θ为20 °处有明显的特征峰[25].图4中20 °出现峰是因为储存期间形成的V-型结晶直链淀粉-脂质复合物的存在.根据X-射线衍射图谱计算相对结晶度，0 d样品的相对结晶度为2.1%，随着贮藏天数的增加，相对结晶度在7 d增加至16.8%.相对结晶度增大的同时，淀粉在2θ为17 °、20 °处的衍射峰变得更尖锐，表明晶体的形成增加，淀粉的有序程度增加[26].

2.6 贮藏不同天数对凉皮短程有序结构的影响

淀粉颗粒分为结晶区和无定形区.由直链淀粉和支链淀粉的短链形成的双螺旋结构称为淀粉的短程有序结构.在淀粉颗粒内这些双螺旋链通过分子间相互作用，形成长程有序结构，即晶体[27].淀粉红外光谱图中1 047 cm-1处吸收峰与淀粉的结晶区有关，1 022 cm-1处的吸收峰与淀粉无定形区有关，995 cm-1处的吸收峰则对应羟基的弯曲振动[28,29].凉皮样品在400～4 000 cm-1范围内的红外光谱图如图5所示.

由图5可知，样品在3 600～3 000 cm-1、2 950～2 850 cm-1、1 630 cm-1、800～1 300 cm-1处出现峰，分别对应于H键、C-H拉伸、淀粉中的结晶水和淀粉区域[30].通常将1 047 cm-1与1 022 cm-1处的吸光度之比，1 022 cm-1和995cm-1的吸光度之比表征淀粉的短程有序度[27].

图5 贮藏不同天数凉皮淀粉红外光谱图

凉皮样品红外光谱去卷积之后的比值结果如表3所示.由表3可知，随着贮藏天数的增加，凉皮中淀粉1 047/1 022 cm-1从0.51升高至1.07，1 022/995cm-1从1.16降低至0.91，表明淀粉的短程有序度增大.

表3 储藏不同天数凉皮淀粉的短程有序参数

3 结论

本研究对凉皮在贮藏期间回生行为引起的品质变化及潜在的机理进行分析，结果表明凉皮的水分含量从33.17%降低至28.54%，质构参数表明硬度从169.83 g增大到294.38 g，咀嚼性从61.37增加至118.51.由于水分散失和淀粉回生造成凉皮微观结构由光滑的网络状结构变为粗糙、疏松多孔结构，这是导致凉皮口感变差、感官评分下降的主要原因.热力学参数都增大表明淀粉重结晶不断增加；淀粉的晶型从A-型转变为B-型，且相对结晶度从2.1%增加至16.8%，凉皮的短程有序度从0.51增大至1.07.

在贮藏过程中，淀粉分子从无序结构重新形成螺旋结构，使得淀粉的短程有序度增加.螺旋结构规则排列形成结晶，且相对结晶度不断增大，分子的空间排列发生变化，使得凉皮的持水力下降，硬度增大，网络结构塌陷断裂.也就是说，凉皮品质下降的机理为淀粉分子短程有序结构和相对结晶度的逐渐增加造成的回生.凉皮回生阻碍了其工业化生产的发展，给生产和消费带来极大的损失，通过研究凉皮在贮藏期间的品质劣变的机理，为进一步改良凉皮品质和延长货架期提供参考价值及依据.