增稠劑對掛面力學特性的影響

姚丹丹，施小燕，姜 松

(江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江212013)

掛面是深受我國人民喜愛的食品，消費量大，生產企業眾多，在國民經濟中有重要地位。近些年，有關添加劑對面條影響的研究也越來越多。食品添加劑對面條的品質改良有好的效果，添加劑可以提高面條的加工性、嗜好性、營養性、保存性和其它品質［1］。增稠劑是一種常用的添加劑，其分子結構中含有許多親水基團，能夠增強并使蛋白質的網絡結構處于最佳水合狀態，改變面團的流變特性，增強面條的筋力、彈性和韌性，提高面條的綜合品質。增稠劑對濕面條流變學特性、面條品質的改善機理、及干物質損失等物理性質和蒸煮品質的影響方面的研究較多，對掛面力學特性的影響主要集中在研究蒸煮后面條的粘性、硬度、彈性、耐咀嚼性等［2-5］。力學特性是面條品質評價的主要質地參數之一，彎曲折斷率是掛面的重要理化檢測指標之一，彈性模量是表征固體食品材料彈性變形難易程度的指標，彈性模量和抗彎能力指標能夠反映掛面的彎曲折斷能力，反映掛面的質地特性［6］。目前國內外鮮少報導關于增稠劑對掛面力學性質影響的研究，對掛面的力學特性(彈性模量和抗彎能力等)研究的較少。

因此，為了探究增稠劑對掛面力學特性的影響，對添加不同增稠劑的掛面進行力學特性測定，探討不同添加劑對掛面力學特性和蒸煮品質的影響，同時探討不同添加劑下干掛面的力學特性與其蒸煮品質間的相關性，可為掛面行業根據產品要求選擇增稠劑的種類和劑量以及品質評價提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗用原料和添加劑 為市售，均在保質期內;皇后牌特一粉 青島星華糧油食品有限公司;海藻酸鈉 江蘇中大生物科技有限公司;羧甲基纖維素 上海申光食用化學品有限公司;黃原膠 山東阜豐發酵有限公司;卡拉膠 海星食品工業有限公司。

TA-XT2i物性儀 英國Stable Micro Systems公司;B5高速攪拌機 江蘇如東縣盛恒食品機械廠;MT12．5壓面機 廣東恒聯食品機械有限公司;DMT-5電動面條機 龍口市復興機械有限公司;315-15型數顯測厚儀(分辨力0．01mm)桂林廣陸數字測控股份有限公司;不銹鋼直尺(最小刻度1mm)市售;電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司;電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;PSX智能型恒溫恒濕箱 寧波萊福科技有限公司;HB43-S快速水分測定儀 瑞士Mettler-Toledo;美的電磁爐 市售。

1.2 實驗方法

1．2．1 制面方法 稱取5份200g面粉，加入33%的水(20℃ 左右)，再分別加入 0、0．1%、0．2%、0．3%、0．4%的增稠劑:海藻酸鈉、羧甲基纖維素、黃原膠和卡拉膠。用B5攪拌機以自轉130r/min，公轉66r/min的速度和面10min，取出料坯放入濕度為85%、30℃的恒溫恒濕箱中進行第一次熟化，熟化時間為10min，然后再用MT12．5壓面機從壓輥間距4mm處進行初壓片，共壓片3次使料坯形成相對較完整的面帶，繼續將面帶放入濕度為85%、30℃的恒溫恒濕箱中進行第2次熟化，然后取出面帶依次減小壓輥間距各進行壓片，將面片逐漸壓薄至1mm，最后在1mm處直接壓片2道并切成1．5mm寬的細長面條束，共壓片10道，切出的面條掛在圓鋼架上，在28℃左右下干燥5h，置于密封袋中貯藏。

1．2．2 干掛面力學特性的測定

1．2．2．1 壓縮加載卸載實驗 選取粗細均勻、平直的掛面，截成150mm的長度，采用雙面膠，將兩端分別粘附于探頭上進行測試，探頭向下移動，使其產生后屈曲失穩。物性儀基本參數設置:探頭:P100;測試模式:Measure Force in Compression;運行方式:Return to Start;測試距離:4．53mm;測前、測后、測試速度都采用 0．1mm/s;觸發類型:Auto;觸發值:0．005N;記錄方式:Final;數據采集速率:10pps;傳感器:5kg;計算其彈性度(計算方法參考文獻［7］)，每次測試1根，重復5次，結果取平均值。

1．2．2．2 壓桿后屈曲實驗 從已制好的掛面樣品中，選取粗細均勻，較平直的掛面，截為150mm的長度，用雙面膠將掛面的兩端分別粘附在探頭上進行測試。探頭向下移動，使其發生后屈曲直至斷裂。物性儀基本參數設置:探頭:P100;測試模式:Measure Force in Compression;運行程序:Return to Start;觸發類型:Auto;觸發值:0．005N;曲線記錄方式:Target;數據采集速率:100pps;傳感器:5kg。選擇測前速度0．1mm/s、測試速度 0．1mm/s 和測后速度 1．0mm/s 進行實驗。每次測試1根，每工況重復10次，計算彈性模量和抗彎能力(最大斷裂應力和最大斷裂位移)，結果取平均值［8］(計算方法參考文獻［7］)。

1．2．3 TPA實驗 量取800mL的自來水于小鍋中，放于可調式電磁爐上煮沸，取5～10根干面條樣品放入鍋內，保持水的微沸狀態，從2min開始取樣，然后每隔30s取一次，觀察掛面內部白硬心，白硬心消失時即可將樣品取出，用冷水沖洗10s，瀝干備用。將樣品分別截取長度20mm作為實驗樣品，然后將其分別橫放于載物平臺上進行測試。物性儀基本參數設置:探頭:P50;運行程序:TPA;觸發值:0．05N;曲線記錄方式:Final;測前速率:0．2mm/s，測試速率:0．2mm/s，測后速率:0．2mm/s;壓縮率:70%;數據采集速率:200pps;兩次壓縮間隔時間為15s。每次測試1根，實驗每工況重復5次，TPA指標的計算方法詳見參考文獻［7］，結果取其平均值，統計分析使用SPSS13．0軟件。

2 結果與分析

2.1 干掛面力學特性的分析

2．1．1 海藻酸鈉 如圖1所示，添加海藻酸鈉時干掛面的斷裂應力基本保持不變，彈性模量稍有減小。當海藻酸鈉的添加量在0．1%之前時干掛面的斷裂位移急劇減小，添加量大于0．1%之后斷裂位移基本保持恒定值。

圖1 海藻酸鈉對掛面力學特性的影響Fig．1 Effect of sodium alginate on mechanical properties of dry noodles

當海藻酸鈉在0～0．2%之間時，掛面的彈性度隨著海藻酸鈉的增加而緩慢增加，而在0．2%～0．4%之間時，掛面的彈性度隨著海藻酸鈉的增加而降低，總體變化不大。海藻酸鈉可以與面粉中蛋白質形成可溶性的絡合物，提高面條的粘性和拉力，改善面條內部組織持水作用，使面條的吸水性能增強［3］。

2．1．2 羧甲基纖維素 如圖2所示，當羧甲基纖維素(CMC)在0～0．2%之間時，彈性模量隨著CMC的增加而增大，當繼續添加CMC，彈性模量隨著減小;當CMC在0～0．2%之間時，斷裂應力隨著CMC的增加而增大，當繼續添加CMC，斷裂應力隨著CMC的增加而略有減小;當CMC在0～0．1%之間時，斷裂位移隨著CMC的增加而減小，當 CMC在0．1%～0．2%之間時，斷裂位移隨著CMC的增加而增大，當CMC在0．2%～0．3%之間時，斷裂位移隨著CMC的增加而顯著減小，繼續添加羧甲基纖維素，斷裂位移隨著CMC的變化不大，其值基本保持恒定。

圖2 羧甲基纖維素對掛面力學特性的影響Fig．2 Effect of CMC on mechanical properties of dry noodles

當羧甲基纖維素在0～0．4%之間時，掛面的彈性度隨著羧甲基纖維素量的增加而逐漸減小，變化不大。綜合可得羧甲基纖維素的最佳添加量在0．2%，這與林家蓮［9］(羧甲基纖維素最佳添加量為0．2%)的結論一致。CMC中含有大量的親水集團，它們在和面過程中吸水膨脹后填充在面筋網絡中，可以增加面筋的持氣性，使面條口感細膩［10］，當加水量不增，CMC的量過大時會使面筋蛋白的吸水性下降，導致面筋生成量減少，面團持氣性下降，影響面條的力學性能［11］。

2．1．3 黃原膠 如圖3所示，當黃原膠在0～0．3%之間時，彈性模量隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，在0．3%～0．4%之間時，彈性模量隨著黃原膠的增加而快速減小。當黃原膠在0～0．1%之間時，斷裂應力隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，當黃原膠在0．1%～0．2%之間時，斷裂應力隨著黃原膠的增加而急劇的增大，當黃原膠在0．2%～0．3%之間時，斷裂應力隨著黃原膠的增加仍緩慢的增加，增大速率放緩，當繼續添加黃原膠，斷裂應力隨著黃原膠的增加而急劇的下降。

圖3 黃原膠對掛面力學特性的影響Fig．3 Effect of Xanthan gum on mechanical properties of dry noodles

當黃原膠在0～0．1%之間時，斷裂位移隨著黃原膠的增加而緩慢的增大，黃原膠在0．1%～0．3%之間時，斷裂位移隨著黃原膠的增加而急劇的增大，當黃原膠在0．3%～0．4%之間時，斷裂位移隨著黃原膠的增加而急劇的減小。

當黃原膠在0～0．4%之間時，彈性度隨著黃原膠的增加而減小，變化不大。綜合可得黃原膠的最佳添加量在0．3%，這與張劍［5］(黃原膠最佳添加量為0．3%～0．4%)的結論一致。加入面粉中的黃原膠可以與淀粉結合形成牢固的結構，從而改變面條的爽口性，提高面條的品質，是過量的黃原膠也會弱化面筋的形成，影響面條的力學特性［12］。

表1 增稠劑對掛面TPA測試各參數的方差分析Table 1 ANOVA of thickener on TPA test

表2 干掛面力學特性與蒸煮掛面TPA各指標之間的相關性分析Table 2 Correlation coefficient between TPA of cooked s and mechanical properties of dry noodles which added thickener

2．1．4 卡拉膠 如圖4所示，當卡拉膠在0～0．1%之間時，彈性模量隨著卡拉膠的增加而緩慢的增大，當卡拉膠在0．1%～0．2%之間時，彈性模量隨著卡拉膠的增加而緩慢的減小，當卡拉膠在0．2%～0．3%之間時，彈性模量隨著卡拉膠的增加變化不顯著，當卡拉膠在0．3%～0．4%之間時，彈性模量隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

當卡拉膠添加量在0～0．3%之間時，斷裂應力隨著卡拉膠的增加基本保持恒定，當卡拉膠在0．3%～0．4%之間時，斷裂應力隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

當卡拉膠在0～0．1%之間時，斷裂位移隨著卡拉膠的增加而緩慢的減小，當卡拉膠在0．1%～0．2%之間時，斷裂位移隨著卡拉膠的增加而緩慢的上升，當卡拉膠在0．2%～0．3%之間時，斷裂位移隨著卡拉膠的增加變化急劇的上升，當卡拉膠在0．3%～0．4%之間時，斷裂位移隨著卡拉膠的增加急劇的減小。

添加卡拉膠對干掛面的彈性度影響不大，其值基本保持恒定。在面條生產加工中加入卡拉膠能增加面條保水能力，從而延緩變硬，保持面條的新鮮和防老化。

綜上所述，從提高彈性模量增幅來看，羧甲基纖維素添加量為0．2%時彈性模量增幅達到最大;從提高抗彎能力(最大斷裂應力、最大斷裂位移)增幅來看，黃原膠添加量為 0．3%時抗彎能力增幅達到最大。

2.2 增稠劑對掛面TPA測試各參數的方差分析

為了進一步明確不同增稠劑對TPA各實驗參數的影響，對數據進行了方差分析，分析結果如表1所示。

從表1可以看到，海藻酸鈉對蒸煮后掛面的內聚性、彈性和回復性影響極顯著，對硬度和粘性影響顯著;羧甲基纖維素對蒸煮后掛面的硬度、彈性、耐咀性和回復性影響極顯著;黃原膠對蒸煮后掛面的硬度、內聚性、耐咀性和回復性影響極顯著;卡拉膠對蒸煮后掛面的內聚性、彈性、耐咀性和回復性影響極顯著，對粘性影響顯著。

2.3 增稠劑對掛面TPA測試各參數的相關性分析

由表2可見，添加四種增稠劑的干掛面所測得的彈性模量和斷裂位移都與其蒸煮品質有好的相關性。而干掛面的彈性模量和斷裂位移的測定值與其蒸煮品質之間具體的關系是不確定的，即同樣的彈性模量和斷裂位移的測定值，其蒸煮品質的值不一定完全相同，反之蒸煮品質相同的試樣，其干掛面的彈性模量和斷裂位移的測定值不一定完全相同。為了進一步確定添加不同增稠劑干掛面力學特性與其蒸煮品質之間的關系，分別以干掛面的彈性模量和斷裂位移為因變量，以與干掛面力學性質相關性較高的指標為自變量，進行了多元回歸分析。

2.4 添加增稠劑的干掛面的力學特性與其蒸煮品質間的相關性分析

從表3可以看出，添加不同增稠劑，干掛面彈性模量和斷裂位移基于蒸煮品質的回歸模型決定系數均高達0．92以上。表明干掛面的彈性模量和斷裂位移可以綜合的反映蒸煮掛面的硬度、彈性、內聚性、回復性和耐咀性指標。

3 結論

3.1 羧甲基纖維素添加量為0．2%時彈性模量達到最大，黃原膠添加量為0．3%時抗彎能力達到最大。羧甲基纖維素和黃原膠對蒸煮后掛面的硬度有極顯著影響，海藻酸鈉對蒸煮后掛面的硬度有顯著影響;海藻酸鈉、羧甲基纖維素和卡拉膠對蒸煮后掛面的彈性有極顯著影響;羧甲基纖維素、黃原膠和卡拉膠對蒸煮后掛面的耐咀性有極顯著的影響;四種添加劑對蒸煮后掛面的回復性均有極顯著影響;海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠對蒸煮后掛面內聚性有極顯著影響;海藻酸鈉和卡拉膠對蒸煮后掛面粘性有顯著影響。

表3 以干掛面力學特性為因變量的回歸模型Table 3 Significant regression equation with mechanical property of dry noodles as the single independent

圖4 卡拉膠對掛面力學特性的影響Fig．4 Effect of Carrageenan on mechanical properties of dry noodles

3.2 添加四種增稠劑，干掛面的彈性模量和斷裂位移與其蒸煮品質的回歸模型決定系數都在0．92以上。干掛面的彈性模量和斷裂位移可以綜合的反映蒸煮掛面的硬度、彈性、內聚性、回復性和耐咀性指標，可以通過直接測定干掛面的力學特性來預測掛面的蒸煮品質。

［1］李里特，江正強．添加劑在面條加工中的應用和開發［J］．鄭州糧食學院學報，1999，20(4):25-27．

［2］Collar C，Andreu P，Martinez J C，et al．Optimization of Hydrocolloid Addition to Improve Wheat Bread Dough Functionality:A Response Surface Methodology Study［J］．Food Hydrocolloids，1999，13(6):467-475．

［3］鐘麗玉．面條添加劑的機理研究［J］．中國糧油學報，1994，9(3):22-26．

［4］趙振玲，于功明，劉洪武，等．海藻酸鈉對面條質構影響的研究［J］．糧食加工，2008，33(1):78-81．

［5］張劍，李夢琴，范亞萍，等．增稠劑對鮮濕面條改良效果的研究［J］．食品工業科技，2007，28(6):185-186．

［6］姜松，賈瑜，程紅霞，等．基于壓桿大撓度理論的掛面彈性模量測定方法［J］．中國糧油學報，2010，25(7):106-109．

［7］程紅霞．添加淀粉和蛋白對掛面力學特性影響的研究［D］．鎮江:江蘇大學食品與生物工程學院，2010．

［8］姜松，劉瑞霞，陳章耀，等．基于壓桿屈曲大撓度理論的掛面彎曲折斷分析與驗證［J］．中國糧油學報，2010，25(8):117-122．

［9］林家蓮，譚云，楊榮華．潮面的品質改良劑及保存期的研究［J］．中國糧油學報，2002，17(3):55-58．

［10］王悅秀 ．CMC 在面食類和冷飲、飲料中的應用［J］．山西食品工業，1999(2):36-37．

［11］林向陽．羧甲基纖維素對面包品質的影響［J］．邵陽高等專科學校學報，2000，13(3):213-215．

［12］陳海峰，楊其林，姚科，等．黃原膠對面條品質的影響［J］．糧食加工，2008，33(1):70-74．