添加細(xì)菌纖維素?zé)o明礬馬鈴薯淀粉粉條的實(shí)驗(yàn)研究

郝建東，張 力，賀雅欣，劉照洋

(1. 天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院，天津 300457；2. 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457)

添加細(xì)菌纖維素?zé)o明礬馬鈴薯淀粉粉條的實(shí)驗(yàn)研究

郝建東1，張 力2，賀雅欣2，劉照洋2

(1. 天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院，天津 300457；2. 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457)

用細(xì)菌纖維素替代明礬為食品添加劑，可制得品質(zhì)較好的馬鈴薯淀粉粉條．通過品質(zhì)測定確定當(dāng)細(xì)菌纖維素的添加量為0.20%,時粉條品質(zhì)最佳，糊湯度為0.113優(yōu)于市售馬鈴薯淀粉粉條的0.335，斷條率與市售粉條相同均為0，咀嚼度為2.092,g與市售粉條的咀嚼度2.437,g接近．

細(xì)菌纖維素；粉條；馬鈴薯淀粉；食品添加劑

粉條在中國和韓國銷量很大，以綠豆、蠶豆、豌豆等豆類淀粉制作的粉條質(zhì)量為佳，但價格較高．薯類、玉米產(chǎn)量大，淀粉價格低，但其不溶性直鏈淀粉含量少，制作的粉條易斷條糊湯，色澤差．添加明礬(KAl(SO4)2·12H2O)的傳統(tǒng)工藝可顯著改善粉條的品質(zhì)[1]．馬鈴薯在我國年產(chǎn)量非常高，主要作為蔬菜和淀粉原料，價格低廉且無異味，是生產(chǎn)傳統(tǒng)粉條的主要原料[2]．但是，長期攝食含鋁的食物會影響腸道中礦物質(zhì)元素的吸收，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥，同時也會影響神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)，致使腦神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育不良而智力低下．世界衛(wèi)生組織已于1989年正式把鋁確定為食品污染物并要求加以控制．我國GB 2762—2012[3]規(guī)定食品中鋁含量不可超過100,mg/kg(干樣品)，折算成明礬的用量不可超過0.1%(干樣品)．

細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose，BC)是由細(xì)菌產(chǎn)生的可被生物降解的天然納米結(jié)構(gòu)高分子材料，并具有優(yōu)于其他天然纖維素的許多特性，近年來成為國內(nèi)外生物材料研究的熱點(diǎn)之一[4-5]，在食品工業(yè)中可以作為增稠劑、膠體填充劑和食品原料．BC作為天然纖維素同樣具有膳食纖維的減肥特性[6]．目前，已有將BC用于發(fā)酵香腸、酸奶及冰激凌的生產(chǎn)研究報道[7]，本文研究了BC替代明礬制作馬鈴薯淀粉粉條的配方和工藝．

1 材料與方法

1.1 原料

馬鈴薯淀粉(生粉)品質(zhì)符合GB/T 8884—2007[8]，由無錫市天之源食品有限公司生產(chǎn)，規(guī)格為200,g×12袋．東北鄉(xiāng)村土豆粉條由齊齊哈爾弘旭淀粉有限公司生產(chǎn)．BC為本實(shí)驗(yàn)室自行培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)菌種為木葡糖醋酸桿菌(Acetobacter xylinum) CGMCC1.1812，由工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保藏．

1.2 儀器

電子天平，上海精密儀器公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；T100型標(biāo)準(zhǔn)疏解機(jī)，美國AMC公司；LM-20型壓面器，永康市千團(tuán)貿(mào)易有限公司；YLER型電爐，永康市順翔電器廠；WFJ72型可見分光光度儀，上海光譜儀器有限公司；TA．XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System公司.

1.3 粉條制作方法

1.3.1 BC前處理

BC溶液的制備：取本實(shí)驗(yàn)室制備的BC膜經(jīng)堿洗、水洗去堿，加適量水疏解，均質(zhì)得BC溶液．

BC含水率的測定：取5個稱量瓶用水洗干凈，置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥后移入干燥器內(nèi)冷卻，標(biāo)記序號．用分析天平依次測每個瓶子的質(zhì)量(含瓶蓋)，記為m0；向每個稱量瓶中依次加入5,mL BC溶液，測其質(zhì)量，記為m1；將5個稱量瓶置于電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，烘烤完畢移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后用分析天平逐一測其質(zhì)量，記為m2，按式(1)計算含水率．

電熱鼓風(fēng)干燥箱測定含水率設(shè)定條件一：105,℃干燥0.5,h．設(shè)定條件二：60,℃干燥2,h．每一條件測5組含水率取算數(shù)平均值，可知兩條件下的含水率誤差小于2%,，其平均含水率的均值為98.99%,．

1.3.2 制芡

制芡是制作粉條的主要工序．將少量馬鈴薯淀粉、BC溶液與適量的水混合，在水浴條件下緩慢加熱至馬鈴薯淀粉溶液糊化．期間朝著同一方向不斷攪拌，直至馬鈴薯淀粉溶液呈糊狀，顏色發(fā)青，即為熟芡．

1.3.3 和面

將制好的熟芡與適當(dāng)?shù)鸟R鈴薯淀粉混合，不斷揉搓，至面團(tuán)表面光滑不粘手即可．

1.3.4 擠壓成型

將和好的面團(tuán)放入壓面機(jī)內(nèi)，事先將水燒至沸騰狀態(tài)，將粉條擠入水中沸煮2,min，鍋中的粉條要輕輕攪拌，防止因?yàn)闆]有攪拌發(fā)生粘連和攪拌過猛發(fā)生斷條的情況．

1.3.5 冷卻、老化

將煮熟的粉條撈入4,℃的涼水中冷卻3,min，然后撈出粉條晾在架子上，0～25,℃條件下老化24,h得到干粉條；也可從涼水中撈出直接冷藏凍干．

1.4 制芡用水量的確定

在添加BC無明礬馬鈴薯淀粉粉條的研制過程中，通過前期多次的預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)以10,g制芡馬鈴薯淀粉為基準(zhǔn)時，制芡用水(含BC溶液中的水分)少于100,g時制得的熟芡較黏稠，和成的面團(tuán)質(zhì)地干硬，無法從擠壓器中擠出較好的粉條；反之，制芡用水(含BC溶液中的水分)大于140,g時制得的熟芡較稀，達(dá)不到要求的黏度，擠出的粉條都斷成2～3,cm的小段．于是將制芡用水(含BC溶液中的水分)控制在120,g，制成熟芡；用其與140～160,g馬鈴薯淀粉混合和面，得到了質(zhì)地和擠壓效果較好的面團(tuán)．

1.5 BC用量范圍的確定

BC以其溶液的方式添加，但在實(shí)驗(yàn)中添加量均按其含水率折算成其中純BC質(zhì)量計．通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)BC的添加量小于0.14%,時，擠壓出的粉條易發(fā)生斷條，入水即斷裂成多根，無法制得符合要求的粉條；同時，當(dāng)BC的添加量大于0.32%,時，擠壓出的粉條在水中易粘連成塊，并條效果尤其明顯．最終確定BC的添加量在0.14%～0.32%,，并在此區(qū)間內(nèi)取不同點(diǎn)研究BC對粉條品質(zhì)的影響．

1.6 粉條性能的測試

1.6.1 斷條率的測定

取20根沒有機(jī)械損傷的長度為20,cm的粉條，在1,L水中微沸煮30,min后過濾除水，數(shù)其中完整的粉條數(shù)，重復(fù)3次取平均值．?dāng)鄺l率按式(2)計算[7]．

1.6.2 糊湯度的測定

取10,g干粉條于200,mL沸水中，加熱沸騰20,min，期間不斷加沸水使之保持200,mL．取湯汁定容至200,mL，在可見分光光度儀650,nm處用1,cm比色皿測定其溶液的吸光度，每組樣品重復(fù)3次，取平均值[9]．

1.6.3 質(zhì)構(gòu)參數(shù)的測定

硬度：表示產(chǎn)品發(fā)生一定程度形變時產(chǎn)生的最大應(yīng)力，數(shù)值為一次壓縮過程中的壓力峰值，單位為g.

黏聚性：指樣品內(nèi)部黏結(jié)程度和抵抗外界破壞的能力，為第2次穿沖的做功面積除以第1次穿沖的做功面積．

彈性：表示物體在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)撤去外力后恢復(fù)原來狀態(tài)的能力，數(shù)值上為除去外力后長度與原長度的比值．

咀嚼度：數(shù)值上為硬度、彈性和黏聚性三者的乘積，單位為g．

拉伸距離：表示粉條在外力作用下能夠被拉伸的最大距離，數(shù)值為粉條被拉伸到的最大長度減去粉條的原長度．

選取粗細(xì)均勻、無彎曲、無損傷的干粉條若干，在沸水中煮沸10,min后撈出進(jìn)行硬度、黏聚性、彈性、咀嚼度和拉伸距離的測定．

測定硬度、黏聚性、彈性和咀嚼度時，吸去粉條表面水分，在每根粉條上3個不同位置截取長度0.5～1.0,cm，用游標(biāo)卡尺量取其直徑，并計算平均值，然后用質(zhì)構(gòu)儀按照以下條件進(jìn)行測定．每次測量1根，每組測3根，取平均值[9]．測試條件：探頭P36-R，觸發(fā)力5,g，測試前速度2,mm/s，測試速度1,mm/s，測試后速度1,mm/s．

測定拉伸距離時，吸去粉條表面水分，在每根粉條上截取長度5.5,cm，用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定，每次測試1根，每組測3根，計算平均值[8]．測試條件：探頭AKIE，觸發(fā)力5,g，測試前速度2,mm/s，測試速度3.3,mm/s，測試后速度10,mm/s，距離75,mm．

2 結(jié)果與分析

2.1 BC用量對斷條率的影響

根據(jù)BC用量的多少，分析其對粉條斷條率的影響，結(jié)果見表1．隨著BC用量的增加斷條率明顯下降；在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，BC用量達(dá)到0.17%,以上時，斷條率減小到零．其原因可能是，BC具有超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)加入足夠量的BC會吸附淀粉膠粒，使其形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)淀粉粒之間的相互作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)粉條斷條率的下降．

表1 BC用量對粉條斷條率的影響Tab. 1 Effect of amount of BC on the broken bar rates of noodles

2.2 BC用量對糊湯度的影響

通過測定已制備好的添加BC的干粉條，加入水中煮沸后湯的吸光度，從而判斷其糊湯程度，結(jié)果如圖1所示．在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，當(dāng)BC用量為0.17%,時，此時湯的吸光度最大，即糊湯度最高；當(dāng)BC用量為0.20%,時，此時湯的吸光度最小，即糊湯度最低．隨BC量的增加出現(xiàn)糊湯先增大后減小的現(xiàn)象，可能是由于BC分子帶有較多的—OH，持水能力較強(qiáng)[10]，自身分子間結(jié)合能力也較強(qiáng)，與馬鈴薯淀粉分子間結(jié)合能力也較強(qiáng)；在添加量較小的情況下，其分子間距離較遠(yuǎn)，持水能力的表現(xiàn)突出，使粉條的結(jié)合水含量較高，在干燥后水分蒸發(fā)形成分子空位，煮粉條時BC分子復(fù)水困難[10]，難以在自身分子間和淀粉分子間形成有效的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使淀粉分子較易溶于水中，導(dǎo)致糊湯度提高；當(dāng)BC添加量逐漸加大后，其自身分子間與淀粉分子間的結(jié)合能力凸顯，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使淀粉分子較難溶入水中，導(dǎo)致糊湯度下降．

圖1 BC用量對粉條糊湯度的影響Fig. 1 Effect of amount of BC on the paste soup level of noodles

2.3 質(zhì)構(gòu)參數(shù)的結(jié)果與分析

2.3.1 BC用量對硬度的影響

采用質(zhì)構(gòu)儀對不同BC用量粉條的硬度進(jìn)行測定，結(jié)果如圖2所示．

圖2 BC用量對粉條硬度的影響Fig. 2 Effect of amount of BC on the hardness of noodles

在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，隨著BC用量的增加，粉條硬度也不斷增加；其中當(dāng)BC用量在0.17%～0.25%,時，隨著BC用量的增加，粉條硬度有更快的增加趨勢．其可能原因是BC具有高化學(xué)純度和高結(jié)晶度[10]，且其含量越多淀粉分子間結(jié)合的越牢固，使粉條的硬度隨BC用量增加而增加．當(dāng)BC量增大到一定量后，由于其持水量較大，BC的加入使粉條結(jié)構(gòu)中的結(jié)合水增多，干燥時汽化了一部分結(jié)合水，在第二次水煮時由于BC的復(fù)水能力較差，汽化的這部分結(jié)合水不能重新加入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成空位，削弱了其增強(qiáng)淀粉分子結(jié)合力的作用，使硬度的增加趨緩．

2.3.2 BC用量對黏聚性的影響

BC用量對粉條黏聚性的影響結(jié)果如圖3所示．在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，隨著BC用量的增加，粉條的黏聚性先增加后下降，當(dāng)BC用量為0.17%,時，粉條的黏聚性最大．其原因可能是由于BC與馬鈴薯淀粉分子的結(jié)合力，自身分子間的結(jié)合力都較強(qiáng)并且與水分子結(jié)合能力也較強(qiáng)，當(dāng)加入量較少時引入的結(jié)合水較少，干燥后留下的分子空位也較少，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較緊密，BC加強(qiáng)分子間作用力的作用明顯，當(dāng)BC加入量較多時，引入的結(jié)合水較多，干燥后留下的分子空位也較多，削弱了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粉條第二次水煮后由于BC復(fù)水性較差，空位不能被填補(bǔ)，從而出現(xiàn)黏聚性先增加后減小的現(xiàn)象．

圖3 BC用量對粉條黏聚性的影響Fig. 3 Effect of amount of BC on the cohesiveness of noodles

2.3.3 BC用量對彈性的影響

BC用量對粉條彈性的影響結(jié)果如圖4所示．在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，當(dāng)BC用量在0.17%～0.20%,時，粉條彈性變化較明顯且隨BC用量增加而減?。谇捌趯?shí)驗(yàn)中曾發(fā)現(xiàn)，BC濕膜經(jīng)擠壓后變形，當(dāng)外力移除后形變不能恢復(fù)，這可能是導(dǎo)致粉條彈性隨BC加入量減小的原因．

2.3.4 BC用量對咀嚼度的影響

BC用量對咀嚼度的影響結(jié)果如圖5所示．在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，隨著BC用量的增加，粉條咀嚼度先增加后下降，但下降不明顯．其原因可能是BC具有很強(qiáng)的持水能力且能夠相互交織形成發(fā)達(dá)的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨著BC含量的增加，粉條的結(jié)合水量增加且具有更好的空間結(jié)構(gòu)，粉條的咀嚼度得到明顯改善；當(dāng)BC用量超過一定限度時，由于其持水性較強(qiáng)，粉條含結(jié)合水量不斷增加，干燥后留下的空位增多，第二次水煮后不能填補(bǔ)的空位也較多，使得粉條的咀嚼度小幅度下降．

圖4 BC用量對粉條彈性的影響Fig. 4 Effect of amount of BC on the elasticity of noodles

圖5 BC用量對粉條咀嚼度的影響Fig. 5 Effect of amount of BC on the chewiness of noodles

2.3.5 BC用量對拉伸距離的影響

BC用量對粉條拉伸距離的影響如圖6所示．

圖6 BC用量對粉條拉伸距離的影響Fig. 6Effect of amount of BC on the stretching distance of noodles

在150,g和面淀粉和10,g制芡淀粉中，當(dāng)BC用量為0.20%,時，粉條的拉伸距離最大．其可能原因是BC具有較強(qiáng)剛性，彈性模量大，纖維模數(shù)為一般纖維的數(shù)倍至10 倍以上，并且抗拉強(qiáng)度高且具有很強(qiáng)的持水能力．隨著BC用量的增加使得粉條的拉伸強(qiáng)度不斷增強(qiáng)；當(dāng)超過一定限度時粉條含結(jié)合水率上升，水分一定程度阻礙了BC間形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得粉條拉伸強(qiáng)度下降[10]．

2.4 BC最佳添加量的確定

將添加BC馬鈴薯淀粉粉條的5個添加量的5組性能綜合對比，確定了其中的最佳添加量．由表2可以看出：第3組的BC添加量適中，斷條率為零，說明粉條煮后不易斷，品相較好；吸光度最低，說明粉條煮后粉條中淀粉流失最少；硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度均適中，表明粉條的口感相比于其他方案較好；拉伸距離為5組中最大．

表2 不同配方粉條的性能對比Tab. 2 Performance comparison of noodles made with different formulations

2.5 市售傳統(tǒng)馬鈴薯淀粉粉條與添加BC粉條的物性對比

選擇市場上品質(zhì)優(yōu)良的東北鄉(xiāng)村馬鈴薯淀粉粉條(由齊齊哈爾弘旭淀粉有限公司生產(chǎn))，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下對其進(jìn)行物性測試，結(jié)果見表3．

表3 市售傳統(tǒng)馬鈴薯淀粉粉條與BC粉條的物性數(shù)據(jù)對比Tab. 3 Physical property comparison of traditional potato starch noodles and BC noodles

粉條的斷條率和糊湯度為消費(fèi)者在煮粉條時用視覺即可直接判斷的指標(biāo)，咀嚼度為食物口感的綜合指標(biāo)也可直接感知；而硬度、黏聚性、彈性、拉伸距離消費(fèi)者較難準(zhǔn)確判斷，需通過專用設(shè)備測定．因此，在粉條諸多物性數(shù)據(jù)中最重要的指標(biāo)為斷條率、糊湯度和咀嚼度．由對比結(jié)果可以看出：在斷條率方面添加BC馬鈴薯淀粉粉條和市售粉條保持一樣的水平；但在糊湯度方面添加BC馬鈴薯淀粉粉條糊湯度小于市售粉條的糊湯度，這說明在水煮條件下添加BC馬鈴薯淀粉粉條淀粉溶于水中的質(zhì)量小于市售粉條，咀嚼度和黏聚性與市售粉條接近，這說明添加BC的馬鈴薯淀粉粉條的品質(zhì)在重要指標(biāo)上都接近或超過了市售馬鈴薯淀粉粉條．雖然硬度、彈性和拉伸強(qiáng)度與市售粉條各數(shù)據(jù)有一定差異，但不同消費(fèi)者對粉條口感的要求各不相同．所以，可以說添加BC的馬鈴薯淀粉粉條已經(jīng)達(dá)到了市售粉條的一般要求，并且在有些方面優(yōu)于市售粉條．

3 結(jié) 語

將BC作為食品添加劑取代明礬應(yīng)用于制作馬鈴薯淀粉粉條，與市售傳統(tǒng)馬鈴薯粉條相比，添加BC粉條最重要的性質(zhì)達(dá)到或超過了市售粉條的性質(zhì)，表明了BC用于粉條的生產(chǎn)是可行的．

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責(zé)任編輯：郎婧

Alum-free Potato Starch Noodles with Bacterial Cellulose as Food Additive

HAO Jiandong1，ZHANG Li2，HE Yaxin2，LIU Zhaoyang2
(1．College of Chemical Engineering and Materials Science，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；2．College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China)

Bacterial cellulose was used as a food additive to substitute for alum in traditional potato starch noodles，and better quality noodles can be made．When the bacterial cellulose was 0.20%,，the best noodles with the following properties were made：the absorbance value is 0.113，,better than the 0.335,of the market potato starch noodles；the break rate is 0，the same as that of the market potato starch noodles；and the chewiness is 2.095，very close to that of the market noodles，2.437 .

bacterial cellulose；noodles；potato starch；food additive

TS236.5

A

1672-6510(2016)06-0034-05

10.13364/j.issn.1672-6510.20150132

2015-09-24；

2016-05-03

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資助項目(201410057122)

郝建東（1963-），男(滿)，天津人，副教授，haojd@tust.edu.cn.