堿性鹽對面團流變特性及面條品質的影響

范會平，陳月華，卞科，鄭學玲，艾志錄*

1(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州，450002) 2(農業部大綜糧食加工重點實驗室，河南 鄭州，450002) 3(河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州，450001)

面條是中國、日本和韓國等亞洲國家的主食之一。隨著現代生活水平的不斷提高，人們不僅對面條的外觀品質和營養價值有了較高要求，而且對面條的內在品質如彈性和韌性等性能的要求也越來越高。“堿”作為一種很重要的添加劑，對面條的品質可起到顯著的改良作用，適量的堿可以使面粉在受熱時吸收水分達到良好的黏彈性。堿水不僅能與面粉中的黃酮類化合物反應使面條呈現特有的黃色、產生獨特的風味，還有防腐、中和酸等功能[1-2]。通常添加的“堿”包括Na2CO3、K2CO3，甚至是NaOH，或者是上述某幾種化合物的混合物。醫學認為，人體食用過多的鈉鹽是導致高血壓和心血管疾病的原因之一，減少鈉離子的攝入無疑能降低這種風險。同時，K2CO3溶解度高、堿性強，因此使用K2CO3代替Na2CO3作為制作面條的堿水劑是很有價值的[3-4]。然而，國外關于面條方面的研究多集中于加工工藝的改進，蛋白質含量對面條品質改良劑的研制以及面條品質評價方面的完善與改進等多個方面，國內以往的主要研究也多是集中在生產工藝的改良和后期輔助添加劑的研究，對于其他方面的研究才剛剛開始，有關制作條件對其品質效果的影響研究則更為少見[5]。本實驗通過測定添加不同比例、不同添加量的堿性鹽(Na2CO3+K2CO3)的面團流變特性和面條品質的相關指標，考察堿性鹽對面團流變特性和面條品質的影響，以期為面條的現代工業化生產提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

實驗選用益海嘉里(鄭州)食品工業有限公司提供的西農979小麥，按AACC26-21A方法制粉，出粉率約為66%。依據GB 5009.3—2010測得其水分含量為13.9%；依據GB/T 24872—2010測得其灰分含量為0.54%；依據GB 5009.5—2010測得其粗蛋白含量為13.4%(以干基計)。

1.2 主要儀器與試劑

布勒磨粉機；Brabender粉質儀、Brabender拉伸儀，德國Brabender有限公司；JNMZ.200型和面機、JMTD-168/140型面條機，北京東孚久恒儀器技術有限公司；TA-XT Plus質構儀， Stable Micro System Ltd.UK；TA-XT2i質構儀，Stable Micro System Ltd；HWS恒溫恒濕箱，寧波東南儀器有限公司；1100L型電子天平,常熟市金羊砝碼儀器有限公司；快速冷凍機，鄭州格美制冷設備有限公司；6 L真空冷凍干燥機，美國LABCONCO公司；3D快速粘度儀(RVA)，波通瑞科儀器(北京)有限公司。Na2CO3、K2CO3均為分析純，洛陽市化學試劑廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 面團的流變性質及糊化特性測定

(1)面團粉質特性測定

參照GB/T 14614—2006[6]的方法，取面粉300g(以14%濕基為基準)分別添加相當于小麥粉0.4%的堿性鹽(Na2CO3與K2CO3質量比以下簡稱為N/K分別為1∶0、0.8∶0.2、0.6∶0.4、0.4∶0.6、0.2∶0.8、0∶1)和相當于小麥粉0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的堿性鹽(N/K為0.8∶0.2)，測定各種面團的形成時間、吸水率、穩定時間、弱化度、粉質質量指數，同時做試劑空白實驗。

(2)面團拉伸特性測定

參照GB/T 14615—2006[7]的方法，添加1.3.1(1)所述比例和添加量的堿性鹽，在1.3.1(1)測定的形成時間附近停止，測定醒發45、90、135 min時面團的拉伸阻力、延伸度、拉伸曲線面積，同時做試劑空白實驗。

(3)面條粉糊化特性測定

參照GB/T 24853—2010[8]的方法，將分別添加1.3.1(1)所述比例和添加量堿性鹽的小麥粉制成面條，用經冷凍干燥粉碎后的面條粉按標準程序1進行糊化特性測定，繪制出RVA變化的黏度曲線，測出各種面糊的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間、糊化溫度，同時做試劑空白實驗。

1.3.2 面條品質分析

(1)面條制作

小麥粉+堿性鹽+水→和面→面絮→熟化→壓片→面片→熟化→壓片→切條

準確稱取小麥粉100 g(以14%濕基為基準)，量取35 mL水及所需添加量的堿性鹽經7 min和面、15 min 25 ℃熟化后于壓輥間距2.0 mm處壓片，面片經4次復合壓延后再于25 ℃下熟化30 min，依次在軋距3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0 mm處各壓延1次，最后將面片切成2 mm寬，1 mm厚的長面條。

(2)面條蒸煮特性的測定

面條蒸煮特性的測定參照朱科學[9]和師俊玲[10]等人的方法進行。準確稱取25.00 g面條于盛有500 mL煮沸蒸餾水的鍋中，保持水的微沸狀態，煮至最佳時間(從2 min開始每隔10 s取一根面條于兩個玻璃板間擠壓，觀察面條內部中心白點消失的時間，即為最佳時間)。將煮至最佳時間的面條樣品撈出，在盛有300 mL蒸餾水的不銹鋼盆中浸水冷卻30 s后撈出，置于漏水容器中自然晾置5 min，稱重；收集面湯冷卻至室溫后定容至500 mL，量取50 mL于已恒重的100 mL小燒杯中，在105 ℃的烘箱中烘干至恒重，同時做平行實驗。按照公式(1)、(2)計算：

(1)

式中：M1，煮后面條質量，g；M0，煮前面條質量，g。

(2)

式中：m，50 mL面湯干物質質量，g；M，煮前面條質量，g；w，濕面條水分含量，%。

(3)面條的質構測定

面條質構分析參照胡坤[11]和單珊[12]方法進行。準確稱取25.00 g面條置于盛有500 mL煮沸蒸餾水的鍋中，保持水的微沸狀態，煮至最佳時間撈出，浸入盛有300 mL涼水的不銹鋼盆中冷卻30 s后撈出、瀝干，室溫下靜置2 min后用質構儀測定分析。測試時每次選3根外觀平整、表面光滑的面條置于載物臺，同時每個樣做6個平行，取平均值。

測定模式：測定受壓力；測定選項：回復到開始； 測定前速度：2.0 mm/s；測前速度：2.0 mm/s；測定后速度：2.0 mm/s；應變位移：75%；引發類型：自動；引發力: 5.0 g；獲取數據速率：200 pps；探頭類型: HDP/PFS。

1.4 數據處理

數據全部采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 23.0進行處理。

2 結果與分析

2.1 堿性鹽對面團粉質特性的影響

不同N/K比例、不同添加量的堿性鹽對面團粉質特性的影響如表1所示。

由表1可知，與對照組相比，堿性鹽能顯著(p<0.05)提高面團的形成時間、吸水率、穩定時間及粉質質量指數。隨著堿性鹽中K2CO3比重的增加，面團的形成時間、穩定時間、粉質質量指數整體均顯著(p<0.05)下降。原因可能是：(1)添加堿性鹽使得面團的pH值遠離蛋白質的等電點使蛋白質的溶解度升高、空間充分伸展；(2)鈉離子和鉀離子的鹽溶作用強化了面筋網絡，使面團彈性增加、加工耐力得到改善，表現在穩定時間增加。但是，由于鈉離子和鉀離子對面團的作用不同，隨著K2CO3比重的增加面團的穩定時間有所縮短，這與楚炎沛的研究結果相一致[5]。面團的弱化度隨K2CO3比重的增加而增加，且在K2CO3比重不低于60%時能顯著(p<0.05)提高面團的弱化度，相同添加量的Na2CO3和K2CO3，Na2CO3較K2CO3改良效果好。

表1 堿性鹽對面團粉質特性的影響Table 1 The effect of alkaline salt on farinograph properties of dough

注：同列中各小節不同字母表示差異性顯著(p<0.05)，表2、3、4同。

隨著堿性鹽添加量的不斷增大，面團形成時間和穩定時間整體都呈現在添加量范圍為0～0.4%顯著(p<0.05)增加，0.4%～0.6%顯著(p<0.05)減小，0.6%～1.2%基本平穩的趨勢且在0.4%時達到最大值。原因可能是堿性鹽添加量在0～0.4%范圍內麥谷蛋白的二硫鍵加強，更耐攪拌、韌性變好，但過度加堿反而導致麥谷蛋白中的二硫鍵斷裂，半胱氨酸被破壞[14]；面團吸水率在實驗范圍內顯著(p<0.05)增加，原因可能是堿性鹽溶于水后產生的堿性作用影響了淀粉的溶解性、增加了淀粉的吸水率[13]。

綜上可知，一定添加量范圍內的堿性鹽可提高面團吸水率、降低面筋的筋度、改善面團加工性能，但過度添加反而破壞面團的組織結構、減弱面團的加工性能。原因可能是堿性鹽通過改變面團pH值和鹽溶作用影響蛋白質的物化性質進而影響面團特性。

2.2 堿性鹽對面團拉伸特性的影響

不同N/K、不同添加量的堿性鹽對面團拉伸特性的影響如圖1所示。

圖1 不同N/K對拉伸面積的影響
Fig.1 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on energy

圖2 堿性鹽添加量對拉伸面積的影響
Fig.2 The effect of alkaline salt addition on energy

圖3 堿性鹽不同N/K對拉伸阻力的影響
Fig.3 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on resistance to extension

圖4 堿性鹽添加量對拉伸阻力的影響
Fig.4 The effect of alkaline salt addition on resistance to extension

圖5 堿性鹽不同N/K對延伸度的影響
Fig.5 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on extensibility

圖6 堿性鹽添加量對延伸度的影響
Fig.6 The effect of alkaline salt addition on extensibility

由圖1～圖6可知，與對照組相比，堿性鹽使得同一面團隨著醒發時間的延長，面團的拉伸面積、拉伸阻力先增大后減小且在90 min達到最大值，而延伸度則隨著醒發時間延長而降低。堿性鹽N/K比例不同在面團醒發過程中對拉伸面積總體上無顯著影響差異(90 min K2CO3為堿性鹽比重的20%及80%除外)；面團醒發時間為90 min和135 min時，面團拉伸阻力隨著K2CO3比重增加而升高，但在醒發時間為45 min時，面團拉伸阻力先隨著K2CO3增加而增大，隨著K2CO3的進一步增大，面團拉伸阻力反而下降； 面團醒發時間為45、90和135 min時整體上都能顯著(p<0.05)降低面團延伸度(在面團醒發90 min K2CO3為堿性鹽比重的60%、80%及100%時除外)。

隨著堿性鹽添加量的不斷增大，45、90和135 min時面團的拉伸面積整體呈現先上升后下降，且在1.0%出現拐點。45 min時的延伸度由原小麥粉的133.5 mm先上升到添加量0.1%時的143.0 mm，后驟降0.6%處的94 mm后再上升；135 min時的延伸度由原小麥粉時的143 mm先上升到添加量0.1%時的149 mm后驟降到0.2%處的64 mm后趨于平穩。說明少量的堿性鹽增加麥醇溶蛋白的流動性、易變性及黏結力使面團具有流動性，但堿性鹽過量加入反而破壞面團的流動性。原因可能是添加0.6%的堿性鹽使面團pH處于麥谷蛋白等電點附近蛋白質形成球狀界面，同時此pH已超過麥醇溶蛋白等電點使蛋白質溶解度增加、空間充分伸展有利于面團的流動性、延伸性增強[14]；堿性鹽過量或面團醒發時間過長，破壞了面團的內部結構。

由上述可知，堿性鹽提高面團的拉伸面積及拉伸阻力，而降低面團的延伸度；同一面團隨著醒發時間的延長，面團的拉伸阻力面積、拉伸阻力先增大后減小且在90 min達到最大值，而延伸度則隨著醒發時間延長而降低。

2.3 堿性鹽對面粉淀粉糊化特性的影響

不同N/K比例、不同添加量的堿性鹽對面粉淀粉糊化特性的影響如表2所示。

由表2可知，與對照組相比，堿性鹽能顯著(p<0.05)增加淀粉的峰值黏度、最低黏度、最終黏度、回生值和峰值時間，使得小麥粉的糊化溫度升高、衰減值減少。小麥粉的峰值黏度、衰減值、最終黏度和峰值時間在K2CO3比重0～40%之間增加、60%～100%之間先減少再增加且在80%出現拐點。

在試驗添加量范圍內，峰值黏度、最低黏度、最終黏度、峰值時間和回生值隨添加量的增加都分別在添加量0.2%和0.4%時出現拐點，且在堿性鹽添加量為0.8%時達到最低。原因可能是在堿性鹽存在的情況下，隨著溫度的不斷提高，小麥粉中直鏈淀粉和由支鏈淀粉降解釋放出來的直鏈淀粉不斷聚合，隨著堿性鹽添加量不斷在增大其聚合黏度也在逐漸變大。此后由于溫度在95 ℃保持，淀粉分子間的距離逐漸拉大，溶液由凝膠態變成溶膠態導致黏度急劇下降。當堿性鹽添加量在低于0.4%的情況下加劇了其黏度下降過程，衰減值在低于0.4%條件下逐漸上升，但由于其加速下降的幅度沒有峰值黏度增大幅度快，所以最低黏度仍舊呈上升趨勢。但當堿性鹽添加量大于0.4%時，堿性鹽又阻礙淀粉稀釋過程使衰減值逐漸降低。當快速黏度儀的溫度重新保持50 ℃時，淀粉分子重新聚合溶液又從液態向凝膠態轉變。此時，當堿性鹽添加量低于0.4%的情況下，堿性鹽加劇了這種回生過程，所以淀粉最終黏度逐漸增大；但當添加量大于0.4%時堿性鹽加劇的速度放慢，此時盡管淀粉最終黏度增大，但回生值卻呈逐漸降低趨勢[15-16]。

表2 堿性鹽對面條粉糊化特性的影響Table 2 The effect of alkaline salt on the pasting properties of noodle power

綜上可知，堿性鹽的添加對小麥粉峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間及糊化溫度都有影響，使小麥粉峰值時間延長；糊化溫度隨著堿性鹽添加比例和添加量的變化而變化，但是方差分析表明堿性鹽對淀粉的糊化溫度的影響差異不顯著，這表明糊化溫度在堿性條件下相對穩定。

2.4 堿性鹽對面條蒸煮特性的影響

不同N/K、不同添加量的堿性鹽對面條蒸煮特性的影響如表3所示。

由表3可知，與對照組相比，堿性鹽能顯著(p<0.05)增加面條蒸煮損失率。隨著K2CO3在堿性鹽中比重的增加，面條的吸水率整體呈增加趨勢，但面條的蒸煮損失率整體無顯著變化；隨著堿性鹽添加量的不斷增大，面條的蒸煮吸水率整體呈先顯著(p<0.05)上升后顯著(p<0.05)下降趨勢，在添加量為0.2%時達到最大值，蒸煮損失率整體呈顯著(p<0.05)上升趨勢。

表3 堿性鹽對面條蒸煮特性的影響Table 3 The effect of alkaline salt on the cookingproperties of noodles

原因可能是隨著堿性鹽添加量的增加，煮面水的pH值增大、淀粉的流失量增大；而淀粉含量與蛋白質失落率呈顯著正相關(r=0.717 8)，蛋白質的失落率增大則可能是由于蛋白質含量的相對減小弱化了面筋網絡，使得面條在煮制過程中有一部分網絡碎片被帶進面湯中[10,17]。

綜上可知，堿性鹽能顯著增加面條的蒸煮損失率。隨著K2CO3在堿性鹽中比重的增加，面條的吸水率整體呈增加趨勢，但面條的蒸煮損失率整體無顯著變化；隨著堿性鹽添加量的不斷增加，面條的吸水率呈先顯著(p<0.05)上升后顯著(p<0.05)下降趨勢且在添加量為0.2%處達到最大值，而蒸煮損失率整體呈顯著(p<0.05)上升趨勢。

2.5 堿性鹽對面條質構特性影響

不同N/K、不同添加量的堿性鹽對面條質構特性的影響如表4所示。

表4 堿性鹽對面條質構特性的影響Table 4 The effect of alkaline salt on the texture properties of noodles

由表4可知，與對照組相比，堿性鹽總體上能增加面條的硬度、回復性、黏聚性、膠著性和咀嚼性；隨著堿性鹽添加量的增加面條硬度呈波浪形且在添加量為0.8%處達到最大值，原因可能是當堿性鹽的添加量在0.8%以下時堿性鹽與面筋蛋白爭奪自由水分使得面團顯得較為干燥，因此硬度有所回升。然而，過度干燥的面團組織會變得更加松散導致硬度下降。

綜上可知，堿性鹽對面條的硬度、黏著性、回復性、黏聚性、彈性、膠著性和咀嚼性的整體影響差異都不顯著。

3 結論

(1)堿性鹽可提高面團的吸水率、拉伸面積、拉伸阻力，降低面團的延伸度。同一面團隨著醒發時間的延長，面團的拉伸面積、拉伸阻力先增大后減小且在90 min達到最大值，而延伸度則隨著醒發時間延長而降低。

(2)堿性鹽對小麥粉峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度、回生值、峰值時間及糊化溫度都有影響，使小麥粉峰值時間延長、糊化溫度隨著堿性鹽添加比例和添加量的變化而變化，但對糊化溫度的影響差異不顯著，這表明糊化溫度在堿性條件下相對穩定。

(3)堿性鹽能顯著(p<0.05)增加面條的蒸煮損失率，增加面條的硬度、膠著性、回復性、黏聚性和咀嚼性。隨著K2CO3在堿性鹽比重的增加，面條的吸水率整體呈增加趨勢，但面條的蒸煮損失率整體無顯著變化；隨著堿性鹽添加量的不斷增加，面條的吸水率呈先顯著(p<0.05)上升后顯著(p<0.05)下降的趨勢且在添加量為0.2%處達到最大值，而蒸煮損失率反而整體顯著(p<0.05)上升。