黃原膠對冷凍熟面凍藏品質的影響

劉 倩 郭曉娜 朱科學

(江南大學食品學院， 無錫 214122)

面條作為亞洲許多國家的傳統主食，深受人們的喜愛，至今已有4000 年的演變與發展歷程[1]。伴隨著工業技術的發展，面條逐步實現了機械化生產，并在不斷地開拓創新。隨著人們對飲食健康的關注和生活節奏的加快，面條產品也在朝著健康化、方便化的方向發展。作為快節奏生活和現代食品加工技術結合的產物，冷凍熟面應運而生。冷凍熟面是指將新鮮面條熟制后快速凍結，經快速復熱便可食用的新型面制品，最早是由日本研發并投入生產。冷凍熟面以其營養、健康、方便、安全、口感良好的特點，越來越多得受到消費者的青睞[2]。

目前，國內外學者對冷凍熟面的研究主要集中在小麥粉、制作工藝、添加劑對面條品質的影響[3-5]，對于產品制成后在凍藏期間的品質變化及改良研究較少。然而凍藏對于產品同樣重要，與冷凍熟面的生產和消費密切相關。親水膠體，常被用于食品的加工助劑，提供黏稠性、膠著性、穩定性等，作為面條的改良劑，可以使面條口感爽滑、彈性好、減少“渾湯”現象的發生[6]。目前已有研究發現，在冷凍熟面中添加黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉等親水性膠體有助于改善產品品質[7]。目前鮮見黃原膠添加對冷凍熟面凍藏過程中品質的影響及機理研究。

本實驗主要研究黃原膠加入對冷凍熟面凍藏過程中品質特性(質構特性和蒸煮品質)的影響，采用差示掃描量熱儀(DSC)和低場核磁共振(NMR)研究其中水分分布和水分遷移，利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)研究微觀結構的變化，旨在為冷凍熟面的品質改良和行業發展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉：含水量13.81%，灰分質量分數0.46%，蛋白質質量分數13.53%，濕面筋質量分數31.8%，粉質特性中吸水率62.1%，面團形成時間4.1 min，穩定性8.6 min，弱化度24 FU，粉質質量指數113.7，拉伸特性中拉伸曲線面積89.0 cm2，拉伸阻力332.0 EU，拉伸度149.0 mm。食品級黃原膠、異硫氰酸熒光素(FITC)、羅丹明B。

1.2 儀器與設備

HWJZ-5型真空和面機； YJ-241型自動連續壓面機；SK-240型面條機；MDF-U5412型低溫冰箱(溫度范圍：-40～-20 ℃)；TA.XT plus型物性分析儀；DS8500型差示掃描量熱儀；MesoMR23-060V-I 型低場核磁共振分析儀；LSM710型激光共聚焦顯微鏡。

1.3 方法

1.3.1 冷凍熟面的制備工藝

空白組樣品：小麥粉+ 46%去離子水+1.5%鹽→真空和面機→靜置熟化15 min→連續壓延12道→壓片切條→煮制3.5 min→冰水冷卻1 min→瀝水1 min→-40 ℃凍結1h→-18 ℃凍藏[5]

黃原膠組樣品：將0.3%(小麥粉為基重)的黃原膠混入小麥粉中，以混粉機混勻后重復以上制作。

真空和面參數：真空度-0.08 MPa，高速攪拌120 s，低速攪拌300 s。

每組實驗至少重復3批樣品。

1.3.2 冷凍熟面質構特性的測定

通過物性分析儀測定冷凍熟面的質構特性。根據駱麗君等[8]的方法，將冷凍熟面從-18 ℃冰箱取出后，復熱90 s撈出，冷水淋洗后瀝水1 min，保鮮膜平整覆蓋后測量。使用前對儀器進行質量和高度校準。全質構測定采用 HDP/PFS 型號探頭，測試前、中、后速度均為 0.8 mm/s，校準距離 15 mm，壓縮比為 75%，時間間隔為1 s；拉伸測定采用 A/SPR 型號探頭，測試前、中、后速度分別為2、2、10 mm/s，校準距離為40 mm，拉伸距離為 90 mm，觸發力為 5 g。每個樣品至少測試 10 次取平均值，保證結果的準確性。

1.3.3 冷凍熟面蒸煮品質的測定

冷凍熟面蒸煮損失率的測定：根據文獻[9]并稍加改動：稱取25g左右的生面條按上述1.3.1的方法制作成冷凍熟面，將冷凍熟面復熱90 s，用漏勺撈出并用冷水淋洗，收集面湯和淋洗水，待冷卻至常溫后，轉移到 500 mL 的容量瓶中定容。量取100 mL 面湯于250 mL燒杯(已恒重)中，在紅外爐上蒸發掉大部分水分后，將燒杯轉移到 105 ℃烘箱中烘至恒重，按照參考文獻[9]描述的方法計算蒸煮損失率。

吸水率的測定：參照Rombouts等[10]的方法并稍加改動，稱取25 g生面條按1.3.1的方法制作成冷凍熟面，將冷凍熟面復熱90 s，用漏勺撈出并用冷水淋洗，將撈出的冷凍熟面用5張濾紙吸干面條表面水分并稱重，按照參考文獻[10]描述的方法計算吸水率。

1.3.4 冷凍熟面可凍結水含量的測定

通過差示量熱掃描儀測定可凍結水的含量，參照參考文獻[11]的方法：用刀片隨機切取約10 mg冷凍熟面樣品，將其密封于鋁制小坩堝內，準確稱量并記錄質量。測定時，以空坩堝作對照，以N2作載氣，降溫至-20 ℃并穩定5 min，再以10 ℃ / min的速率升溫至40 ℃，計算分析樣品可凍結水的焓變Hw，每個樣品平行測定3次取平均值。

(1)

式中：F為可凍結水含量/%；Hw為樣品的熔化焓值/J/g;Hi為純水結冰的熔化焓值/335J/g；Tw為樣品的含水量/%。

1.3.5 冷凍熟面水分分布的測定

面條的水分狀態的測定根據文獻[12]的方法，稱取(10.00±0.01) g 新鮮面條，用生料帶包裹好以防止測試過程中水分揮發，將樣品輕輕放置于直徑為 25 mm 的測試管中，并置于低場核磁共振測試腔體中進行試驗測試。測試程序為多層-回波(CPMG)序列參數設置：回波時間0.300 ms，采樣間隔時間3 000 ms，放大倍數1，回波4 000個，累加次數2，利用儀器自帶的程序進行數據100萬倍擬合反演得到T2弛豫圖譜[10]。

1.3.6 冷凍熟面微觀結構的測定

利用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)觀察冷凍熟面截面的微觀結構，參照Silva等[13]的方法并稍作修改：將冷凍熟面切成5mm的小段，固定在托盤上，用徠卡冷凍切片機切成10 μm的切片，用含有0.25%異硫氰酸熒光素和0.025%(m/V)羅丹明B的混合染色劑染色1 min，蒸餾水洗滌后蓋上蓋玻片，倒置于顯微鏡下觀察。

1.3.7 數據統計與分析

采用SPSS 18和Origin 8.5對數據進行處理和繪圖。選擇Duncan分析，在P<0.05檢驗水平上對數據進行顯著性分析。所有數據均來自3次以上獨立實驗測定結果的平均值，數據表示為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中質構特性的影響

質構特性對冷凍熟面的品質起到至關重要的作用，決定了消費者對于產品的接受程度。本研究采用全質構和拉伸兩種方法來對冷凍熟面的凍藏品質進行評價。

由表1可以看出，隨著凍藏時間的延長，空白組冷凍熟面的硬度、咀嚼性、彈性呈現下降的趨勢，拉斷力和拉斷距離顯著減小(P<0.05)，表明隨著凍藏時間的增加，冷凍熟面逐漸失去原有的良好的彈性、韌性、咀嚼性，導致了質構品質的降低。而黃原膠的加入使冷凍熟面的硬度、咀嚼性明顯上升，彈性輕微上升，拉斷力明顯增大，拉斷距離明顯降低。這與黃原膠的加入增強了體系的吸水能力有關，其通過自身的親水作用以及與小麥粉中的蛋白質和淀粉相互作用，形成更緊密的復合物，改善了面條的面筋網絡結構，從而改善了面條的彈性和拉伸性能[14]。在凍藏過程中，黃原膠組也呈現硬度、咀嚼性、彈性和拉伸性能下降的趨勢，但在凍藏過程及12周凍藏周期結束后，同一時間點各指標一直優于空白組。結果表明，黃原膠的加入可以使冷凍熟面彈韌爽滑，并且可以有效改善冷凍熟面在凍藏過程中的質構品質。

表1 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中質構特性的影響

注：同列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，余同。

2.2 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蒸煮品質的影響

蒸煮損失被定義為煮面水中殘留的固體物質含量，其歸因于直鏈淀粉的溶出和一些可溶性蛋白的溶解；吸水率反映了面條在煮制后的膨脹程度，吸水率過高會導致面條口感不夠彈韌且有“粘牙感”，二者被廣泛應用于評價面條的整體烹飪性[15]。

圖1表示空白和添加黃原膠的冷凍熟面在凍藏過程中的蒸煮品質變化。可以看出，在凍藏初期空白組的復煮損失率沒有顯著變化，隨著凍藏時間的延長，從第6周起復煮損失率呈現顯著上升(P<0.05)的趨勢，并在第9周時有了較大的升高。黃原膠組在凍藏過程中也呈現出復煮損失率增加的趨勢，但同一儲藏期均低于空白組，且變化相對平緩，在12周時才有了比較明顯的上升。從圖1中還可以看出，空白組和黃原膠組的復煮吸水率在凍藏過程中不斷降低，表明凍藏會影響冷凍熟面的吸水能力；添加黃原膠會使冷凍熟面吸水率降低，在凍藏過程中吸水率的下降趨勢也比較平緩，且在凍藏第9周和12周后吸水率明顯高于空白組。

結果表明，添加黃原膠可以使冷凍熟面的復煮損失率和吸水率降低，這可能是黃原膠的加入使面條的蛋白質網絡結構更加緊密，將淀粉顆粒緊緊包裹其中有關，從而減少了淀粉顆粒的吸水膨脹，使吸水率降低；也使得在煮制過程中淀粉顆粒不易脫落，從而使蒸煮損失減小。

圖1 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蒸煮品質的影響

2.3 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中可凍結水含量的影響

冷凍熟面中的水分可以分為可凍結水和非凍結水。可凍結水在凍結后會發生體積膨脹，形成的冰晶，從而對面筋網絡結構產生機械損傷；而非可凍結水由于被淀粉或者蛋白質束縛一般不結冰，但這種以范德華力連接的形式，由于較弱可被破壞[2]。本研究通過DSC測定冰晶的熔化焓值，由熔化焓值計算可凍結水含量[16]。

由圖2可知，空白組冷凍熟面的可凍結水含量在凍藏前3周的凍藏初期變化不明顯，在3周后顯著增加(P<0.05)，在12周凍藏周期結束后達到95.27%。黃原膠組可凍結水含量也呈現先平緩后上升的趨勢，同一凍藏時間可凍結水含量均比空白組低，在凍藏1周時比空白組低6.05%，凍藏12周時比空白組低6.84%。這可能是因為黃原膠作為親水膠體具有優良的持水性，能夠將非凍結水更為牢固地束縛，使其在凍藏過程中不易被轉化為可凍結水。而可凍結水含量的降低，也會減少冰晶的形成，從而減少對蛋白網絡結構的機械損失，可從后面微觀結構的研究中得到進一步地驗證。

圖2 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中可凍結水含量的影響

2.4 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中水分分布的影響

面團、面條等水分食品在加工或貯藏過程中水分結合狀態的改變常用低場核磁來測定。橫向弛豫時間T2值越小，說明水分結合越緊密，反之說明水分流動性越強。由圖3可以看出，冷凍熟面的弛豫時間分為2個峰，表明樣品中主要存在2種狀態的水：第1個峰代表深層結合水，表示與蛋白和淀粉緊密結合的水，不易流動，比例用A21來表示；第2個峰代表弱結合水，有一定的流動性，且占比最大，比例用A22表示[17]。

圖3 低場核磁下的冷凍熟面水分分布

由表2可知，黃原膠組和空白組的A21和A22存在差異，在凍藏1周時，黃原膠組A21高于空白組，A22低于空白組。隨著凍藏時間的延長，空白組和黃原膠組的冷凍熟面都呈現出A21減小，A22增大的趨勢。表明凍藏過程中部分深層結合水在轉變為弱結合水，這與冰晶的破壞導致部分深層結合水失去與蛋白質和淀粉的緊密結合，游離出來有關。而在12周凍藏后，黃原膠組的A21仍然比空白組高2.59%，A22比空白組高0.33%，表明添加黃原膠可以使冷凍熟面在凍藏過程中水分結合狀態更加緊密，不易流動，有利于凍藏品質的提升。

表2 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中水分分布的影響

2.5 黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中微觀結構的影響

激光共聚焦(CLSM)作為新型的光學分析手段，近年來常被用于面制品中蛋白和淀粉等主要組分的微觀形態[13]。本研究采用激光共聚焦顯微鏡對面條內部截面進行了切片和染色觀察，圖4中白色部分表示為與羅丹明B結合而的蛋白網絡結構，黑色為非蛋白部分，其中a為空白組，b為黃原膠組，分別選取凍藏1周、6周、12周的樣品進行觀察。

從圖4a可以看到，冷凍熟面的蛋白質呈網絡狀的結構，而隨著凍藏時間的延長，觀察到越來越多小片段的出現，蛋白網絡結構失去原有的連續、緊密的狀態，變得疏松、不連貫。這主要是由于凍藏過程中，冷凍熟面受到日益增多的大冰晶的機械損傷，導致蛋白網絡結構被破壞，變得疏松，無法更好地包裹淀粉和水分[18]，這也就導致了更多弱結合水游離出來，深層結合水減少，可凍結水含量升高。而被破壞的蛋白網絡結構也導致了復煮后面條的硬度、咀嚼性和拉伸性能的下降，引起食用品質的降低。此外，淀粉顆粒和許多小的蛋白質碎片從被破壞的蛋白網絡結構中脫落下來，溶進煮面水中，導致了蒸煮損失的增大，與之前的測定相一致。從圖4b中可以看出，黃原膠組的蛋白網絡結構相比空白組更為緊密，在凍藏過程中的碎片更少，表明添加黃原膠可以減少凍藏過程中冰晶對樣品的損傷，使蛋白網絡結構保持得更完好。

圖4 添加黃原膠對冷凍熟面凍藏過程中蛋白網絡結構的影響

3 結論

黃原膠具有較好的親水作用，加入后可以增強體系的持水能力，與冷凍熟面中的蛋白質結合更加緊密，增強了蛋白質網絡結構，能夠更好地抵御冰晶造成的機械損傷。質構分析表明，黃原膠的添加可以改善冷凍熟面在凍藏過程中的硬度、咀嚼性、彈性和拉伸性能。良好的蛋白質網絡結構也能更好地包裹淀粉顆粒，使得面條在煮制過程中淀粉顆粒不易脫落；蒸煮特性的實驗中發現，添加黃原膠可以降低冷凍熟面在凍藏期間的復煮損失率和吸水率，改善冷凍熟面的食用品質。此外，通過DSC和NMR研究發現，黃原膠的添加可以降低冷凍熟面在凍藏過程中水分的流動性，減少深層結合水向弱結合水的轉變，抑制可凍結水含量的升高，從而減少冰晶的形成，減輕由冰晶引起的損傷。 CLSM的結果表明，添加黃原膠可以改善冷凍熟面的蛋白質網絡結構在凍藏過程中的均勻性和完整性，提升冷凍熟面的凍藏品質。因此，黃原膠可以作為一種有效的冷凍熟面凍藏品質改良劑。