生鮮濕面褐變影響因素、機理及控制技術研究進展

王遠輝，張瓊瓊，張亞茹，張依琳，郭昱穎，李澤楷，蔣帥花

河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

生鮮濕面是面條品類之中最基礎的品種，制作過程簡單，其他品種面條皆是在生鮮濕面的基礎上進行加工制作，例如鮮面冷凍后制得冷凍生面、鮮面干燥后制得掛面、鮮面熟制后干燥制得方便面、鮮面熟制后冷凍制得冷凍熟面。消費者普遍認為家庭傳統手法制作的手搟面口感最佳。在眾多工業化生產的面條品種中，較長工藝路線制作的面條品種貨架期長，但是其口感的降低不可避免。生鮮濕面煮熟后口感最佳，接近手搟面的口感，也最受消費者青睞[1]。生鮮濕面在我國的消耗量巨大，但是目前市場上銷售的生鮮濕面多為小規模工廠或作坊生產，尚未成大規模生產和銷售[2]。究其原因，生鮮濕面的貨架期短是制約因素，生鮮濕面在微生物引起的腐敗出現之前，會出現較嚴重的、令人厭惡的色澤變化，即褐變[3]。

生鮮濕面的褐變問題限制大型企業的銷量，嚴重影響生鮮濕面向著集約、安全、高品質的工業化方向發展[4]。2016年11月國家發展改革委和國家糧食局聯合發布《糧食行業“十三五”發展規劃綱要》，提出加快推進傳統蒸煮米面制品為代表的主食產業化進程。面條行業的從業者對生鮮濕面褐變問題非常關注，并對生鮮濕面褐變的產生途徑、褐變過程的反應機理、抑制褐變的方法與技術等領域進行了研究和探討，希望通過安全可靠的技術解決生鮮濕面的褐變問題，為市場提供品質好、貨架期長的生鮮濕面。作者對國內外關于生鮮濕面褐變問題的研究進展進行了總結。

1 面條種類及小麥粉對面條色澤的影響

1.1 面條種類

面條是小麥粉制作的主食品中消費量較大的一類，全球范圍內，不同地區形成適應各自傳統飲食習慣的面條品種，東方國家以輥壓切條制作為主，如中國、日本、韓國等東亞國家；西方以擠出法制作通心粉為主，如歐洲、北美洲等地區[5]。在我國，面條誕生于1 000多年前的漢朝，其制作工藝不斷改進，逐漸實現機械化、自動化、工業化[6]。面條的基礎配方極其簡單，即小麥粉、水和鹽，而不同食鹽用量和堿性鹽用量對面條色澤會產生不同影響。根據加鹽種類的不同，可將面條分為白鹽面條和黃堿面條兩類，白鹽面條主要指配方中包含小麥粉、食鹽和水的生鮮濕面，而黃堿面條主要指配方中包含小麥粉、食鹽、堿性鹽和水的生鮮濕面，兩者的主要差別在于堿性鹽的添加。我國中部和北部地區、韓國、日本(烏冬面等)及東南亞部分地區常食用白鹽面條，我國南方地區、日本(拉面)和東南亞部分地區偏好食用黃堿面條[7]。

1.2 小麥粉中色素與面條色澤的關系

日本學者指出白鹽面條表現亮白色為最佳，微黃色仍可接受，而紅色、棕色、灰色和暗淡無光澤都是較差的表現[8]。黃堿面條以亮黃色為最佳，具有較好的防腐表現，在潮濕炎熱的環境中，保質期較長。不同品種小麥制作的小麥粉色澤存在差異，有白色也有微黃色，所制作的生鮮濕面色澤為白色或微黃色，小麥粉的原有色澤和正常加工賦予生鮮濕面的色澤是消費者樂于接受的。

2 生鮮濕面褐變的影響因素

生鮮濕面的褐變是指在儲存過程中表面色澤變暗的現象，嚴重影響其感官品質和消費者的接受度[9]。生鮮濕面的褐變及原始色澤受內部和外部因素影響。

2.1 小麥粉中酚類物質

小麥粉含有多種酚類物質，呈現黃色或棕色，例如類胡蘿卜素、綠原酸、葉黃素等[10]，經過一系列氧化反應，酚類化合物反應為醌類化合物或聚合物，呈現較深的色澤[8]。選擇酚類物質含量較低的小麥品種制作小麥粉，再制作生鮮濕面，其褐變程度稍有降低[11]。

2.2 小麥粉中酶類

酶促褐變是造成白鹽面條褐變的主要途徑，影響面條(團)顏色穩定性[9]。小麥粉中含有多種類型的氧化酶，例如PPO、POD、LOX等[12]，這些酶會加速生鮮濕面中酚類物質氧化，其中PPO對酚類物質的氧化褐變發揮著主要作用[13]。為降低酶類對生鮮濕面色澤的不利影響，選擇低PPO的小麥品種制作小麥粉，或培育低PPO含量的小麥品種[14]。

2.3 小麥粉中蛋白質

比較低蛋白質含量和高蛋白質含量小麥粉制作的生鮮濕面色澤后發現，蛋白質含量高的生鮮濕面的亮度(L*值)更低，色澤更深，褐變現象更明顯[15]。Zhang等[16]發現谷蛋白和麥膠蛋白組分的含量均與面條顏色呈負相關。蛋白質含量高的小麥粉，擁有更高的吸水率，水分含量增加使PPO活性增加[13]。

2.4 小麥粉加工精度

小麥粉的加工精度影響小麥粉品質，也影響生鮮濕面的色澤。隨著小麥粉出粉率的增加，干面條的色澤變暗[15]。而隨著磨粉程度的增加，小麥粉中淀粉顆粒減小，破損淀粉含量增加，使小麥粉的色澤更亮白，但是對改善生鮮濕面褐變的作用較小[17]。加工精度較低的小麥粉含有較高的灰分，此類小麥粉的色澤較差，擁有較低的亮度(L*值)，制作的生鮮濕面色澤差，褐變程度較嚴重[15]。同時，出粉率高、加工精度低的小麥粉中含有更多的麩皮，由于麩皮中酚類物質含量較高，制作生鮮濕面后褐變更加明顯[18]。

2.5 制面工藝

生鮮濕面的加水量、加鹽量、加堿量是制面工藝的重要參數，影響著生鮮濕面的色澤。加水量為29%～38%時，隨著加水量的增加，白鹽面條的褐變程度逐漸增加；當加水量為35%時，面條色澤最佳，過高或過低時其白度均下降[19]。加鹽量影響著面條的pH值，當生鮮濕面的pH值為6.0時，白鹽面條褐變程度最高[20]。而黃堿面條的加堿量高于白鹽面條數倍，其pH值更高，會造成黃酮類化合物的氧化，使面條的酶促褐變加深，引起面條變色[21]，PPO含量極低的小麥粉制作的黃堿面條也存在明顯的褐變現象[22]。

2.6 儲藏條件

生鮮濕面制成后，儲藏條件對其褐變程度影響顯著。存放于冷藏條件下(4 ℃)，生鮮濕面的褐變速率較慢[11]。隨著存放環境中溫度的升高，生鮮濕面的褐變程度逐漸升高，35～40 ℃時褐變程度最嚴重，儲藏溫度與面片存放24 h內的白度呈顯著負相關[20]。隨著儲藏時間的延長，生鮮濕面的褐變程度增加，全麥生鮮濕面在放置0～0.5 h和4～24 h兩個時間段，褐變曲線可用一次線性函數描述；而在0.5～4 h期間，褐變曲線呈非線性指數變化[20]。

2.7 其他

酶促褐變不足以解釋生鮮濕面色澤的所有變化，黃堿面條中非酶促褐變占總褐變的69%[23]。在全麥生鮮濕面中檢測到美拉德中間產物糠氨酸和羥甲基糠醛，說明全麥生鮮濕面存在低溫美拉德反應[20]。而另一種非酶促褐變反應“焦糖化”需要較高溫度(>120 ℃)、偏酸或偏堿的pH值[24]，生鮮濕面制作工藝中并不具備產生焦糖化作用的條件。

3 生鮮濕面褐變的機理

生鮮濕面褐變形成機理的研究分為兩個途徑，即酶促褐變機理和非酶促褐變機理，兩個途徑受到小麥粉中多種組分影響，作用過程復雜，可能是一個反應途徑形成褐變，也可能是多個途徑同時進行。

3.1 酶促褐變機理

酶促褐變被認為是生鮮濕面褐變的主要原因，對生鮮濕面中酶促褐變的研究主要集中于面條中PPO特性、酶促反應等領域[13]。研究小麥籽粒和小麥生長過程中的PPO特性，并利用基因技術改良得到高白度小麥品種[14]。生鮮濕面中酶促褐變主要由PPO促成，PPO在自然界普遍存在，根據底物的不同，分為漆酶(EC 1.10.3.2)、綠原酸酶、酚酶、酪氨酸酶(EC 1.14.18.1)等類型[25]。其他促進褐變的酶還有過氧化物酶(POD，E.C. 1.11.1.7)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和脂肪氧合酶(LOX)等[9]。

生鮮濕面中酶促褐變的主要過程是酚類物質在PPO催化作用下，氧化為醌類化合物，醌類再經過反應形成褐色或者黑色的色素類化合物[26]。同時，在植物加工過程中醌類物質與氨基酸等其他化合物發生邁克爾加成反應[27]。小麥粉蛋白質中含有酪氨酸基團，而小麥麥麩所含PPO是一種酪氨酸酶類型的酶，還含有類似酪氨酸酶結構的蛋白質[28]，Chang[29]認為小麥中酪氨酸酶是PPO的一種，由此可大膽推測，生鮮濕面褐變可能存在酪氨酸被酪氨酸酶催化氧化生成醌類物質，最終生成黑色素的反應過程。此外，宋曉燕等[30]發現小麥粉中蛋白質含量偏高時，制作的生鮮濕面的色澤較深，褐變程度較大，此現象可能與酪氨酸氧化生成黑色素存在聯系。

3.2 非酶促褐變機理

黃堿面條褐變與小麥粉中PPO含量的高低并沒有必然關系，PPO催化氧化并不是面條褐變的唯一原因[31]。非酶促褐變對生鮮濕面褐變的影響有不同理解：一類是非酶促褐變對白鹽面條的褐變影響較小，主要由美拉德反應影響[20]；另一類是非酶促褐變對黃堿面條褐變的影響較多[22,32]。黃堿面條的非酶促褐變主要是以麥谷蛋白中酪氨酸基團為主要底物，整個褐變分為3個階段：第1階段似乎是由于氫鍵變化引起，導致蛋白質結構變化；在第2和第3階段中，小麥蛋白中酪氨酸的氧化可能導致雙胱氨酸或異二胱氨酸的形成，部分氧化產生綠色熒光蛋白的發色團，或者氧化形成羥自由基導致多巴(二羥基苯丙氨酸)形成，再與其他發色團聚合產生黑色素[23]。

制作黃堿面條時加入堿，堿性條件使生鮮濕面制作之初便呈現黃色，此現象與其所含酪氨酸氧化形成多巴色素有關[22]。由此推測，即使無PPO催化，加入堿后生鮮濕面的色澤仍會呈現黃色，隨著儲存時間延長，褐變程度增加[23]。此推測也可解釋由低PPO小麥粉制作生鮮濕面時，仍會發生褐變；同時也可解釋高蛋白質含量小麥粉制作的生鮮濕面色澤較深、褐變速率較快的現象。

4 生鮮濕面褐變的控制

4.1 小麥育種與制面技術

多種技術路線可控制生鮮濕面的褐變，在小麥育種方面，利用遺傳學、基因組學、酶學等技術手段篩選低PPO、低多酚含量的小麥品種，從小麥培育方面著手降低PPO酶促褐變[14]。在生鮮濕面加工方面，盡可能減少加水量，可降低生鮮濕面褐變的程度，但是效果有限[33]。部分加工工藝處理后可降低生鮮濕面褐變的程度，例如微波加熱、熱風干燥，可降低PPO酶活[19]，但是過度加工會使生鮮濕面品質和口感下降。從工藝著手控制生鮮濕面褐變的效果有限，提升抑制效果難度較大。

4.2 食品添加劑

國家標準嚴格限制生鮮濕面中可用的食品添加劑，在允許添加的食品添加劑中，未發現具有明顯抑制作用的物質。食品中常用的具有還原作用的食品添加劑如抗壞血酸及其鈉鹽、次氯酸鹽、亞硫酸鹽等，可還原褐變的中間物質多巴醌，阻斷褐變反應的進行[34]。具備強氧化活性的物質也可阻斷褐變反應過程，如過氧化氫[27]。但是亞硫酸鹽、次氯酸鹽和過氧化氫對人體危害較大，整個食品行業正在限制其使用范圍。對酶具有廣泛抑制作用的酸類或堿類化合物可抑制褐變過程的發展，如檸檬酸[29]，但是酸類物質的加入會影響生鮮濕面的口感。常用于防腐保鮮殺菌的乙醇也表現出抑制酪氨酸酶活性的作用，但是乙醇對人體健康不利，故極少用于生鮮濕面制作中。

4.3 其他酶抑制劑

酶抑制劑一般是通過抑制酶促褐變過程中產生的化合物而實現降低褐變程度，例如阻斷褐變中間物質多巴醌的生成、清除多巴醌等[20]。曲酸表現出較好的競爭性抑制作用，常在生鮮濕面褐變研究中作為陽性對照物，常與曲酸配合使用的酶抑制劑還有環庚三烯酚酮和含羞草素[22]。

5 展望

生鮮濕面褐變問題一直困擾面條行業，備受從業者關注，希望能探明褐變機理，并提出抑制褐變的技術方案。但是，生鮮濕面褐變機理仍存在未解之謎，如酶促褐變被普遍認為是褐變的主要途徑，但褐變反應過程和褐變產物分子結構并未解析清楚；再如非酶促褐變中，酪氨酸的氧化褐變過程與作用條件并不明晰；生鮮濕面的褐變是否存在其他的反應機理，并無定論。針對抑制生鮮濕面褐變的食品添加劑的缺乏，可借鑒植物學和醫學領域研究酪氨酸酶抑制劑的化合物構效關系及抑制機理，研究開發抑制生鮮濕面褐變的食品添加劑，并進行毒理學和安全性評價。

延長生鮮濕面貨架期，提高大規模加工銷售的可行性，抑制其褐變成為面條行業亟待解決的課題。只有探明生鮮濕面褐變的形成機理，再通過有效的技術手段抑制褐變，例如選擇優良的小麥粉原料、創新的加工技術、安全可靠的食品添加劑等，才能為大規模加工品質優良的生鮮濕面提供有意義的指導。