兩種脫水工藝對延長半干面保質(zhì)期的影響研究

張雪青，朱科學(xué)，周惠明，2，*

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；2.現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210023）

半干面是以小麥粉為主要原料，經(jīng)和面、熟化、壓延、切條、部分脫水、均濕、包裝而制成的一種新型方便面制品，其最終含水量控制在20%～25%之間[1]。與鮮濕面相比，雖然半干面經(jīng)過脫水后含水量及水分活度都相對較低，但是半干面中豐富的營養(yǎng)成分仍會引起其貯藏期間微生物生長繁殖迅速、保質(zhì)期短的問題[2-3]。

脫水不僅是半干面加工過程中重要的工藝之一，也是其制作過程中唯一有熱量參與的過程。脫水溫度與時(shí)間顯著影響半干面微生物的生長繁殖，李潔[4]研究表明，提高脫水溫度能顯著降低半干面的初始含菌量；韓金玉[5]將生鮮拉面在85 ℃熱燙70 s～80 s 可使保質(zhì)期達(dá)到18 h 左右；王曉明[6]發(fā)現(xiàn)對流熱處理和水浴熱處理均能有效延長生鮮濕面保質(zhì)期。因此，高溫脫水和延時(shí)脫水在一定程度上會影響對半干面中微生物的生長。然而，在半干面高溫脫水和延時(shí)脫水的過程中，由于源源不斷的輸入能量，面條主要的組分蛋白質(zhì)和淀粉長時(shí)間處于一種濕熱高溫的環(huán)境中會發(fā)生一些變化[7-9]。為進(jìn)一步探究機(jī)理，本文采用不同溫度梯度及不同脫水時(shí)間處理半干面，分析半干面初始含菌量及貯藏中微生物的變化，力求在不影響半干面品質(zhì)的基礎(chǔ)上尋找到適合的延長半干面保質(zhì)期的方法，旨在為半干面干燥技術(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金龍魚麥芯粉：益海嘉里糧油有限公司；食鹽：江蘇井神鹽化股份有限公司；葡萄糖胰蛋白胨瓊脂：青島高科園海博生物技術(shù)有限公司；其他化學(xué)試劑均購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

HWJZ-5 型真空和面機(jī)：南京市揚(yáng)子糧油食品機(jī)械有限公司；JMTD-168/140 型面條機(jī)：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；GZX-9246MEB 型數(shù)顯電熱干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；SW-CJ-1FD 型超凈工作臺：蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；LRH-150-S型恒溫恒濕箱：廣東省醫(yī)療器械廠；8500 型差示掃描量熱儀：美國Perkin Elmer 公司；Quanta 200 型掃描電子顯微鏡：荷蘭Fei 公司；CR-400 型色彩色差計(jì)：日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 半干面制作

首先將一定比例的小麥面粉與滅菌水置于真空和面機(jī)中和面，其次將形成的面絮置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中熟化20 min。熟化完成后利用壓面機(jī)逐步將面絮壓延成厚1 mm 的面帶并切絲成20 cm 長的面條。最后，將面條置于恒溫培養(yǎng)箱中烘干脫水至水分含量為22.5%左右。本研究中設(shè)置的脫水程序如表1 所示。延時(shí)脫水試驗(yàn)中為保證最終半干面的水分含量一致，采用提高半干面加水量的方式實(shí)現(xiàn)。干燥完成后將半干面密封于保鮮袋中25 ℃均濕3 h，制備好的半干面經(jīng)密封后貯藏在4 ℃。試驗(yàn)過程中為了模擬工業(yè)化生產(chǎn)條件，制面前用75%酒精對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行環(huán)境殺菌，和面用水為冷卻滅菌水，試驗(yàn)器具均在使用前經(jīng)75%酒精擦拭。

表1 脫水參數(shù)Table 1 Drying parameter

1.3.2 菌落總數(shù)（total plate count，TPC）測定

參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》中的方法進(jìn)行測定。以菌落總數(shù)≤3×105cfu/g 為標(biāo)準(zhǔn)[10]。

1.3.3 霉菌、酵母數(shù)測定

參照GB 4789.15-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》中的方法進(jìn)行測定。以霉菌酵母總數(shù)≤150 個(gè)/g 為標(biāo)準(zhǔn)[10]。

1.3.4 嗜熱菌測定

參照SN/T 0178-2011《出口食品嗜熱菌芽孢記數(shù)方法》中的方法進(jìn)行測定。

1.3.5 最佳蒸煮時(shí)間測定

將20 根長度約20 cm 的半干面放入盛有450 mL沸水的鍋中進(jìn)行計(jì)時(shí)，每隔15 s 取出幾根面條，將面條放在兩片透明玻璃片之間，輕輕用力按壓面條觀察中間的白芯是否消失，如面條內(nèi)部白芯剛好消失則此時(shí)的時(shí)間即記為最佳蒸煮時(shí)間[11]。

1.3.6 吸水率測定

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的半干面于450 mL 沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間，然后迅速撈出所有面條，并用濾紙吸干熟面條表面水分后稱重記錄[11]。吸水率計(jì)算方法如下：

式中：G1為半干面質(zhì)量，g；G2為煮后半干面質(zhì)量，g。

1.3.7 蒸煮損失測定

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的半干面于450 mL 沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間后迅速撈出，將煮后面湯全部轉(zhuǎn)移至500 mL 容量瓶，并冷卻定容[11]。量取100 mL 定容后的面湯于恒重?zé)眉t外爐蒸掉面湯中水分后將燒杯轉(zhuǎn)移到105 ℃鼓風(fēng)干燥箱烘至恒重，半干面的蒸煮損失率計(jì)算公式如下：

式中：G 為半干面質(zhì)量，g；M1為空燒杯質(zhì)量，g；M2為含面湯的燒杯質(zhì)量，g；w 為半干面水分含量，%。

1.3.8 質(zhì)構(gòu)特性測定

將20 根半干面煮至最佳蒸煮時(shí)間，撈出后用去離子水沖淋冷卻1 min 后，用吸水紙吸去表面多余水分。處理完成后置于質(zhì)構(gòu)儀上測試。質(zhì)構(gòu)儀測定參數(shù)為探頭：HDP/PFS；模式：TPA；壓縮比：75 %；測試速度：0.8 mm/s；觸發(fā)力：5 g。每次測定取兩根面條平鋪于載物臺，兩次壓縮之間的時(shí)間間隔為2 s。每個(gè)樣品至少進(jìn)行 6 次測試[12]。

1.3.9 熱力學(xué)特性分析

半干面經(jīng)冷凍干燥后磨碎過篩（100 目）備用。準(zhǔn)確稱取（2±0.1）mg 粉末于坩堝中，按干基樣品與水 1 ∶3的質(zhì)量比例加入去離子水后壓蓋密封并于4 ℃下平衡24 h 后測試。測試使用差示量熱掃描儀，測試程度為以10 ℃/min 的升溫速率從 30 ℃升溫至 100 ℃。

1.3.10 微觀結(jié)構(gòu)分析

將適量半干面用2.5%（體積分?jǐn)?shù)）戊二醛溶液在25 ℃避光條件下固定4 h。固定完成后用0.1 mol/L 的磷酸鹽緩沖液淋洗5 次，再依次用適量的不同濃度梯度[30%、50%、70%、80%、90%、100%（體積分?jǐn)?shù)）]的乙醇溶液對樣品洗脫10 min。洗脫樣品經(jīng)冷凍干燥后置于樣品臺上進(jìn)行噴金處理，之后分別觀察半干面的表面和截面。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示，數(shù)據(jù)利用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行分析，文中所有圖均由OriginPro 2016 軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種脫水工藝對半干面微生物的影響

半干面經(jīng)兩種工藝脫水后的初始含菌量及其在貯藏過程中含菌量的變化分別如表2 和圖1 所示。

表2 不同脫水工藝后半干面初始含菌量的變化Table 2 Changes of initial microbial content in semi-dried noodles after different dehydration technology

續(xù)表2 不同脫水工藝后半干面初始含菌量的變化Continue table 2 Changes of initial microbial content in semidried noodles after different dehydration technology

圖1 不同工藝脫水后的半干面貯藏期含菌量的變化Fig.1 Changes of microbial content in semi-dried noodles after different dehydration technology during storage

由表2 可知，兩種脫水工藝降低了半干面初始菌落總數(shù)、霉菌酵母數(shù)以及嗜熱菌數(shù)。其中高溫脫水對半干面初始霉菌酵母和嗜熱菌含量降低效果顯著，而初始菌落總數(shù)隨著脫水溫度的升高呈先降低后增加的趨勢，可能是由于半干面在125 ℃和135 ℃脫水時(shí)脫水時(shí)間相對較短，導(dǎo)致微生物致死量降低。延時(shí)脫水對半干面的初始菌落總數(shù)降低效果顯著，脫水330 s的半干面初始菌落總數(shù)比脫水205 s 的半干面降低了1.57 lgCFU/g。脫水時(shí)間越長，初始含菌量越低。

半干面在貯藏過程中，殘存的微生物會繼續(xù)生長繁殖。測定經(jīng)兩種工藝脫水處理后的半干面在4 ℃貯藏期間菌落總數(shù)及霉菌酵母數(shù)的變化，以明確兩種脫水方式對半干面貯藏穩(wěn)定性的影響。腐敗極限菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)分別為5.48 lgCFU/g 和2.18 lgCFU/g，當(dāng)其中一項(xiàng)達(dá)到極限試驗(yàn)測試即停止。由圖1（a）和圖1（b）可知，105 ℃處理的半干面在 20 d 時(shí)菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)已嚴(yán)重超標(biāo)，而經(jīng)125 ℃處理的半干面到40 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)才超標(biāo)，保質(zhì)期延長了20 d，經(jīng)115 ℃和135 ℃處理的半干面也分別在30 d 和35 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)才超標(biāo)。115 ℃～135 ℃處理的半干面霉菌酵母數(shù)在貯藏期前15 d 一直小于10 CFU/g，說明提高脫水溫度對半干面貯藏初期的霉菌酵母數(shù)降低效果較好。圖1（c）和圖1（d）分別為延長脫水時(shí)間后半干面在貯藏期菌落總數(shù)和霉菌酵母數(shù)的變化。結(jié)果顯示290 s 處理的半干面在50 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)顯著超標(biāo)，保質(zhì)期延長了30 d，而240 和330 s 處理的半干面分別在35 d 和45 d 時(shí)霉菌酵母數(shù)達(dá)到腐敗閾值。從圖1還可以發(fā)現(xiàn)，除了經(jīng)105 ℃處理205 s 的對照組半干面，其他試驗(yàn)組半干面都是霉菌酵母數(shù)先達(dá)到腐敗閾值，而菌落總數(shù)卻未超標(biāo)，說明可以通過高溫或延時(shí)處理結(jié)合其他霉菌酵母抑制劑進(jìn)一步延長半干面的保質(zhì)期。

2.2 兩種脫水工藝對半干面蒸煮特性的影響

兩種脫水工藝對半干面蒸煮特性的影響如圖2 所示。

圖2 不同脫水工藝對半干面蒸煮特性的影響Fig.2 Effect of different dehydration technology on cooking characteristics of semi-dried noodles

由圖2（a）可知，隨著脫水溫度的提高，半干面的最佳蒸煮時(shí)間有所增加，吸水率也呈增大趨勢，而蒸煮損失率則隨脫水溫度的增大先升高后降低。當(dāng)脫水溫度為115 ℃時(shí)蒸煮損失率最大，可能是因?yàn)榇藴囟认掳敫擅婷撍畷r(shí)間相對125 ℃、135 ℃較長，對半干面結(jié)構(gòu)破壞較大，導(dǎo)致蒸煮損失率變大。由圖2（b）可知，隨著脫水時(shí)間的增加，半干面的最佳蒸煮時(shí)間、吸水率和蒸煮損失率都呈增大趨勢。可能是由于延時(shí)脫水通過提高加水量實(shí)現(xiàn)，所以淀粉與面筋結(jié)構(gòu)間包含的水分增多，而脫水過程中這些水分散失，導(dǎo)致半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙增多，蒸煮時(shí)更多的水分被這些孔隙截留，吸水率顯著增大。而脫水時(shí)間越長，半干面的破壞程度也會相對變大，蒸煮損失率也略有增大。

2.3 兩種脫水工藝對半干面質(zhì)構(gòu)特性的影響

兩種脫水工藝對半干面的質(zhì)構(gòu)特性影響結(jié)果如表3 所示。

表3 不同脫水工藝對半干面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of different dehydration technology on texture characteristics of semi-dried noodles

由表3 可知，高溫脫水處理后半干面的硬度、黏性和咀嚼性呈現(xiàn)顯著性差異，而彈性無顯著性差異。隨著脫水溫度的升高，半干面的硬度、黏性和咀嚼性呈先增大后減小的趨勢。可能是因?yàn)?15 ℃脫水時(shí)間較125 ℃和135 ℃長，使得半干面的硬度、咀嚼性較大[13]。不同脫水時(shí)間處理下，半干面的彈性、黏性和咀嚼性均無顯著性差異，硬度呈降低趨勢。說明延時(shí)脫水處理對半干面的質(zhì)構(gòu)特性影響不大，硬度產(chǎn)生的顯著性差異可能是由于加水量增大改善半干面的柔軟性導(dǎo)致硬度減小，延時(shí)脫水較好地保持了半干面的質(zhì)構(gòu)特性。

2.4 兩種脫水工藝對半干面色澤的影響

兩種脫水工藝對半干面L*、a*、b*影響結(jié)果如表4所示。

由表4 可知，高溫脫水處理后半干面的a*、b*值無顯著性差異，L*值呈增大趨勢，說明提高脫水溫度可以提高半干面的亮度。可能是因?yàn)楦邷孛撍拱敫擅姹砻娴鞍捉Y(jié)構(gòu)收縮變得更加致密，光反射比增大，亮度增大[14]。李曼[15]認(rèn)為生鮮面在高溫下脫水后其PPO活性被抑制，減少了脫水過程中酶促褐變的發(fā)生，從而使生鮮面的L*值升高。延時(shí)脫水處理后的半干面的L*、a*和 b*值均呈現(xiàn)顯著性差異。205 s 和 240 s 處理的半干面的L*、a*和b*值之間無顯著性差異，而隨著脫水時(shí)間的繼續(xù)延長，L*和b*值分別明顯減小和增大，可能是因?yàn)槊撍畷r(shí)間延長對半干面色澤產(chǎn)生的影響較加水量提高對半干面色澤產(chǎn)生的影響弱，導(dǎo)致半干面亮度下降變黃[16]。

表4 不同脫水工藝對半干面色澤的影響Table 4 Effect of different dehydration technology on colour of semi-dried noodles

2.5 兩種脫水工藝對半干面熱特性的影響

兩種脫水工藝對半干面糊化特性的影響見表5。

由表5 可知，高溫脫水處理后的半干面的初始糊化溫度（To）、峰值糊化溫度（Tp）和最終糊化溫度（Tc）均無顯著性差異，而糊化焓值（ΔH）則呈減小趨勢，說明脫水溫度越高，半干面中糊化的淀粉越多，糊化焓值下降。延時(shí)脫水處理后的半干面的To和ΔH 無顯著性差異，而Tp和Tc卻出現(xiàn)了明顯升高的趨勢，原因是加水量對半干面中的淀粉糊化影響較大，許多研究表明增加水分含量可以提高淀粉的To、Tp和Tc[17-18]，正因?yàn)門p、Tc的提高，導(dǎo)致半干面中淀粉難以糊化，所以雖然脫水時(shí)間延長，但半干面中的淀粉并未發(fā)生更多糊化，保留了較多的淀粉。

表5 不同脫水工藝對半干面糊化特性的影響Table 5 Effect of different dehydration technology on gelatinization characteristics of semi-dried noodles

2.6 兩種脫水工藝對半干面微觀結(jié)構(gòu)的影響

兩種脫水工藝處理后的半干面表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)分別如圖3 和圖4 所示。

由圖3（a）可知，隨著脫水溫度的升高，半干面表結(jié)構(gòu)變得越致密，可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)母邷乜梢源龠M(jìn)蛋白凝集[19]。施潤淋等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)母邷赜欣诿娼罹W(wǎng)絡(luò)固定化，高溫能加速面條中蛋白質(zhì)的凝聚，形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把淀粉顆粒包裹起來，使結(jié)構(gòu)致密。圖3（b）為延時(shí)脫水后半干面的表面結(jié)構(gòu)圖，從結(jié)果來看，隨著脫水時(shí)間的延長，面條表面出現(xiàn)明顯的纖維狀結(jié)構(gòu)，這種表面多孔的結(jié)構(gòu)，會使面條在后續(xù)的蒸煮過程中，削弱蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對淀粉的束縛力，淀粉溶出率增大，導(dǎo)致蒸煮損失率增大。

圖3 不同脫水工藝對半干面表面結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of different dehydration technology on surface structure of semi-dried noodles

圖4 不同脫水工藝對半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of different dehydration technology on inner structure of semi-dried noodles

從圖4（a）可知，隨著脫水溫度的提高，半干面內(nèi)部出現(xiàn)明顯的裂紋，其中125 ℃脫水的半干面裂紋現(xiàn)象較嚴(yán)重，可能是高溫狀態(tài)下面條內(nèi)部水分迅速揮發(fā)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的沖擊而造成的結(jié)果。但當(dāng)脫水溫度升高到135 ℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)面條內(nèi)部裂紋又減少了，出現(xiàn)了較多的孔洞。Mercier 等[21]研究認(rèn)為面條中的淀粉組分屬濕熱的不良導(dǎo)體，過高的干燥溫度會導(dǎo)致面條內(nèi)部水分來不及遷移至表面，在內(nèi)部急劇汽化，留下孔洞。圖4（b）為延時(shí)脫水對半干面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著脫水時(shí)間的延長，半干面內(nèi)部的孔洞呈增多趨勢，尤其是脫水330 s 時(shí)的半干面，可能是因?yàn)槊撍畷r(shí)間延長，半干面中水分散失速率減慢，面筋結(jié)構(gòu)收縮減緩，留下孔隙。這些孔隙能夠截留住水分，這一結(jié)果與延時(shí)脫水導(dǎo)致半干面吸水率顯著增大的結(jié)果相互驗(yàn)證。

3 結(jié)論

提高脫水溫度和延長脫水時(shí)間均能不同程度地延長半干面的保質(zhì)期，但延長脫水時(shí)間工藝的效果相對較好，其中經(jīng)290 s 脫水可將半干面的保質(zhì)期延長30 d。提高脫水溫度能顯著降低半干面初始霉菌酵母數(shù)和嗜熱菌數(shù)，脫水時(shí)間從205 s 延長至330 s 可將半干面初始菌落總數(shù)降低1.57 lgCFU/g，兩種脫水工藝對半干面初始含菌量的降低作用有利于延長半干面的保質(zhì)期。兩種工藝脫水后的半干面最佳蒸煮時(shí)間、吸水率、蒸煮損失都呈增大趨勢，提高脫水溫度對半干面的硬度影響顯著，而延長脫水時(shí)間改善了半干面的硬度。同時(shí)，半干面熱力學(xué)特性顯示提高脫水溫度顯著降低ΔH，而延時(shí)脫水對ΔH 無顯著影響。綜合半干面的微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果，認(rèn)為290 s 脫水處理的半干面各指標(biāo)相對較好。