黄原胶对冷冻熟面冻藏品质的影响

刘 倩 郭晓娜 朱科学

(江南大学食品学院， 无锡 214122)

面条作为亚洲许多国家的传统主食，深受人们的喜爱，至今已有4000 年的演变与发展历程[1]。伴随着工业技术的发展，面条逐步实现了机械化生产，并在不断地开拓创新。随着人们对饮食健康的关注和生活节奏的加快，面条产品也在朝着健康化、方便化的方向发展。作为快节奏生活和现代食品加工技术结合的产物，冷冻熟面应运而生。冷冻熟面是指将新鲜面条熟制后快速冻结，经快速复热便可食用的新型面制品，最早是由日本研发并投入生产。冷冻熟面以其营养、健康、方便、安全、口感良好的特点，越来越多得受到消费者的青睐[2]。

目前，国内外学者对冷冻熟面的研究主要集中在小麦粉、制作工艺、添加剂对面条品质的影响[3-5]，对于产品制成后在冻藏期间的品质变化及改良研究较少。然而冻藏对于产品同样重要，与冷冻熟面的生产和消费密切相关。亲水胶体，常被用于食品的加工助剂，提供黏稠性、胶着性、稳定性等，作为面条的改良剂，可以使面条口感爽滑、弹性好、减少“浑汤”现象的发生[6]。目前已有研究发现，在冷冻熟面中添加黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠等亲水性胶体有助于改善产品品质[7]。目前鲜见黄原胶添加对冷冻熟面冻藏过程中品质的影响及机理研究。

本实验主要研究黄原胶加入对冷冻熟面冻藏过程中品质特性(质构特性和蒸煮品质)的影响，采用差示扫描量热仪(DSC)和低场核磁共振(NMR)研究其中水分分布和水分迁移，利用激光共聚焦显微镜(CLSM)研究微观结构的变化，旨在为冷冻熟面的品质改良和行业发展提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉：含水量13.81%，灰分质量分数0.46%，蛋白质质量分数13.53%，湿面筋质量分数31.8%，粉质特性中吸水率62.1%，面团形成时间4.1 min，稳定性8.6 min，弱化度24 FU，粉质质量指数113.7，拉伸特性中拉伸曲线面积89.0 cm2，拉伸阻力332.0 EU，拉伸度149.0 mm。食品级黄原胶、异硫氰酸荧光素(FITC)、罗丹明B。

1.2 仪器与设备

HWJZ-5型真空和面机； YJ-241型自动连续压面机；SK-240型面条机；MDF-U5412型低温冰箱(温度范围：-40～-20 ℃)；TA.XT plus型物性分析仪；DS8500型差示扫描量热仪；MesoMR23-060V-I 型低场核磁共振分析仪；LSM710型激光共聚焦显微镜。

1.3 方法

1.3.1 冷冻熟面的制备工艺

空白组样品：小麦粉+ 46%去离子水+1.5%盐→真空和面机→静置熟化15 min→连续压延12道→压片切条→煮制3.5 min→冰水冷却1 min→沥水1 min→-40 ℃冻结1h→-18 ℃冻藏[5]

黄原胶组样品：将0.3%(小麦粉为基重)的黄原胶混入小麦粉中，以混粉机混匀后重复以上制作。

真空和面参数：真空度-0.08 MPa，高速搅拌120 s，低速搅拌300 s。

每组实验至少重复3批样品。

1.3.2 冷冻熟面质构特性的测定

通过物性分析仪测定冷冻熟面的质构特性。根据骆丽君等[8]的方法，将冷冻熟面从-18 ℃冰箱取出后，复热90 s捞出，冷水淋洗后沥水1 min，保鲜膜平整覆盖后测量。使用前对仪器进行质量和高度校准。全质构测定采用 HDP/PFS 型号探头，测试前、中、后速度均为 0.8 mm/s，校准距离 15 mm，压缩比为 75%，时间间隔为1 s；拉伸测定采用 A/SPR 型号探头，测试前、中、后速度分别为2、2、10 mm/s，校准距离为40 mm，拉伸距离为 90 mm，触发力为 5 g。每个样品至少测试 10 次取平均值，保证结果的准确性。

1.3.3 冷冻熟面蒸煮品质的测定

冷冻熟面蒸煮损失率的测定：根据文献[9]并稍加改动：称取25g左右的生面条按上述1.3.1的方法制作成冷冻熟面，将冷冻熟面复热90 s，用漏勺捞出并用冷水淋洗，收集面汤和淋洗水，待冷却至常温后，转移到 500 mL 的容量瓶中定容。量取100 mL 面汤于250 mL烧杯(已恒重)中，在红外炉上蒸发掉大部分水分后，将烧杯转移到 105 ℃烘箱中烘至恒重，按照参考文献[9]描述的方法计算蒸煮损失率。

吸水率的测定：参照Rombouts等[10]的方法并稍加改动，称取25 g生面条按1.3.1的方法制作成冷冻熟面，将冷冻熟面复热90 s，用漏勺捞出并用冷水淋洗，将捞出的冷冻熟面用5张滤纸吸干面条表面水分并称重，按照参考文献[10]描述的方法计算吸水率。

1.3.4 冷冻熟面可冻结水含量的测定

通过差示量热扫描仪测定可冻结水的含量，参照参考文献[11]的方法：用刀片随机切取约10 mg冷冻熟面样品，将其密封于铝制小坩埚内，准确称量并记录质量。测定时，以空坩埚作对照，以N2作载气，降温至-20 ℃并稳定5 min，再以10 ℃ / min的速率升温至40 ℃，计算分析样品可冻结水的焓变Hw，每个样品平行测定3次取平均值。

(1)

式中：F为可冻结水含量/%；Hw为样品的熔化焓值/J/g;Hi为纯水结冰的熔化焓值/335J/g；Tw为样品的含水量/%。

1.3.5 冷冻熟面水分分布的测定

面条的水分状态的测定根据文献[12]的方法，称取(10.00±0.01) g 新鲜面条，用生料带包裹好以防止测试过程中水分挥发，将样品轻轻放置于直径为 25 mm 的测试管中，并置于低场核磁共振测试腔体中进行试验测试。测试程序为多层-回波(CPMG)序列参数设置：回波时间0.300 ms，采样间隔时间3 000 ms，放大倍数1，回波4 000个，累加次数2，利用仪器自带的程序进行数据100万倍拟合反演得到T2弛豫图谱[10]。

1.3.6 冷冻熟面微观结构的测定

利用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察冷冻熟面截面的微观结构，参照Silva等[13]的方法并稍作修改：将冷冻熟面切成5mm的小段，固定在托盘上，用徕卡冷冻切片机切成10 μm的切片，用含有0.25%异硫氰酸荧光素和0.025%(m/V)罗丹明B的混合染色剂染色1 min，蒸馏水洗涤后盖上盖玻片，倒置于显微镜下观察。

1.3.7 数据统计与分析

采用SPSS 18和Origin 8.5对数据进行处理和绘图。选择Duncan分析，在P<0.05检验水平上对数据进行显著性分析。所有数据均来自3次以上独立实验测定结果的平均值，数据表示为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中质构特性的影响

质构特性对冷冻熟面的品质起到至关重要的作用，决定了消费者对于产品的接受程度。本研究采用全质构和拉伸两种方法来对冷冻熟面的冻藏品质进行评价。

由表1可以看出，随着冻藏时间的延长，空白组冷冻熟面的硬度、咀嚼性、弹性呈现下降的趋势，拉断力和拉断距离显著减小(P<0.05)，表明随着冻藏时间的增加，冷冻熟面逐渐失去原有的良好的弹性、韧性、咀嚼性，导致了质构品质的降低。而黄原胶的加入使冷冻熟面的硬度、咀嚼性明显上升，弹性轻微上升，拉断力明显增大，拉断距离明显降低。这与黄原胶的加入增强了体系的吸水能力有关，其通过自身的亲水作用以及与小麦粉中的蛋白质和淀粉相互作用，形成更紧密的复合物，改善了面条的面筋网络结构，从而改善了面条的弹性和拉伸性能[14]。在冻藏过程中，黄原胶组也呈现硬度、咀嚼性、弹性和拉伸性能下降的趋势，但在冻藏过程及12周冻藏周期结束后，同一时间点各指标一直优于空白组。结果表明，黄原胶的加入可以使冷冻熟面弹韧爽滑，并且可以有效改善冷冻熟面在冻藏过程中的质构品质。

表1 添加黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中质构特性的影响

注：同列中不同字母表示有显著性差异(P<0.05)，余同。

2.2 黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中蒸煮品质的影响

蒸煮损失被定义为煮面水中残留的固体物质含量，其归因于直链淀粉的溶出和一些可溶性蛋白的溶解；吸水率反映了面条在煮制后的膨胀程度，吸水率过高会导致面条口感不够弹韧且有“粘牙感”，二者被广泛应用于评价面条的整体烹饪性[15]。

图1表示空白和添加黄原胶的冷冻熟面在冻藏过程中的蒸煮品质变化。可以看出，在冻藏初期空白组的复煮损失率没有显著变化，随着冻藏时间的延长，从第6周起复煮损失率呈现显著上升(P<0.05)的趋势，并在第9周时有了较大的升高。黄原胶组在冻藏过程中也呈现出复煮损失率增加的趋势，但同一储藏期均低于空白组，且变化相对平缓，在12周时才有了比较明显的上升。从图1中还可以看出，空白组和黄原胶组的复煮吸水率在冻藏过程中不断降低，表明冻藏会影响冷冻熟面的吸水能力；添加黄原胶会使冷冻熟面吸水率降低，在冻藏过程中吸水率的下降趋势也比较平缓，且在冻藏第9周和12周后吸水率明显高于空白组。

结果表明，添加黄原胶可以使冷冻熟面的复煮损失率和吸水率降低，这可能是黄原胶的加入使面条的蛋白质网络结构更加紧密，将淀粉颗粒紧紧包裹其中有关，从而减少了淀粉颗粒的吸水膨胀，使吸水率降低；也使得在煮制过程中淀粉颗粒不易脱落，从而使蒸煮损失减小。

图1 添加黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中蒸煮品质的影响

2.3 黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中可冻结水含量的影响

冷冻熟面中的水分可以分为可冻结水和非冻结水。可冻结水在冻结后会发生体积膨胀，形成的冰晶，从而对面筋网络结构产生机械损伤；而非可冻结水由于被淀粉或者蛋白质束缚一般不结冰，但这种以范德华力连接的形式，由于较弱可被破坏[2]。本研究通过DSC测定冰晶的熔化焓值，由熔化焓值计算可冻结水含量[16]。

由图2可知，空白组冷冻熟面的可冻结水含量在冻藏前3周的冻藏初期变化不明显，在3周后显著增加(P<0.05)，在12周冻藏周期结束后达到95.27%。黄原胶组可冻结水含量也呈现先平缓后上升的趋势，同一冻藏时间可冻结水含量均比空白组低，在冻藏1周时比空白组低6.05%，冻藏12周时比空白组低6.84%。这可能是因为黄原胶作为亲水胶体具有优良的持水性，能够将非冻结水更为牢固地束缚，使其在冻藏过程中不易被转化为可冻结水。而可冻结水含量的降低，也会减少冰晶的形成，从而减少对蛋白网络结构的机械损失，可从后面微观结构的研究中得到进一步地验证。

图2 添加黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中可冻结水含量的影响

2.4 黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中水分分布的影响

面团、面条等水分食品在加工或贮藏过程中水分结合状态的改变常用低场核磁来测定。横向弛豫时间T2值越小，说明水分结合越紧密，反之说明水分流动性越强。由图3可以看出，冷冻熟面的弛豫时间分为2个峰，表明样品中主要存在2种状态的水：第1个峰代表深层结合水，表示与蛋白和淀粉紧密结合的水，不易流动，比例用A21来表示；第2个峰代表弱结合水，有一定的流动性，且占比最大，比例用A22表示[17]。

图3 低场核磁下的冷冻熟面水分分布

由表2可知，黄原胶组和空白组的A21和A22存在差异，在冻藏1周时，黄原胶组A21高于空白组，A22低于空白组。随着冻藏时间的延长，空白组和黄原胶组的冷冻熟面都呈现出A21减小，A22增大的趋势。表明冻藏过程中部分深层结合水在转变为弱结合水，这与冰晶的破坏导致部分深层结合水失去与蛋白质和淀粉的紧密结合，游离出来有关。而在12周冻藏后，黄原胶组的A21仍然比空白组高2.59%，A22比空白组高0.33%，表明添加黄原胶可以使冷冻熟面在冻藏过程中水分结合状态更加紧密，不易流动，有利于冻藏品质的提升。

表2 添加黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中水分分布的影响

2.5 黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中微观结构的影响

激光共聚焦(CLSM)作为新型的光学分析手段，近年来常被用于面制品中蛋白和淀粉等主要组分的微观形态[13]。本研究采用激光共聚焦显微镜对面条内部截面进行了切片和染色观察，图4中白色部分表示为与罗丹明B结合而的蛋白网络结构，黑色为非蛋白部分，其中a为空白组，b为黄原胶组，分别选取冻藏1周、6周、12周的样品进行观察。

从图4a可以看到，冷冻熟面的蛋白质呈网络状的结构，而随着冻藏时间的延长，观察到越来越多小片段的出现，蛋白网络结构失去原有的连续、紧密的状态，变得疏松、不连贯。这主要是由于冻藏过程中，冷冻熟面受到日益增多的大冰晶的机械损伤，导致蛋白网络结构被破坏，变得疏松，无法更好地包裹淀粉和水分[18]，这也就导致了更多弱结合水游离出来，深层结合水减少，可冻结水含量升高。而被破坏的蛋白网络结构也导致了复煮后面条的硬度、咀嚼性和拉伸性能的下降，引起食用品质的降低。此外，淀粉颗粒和许多小的蛋白质碎片从被破坏的蛋白网络结构中脱落下来，溶进煮面水中，导致了蒸煮损失的增大，与之前的测定相一致。从图4b中可以看出，黄原胶组的蛋白网络结构相比空白组更为紧密，在冻藏过程中的碎片更少，表明添加黄原胶可以减少冻藏过程中冰晶对样品的损伤，使蛋白网络结构保持得更完好。

图4 添加黄原胶对冷冻熟面冻藏过程中蛋白网络结构的影响

3 结论

黄原胶具有较好的亲水作用，加入后可以增强体系的持水能力，与冷冻熟面中的蛋白质结合更加紧密，增强了蛋白质网络结构，能够更好地抵御冰晶造成的机械损伤。质构分析表明，黄原胶的添加可以改善冷冻熟面在冻藏过程中的硬度、咀嚼性、弹性和拉伸性能。良好的蛋白质网络结构也能更好地包裹淀粉颗粒，使得面条在煮制过程中淀粉颗粒不易脱落；蒸煮特性的实验中发现，添加黄原胶可以降低冷冻熟面在冻藏期间的复煮损失率和吸水率，改善冷冻熟面的食用品质。此外，通过DSC和NMR研究发现，黄原胶的添加可以降低冷冻熟面在冻藏过程中水分的流动性，减少深层结合水向弱结合水的转变，抑制可冻结水含量的升高，从而减少冰晶的形成，减轻由冰晶引起的损伤。 CLSM的结果表明，添加黄原胶可以改善冷冻熟面的蛋白质网络结构在冻藏过程中的均匀性和完整性，提升冷冻熟面的冻藏品质。因此，黄原胶可以作为一种有效的冷冻熟面冻藏品质改良剂。