親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面水分遷移及質(zhì)構(gòu)的影響

曲秦坤,2,張 嵐,*,陳玥彤,邱天昊,郭利鳳,王 輝

(1.吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院,吉林吉林 132013;2.大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 116023)

面條是我國傳統(tǒng)主食之一,隨著科學(xué)進(jìn)步、加工技術(shù)的提高,面條從單一面食向多種多樣發(fā)展,市場(chǎng)上出現(xiàn)了更多方便、快捷、風(fēng)味多樣以及擁有個(gè)性化等特點(diǎn)的面條種類,然而鮮濕面作為新一代方便食品受到消費(fèi)者的喜愛[1-3]。

玉米是重要的糧食作物,富含蛋白質(zhì)、淀粉、維生素及礦物質(zhì)等,能有效保護(hù)神經(jīng)傳導(dǎo)和胃腸功能,預(yù)防癌癥等疾病,具有較高的營養(yǎng)價(jià)值[4]。玉米鮮濕面符合現(xiàn)代人追求科學(xué)膳食,粗糧、雜糧、粗細(xì)搭配的飲食,有利于均衡營養(yǎng)[5]。

研究表明[6-7],鮮濕面存在三種形態(tài)水,分別為結(jié)合水、不易流動(dòng)水、自由水。結(jié)合水會(huì)向水分活度較大的方向遷移,逐漸遷移為自由水,而自由水會(huì)對(duì)鮮濕面內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成不可逆的破壞,導(dǎo)致鮮濕面品質(zhì)口感下降。據(jù)此,分析鮮濕面內(nèi)部的水分遷移理論,研究其質(zhì)構(gòu)等特性,有針對(duì)性地對(duì)鮮濕面的水分遷移進(jìn)行控制,以達(dá)到長久保存、提高品質(zhì)的目的。親水性膠體的添加會(huì)使得鮮濕面的自由水流動(dòng)性減弱,結(jié)合水束縛能力增強(qiáng)。目前缺乏親水性膠體對(duì)于鮮濕面持水能力的研究,制作工藝有待進(jìn)一步改善[8-13]。因此本文將選擇海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠三種親水性膠體為添加劑,按其不同添加量研究三種親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面的質(zhì)構(gòu)和水分遷移的影響。在保證健康、安全的條件下使得玉米鮮濕面得到進(jìn)一步的優(yōu)化和發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米淀粉 南京甘汁園糖業(yè)有限公司提供;小麥面粉 濱州中裕食品有限公司提供;海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠等 市購。

表1 海藻酸鈉對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 1 Effect of sodium alginate on texture characteristics of fresh wet noodles

TA.new plus型質(zhì)構(gòu)儀 上海越平科學(xué)儀器有限公司;BS224S型精密電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;FK150-2型壓面機(jī) 富康電器有限公司;WK2102型電磁爐 美的集團(tuán)有限公司;NMI20-025V-I低場(chǎng)核磁共振儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 玉米鮮濕面制備工藝 原輔料混合→稱量→和面→熟化→擠壓→成品[14]

將面粉過80目篩,86 g面粉中玉米粉添加量10 g、谷朊粉4 g、加水量50%、食鹽添加量2.0%、其中黃原膠、卡拉膠、海藻酸鈉,添加量均為0、2、4、6、8 g/kg(相對(duì)于面粉質(zhì)量)。將三種添加劑的四個(gè)梯度分別與原輔料混合,和面時(shí)間5 min,制成面胚,放入自封袋中室溫下靜置熟化15 min,面條機(jī)擠壓成型。煮面3 min,立即將面條撈出,置于漏水網(wǎng)狀容器中,水洗1 min,冷卻后裝入自封袋。

1.2.2 質(zhì)構(gòu)儀(TPA)測(cè)定 質(zhì)構(gòu)儀可以進(jìn)行剖面分析法(Texture profile analysis,TPA),該方法是模擬人的口腔牙齒咀嚼食物并對(duì)面條進(jìn)行二次擠壓的自動(dòng)機(jī)械化過程。面條制作及煮制方法同1.2.1所示,每次取3根面條平行放于組裝好的質(zhì)構(gòu)儀載物臺(tái)上,然后進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。TPA試驗(yàn)中測(cè)得4個(gè)參數(shù)指標(biāo),分別是硬度(Hardness)、黏著性(Cohesiveness)、膠著性(Gumminess)、咀嚼度(Chewiness)[15-17]。

TPA測(cè)試采用常規(guī)測(cè)定探頭為TA/20-柱形探頭,在HDP/90測(cè)試平臺(tái)上并排放置單個(gè)或多個(gè)面條,從程序列表中選擇TPA.PRG測(cè)試程序。設(shè)置參數(shù)測(cè)試速度為0.8 mm/s,測(cè)試探頭P/50,位移10 mm,應(yīng)變75%,觸發(fā)力3 g,面條的烹調(diào)時(shí)間和面條的貯存時(shí)間對(duì)各參數(shù)影響較大。盡量保持每個(gè)樣本的一致性,以得出可靠的結(jié)論[18]。

1.2.3 低場(chǎng)核磁共振(LF-NMR)檢測(cè) 取3 g玉米鮮濕面樣品,用保鮮膜將其包裹放入檢測(cè)管內(nèi),置于核磁共振儀中檢測(cè)。檢測(cè)參數(shù):采樣點(diǎn)數(shù)TD=2048,重復(fù)掃描次NS=8,弛豫衰減時(shí)間T0=1000 ms,采樣頻率SW=100.00 kHz,采樣間隔時(shí)間TW=500 ms。利用CPMG脈沖序列測(cè)定樣品橫向弛豫時(shí)間T2[19-21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 17.0軟件處理,應(yīng)用Origin 2018和Prism 6軟件進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種親水性膠體不同添加量對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性的影響

表1為海藻酸鈉添加量對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性影響。如表1所示,鮮濕面在添加海藻酸鈉后硬度、膠著性相比較對(duì)照組有顯著性增加(P<0.05),黏著性則顯著性降低(P<0.05)。硬度和膠著性隨添加量增加呈先上升后下降趨勢(shì),咀嚼度無顯著性變化(P>0.05)。在海藻酸鈉添加量為6 g/kg時(shí),鮮濕面比添加量為2 g/kg時(shí)的硬度增加了61%,膠著性增加了72%,黏著性和咀嚼度無顯著變化(P>0.05);硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.34倍、1.72倍、0.70倍、1倍。楊艷等[22]研究發(fā)現(xiàn),海藻酸鈉可與面筋蛋白結(jié)合增加面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,從而增大硬度、膠著性、彈性和回復(fù)性,降低了黏著性和凝聚性,提高鮮面的蒸煮特性。說明鮮濕面硬度、膠著性以及咀嚼度高,黏著性低,鮮濕面品質(zhì)好。綜上所述,在鮮濕面中加入6 g/kg的海藻酸鈉可以有效地提高鮮濕面的質(zhì)構(gòu)特性,改善面條品質(zhì)。

表2 黃原膠對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of xanthan gum on texture characteristics of fresh and wet noodles

表3 卡拉膠添加量對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of carrageenan addition on texture characteristics of fresh wet noodle

鮮濕面中黃原膠添加量對(duì)其質(zhì)構(gòu)的影響(表2)。如表2所示,鮮濕面在添加黃原膠后硬度、膠著性與未添加黃原膠的純面粉鮮濕面相比顯著性增加(P<0.05),咀嚼度、黏著性則相對(duì)純面粉鮮濕面的指標(biāo)低。黃原膠添加量為8 g/kg時(shí),鮮濕面硬度比添加量為2 g/kg時(shí)增加了59%、膠著性增加了27%,黏著性和咀嚼度無顯著變化(P>0.05);硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.91倍、1.92倍、0.85倍、0.80倍。李冰等[23]研究發(fā)現(xiàn)少量的黃原膠存在能夠明顯的減弱面筋蛋白的彈性,黃原膠本身具有膠著性,同時(shí)會(huì)提高鮮濕面的持水性。說明加入黃原膠會(huì)降低咀嚼度,但也會(huì)增加鮮濕面的膠著性和硬度。在添加量8 g/kg時(shí)硬度最大,面筋結(jié)構(gòu)優(yōu)良,咀嚼度好,黏著性低。綜上所述,黃原膠添加量為8 g/kg可以最好的提高鮮食面的質(zhì)構(gòu)特性。

表3為卡拉膠添加量對(duì)鮮濕面質(zhì)構(gòu)特性影響。如表3所示,添加卡拉膠后硬度、膠著性升高,咀嚼度先升高后下降,各添加量間有顯著性變化(P<0.05),添加卡拉膠后黏著性下降,但隨添加量的增加各添加量之間粘著性無顯著性變化(P>0.05)?？ɡz添加量為6、8 g/kg時(shí),鮮濕面硬度比添加量為2 g/kg時(shí)分別增加了45%、53%,膠著性分別增加了31%、48%,黏著性無顯著變化(P>0.05),咀嚼度分別增加了13%、3%;卡拉膠添加量為6 g/kg時(shí)硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.05倍、1.37倍、0.89倍、1.27倍;卡拉膠添加量為8 g/kg時(shí)硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.21倍、1.55倍、0.93倍、1.16倍。說明卡拉膠同海藻酸鈉一樣會(huì)增強(qiáng)鮮濕面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致硬度彈性增加。綜上所述,卡拉膠為6、8 g/kg時(shí)質(zhì)構(gòu)特性好。

2.2 三種親水性膠體對(duì)鮮濕面T2弛豫時(shí)間的影響

自旋-自旋弛豫時(shí)間T2反映了樣品內(nèi)部氫原子核所處的化學(xué)環(huán)境,受作用在氫原子核身上的束縛力及其自由度的影響,而氫原子核的束縛程度又可以被樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所影響。所以T2時(shí)間越長表示結(jié)合水的流動(dòng)性就越強(qiáng)。

由圖1、圖2、圖3可以看出,樣品的信號(hào)均出現(xiàn)三個(gè)波峰,即存在三種水分狀態(tài),分別為結(jié)合水弛豫時(shí)間T21(0.01～1 ms)、不易流動(dòng)水弛豫時(shí)間T22(1～10 ms)、自由水弛豫時(shí)間T23(10～1000 ms)。在0.01～1 ms之間,可以較明顯的看出加入親水性膠體后,結(jié)合水的峰值向右移動(dòng)。但隨著時(shí)間的增長,T21弛豫時(shí)間遷移的水分流動(dòng)性增加,在1～10 ms之間出現(xiàn)了第二個(gè)波峰,即不易流動(dòng)水,圖中可看出不易流動(dòng)水幾乎無變化,因此不計(jì)算不易流動(dòng)水。之后出現(xiàn)第三個(gè)峰,弛豫時(shí)間在10～1000 ms之間表示自由水T23,這部分的波峰明顯升高,也可較明顯的看出加入親水性膠體后,自由水的峰值向左移動(dòng)。說明T23弛豫時(shí)間內(nèi),水的流動(dòng)性明顯減弱。以上兩個(gè)特征說明在添加親水性膠體后鮮濕面中自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水,水分與淀粉或者蛋白質(zhì)結(jié)合更加穩(wěn)定了。

圖1 海藻酸鈉添加量對(duì)玉米鮮濕面T2弛豫時(shí)間的影響Fig.1 Effect of sodium alginate additionon T2 relaxation time of fresh corn noodles

圖2 黃原膠添加量對(duì)玉米鮮濕面T2弛豫時(shí)間的影響Fig.2 Effect of xanthan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

圖3 卡拉膠添加量對(duì)玉米鮮濕面T2弛豫時(shí)間的影響Fig.3 Effect of carrageenan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

2.3 三種親水性膠體對(duì)鮮濕面水分含量的影響

圖4為T21代表的是結(jié)合水的弛豫時(shí)間在0.01～1 ms水分遷移變化,圖5為T23代表的是自由水的弛豫時(shí)間10～1000 ms水分遷移變化,圖6、圖7分別反映的是A21、A23為結(jié)合水、自由水兩種水分的水分含量變化情況。王吉人[24]運(yùn)用以上方法測(cè)定香腸水分含量的弛豫特性并對(duì)其進(jìn)行定量分析。在本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的結(jié)果可知,添加三種親水性膠體都會(huì)導(dǎo)致自由水向結(jié)合水遷移,結(jié)合水結(jié)合更緊密,面筋結(jié)構(gòu)更緊密。海藻酸鈉在添加量為6 g/kg時(shí)結(jié)合水峰值出現(xiàn)晚,結(jié)合水含量占比最高,硬度高,面筋結(jié)構(gòu)最緊密,與海藻酸鈉的質(zhì)構(gòu)結(jié)論吻合。黃原膠在添加量為8 g/kg時(shí)結(jié)合水含量占比最高,與其質(zhì)構(gòu)特性吻合?？ɡz同樣在8 g/kg時(shí)結(jié)合水峰值出現(xiàn)晚,結(jié)合水含量占比最高。其中添加海藻酸鈉6 g/kg的實(shí)驗(yàn)組相比添加黃原膠8 g/kg和卡拉膠8 g/kg的實(shí)驗(yàn)組使用的劑量最少,結(jié)合水的水分含量占比最高。

圖4 三種親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面T21弛豫時(shí)間的影響Fig.4 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T21

圖5 三種親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面T23弛豫時(shí)間的影響Fig.5 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T23

圖6 三種親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面A21(結(jié)合水峰面積)的影響Fig.6 Effects of three hydrophilic colloidson A21(peak area of combined water)of fresh corn noodles

圖7 三種親水性膠體對(duì)玉米鮮濕面A23(自由水峰面積)的影響Fig.7 Effects of three hydrophilic colloidson A23(peak area of free water)of fresh corn noodles

3 結(jié)論

親水性膠體的種類、含量均可在不同程度上影響鮮濕面的質(zhì)構(gòu)和水分遷移。

不同含量的相同膠體添加會(huì)導(dǎo)致玉米鮮濕面出現(xiàn)不同程度的水分遷移情況,且不同親水性膠體的添加也會(huì)導(dǎo)致鮮濕面出現(xiàn)不同的水分遷移。膠體的添加會(huì)使玉米鮮濕面的水分流動(dòng)性減弱,但是膠體的添加量過高會(huì)導(dǎo)致T2弛豫時(shí)間遷移的水的流動(dòng)性降低,使自由水向結(jié)合水遷移,對(duì)結(jié)合水的束縛更緊密。三種親水性膠體對(duì)鮮濕面的質(zhì)構(gòu)有較大的改變,主要對(duì)硬度有較大的影響,硬度變大,面筋結(jié)構(gòu)更緊密,相對(duì)的黏度降低。

綜合質(zhì)構(gòu)與低場(chǎng)核磁數(shù)據(jù)可以看出,海藻酸鈉添加量6 g/kg、黃原膠添加量為8 g/kg以及卡拉膠添加量為8 g/kg時(shí)質(zhì)構(gòu)特性好,自由水含量較低,弛豫時(shí)間相對(duì)向后推遲,其中海藻酸鈉添加量6 g/kg的實(shí)驗(yàn)組品質(zhì)最好。最終可得出親水性膠體能有效的改變鮮濕面中的水分遷移的速率,在適宜的范圍內(nèi)可增強(qiáng)對(duì)水的束縛能力,使結(jié)合水更緊密。