面条作为人类主食之一,在人们的饮食中有重要的地位。冷冻面团技术已经在近几年日趋成熟,普遍用于各类面制品中,将冷冻面团技术与面条结合起来,创新了一种新的面条工业化生产方式,对面条的工业化生产有巨大的推动作用。在前期的研究中在对面条冷冻面团的生产工艺和解冻工艺进行优化后,冷冻面团面条的品质得到了较大的提升,但与新鲜的面条品质仍然存在较大的差距。制作的面条冷冻面团容易出现萎缩冻裂等情况,严重影响冷冻面团面条的品质。因此需要通过添加改良剂来改善面条冷冻面团的品质。
目前,对于改良剂的研究在国内外比较多,主要是通过添加乳化剂、增稠剂、氧化剂等改良剂以提高产品品质。乳化剂既具有亲水性又具有亲油性,是一种表面活性剂,能够促进能使面筋蛋白分子之间相互交联形成稳定的三维网状结构[1]。乳化剂在新鲜面团中研究很多,但在冷冻面团及其制品中的研究还较少。滕月斐等[2]通过比较发现几种乳化剂虽然对冷冻面团的力学特性的影响不显著,并认为0.30%添加量的硬脂酰乳酸钠(sodium stearoyl lactate,SSL)能够显著改善冷冻面团面包感官品质。亲水胶体含有大量羟基,易与水中氢键结合,能够与蛋白质、淀粉等聚合物竞争水分,降低冷冻面团的水分活度,并能够抑制面团在冷冻贮藏中的水分迁移,避免了大量冰晶的形成,减弱冰晶面筋网络结构的破坏[3]。冯洁茹等[4]通过比较发现黄原胶和海藻酸钠均可降低面团硬度、提高面团弹性,改善冷冻面团的咀嚼性、内聚性和胶黏性。谷朊粉是一种植物蛋白,可以增加面筋蛋白,提高面团的延展性和弹性[5]。刘飞龙等[6]通过添加0.039%的谷朊粉提高酵母活性,改善冷冻面团的品质。维生素C因其在与面团搅拌过程中被氧化成脱氢抗坏血酸,从而使面团氧化,面筋蛋白质中的—SH键被氧化为—S—S—键,促进蛋白质分子的结合,形成大分子的网络结构,增强面团筋力并提高面团的弹性、韧性[7]。
本研究主要通过选取乳化剂中的SSL、亲水胶体中的黄原胶、面条中常用添加剂面筋蛋白类的谷朊粉以及氧化剂中的维生素C,通过分析不同的改良剂对冷冻面团的可冻结水含量、蠕变-恢复特性的影响,以及通过研究不同改良剂添加量对冷冻面团面条质构特性的影响,为后续研究面条冷冻面团改良剂的提供一定的理论支持。
1 材料与方法
1.1 实验材料
高筋小麦粉(水分含量12.54%、湿面筋含量31.51%、蛋白质含量11.23%、粗脂肪含量0.76%),五得利面粉集团有限公司;盐,中盐黑龙江盐业有限公司;SSL、黄原胶、谷朊粉、维生素C均为食品级,河南万邦实业有限公司。
1.2 仪器与设备
DW-86L338 J超低温保存箱,青岛海尔生物医疗股份有限公司;SJJ-B10Q1厨师机,小熊电器股份有限公司;BJM-2G电动压面机,极度空间家居有限公司;JD200-3电子天平,沈阳天平仪器有限公司;TMS-Touch 250 N质构仪,美国Food Technology Corporation;BPG-9070A电热鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器股份有限公司;DSC4000差示扫描量热仪,PerkinElmer公司;UT320D K/J型热电偶,优利德科技(东莞)有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 面条冷冻面团及面条的制作工艺
通过前期预试验确定面条的基本配方,准确称取100 g面粉,加入35 g蒸馏、2 g盐放入和面机中,慢速和面2 min后,再快速和面3 min,再慢速和面2 min,将面絮包上保鲜膜,置于25 ℃,相对湿度70%醒发箱中静置醒发。将醒发好的面团放入自封袋中,置于超低温冰箱中在-30 ℃温度下速冻至中心温度达-18 ℃,再转移到冰箱中在-18 ℃的温度下冻藏一星期后解冻。解冻好的面团参照LS/T 320—1993进行压片、切条。
1.3.2 面团可冻结水含量的测定
参考徐云峰[8]的实验方法略作修改,将冻藏一周的冷冻面团解冻后在面团中心部位取10～15 mg冷冻面团样品立即放入铝制坩埚中密封,避免水分流失,以空坩埚做空白。
可冻结水含量的测定:用液氮冷却至-30 ℃,恒温5 min,从-30 ℃升温到5 ℃,升温速率为5 ℃/min,吹入20 mL/min的氮气以防止水分冷凝,测定样品的相变焓,并用105 ℃恒温烘干法测定样品的水分含量,根据公式(1)计算样品中的可冻结水含量(Cfw):
(1)
式中:ΔHm,样品中冰的融化焓;ΔfusHm,纯水结成冰的融化潜热(334 J/g);WA,样品的水分含量。
1.3.3 面团稳态流变学测定
蠕变-恢复扫描测定:将冷冻解冻后,在面团中心取样20 g放入样品筒中,样品平衡时间为5 min利用动态流变仪进行测定,实验参数设定:设备为RST-CC Rheometer,测量系统CCT-40-300148;温度设定在25 ℃,转子CCT-40,选择软固体测量单元,恒定压力50 Pa,扫描3 min后,撤掉应力观察5 min内样品的应力恢复[9]。
1.3.4 面团稳态流变学测定
析水率实验参照MUADKLAY等[10]的方法略作修改:小麦面粉糊按照60 g/L配制,混匀在恒温水浴锅中糊化15 min后放入冰箱中在-18 ℃下冷冻贮存18 h后取出,在室温下解冻6 h,以4 000 r/min离心35 min,弃去上清液,称取沉淀物质量。试验重复3次。析水率计算如公式(2)所示:
析水率/%=
(2)
1.3.5 面条质构特性的测定
利用食品物性仪,将冷冻面团面条放沸水中煮至最佳蒸煮时间(面条白芯消失时)后捞出,用冷水淋洗1 min,控干水分,每次测试取3根面条平行置于载物台上进行测试,每个样品测定7次,取平均值。
TPA测定:采用探头为HDP/PFS型,校准距离为15 mm,测试前、中、后速度均为48 mm/min,形变量为75%,触发力为0.3 N,时间间隔为1 s;
剪切力测定:本实验采用的质构仪所配探头:Code A/LKD,测定前速度:30 mm/min,测定速度:30 mm/min,测定后速度:60 mm/min,触发力:0.3 N,压缩率:90%。
1.4 数据处理
除特殊说明外,所有数据平行测定3次,采用SPSS 22.0、OriginPro 2018与Excel 2010进行数据处理和作图。数据以“平均值±偏差”表示,以P<0.05表示数据之间的显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同改良剂对面条冷冻面团可冻结水含量的影响
2.1.1 SSL
由图1可以看出,随着SSL添加量的增加,面条冷冻面团可冻结水含量呈现先下降后上升的趋势,当添加0.15%的SSL时,冷冻面团的融化焓值最低,可冻结水含量最低。与未添加SSL组相比,添加了SSL后,面条冷冻面团的可冻结水含量显著减少(P<0.05)。SSL能够使面团中的水分分布均匀,减少大的冰晶的形成,并且能够与蛋白质作用形成面筋-蛋白复合物,增强了面筋蛋白的持水能力,避免了蛋白质失水。
2.1.2 黄原胶
由图2可知,随着黄原胶添加量的增加,面条冷冻面团的可冻结水含量不断降低,黄原胶对冷冻面团的品质具有良好的改善作用。黄原胶作为亲水性胶体,能够完全水化形成凝胶,限制食品中水分的迁移。黄原胶还可以通过与面筋蛋白连接稳定面筋网络结构[11]。
图1 不同SSL添加量对面条冷冻面团可冻结水含量的影响
Fig.1 Effects of different SSL additions on the freezable water content of frozen noodle dough
图2 不同黄原胶添加量对面条冷冻面团可冻结水含量的影响
Fig.2 Effects of different xanthan gum additions on the freezable water content of frozen noodle dough
2.1.3 谷阮粉
由图3可知,随着谷朊粉添加量的增加,面团的可冻结水含量显著降低,当谷朊粉的添加量达到2%时,继续添加谷朊粉对可冻结水含量并无显著性的影响(P>0.05)。谷朊粉是一种活性面筋粉,谷朊粉的添加可以增加面团的面筋,而面筋具有高吸水性引起了面团的可冻结水含量的变化,对面条冷冻面团的品质改善具有良好的效果。因此,面条冷冻面团中适宜的谷朊粉添加量为3%左右。
2.1.4 维生素C
图4反映了不同维生素C添加量对冷冻面团可冻结水含量的影响。由图4可知,添加维生素C后,面团的可冻结水含量显著减少(P<0.04),当维生素C的添加量超过0.012%时,面条冷冻面团的可冻结水含量略有上升的趋势。这可能是因为维生素C在于面团混合搅拌的过程中被空气氧化,使其具有氧化性,维生素C的氧化性可以将氢键氧化成二硫键,使面团中互不关联的面筋蛋白相互交联,增强面团的面筋蛋白的持水能力[12]。
图3 不同谷阮粉添加量对面条冷冻面团可冻结水含量的影响
Fig.3 Effects of different gluten additions on the freezable water content of frozen noodle dough
图4 不同维生素C添加量对面条冷冻面团可冻结 水含量的影响
Fig.4 Effects of different vitamin C additions on the freezable water content of frozen noodle dough
2.2 不同改良剂对面条冷冻面团稳态-流变特性的影响
不同改良剂对面条冷冻面团的稳态-流变特性的影响如图5～图7所示。在前180 s内对面条冷冻面团施加恒定的50 Pa的剪切应力,面团的形变逐渐增加,在应力达到一定值后停止施加剪切应力,面团进入恢复阶段,可以观察到随着时间的延长,冷冻面团的形变在一开始迅速降低,但随时间延长,下降趋势减缓,最终趋于稳定。由蠕变-恢复曲线可以看出,面条冷冻面团表现出瞬间瞬时变形响应、推迟蠕变应变,在应力消除后,其形变又表现出瞬态恢复和残余变形,面条冷冻面团表现出典型的黏弹性蠕变-恢复特征。
2.2.1 SSL
在蠕变阶段,未添加SSL的面团的形变最为剧烈,之后依次是0.2%样品组、0.5%样品组,0.15%样品组的形变最小。该变化趋势表明添加SSL能够极大地稳定面团的面筋网络结构。这是因为作为乳化剂的SSL,能够在面筋蛋白分子之间产生作用,使面筋蛋白之间相互连接,形成稳定的面筋网络结构,进而增强面团的稳定性、弹性[13]。在蠕变阶段,添加0.15%的SSL样品组的面团抵抗外界形变能力最强,能够有效地抵抗面团变形。在恢复阶段,0.15%SSL样品组面团恢复到最小形变的时间最短。不同样品组的面团的恢复时长与其面团的内部结构有关,因此添加0.15%SSL样品组的面团的内部结构强度最强,面筋网络结构最完整。而添加了2% SSL的样品组的形变反而增大,这可能是因为添加过多的SSL会导致面团发黏,对面团的面筋网络结构产生一定的破坏。
图5 SSL添加量的面条冷冻面团的蠕变-恢复曲线
Fig.5 Creep-recovery curve of frozen dough of noodles with SSL addition
2.2.2 黄原胶
添加不同添加量的黄原胶面条冷冻面团的蠕变-恢复曲线如图6所示。相较于未添加黄原胶面条冷冻面团组,添加黄原胶样品组的蠕变与恢复阶段的形变均显著下降。作为亲水胶体的黄原胶具有很多的亲水基团,能够水化形成黏稠的大分子物质,增强面筋,并且能够与面粉中的直链淀粉分子之间形成新的网络结构,进一步加强了面团的面筋网络结构[14]。添加0.6%黄原胶组的抗形变能力最强,而当添加量超过0.6%黄原胶样品组的抗形变能力降低,这可能是因为黄原胶添加过量会竞争水分,影响面粉吸水,弱化了面筋网络结构。因此,黄原胶的添加量在0.15% 左右较为合适。
图6 黄原胶添加量的面条冷冻面团的蠕变-恢复曲线
Fig.6 Creep-recovery curve of frozen noodle dough with xanthan gum addition
2.2.3 谷阮粉
由图7可知,添加谷朊粉能够显著降低面团的形变,提高面团的抗形变能力。谷朊粉添加量为2%、3%、4%样品组的蠕变-恢复曲线几乎一致,3组样品的抗形变能力差异不大。谷朊粉为面筋蛋白,谷朊粉作为一种小麦蛋白粉,增加了面团的面筋蛋白含量,同时增强面团中的蛋白质与淀粉、蛋白质与蛋白质之间的连接,从而使面团的面筋蛋白网络结构增强,面团的黏弹性升高,一定程度上抵御了冷冻造成的面团结构的破坏,增强了面条冷冻面团的内部强度[15]。
图7 谷朊粉添加量的面条冷冻面团的蠕变-恢复曲线
Fig.7 Creep-recovery curve of frozen noodle dough with gluten addttion
2.2.4 维生素C
由图8可以看出,维生素C对面条冷冻面团的抗形变能力具有良好的改善作用,但是随着维生素C添加量的增加,不同维生素C含量的样品组之间的形变变化不明显。说明在一定范围内维生素C的添加能够有效改善面团流变性质,过量的添加反而适得其反。维生素C属于氧化还原剂,在与面团混合后经过搅拌、醒发后能够与蛋白质分子中的硫氢键—SH发生作用形成双硫键—S—S—大分子网络结构,增强面团的抗形变能力[16]。
图8 维生素C添加量的面条冷冻面团的蠕变-恢复曲线
Fig.8 Creep-recovery curve of frozen dough of noodles with vitamin C addition
2.3 不同改良剂对冷冻面团冻融稳定性的影响
2.3.1 SSL
一般来说,析水率越低,冻融稳定性越好。图9表明,添加一定量的SSL可以显著降低面条面粉糊的析水率,提高面条冷冻面团的冻融稳定性。作为乳化剂的SSL亲水性强,能够形成稳定的水包油型乳液凝胶体系,从而改善疏水组分的析水现象,避免大的冰晶的形成,增强面条冷冻面团的冻融稳定性。因此,通过添加SSL可以显著提高面条冷冻面团的冻融稳定性,减弱面条冷冻面团在贮藏过程总因温度波动导致的品质降低。
图9 SSL对小麦粉析水率的影响
Fig.9 Effects of SSL on the water separation rate of wheat flour
2.3.2 黄原胶
随着黄原胶含量的增加,小麦淀粉糊的冻融析水率呈下降趋势,冻融稳定性逐渐提高(图10)。黄原胶具有亲水性,大量的亲水基团可以吸附面团中自由水的成分,有效减弱了小麦粉凝胶在冷冻过程中的水分子结晶现象,并且能够与直链淀粉相互作用,并且能够与一部分支链淀粉相互作用,阻碍了淀粉的重结晶,对淀粉颗粒的持水性具有一定的保护作用[17]。
图10 黄原胶对小麦粉析水率的影响
Fig.10 Effects of xanthan gum on the water separation rate of wheat flour
2.3.3 谷阮粉
由图11可知,随着谷朊粉添加量的增加,面粉的析水率逐渐降低。当添加量大于3%时,析水速率逐渐稳定。这可能是因为谷朊粉是面筋蛋白,谷朊粉的添加增加了面团中面筋蛋白的数量,面筋蛋白具有吸水性,可以吸收水分使水分在离心作用下不容易析出,使得面粉的析水率降低。
2.3.4 维生素C
图12表明,添加维生素C后在一定范围内对面粉糊的析水率具有一定的改善作用,随着维生素C添加量的增加,面粉糊的析水率呈现先下降后上升的趋势。这可能是因为维生素C在面团形成过程中所具有的氧化性可以将—SH氧化成—S—S—,形成大分子的网络结构,能够牢牢束缚住水分,增强了蛋白分子的持水性。因此,将维生素C的添加量控制在0.012%左右,面条冷冻面团的冻融稳定性较好。
图11 SSL对小麦粉析水率的影响
Fig.11 Effects of gluten on the water separation rate of wheat flour
图12 SSL对小麦粉析水率的影响
Fig.12 Effects of different modifiers on the water separation rate of wheat flour
2.4 不同改良剂对冷冻面团面条质构品质的影响
2.4.1 SSL
由表4可知,随着SSL添加量的增加,冷冻面团面条的剪切力相对于未添加SSL样品组,呈现先升高的趋势,并在添加量为0.15%时达到最大值。冷冻面团面条的硬度随着添加量的增加并无显著变化(P>0.05),但当添加量大于0.1%后,面条的硬度显著提高(P<0.05)。当添加量大于0.1%后,冷冻面团面条的黏附性显著降低(P<0.05),咀嚼性则显著升高(P<0.05),SSL的添加量对冷冻面团面条的弹性并无显著性影响(P>0.05)。说明冷冻面团面条的品质在SSL添加量为0.15%左右时最佳。
2.4.2 黄原胶
由表5可知,冷冻面团面条的剪切力随黄原胶含量的增加而增大。说明添加了黄原胶之后,明显改善了冷冻面团面条的抗剪切能力。而相较于未添加组,冷冻面团面条的硬度、弹性、咀嚼性均随着黄原胶的添加量的增加均显著提高并趋于稳定(P<0.05),改善了面条的口感,并在添加量为0.6%时达到最大值。而黄原胶的添加对冷冻面团面条的黏附性并无显著影响(P>0.05)。综合考虑各指标,黄原胶在添加量为0.6%时可以有效改善冷冻面团面条的品质。
表4 SSL对冷冻面团面条质构品质的影响
Table 4 The effect of SSL addition on the texture and quality of frozen dough noodles
SSL添加量/%剪切力/N硬度/N黏附性弹性咀嚼性00.68±0.02b42.93±3.12c0.93±0.27b0.69±0.02a11.20±0.66c0.050.74±0.14b32.65±2.16c0.81±0.53b0.81±0.04a14.95±0.31bc0.10.75±0.06b49.0±1.25bc1.50±0.43ab0.84±0.01a14.97±1.03bc0.150.94±0.08a72.70±4.62a2.52±0.21a0.95±0.01a25.03±1.78a0.20.90±0.09ab69.03±0.21ab1.6±0.05ab0.90±0.01a21.3±0.14ab
注:同列中不同上标字母表示有显著性差异(P<0.05)(下同)。
表5 黄原胶添加量对冷冻面团面条质构特性的影响
Table 5 The effect of the additive amount of xanthan gum on the texture and quality of frozen dough noodles
黄原胶添加量/%剪切力/N硬度/N黏附性弹性咀嚼性00.68±0.02b42.93±3.12b0.93±0.27a0.69±0.02b11.20±0.66b0.21.06±0.27ab65.81±1.59a1.63±0.38a0.90±0.03a19.30±0.50a0.41.04±0.9ab65.75±1.26a2.16±0.46a0.89±0.06a19.53±1.50a0.61.27±0.29a74.96±1.22a2.32±1.02a0.93±0.04a22.77±1.19a0.81.27±0.16ab72.46±1.91a1.90±0.60a0.89±0.06a21.93±0.80a
2.4.3 谷阮粉
由表6可知,谷朊粉对冷冻面团面条的剪切力有显著的影响(P<0.05),随着谷朊粉含量的增加,冷冻面团的剪切力先增大后减小,当谷朊粉含量为0.15%时达到最大值。冷冻面团面条的硬度、黏附性、弹性变化最为显著(P<0.05)。冷冻面团面条的硬度、弹性、咀嚼性在添加量大于2%后变化并不显著(P>0.05)。当添加量超过0.15%时冷冻面团面条的硬度、弹性略有降低,黏附性、弹性略有升高,可以看出当谷朊粉的添加量过多时会导致冷冻面团面条的品质下降,因此适当的添加量可以使冷冻面团的结构更加紧密,面筋的强度增加,可以减弱冷冻所带来的负面影响,使得面条变得有韧性、嚼劲。
表6 谷朊粉添加量对冷冻面团面条质构品质的影响
Table 6 The effect of gluten additive amount on the texture and quality of frozen dough noodles
谷朊粉添加量/%剪切力/N硬度/N黏附性弹性咀嚼性00.68±0.02e42.93±1.85c0.93±0.27d0.69±0.02c11.20±0.66b10.85±0.10d55.54±1.69b1.37±0.27cd0.94±0.04b22.47±1.91ab21.03±0.05c78.78±2.30a2.62±0.23a1.01±0.03ab27.80±1.91a32.03±0.02a74.78±1.58a2.27±0.10ab1.04±0.02a28.20±0.82a41.19±0.66b71.97±2.05a1.97±0.20bc0.97±0.01ab24.97±0.49a
2.4.4 维生素C
由表7可以得出,随着维生素C添加量的增加,冷冻面团面条的剪切力明显提高。冷冻面团面条的硬度、黏附性、咀嚼性也随维生素C添加量的增加不断增大,并在添加量为0.012%时达到最大值。这可能是因为维生素C的添加减少了冻藏过程中冰晶对面条面团面筋结构的破坏。维生素C在于面粉混合形成面团过程中转化为脱氧抗坏血酸,可以氧化—SH键,增强面筋网络结构,提高冷冻面团面条的品质[18]。当添加量大于0.012%时,各质构指标均有降低的趋势,因此,添加量为0.012%左右较为合适。
表7 维生素C添加量对冷冻面团面条质构品质的影响
Table 7 The effect of vitamin C additive amount on the texture and quality of frozen dough noodles
维生素C添加量/%剪切力/N硬度/N黏附性弹性咀嚼性00.68±0.02b42.93±1.25b0.93±0.27b0.69±0.02b11.20±0.66b0.0040.95±0.22b65.81±1.54a1.75±0.16ab0.99±0.05a23.37±0.14a0.0081.30±0.09a65.74±2.39a2.22±0.06a1.00±0.07a24.80±0.55a0.0121.34±0.02a72.90±1.89a2.31±0.51a0.99±0.07a25.77±1.69a0.0161.21±0.18a65.08±2.09a1.99±0.45a0.93±0.08a22.86±0.62a
3 结论
改良剂的添加对面条冷冻面团的品质具有显著的影响。通过添加一定量的不同改良剂可以显著降低面条冷冻面团可冻结水含量,有效改善面条冷冻面团的抗形变能力,提高面团的内部强度提高面团的内部强度,同时能够降低小麦粉的析水率,提高面团的冻融稳定性,在一定程度上减少冰晶对面筋结构的破坏。通过对最终产品冷冻面团面条的质构特性于蒸煮品质进行分析,得出0.15%的SSL、0.6%的黄原胶、3%的谷阮粉、0.008%～0.012%的维生素C能够改善最终面条的品质,提高面条的质量。本试验为后续进行改良剂的复配提供理论依据,并为工业化生产面条冷冻面团筛选改良剂提供一定参考,为冷冻面团面条的工业化的生产提供一定的理论支持。
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