不同改良劑對冷凍面團及面條品質的影響

杜險峰,周舟,曹蒙,王雪菲,王寶剛

1(哈爾濱商業大學 旅游烹飪學院,黑龍江 哈爾濱,150025)2(信陽農林學院 食品學院,河南 信陽,464000)

面條作為人類主食之一,在人們的飲食中有重要的地位。冷凍面團技術已經在近幾年日趨成熟,普遍用于各類面制品中,將冷凍面團技術與面條結合起來,創新了一種新的面條工業化生產方式,對面條的工業化生產有巨大的推動作用。在前期的研究中在對面條冷凍面團的生產工藝和解凍工藝進行優化后,冷凍面團面條的品質得到了較大的提升,但與新鮮的面條品質仍然存在較大的差距。制作的面條冷凍面團容易出現萎縮凍裂等情況,嚴重影響冷凍面團面條的品質。因此需要通過添加改良劑來改善面條冷凍面團的品質。

目前,對于改良劑的研究在國內外比較多,主要是通過添加乳化劑、增稠劑、氧化劑等改良劑以提高產品品質。乳化劑既具有親水性又具有親油性,是一種表面活性劑,能夠促進能使面筋蛋白分子之間相互交聯形成穩定的三維網狀結構[1]。乳化劑在新鮮面團中研究很多,但在冷凍面團及其制品中的研究還較少。滕月斐等[2]通過比較發現幾種乳化劑雖然對冷凍面團的力學特性的影響不顯著,并認為0.30%添加量的硬脂酰乳酸鈉(sodium stearoyl lactate,SSL)能夠顯著改善冷凍面團面包感官品質。親水膠體含有大量羥基,易與水中氫鍵結合,能夠與蛋白質、淀粉等聚合物競爭水分,降低冷凍面團的水分活度,并能夠抑制面團在冷凍貯藏中的水分遷移,避免了大量冰晶的形成,減弱冰晶面筋網絡結構的破壞[3]。馮潔茹等[4]通過比較發現黃原膠和海藻酸鈉均可降低面團硬度、提高面團彈性,改善冷凍面團的咀嚼性、內聚性和膠黏性。谷朊粉是一種植物蛋白,可以增加面筋蛋白,提高面團的延展性和彈性[5]。劉飛龍等[6]通過添加0.039%的谷朊粉提高酵母活性,改善冷凍面團的品質。維生素C因其在與面團攪拌過程中被氧化成脫氫抗壞血酸,從而使面團氧化,面筋蛋白質中的—SH鍵被氧化為—S—S—鍵,促進蛋白質分子的結合,形成大分子的網絡結構,增強面團筋力并提高面團的彈性、韌性[7]。

本研究主要通過選取乳化劑中的SSL、親水膠體中的黃原膠、面條中常用添加劑面筋蛋白類的谷朊粉以及氧化劑中的維生素C,通過分析不同的改良劑對冷凍面團的可凍結水含量、蠕變-恢復特性的影響,以及通過研究不同改良劑添加量對冷凍面團面條質構特性的影響,為后續研究面條冷凍面團改良劑的提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

高筋小麥粉(水分含量12.54%、濕面筋含量31.51%、蛋白質含量11.23%、粗脂肪含量0.76%),五得利面粉集團有限公司;鹽,中鹽黑龍江鹽業有限公司;SSL、黃原膠、谷朊粉、維生素C均為食品級,河南萬邦實業有限公司。

1.2 儀器與設備

DW-86L338 J超低溫保存箱,青島海爾生物醫療股份有限公司;SJJ-B10Q1廚師機,小熊電器股份有限公司;BJM-2G電動壓面機,極度空間家居有限公司;JD200-3電子天平,沈陽天平儀器有限公司;TMS-Touch 250 N質構儀,美國Food Technology Corporation;BPG-9070A電熱鼓風干燥箱,上海一恒科學儀器股份有限公司;DSC4000差示掃描量熱儀,PerkinElmer公司;UT320D K/J型熱電偶,優利德科技(東莞)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 面條冷凍面團及面條的制作工藝

通過前期預試驗確定面條的基本配方,準確稱取100 g面粉,加入35 g蒸餾、2 g鹽放入和面機中,慢速和面2 min后,再快速和面3 min,再慢速和面2 min,將面絮包上保鮮膜,置于25 ℃,相對濕度70%醒發箱中靜置醒發。將醒發好的面團放入自封袋中,置于超低溫冰箱中在-30 ℃溫度下速凍至中心溫度達-18 ℃,再轉移到冰箱中在-18 ℃的溫度下凍藏一星期后解凍。解凍好的面團參照LS/T 320—1993進行壓片、切條。

1.3.2 面團可凍結水含量的測定

參考徐云峰[8]的實驗方法略作修改,將凍藏一周的冷凍面團解凍后在面團中心部位取10～15 mg冷凍面團樣品立即放入鋁制坩堝中密封,避免水分流失,以空坩堝做空白。

可凍結水含量的測定:用液氮冷卻至-30 ℃,恒溫5 min,從-30 ℃升溫到5 ℃,升溫速率為5 ℃/min,吹入20 mL/min的氮氣以防止水分冷凝,測定樣品的相變焓,并用105 ℃恒溫烘干法測定樣品的水分含量,根據公式(1)計算樣品中的可凍結水含量(Cfw):

(1)

式中:ΔHm,樣品中冰的融化焓;ΔfusHm,純水結成冰的融化潛熱(334 J/g);WA,樣品的水分含量。

1.3.3 面團穩態流變學測定

蠕變-恢復掃描測定:將冷凍解凍后,在面團中心取樣20 g放入樣品筒中,樣品平衡時間為5 min利用動態流變儀進行測定,實驗參數設定:設備為RST-CC Rheometer,測量系統CCT-40-300148;溫度設定在25 ℃,轉子CCT-40,選擇軟固體測量單元,恒定壓力50 Pa,掃描3 min后,撤掉應力觀察5 min內樣品的應力恢復[9]。

1.3.4 面團穩態流變學測定

析水率實驗參照MUADKLAY等[10]的方法略作修改:小麥面粉糊按照60 g/L配制,混勻在恒溫水浴鍋中糊化15 min后放入冰箱中在-18 ℃下冷凍貯存18 h后取出,在室溫下解凍6 h,以4 000 r/min離心35 min,棄去上清液,稱取沉淀物質量。試驗重復3次。析水率計算如公式(2)所示:

析水率/%=

(2)

1.3.5 面條質構特性的測定

利用食品物性儀,將冷凍面團面條放沸水中煮至最佳蒸煮時間(面條白芯消失時)后撈出,用冷水淋洗1 min,控干水分,每次測試取3根面條平行置于載物臺上進行測試,每個樣品測定7次,取平均值。

TPA測定:采用探頭為HDP/PFS型,校準距離為15 mm,測試前、中、后速度均為48 mm/min,形變量為75%,觸發力為0.3 N,時間間隔為1 s;

剪切力測定:本實驗采用的質構儀所配探頭:Code A/LKD,測定前速度:30 mm/min,測定速度:30 mm/min,測定后速度:60 mm/min,觸發力:0.3 N,壓縮率:90%。

1.4 數據處理

除特殊說明外,所有數據平行測定3次,采用SPSS 22.0、OriginPro 2018與Excel 2010進行數據處理和作圖。數據以“平均值±偏差”表示,以P<0.05表示數據之間的顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同改良劑對面條冷凍面團可凍結水含量的影響

2.1.1 SSL

由圖1可以看出,隨著SSL添加量的增加,面條冷凍面團可凍結水含量呈現先下降后上升的趨勢,當添加0.15%的SSL時,冷凍面團的融化焓值最低,可凍結水含量最低。與未添加SSL組相比,添加了SSL后,面條冷凍面團的可凍結水含量顯著減少(P<0.05)。SSL能夠使面團中的水分分布均勻,減少大的冰晶的形成,并且能夠與蛋白質作用形成面筋-蛋白復合物,增強了面筋蛋白的持水能力,避免了蛋白質失水。

2.1.2 黃原膠

由圖2可知,隨著黃原膠添加量的增加,面條冷凍面團的可凍結水含量不斷降低,黃原膠對冷凍面團的品質具有良好的改善作用。黃原膠作為親水性膠體,能夠完全水化形成凝膠,限制食品中水分的遷移。黃原膠還可以通過與面筋蛋白連接穩定面筋網絡結構[11]。

圖1 不同SSL添加量對面條冷凍面團可凍結水含量的影響Fig.1 Effects of different SSL additions on the freezable water content of frozen noodle dough

圖2 不同黃原膠添加量對面條冷凍面團可凍結水含量的影響Fig.2 Effects of different xanthan gum additions on the freezable water content of frozen noodle dough

2.1.3 谷阮粉

由圖3可知,隨著谷朊粉添加量的增加,面團的可凍結水含量顯著降低,當谷朊粉的添加量達到2%時,繼續添加谷朊粉對可凍結水含量并無顯著性的影響(P>0.05)。谷朊粉是一種活性面筋粉,谷朊粉的添加可以增加面團的面筋,而面筋具有高吸水性引起了面團的可凍結水含量的變化,對面條冷凍面團的品質改善具有良好的效果。因此,面條冷凍面團中適宜的谷朊粉添加量為3%左右。

2.1.4 維生素C

圖4反映了不同維生素C添加量對冷凍面團可凍結水含量的影響。由圖4可知,添加維生素C后,面團的可凍結水含量顯著減少(P<0.04),當維生素C的添加量超過0.012%時,面條冷凍面團的可凍結水含量略有上升的趨勢。這可能是因為維生素C在于面團混合攪拌的過程中被空氣氧化,使其具有氧化性,維生素C的氧化性可以將氫鍵氧化成二硫鍵,使面團中互不關聯的面筋蛋白相互交聯,增強面團的面筋蛋白的持水能力[12]。

圖3 不同谷阮粉添加量對面條冷凍面團可凍結水含量的影響Fig.3 Effects of different gluten additions on the freezable water content of frozen noodle dough

圖4 不同維生素C添加量對面條冷凍面團可凍結 水含量的影響Fig.4 Effects of different vitamin C additions on the freezable water content of frozen noodle dough

2.2 不同改良劑對面條冷凍面團穩態-流變特性的影響

不同改良劑對面條冷凍面團的穩態-流變特性的影響如圖5～圖7所示。在前180 s內對面條冷凍面團施加恒定的50 Pa的剪切應力,面團的形變逐漸增加,在應力達到一定值后停止施加剪切應力,面團進入恢復階段,可以觀察到隨著時間的延長,冷凍面團的形變在一開始迅速降低,但隨時間延長,下降趨勢減緩,最終趨于穩定。由蠕變-恢復曲線可以看出,面條冷凍面團表現出瞬間瞬時變形響應、推遲蠕變應變,在應力消除后,其形變又表現出瞬態恢復和殘余變形,面條冷凍面團表現出典型的黏彈性蠕變-恢復特征。

2.2.1 SSL

在蠕變階段,未添加SSL的面團的形變最為劇烈,之后依次是0.2%樣品組、0.5%樣品組,0.15%樣品組的形變最小。該變化趨勢表明添加SSL能夠極大地穩定面團的面筋網絡結構。這是因為作為乳化劑的SSL,能夠在面筋蛋白分子之間產生作用,使面筋蛋白之間相互連接,形成穩定的面筋網絡結構,進而增強面團的穩定性、彈性[13]。在蠕變階段,添加0.15%的SSL樣品組的面團抵抗外界形變能力最強,能夠有效地抵抗面團變形。在恢復階段,0.15%SSL樣品組面團恢復到最小形變的時間最短。不同樣品組的面團的恢復時長與其面團的內部結構有關,因此添加0.15%SSL樣品組的面團的內部結構強度最強,面筋網絡結構最完整。而添加了2% SSL的樣品組的形變反而增大,這可能是因為添加過多的SSL會導致面團發黏,對面團的面筋網絡結構產生一定的破壞。

圖5 SSL添加量的面條冷凍面團的蠕變-恢復曲線Fig.5 Creep-recovery curve of frozen dough of noodles with SSL addition

2.2.2 黃原膠

添加不同添加量的黃原膠面條冷凍面團的蠕變-恢復曲線如圖6所示。相較于未添加黃原膠面條冷凍面團組,添加黃原膠樣品組的蠕變與恢復階段的形變均顯著下降。作為親水膠體的黃原膠具有很多的親水基團,能夠水化形成黏稠的大分子物質,增強面筋,并且能夠與面粉中的直鏈淀粉分子之間形成新的網絡結構,進一步加強了面團的面筋網絡結構[14]。添加0.6%黃原膠組的抗形變能力最強,而當添加量超過0.6%黃原膠樣品組的抗形變能力降低,這可能是因為黃原膠添加過量會競爭水分,影響面粉吸水,弱化了面筋網絡結構。因此,黃原膠的添加量在0.15% 左右較為合適。

圖6 黃原膠添加量的面條冷凍面團的蠕變-恢復曲線Fig.6 Creep-recovery curve of frozen noodle dough with xanthan gum addition

2.2.3 谷阮粉

由圖7可知,添加谷朊粉能夠顯著降低面團的形變,提高面團的抗形變能力。谷朊粉添加量為2%、3%、4%樣品組的蠕變-恢復曲線幾乎一致,3組樣品的抗形變能力差異不大。谷朊粉為面筋蛋白,谷朊粉作為一種小麥蛋白粉,增加了面團的面筋蛋白含量,同時增強面團中的蛋白質與淀粉、蛋白質與蛋白質之間的連接,從而使面團的面筋蛋白網絡結構增強,面團的黏彈性升高,一定程度上抵御了冷凍造成的面團結構的破壞,增強了面條冷凍面團的內部強度[15]。

圖7 谷朊粉添加量的面條冷凍面團的蠕變-恢復曲線Fig.7 Creep-recovery curve of frozen noodle dough with gluten addttion

2.2.4 維生素C

由圖8可以看出,維生素C對面條冷凍面團的抗形變能力具有良好的改善作用,但是隨著維生素C添加量的增加,不同維生素C含量的樣品組之間的形變變化不明顯。說明在一定范圍內維生素C的添加能夠有效改善面團流變性質,過量的添加反而適得其反。維生素C屬于氧化還原劑,在與面團混合后經過攪拌、醒發后能夠與蛋白質分子中的硫氫鍵—SH發生作用形成雙硫鍵—S—S—大分子網絡結構,增強面團的抗形變能力[16]。

圖8 維生素C添加量的面條冷凍面團的蠕變-恢復曲線Fig.8 Creep-recovery curve of frozen dough of noodles with vitamin C addition

2.3 不同改良劑對冷凍面團凍融穩定性的影響

2.3.1 SSL

一般來說,析水率越低,凍融穩定性越好。圖9表明,添加一定量的SSL可以顯著降低面條面粉糊的析水率,提高面條冷凍面團的凍融穩定性。作為乳化劑的SSL親水性強,能夠形成穩定的水包油型乳液凝膠體系,從而改善疏水組分的析水現象,避免大的冰晶的形成,增強面條冷凍面團的凍融穩定性。因此,通過添加SSL可以顯著提高面條冷凍面團的凍融穩定性,減弱面條冷凍面團在貯藏過程總因溫度波動導致的品質降低。

圖9 SSL對小麥粉析水率的影響Fig.9 Effects of SSL on the water separation rate of wheat flour

2.3.2 黃原膠

隨著黃原膠含量的增加,小麥淀粉糊的凍融析水率呈下降趨勢,凍融穩定性逐漸提高(圖10)。黃原膠具有親水性,大量的親水基團可以吸附面團中自由水的成分,有效減弱了小麥粉凝膠在冷凍過程中的水分子結晶現象,并且能夠與直鏈淀粉相互作用,并且能夠與一部分支鏈淀粉相互作用,阻礙了淀粉的重結晶,對淀粉顆粒的持水性具有一定的保護作用[17]。

圖10 黃原膠對小麥粉析水率的影響Fig.10 Effects of xanthan gum on the water separation rate of wheat flour

2.3.3 谷阮粉

由圖11可知,隨著谷朊粉添加量的增加,面粉的析水率逐漸降低。當添加量大于3%時,析水速率逐漸穩定。這可能是因為谷朊粉是面筋蛋白,谷朊粉的添加增加了面團中面筋蛋白的數量,面筋蛋白具有吸水性,可以吸收水分使水分在離心作用下不容易析出,使得面粉的析水率降低。

2.3.4 維生素C

圖12表明,添加維生素C后在一定范圍內對面粉糊的析水率具有一定的改善作用,隨著維生素C添加量的增加,面粉糊的析水率呈現先下降后上升的趨勢。這可能是因為維生素C在面團形成過程中所具有的氧化性可以將—SH氧化成—S—S—,形成大分子的網絡結構,能夠牢牢束縛住水分,增強了蛋白分子的持水性。因此,將維生素C的添加量控制在0.012%左右,面條冷凍面團的凍融穩定性較好。

圖11 SSL對小麥粉析水率的影響Fig.11 Effects of gluten on the water separation rate of wheat flour

圖12 SSL對小麥粉析水率的影響Fig.12 Effects of different modifiers on the water separation rate of wheat flour

2.4 不同改良劑對冷凍面團面條質構品質的影響

2.4.1 SSL

由表4可知,隨著SSL添加量的增加,冷凍面團面條的剪切力相對于未添加SSL樣品組,呈現先升高的趨勢,并在添加量為0.15%時達到最大值。冷凍面團面條的硬度隨著添加量的增加并無顯著變化(P>0.05),但當添加量大于0.1%后,面條的硬度顯著提高(P<0.05)。當添加量大于0.1%后,冷凍面團面條的黏附性顯著降低(P<0.05),咀嚼性則顯著升高(P<0.05),SSL的添加量對冷凍面團面條的彈性并無顯著性影響(P>0.05)。說明冷凍面團面條的品質在SSL添加量為0.15%左右時最佳。

2.4.2 黃原膠

由表5可知,冷凍面團面條的剪切力隨黃原膠含量的增加而增大。說明添加了黃原膠之后,明顯改善了冷凍面團面條的抗剪切能力。而相較于未添加組,冷凍面團面條的硬度、彈性、咀嚼性均隨著黃原膠的添加量的增加均顯著提高并趨于穩定(P<0.05),改善了面條的口感,并在添加量為0.6%時達到最大值。而黃原膠的添加對冷凍面團面條的黏附性并無顯著影響(P>0.05)。綜合考慮各指標,黃原膠在添加量為0.6%時可以有效改善冷凍面團面條的品質。

表4 SSL對冷凍面團面條質構品質的影響Table 4 The effect of SSL addition on the texture and quality of frozen dough noodles

表5 黃原膠添加量對冷凍面團面條質構特性的影響Table 5 The effect of the additive amount of xanthan gum on the texture and quality of frozen dough noodles

2.4.3 谷阮粉

由表6可知,谷朊粉對冷凍面團面條的剪切力有顯著的影響(P<0.05),隨著谷朊粉含量的增加,冷凍面團的剪切力先增大后減小,當谷朊粉含量為0.15%時達到最大值。冷凍面團面條的硬度、黏附性、彈性變化最為顯著(P<0.05)。冷凍面團面條的硬度、彈性、咀嚼性在添加量大于2%后變化并不顯著(P>0.05)。當添加量超過0.15%時冷凍面團面條的硬度、彈性略有降低,黏附性、彈性略有升高,可以看出當谷朊粉的添加量過多時會導致冷凍面團面條的品質下降,因此適當的添加量可以使冷凍面團的結構更加緊密,面筋的強度增加,可以減弱冷凍所帶來的負面影響,使得面條變得有韌性、嚼勁。

表6 谷朊粉添加量對冷凍面團面條質構品質的影響Table 6 The effect of gluten additive amount on the texture and quality of frozen dough noodles

2.4.4 維生素C

由表7可以得出,隨著維生素C添加量的增加,冷凍面團面條的剪切力明顯提高。冷凍面團面條的硬度、黏附性、咀嚼性也隨維生素C添加量的增加不斷增大,并在添加量為0.012%時達到最大值。這可能是因為維生素C的添加減少了凍藏過程中冰晶對面條面團面筋結構的破壞。維生素C在于面粉混合形成面團過程中轉化為脫氧抗壞血酸,可以氧化—SH鍵,增強面筋網絡結構,提高冷凍面團面條的品質[18]。當添加量大于0.012%時,各質構指標均有降低的趨勢,因此,添加量為0.012%左右較為合適。

表7 維生素C添加量對冷凍面團面條質構品質的影響Table 7 The effect of vitamin C additive amount on the texture and quality of frozen dough noodles

3 結論

改良劑的添加對面條冷凍面團的品質具有顯著的影響。通過添加一定量的不同改良劑可以顯著降低面條冷凍面團可凍結水含量,有效改善面條冷凍面團的抗形變能力,提高面團的內部強度提高面團的內部強度,同時能夠降低小麥粉的析水率,提高面團的凍融穩定性,在一定程度上減少冰晶對面筋結構的破壞。通過對最終產品冷凍面團面條的質構特性于蒸煮品質進行分析,得出0.15%的SSL、0.6%的黃原膠、3%的谷阮粉、0.008%～0.012%的維生素C能夠改善最終面條的品質,提高面條的質量。本試驗為后續進行改良劑的復配提供理論依據,并為工業化生產面條冷凍面團篩選改良劑提供一定參考,為冷凍面團面條的工業化的生產提供一定的理論支持。