碱性盐对面团流变特性及面条品质的影响

范会平，陈月华，卞科，郑学玲，艾志录*

1(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州，450002) 2(农业部大综粮食加工重点实验室，河南 郑州，450002) 3(河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州，450001)

面条是中国、日本和韩国等亚洲国家的主食之一。随着现代生活水平的不断提高，人们不仅对面条的外观品质和营养价值有了较高要求，而且对面条的内在品质如弹性和韧性等性能的要求也越来越高。“碱”作为一种很重要的添加剂，对面条的品质可起到显著的改良作用，适量的碱可以使面粉在受热时吸收水分达到良好的黏弹性。碱水不仅能与面粉中的黄酮类化合物反应使面条呈现特有的黄色、产生独特的风味，还有防腐、中和酸等功能[1-2]。通常添加的“碱”包括Na2CO3、K2CO3，甚至是NaOH，或者是上述某几种化合物的混合物。医学认为，人体食用过多的钠盐是导致高血压和心血管疾病的原因之一，减少钠离子的摄入无疑能降低这种风险。同时，K2CO3溶解度高、碱性强，因此使用K2CO3代替Na2CO3作为制作面条的碱水剂是很有价值的[3-4]。然而，国外关于面条方面的研究多集中于加工工艺的改进，蛋白质含量对面条品质改良剂的研制以及面条品质评价方面的完善与改进等多个方面，国内以往的主要研究也多是集中在生产工艺的改良和后期辅助添加剂的研究，对于其他方面的研究才刚刚开始，有关制作条件对其品质效果的影响研究则更为少见[5]。本实验通过测定添加不同比例、不同添加量的碱性盐(Na2CO3+K2CO3)的面团流变特性和面条品质的相关指标，考察碱性盐对面团流变特性和面条品质的影响，以期为面条的现代工业化生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 主要实验材料

实验选用益海嘉里(郑州)食品工业有限公司提供的西农979小麦，按AACC26-21A方法制粉，出粉率约为66%。依据GB 5009.3—2010测得其水分含量为13.9%；依据GB/T 24872—2010测得其灰分含量为0.54%；依据GB 5009.5—2010测得其粗蛋白含量为13.4%(以干基计)。

1.2 主要仪器与试剂

布勒磨粉机；Brabender粉质仪、Brabender拉伸仪，德国Brabender有限公司；JNMZ.200型和面机、JMTD-168/140型面条机，北京东孚久恒仪器技术有限公司；TA-XT Plus质构仪， Stable Micro System Ltd.UK；TA-XT2i质构仪，Stable Micro System Ltd；HWS恒温恒湿箱，宁波东南仪器有限公司；1100L型电子天平,常熟市金羊砝码仪器有限公司；快速冷冻机，郑州格美制冷设备有限公司；6 L真空冷冻干燥机，美国LABCONCO公司；3D快速粘度仪(RVA)，波通瑞科仪器(北京)有限公司。Na2CO3、K2CO3均为分析纯，洛阳市化学试剂厂。

1.3 试验方法

1.3.1 面团的流变性质及糊化特性测定

(1)面团粉质特性测定

参照GB/T 14614—2006[6]的方法，取面粉300g(以14%湿基为基准)分别添加相当于小麦粉0.4%的碱性盐(Na2CO3与K2CO3质量比以下简称为N/K分别为1∶0、0.8∶0.2、0.6∶0.4、0.4∶0.6、0.2∶0.8、0∶1)和相当于小麦粉0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的碱性盐(N/K为0.8∶0.2)，测定各种面团的形成时间、吸水率、稳定时间、弱化度、粉质质量指数，同时做试剂空白实验。

(2)面团拉伸特性测定

参照GB/T 14615—2006[7]的方法，添加1.3.1(1)所述比例和添加量的碱性盐，在1.3.1(1)测定的形成时间附近停止，测定醒发45、90、135 min时面团的拉伸阻力、延伸度、拉伸曲线面积，同时做试剂空白实验。

(3)面条粉糊化特性测定

参照GB/T 24853—2010[8]的方法，将分别添加1.3.1(1)所述比例和添加量碱性盐的小麦粉制成面条，用经冷冻干燥粉碎后的面条粉按标准程序1进行糊化特性测定，绘制出RVA变化的黏度曲线，测出各种面糊的峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间、糊化温度，同时做试剂空白实验。

1.3.2 面条品质分析

(1)面条制作

小麦粉+碱性盐+水→和面→面絮→熟化→压片→面片→熟化→压片→切条

准确称取小麦粉100 g(以14%湿基为基准)，量取35 mL水及所需添加量的碱性盐经7 min和面、15 min 25 ℃熟化后于压辊间距2.0 mm处压片，面片经4次复合压延后再于25 ℃下熟化30 min，依次在轧距3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0 mm处各压延1次，最后将面片切成2 mm宽，1 mm厚的长面条。

(2)面条蒸煮特性的测定

面条蒸煮特性的测定参照朱科学[9]和师俊玲[10]等人的方法进行。准确称取25.00 g面条于盛有500 mL煮沸蒸馏水的锅中，保持水的微沸状态，煮至最佳时间(从2 min开始每隔10 s取一根面条于两个玻璃板间挤压，观察面条内部中心白点消失的时间，即为最佳时间)。将煮至最佳时间的面条样品捞出，在盛有300 mL蒸馏水的不锈钢盆中浸水冷却30 s后捞出，置于漏水容器中自然晾置5 min，称重；收集面汤冷却至室温后定容至500 mL，量取50 mL于已恒重的100 mL小烧杯中，在105 ℃的烘箱中烘干至恒重，同时做平行实验。按照公式(1)、(2)计算：

(1)

式中：M1，煮后面条质量，g；M0，煮前面条质量，g。

(2)

式中：m，50 mL面汤干物质质量，g；M，煮前面条质量，g；w，湿面条水分含量，%。

(3)面条的质构测定

面条质构分析参照胡坤[11]和单珊[12]方法进行。准确称取25.00 g面条置于盛有500 mL煮沸蒸馏水的锅中，保持水的微沸状态，煮至最佳时间捞出，浸入盛有300 mL凉水的不锈钢盆中冷却30 s后捞出、沥干，室温下静置2 min后用质构仪测定分析。测试时每次选3根外观平整、表面光滑的面条置于载物台，同时每个样做6个平行，取平均值。

测定模式：测定受压力；测定选项：回复到开始； 测定前速度：2.0 mm/s；测前速度：2.0 mm/s；测定后速度：2.0 mm/s；应变位移：75%；引发类型：自动；引发力: 5.0 g；获取数据速率：200 pps；探头类型: HDP/PFS。

1.4 数据处理

数据全部采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 23.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 碱性盐对面团粉质特性的影响

不同N/K比例、不同添加量的碱性盐对面团粉质特性的影响如表1所示。

由表1可知，与对照组相比，碱性盐能显著(p<0.05)提高面团的形成时间、吸水率、稳定时间及粉质质量指数。随着碱性盐中K2CO3比重的增加，面团的形成时间、稳定时间、粉质质量指数整体均显著(p<0.05)下降。原因可能是：(1)添加碱性盐使得面团的pH值远离蛋白质的等电点使蛋白质的溶解度升高、空间充分伸展；(2)钠离子和钾离子的盐溶作用强化了面筋网络，使面团弹性增加、加工耐力得到改善，表现在稳定时间增加。但是，由于钠离子和钾离子对面团的作用不同，随着K2CO3比重的增加面团的稳定时间有所缩短，这与楚炎沛的研究结果相一致[5]。面团的弱化度随K2CO3比重的增加而增加，且在K2CO3比重不低于60%时能显著(p<0.05)提高面团的弱化度，相同添加量的Na2CO3和K2CO3，Na2CO3较K2CO3改良效果好。

表1 碱性盐对面团粉质特性的影响Table 1 The effect of alkaline salt on farinograph properties of dough

注：同列中各小节不同字母表示差异性显著(p<0.05)，表2、3、4同。

随着碱性盐添加量的不断增大，面团形成时间和稳定时间整体都呈现在添加量范围为0～0.4%显著(p<0.05)增加，0.4%～0.6%显著(p<0.05)减小，0.6%～1.2%基本平稳的趋势且在0.4%时达到最大值。原因可能是碱性盐添加量在0～0.4%范围内麦谷蛋白的二硫键加强，更耐搅拌、韧性变好，但过度加碱反而导致麦谷蛋白中的二硫键断裂，半胱氨酸被破坏[14]；面团吸水率在实验范围内显著(p<0.05)增加，原因可能是碱性盐溶于水后产生的碱性作用影响了淀粉的溶解性、增加了淀粉的吸水率[13]。

综上可知，一定添加量范围内的碱性盐可提高面团吸水率、降低面筋的筋度、改善面团加工性能，但过度添加反而破坏面团的组织结构、减弱面团的加工性能。原因可能是碱性盐通过改变面团pH值和盐溶作用影响蛋白质的物化性质进而影响面团特性。

2.2 碱性盐对面团拉伸特性的影响

不同N/K、不同添加量的碱性盐对面团拉伸特性的影响如图1所示。

图1 不同N/K对拉伸面积的影响
Fig.1 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on energy

图2 碱性盐添加量对拉伸面积的影响
Fig.2 The effect of alkaline salt addition on energy

图3 碱性盐不同N/K对拉伸阻力的影响
Fig.3 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on resistance to extension

图4 碱性盐添加量对拉伸阻力的影响
Fig.4 The effect of alkaline salt addition on resistance to extension

图5 碱性盐不同N/K对延伸度的影响
Fig.5 The effect of alkaline salt with different N/K ratio on extensibility

图6 碱性盐添加量对延伸度的影响
Fig.6 The effect of alkaline salt addition on extensibility

由图1～图6可知，与对照组相比，碱性盐使得同一面团随着醒发时间的延长，面团的拉伸面积、拉伸阻力先增大后减小且在90 min达到最大值，而延伸度则随着醒发时间延长而降低。碱性盐N/K比例不同在面团醒发过程中对拉伸面积总体上无显著影响差异(90 min K2CO3为碱性盐比重的20%及80%除外)；面团醒发时间为90 min和135 min时，面团拉伸阻力随着K2CO3比重增加而升高，但在醒发时间为45 min时，面团拉伸阻力先随着K2CO3增加而增大，随着K2CO3的进一步增大，面团拉伸阻力反而下降； 面团醒发时间为45、90和135 min时整体上都能显著(p<0.05)降低面团延伸度(在面团醒发90 min K2CO3为碱性盐比重的60%、80%及100%时除外)。

随着碱性盐添加量的不断增大，45、90和135 min时面团的拉伸面积整体呈现先上升后下降，且在1.0%出现拐点。45 min时的延伸度由原小麦粉的133.5 mm先上升到添加量0.1%时的143.0 mm，后骤降0.6%处的94 mm后再上升；135 min时的延伸度由原小麦粉时的143 mm先上升到添加量0.1%时的149 mm后骤降到0.2%处的64 mm后趋于平稳。说明少量的碱性盐增加麦醇溶蛋白的流动性、易变性及黏结力使面团具有流动性，但碱性盐过量加入反而破坏面团的流动性。原因可能是添加0.6%的碱性盐使面团pH处于麦谷蛋白等电点附近蛋白质形成球状界面，同时此pH已超过麦醇溶蛋白等电点使蛋白质溶解度增加、空间充分伸展有利于面团的流动性、延伸性增强[14]；碱性盐过量或面团醒发时间过长，破坏了面团的内部结构。

由上述可知，碱性盐提高面团的拉伸面积及拉伸阻力，而降低面团的延伸度；同一面团随着醒发时间的延长，面团的拉伸阻力面积、拉伸阻力先增大后减小且在90 min达到最大值，而延伸度则随着醒发时间延长而降低。

2.3 碱性盐对面粉淀粉糊化特性的影响

不同N/K比例、不同添加量的碱性盐对面粉淀粉糊化特性的影响如表2所示。

由表2可知，与对照组相比，碱性盐能显著(p<0.05)增加淀粉的峰值黏度、最低黏度、最终黏度、回生值和峰值时间，使得小麦粉的糊化温度升高、衰减值减少。小麦粉的峰值黏度、衰减值、最终黏度和峰值时间在K2CO3比重0～40%之间增加、60%～100%之间先减少再增加且在80%出现拐点。

在试验添加量范围内，峰值黏度、最低黏度、最终黏度、峰值时间和回生值随添加量的增加都分别在添加量0.2%和0.4%时出现拐点，且在碱性盐添加量为0.8%时达到最低。原因可能是在碱性盐存在的情况下，随着温度的不断提高，小麦粉中直链淀粉和由支链淀粉降解释放出来的直链淀粉不断聚合，随着碱性盐添加量不断在增大其聚合黏度也在逐渐变大。此后由于温度在95 ℃保持，淀粉分子间的距离逐渐拉大，溶液由凝胶态变成溶胶态导致黏度急剧下降。当碱性盐添加量在低于0.4%的情况下加剧了其黏度下降过程，衰减值在低于0.4%条件下逐渐上升，但由于其加速下降的幅度没有峰值黏度增大幅度快，所以最低黏度仍旧呈上升趋势。但当碱性盐添加量大于0.4%时，碱性盐又阻碍淀粉稀释过程使衰减值逐渐降低。当快速黏度仪的温度重新保持50 ℃时，淀粉分子重新聚合溶液又从液态向凝胶态转变。此时，当碱性盐添加量低于0.4%的情况下，碱性盐加剧了这种回生过程，所以淀粉最终黏度逐渐增大；但当添加量大于0.4%时碱性盐加剧的速度放慢，此时尽管淀粉最终黏度增大，但回生值却呈逐渐降低趋势[15-16]。

表2 碱性盐对面条粉糊化特性的影响Table 2 The effect of alkaline salt on the pasting properties of noodle power

综上可知，碱性盐的添加对小麦粉峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间及糊化温度都有影响，使小麦粉峰值时间延长；糊化温度随着碱性盐添加比例和添加量的变化而变化，但是方差分析表明碱性盐对淀粉的糊化温度的影响差异不显著，这表明糊化温度在碱性条件下相对稳定。

2.4 碱性盐对面条蒸煮特性的影响

不同N/K、不同添加量的碱性盐对面条蒸煮特性的影响如表3所示。

由表3可知，与对照组相比，碱性盐能显著(p<0.05)增加面条蒸煮损失率。随着K2CO3在碱性盐中比重的增加，面条的吸水率整体呈增加趋势，但面条的蒸煮损失率整体无显著变化；随着碱性盐添加量的不断增大，面条的蒸煮吸水率整体呈先显著(p<0.05)上升后显著(p<0.05)下降趋势，在添加量为0.2%时达到最大值，蒸煮损失率整体呈显著(p<0.05)上升趋势。

表3 碱性盐对面条蒸煮特性的影响Table 3 The effect of alkaline salt on the cookingproperties of noodles

原因可能是随着碱性盐添加量的增加，煮面水的pH值增大、淀粉的流失量增大；而淀粉含量与蛋白质失落率呈显著正相关(r=0.717 8)，蛋白质的失落率增大则可能是由于蛋白质含量的相对减小弱化了面筋网络，使得面条在煮制过程中有一部分网络碎片被带进面汤中[10,17]。

综上可知，碱性盐能显著增加面条的蒸煮损失率。随着K2CO3在碱性盐中比重的增加，面条的吸水率整体呈增加趋势，但面条的蒸煮损失率整体无显著变化；随着碱性盐添加量的不断增加，面条的吸水率呈先显著(p<0.05)上升后显著(p<0.05)下降趋势且在添加量为0.2%处达到最大值，而蒸煮损失率整体呈显著(p<0.05)上升趋势。

2.5 碱性盐对面条质构特性影响

不同N/K、不同添加量的碱性盐对面条质构特性的影响如表4所示。

表4 碱性盐对面条质构特性的影响Table 4 The effect of alkaline salt on the texture properties of noodles

由表4可知，与对照组相比，碱性盐总体上能增加面条的硬度、回复性、黏聚性、胶着性和咀嚼性；随着碱性盐添加量的增加面条硬度呈波浪形且在添加量为0.8%处达到最大值，原因可能是当碱性盐的添加量在0.8%以下时碱性盐与面筋蛋白争夺自由水分使得面团显得较为干燥，因此硬度有所回升。然而，过度干燥的面团组织会变得更加松散导致硬度下降。

综上可知，碱性盐对面条的硬度、黏着性、回复性、黏聚性、弹性、胶着性和咀嚼性的整体影响差异都不显著。

3 结论

(1)碱性盐可提高面团的吸水率、拉伸面积、拉伸阻力，降低面团的延伸度。同一面团随着醒发时间的延长，面团的拉伸面积、拉伸阻力先增大后减小且在90 min达到最大值，而延伸度则随着醒发时间延长而降低。

(2)碱性盐对小麦粉峰值黏度、最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值、峰值时间及糊化温度都有影响，使小麦粉峰值时间延长、糊化温度随着碱性盐添加比例和添加量的变化而变化，但对糊化温度的影响差异不显著，这表明糊化温度在碱性条件下相对稳定。

(3)碱性盐能显著(p<0.05)增加面条的蒸煮损失率，增加面条的硬度、胶着性、回复性、黏聚性和咀嚼性。随着K2CO3在碱性盐比重的增加，面条的吸水率整体呈增加趋势，但面条的蒸煮损失率整体无显著变化；随着碱性盐添加量的不断增加，面条的吸水率呈先显著(p<0.05)上升后显著(p<0.05)下降的趋势且在添加量为0.2%处达到最大值，而蒸煮损失率反而整体显著(p<0.05)上升。