木薯淀粉、谷朊粉、复合磷酸盐与瓜尔胶对冷冻熟面品质的影响

曹莼，陆启玉，*，刘紫鹏，李盘欣

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001；2.河南南街村（集团）有限公司，河南漯河462000）

木薯淀粉相对小麦淀粉，可以提高面条的亮度和黄度，但同时导致面条干物质损失增加[5]。添加木薯淀粉可引起面条易糊化变软[6]。在冷冻解冻处理中，木薯淀粉凝胶具有很低的硬度和高凝聚力，但米粉与木薯淀粉混合后可以提高凝胶冷冻前后的质构特性[7]。谷朊粉作为小麦粉中重要成分，对面条品质有重要作用。谷朊粉的添加可以降低面条的面团吸水率，增加面团加工厚度[8]。研究表明，面筋含量和面筋指数与质地和感官得分有显著相关性[9]。复合磷酸盐作为一种食品添加剂，在世界范围内得到广泛应用。磷酸盐可以使面条质地变软，同时显著提高小麦面粉的峰值黏度和最终黏度[10-11]。全麦面条中添加复合磷酸盐，发现面条面筋网络的连接致密和淀粉粒的包裹程度有较大程度的提高[12]。添加瓜尔胶可以提高淀粉的峰值黏度和最终黏度，增加面条蒸煮时间，降低了其蒸煮损失[13]。同时，瓜尔胶可以提高和冷冻面团品质，抑制冰冻对微观结构的破坏[14]。

本文通过探究添加木薯淀粉、谷朊粉、复合磷酸盐和瓜尔胶对FCN品质的影响，进一步得出4种改良剂最优配比。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金苑特一粉：河南郑州金苑面业有限公司；氯化钠：天津市科密欧化学试剂有限公司；I级水：摩尔实验室超纯水器；谷朊粉：河南旗诺食品配料有限公司；木薯淀粉：长春市大华淀粉有限公司；复合磷酸盐：河南星源化工有限公司；瓜尔胶：河南中鑫化工有限公司；试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JMTD168/140试验面条机：北京东孚久恒仪器技术有限公司；CS-B5和面机：南昌市戴大银机械设备有限公司；TA-XT2i质构仪：英国Stable Micro System公司；TG1850-WS台式高速离心机：上海卢湘仪离心机仪器有限公司；Brabender Farinograph粉质仪：德国布拉班德（Brabender）公司；Quanta 250扫描电子显微镜：FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 FCN的制作

工艺流程：混合粉→和面→恒温恒湿醒发→复合压延→切丝→蒸面→控温水煮→水洗（激冷）→-40℃冷冻→-18℃冻藏[15-16]

青春期的女孩子应注重养肝疏肝，规律生活，避免紧张劳累和情绪激动，否则容易出现甲状腺功能亢进症；中年男性工作繁忙，应酬多而运动少，应该控制饮食，加强运动，注意健脾养肾，否则易出现糖尿病和痛风等病；中老年女性雌激素水平下降，易出现烘热、自汗盗汗、抑郁易怒，应注重滋补肝肾、养阴清热。

1.3.2 改良剂添加量设计

分别将木薯淀粉、谷朊粉复合磷酸盐和瓜尔胶单独添加到特一粉中，其中木薯淀粉添加量分别为混合粉总质量的5%、10%、15%、20%和25%，谷朊粉添加量分别为混合粉总质量的1%、2%、3%、4%和5%，复合磷酸盐添加量分别为混合粉总质量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%，瓜尔胶添加量分别为混合粉总质量的0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和1.5%；不同面条按照添加量由低到高分别记为编号1、2、3、4和5。

1.3.3 面条质构特性

取两根面条置于全质构分析（texture profile analysis，TPA）测试台上，选用探头 HDP/PFS进行测定[17]；测定参数为设置为：测前速率2.0 mm/s，测试速率0.8 mm/s，测后速度0.8 mm/s，应变量70%，间隔1秒，触发力5 g。每个样品至少进行5次重复性试验，以减小误差，提高试验准确性。

1.3.4 粉质特性测定

称量300 g混合粉（湿基14%为基准），倒入布拉班德粉质仪搅拌钵中，按照仪器标准操作，开始搅拌1分钟内加入称量好的蒸馏水，边和面边加水，水温恒定30℃，经机械搅拌揉制成面团，并且记录机械臂受到的阻力（Fu），从而得到吸水率、形成时间、稳定时间、衰减值（弱化度）和粉质质量指数[18-19]。

1.3.5 冻融稳定性测定

取3 g面粉与60 g去离子水混合，配制成质量分数为5%的悬浊液，在100℃的水浴震荡器中振荡加热30 min，使其充分糊化，形成凝胶状；分别取出m0g黏胶置于100 mL离心管中冷却至室温后，称量其质量m1g；置于-20℃冰箱中冷冻保藏22 h，取出置于30℃恒温水浴锅中解冻2 h；在8 000×g离心力作用下离心15 min，倾倒去除上清液，称量面粉糊+离心管的质量m2g，计算其析水率[20-21]，公式如下：

1.3.6 微观结构测定

冷冻面条使用戊二醛浸泡固定4 h，冻干后溅射喷金，置于扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）下放大1 000倍，选择清晰部位进行拍照观察[22]。

1.4 数据处理

试验数据使用SPSS 17.0和office2010进行处理，试验结果表达为平值±标准差；图表用Origin 9.0绘图软件进行绘制。

2 结果与分析

2.1 改良剂对FCN质构特性的影响

添加木薯淀粉对面条质构的影响见表1。

表1 添加木薯淀粉对面条TPA的影响Table 1 Effect of cassava starch on the TPA of noodles

由表1可知，随着木薯淀粉添加量的增加，冷冻后面条的硬度、咀嚼性和回复性逐渐变差，黏性有所升高。由于添加木薯淀粉使得面筋含量降低，弱化了面条的面筋网络，导致其变软，回复能力变差。同时FCN水分含量较高，冷冻过程中水分以冰晶的形式存在，冰晶的生长对面条内部结构造成破坏，导致冷冻后面条品质下降，面筋网络随之破坏，故冷冻后面条变得更软，更易变形，弹性变差没有嚼劲。随着木薯淀粉添加量的增加，面条含水量也随之增加，冰晶颗粒体积也会随之增加而面筋强度随之减小，故冷冻前后面条品质相差更大。

添加谷朊粉对面条TPA的影响见表2。

由表2可知，随着谷朊粉添加量的增加，冷冻后面条的硬度、咀嚼性和回复性逐渐变大，黏性趋于稳定变化很小。由于添加谷朊粉使得面筋含量升高，强化了面条的面筋网络，增强面条结构强度，耐咀嚼，回复能力变好。冰晶的生长对面条内部结构造成破坏，但随着谷朊粉添加量的增加，面筋网络强度提升，结构更为牢固，冰晶生长受到抑制，可以削弱冷冻对面条带来的负面影响，抑制面条品质继续变差。

添加复合磷酸盐对面条TPA的影响见表3。

由表3可知，随着复合磷酸盐添加量的增加，冷冻后面条的内聚性和回复性变大，黏性先增大后减小，硬度先增大后减小。由于添加复合磷酸盐使得面筋网络强度增强，强化了面条内部结构，提高面条的口感，回复能力变好。冰晶的生长会对面条内部结构造成破坏，但随着复合磷酸盐的添加，可以促进淀粉吸水膨胀，且与面筋网络紧密连接，提升面筋网络强度，使面条内部结构更为牢固，从而抑制冰晶生长，削弱冷冻对面条带来的负面影响，抑制面条品质继续变差。同时强化的面筋网络有效地抑制淀粉溶出，使得面条变得爽滑，粘度降低。

添加瓜尔胶对面条TPA的影响见表4。

由表4可知，随着复合磷酸盐添加量的增加，冷冻后面条的内聚性和回复性都有所下降，硬度先增大后减小。随着瓜尔胶形成亲水凝胶，可以抑制冰晶的生长，降低冰晶的体积，减小冰晶对面条带来的负面影响。同时冷冻前后面条的内聚性都表现较差，故其可能对面条内部物质结合方式有所改变，形成弱凝胶结构，降低了其内聚性。

表4 添加瓜尔胶对面条TPA的影响Table 4 Effect of amount of guar gum on the TPA of noodles

2.3 改良剂对粉质特性的影响

通过研究改良剂对混合粉粉质特性影响，进一步说明其对冷冻熟面的影响。添加面粉改良剂对粉质特性的影响见表5。

表5 添加改良剂混合粉的粉质特性的影响Table 5 Effect of adding improvers on the farinograph properties

续表5 添加改良剂混合粉的粉质特性的影响Continue table 5 Effect of adding improvers on the farinograph properties

由表5可知，随着木薯淀粉添加量的增加，混合粉的粉质特性逐渐下降，粉质质量指数从67下降到16，吸水率、形成时间和稳定时间随之下降，弱化度升高，甚至到达145 FU。添加木薯淀粉，降低了其混合粉的湿面筋含量，面团面筋网络较弱，面团韧性变差，不易成形，加工性能变差。虽然木薯淀粉自身吸水率较高，但是随着木薯淀粉添加量的增加，面团更加容易剪切稀化，故通过降低其面团加水量以保持面团的机械臂受到的阻力在500 FU附近。木薯淀粉相对小麦淀粉吸水性更高，吸水速率较快，同时随着面团中面筋含量降低，面筋网络弱化，其形成时间变短；面团弹性和韧性下降表示混合粉面筋弱化，面团更易流变且不耐搅拌，稳定时间随之变短，且随着搅拌面团变稀不易成形，容易流失，导致其弱化度升高。随着谷朊粉添加量的增加，混合粉的粉质质量指数逐渐上升从67上升到109，吸水率、形成时间和稳定时间随之升高，弱化度下降，表明面团弹性和韧性都在升高，面筋强度升高，面团稳定不易流失。谷朊粉的添加增加了混合粉中湿面筋含量，强化了面团中的面筋网络结构，淀粉镶嵌或被包裹在面筋网络中，形成稳定的内部结构，抵抗外力能力较强，耐搅拌，为了保持粉质机械臂受到的阻力在500 FU附近，需要提高面粉的加水量，让面团变软从而提高面团的吸水率。由于面筋的强化，面团弹性和韧性变优，不易流变，加工性能较优，故其形成时间和稳定时间增加，弱化度下降，粉质品质上升。随着复合磷酸盐添加量的增加，混合粉的粉质质量指数逐渐上升。混合粉的粉质质量指数逐渐上升，从67上升到100左右，吸水率逐渐下降，形成时间和稳定时间随之升高，弱化度下降，表明随着复合磷酸盐的添加，混合粉的粉质特性变优，面团结构更加稳定，面筋筋力增加，加工性能变好。复合磷酸盐溶于水中，以负离子和金属离子存在，金属离子的存在提高了淀粉的吸水性，使得混合粉中淀粉更容易吸水膨胀，故需降低加水量保持粉质机械臂的阻力稳定在500 FU附近；同时复合磷酸盐促进了混合粉中淀粉和蛋白质网络结构的结合，提高分子间的相互作用，从而提升面团的韧性和弹性，故其形成时间和稳定时间变长，同时面条耐搅拌，不易流变，弱化度降低。其粉质结果和添加谷朊粉试验结果相似，添加谷朊粉是增加湿面筋含量，而添加复合磷酸盐是改变淀粉性质，强化面团的面筋网络，从而改善面团的内聚性，提升面团的品质。随着瓜尔胶添加量的增加，混合粉的粉质质量指数逐渐上升，当添加量达到1.5%时，粉质质量指数从88猛增至115，混合粉的吸水率、形成时间和稳定时间逐渐增加，弱化度有所下降，表明瓜尔胶的添加使得面团的内部结构更加稳定，面团中的组成在其作用下结构紧密，面团品质良好。瓜尔胶作为亲水增稠剂，其添加会与面粉中的其他物质竞争水分，抑制其他组分和水分结构，从而提高了面团的加水量和面团的形成时间；同时瓜尔胶作为一种大分子的多糖，可以与淀粉、蛋白相互缠绕，形成致密的结构，延长面团稳定时间，提高其耐搅拌性，从而降低其弱化度，进而提高粉质品质。

2.4 改良剂对冻融稳定性的影响

速冻作为冷冻熟面生产加工的重要环节，研究面粉改良剂对冻融稳定性的影响具有重要意义，析水率如图1所示。

图1 改良剂对面粉析水率的影响Fig.1 Effect of flour improver on syneresis rate

由图1可知，随着木薯淀粉添加量的增加，面粉的析水率先下降后升高，且变化幅度较大，添加量为15%是一个明显的拐点，面粉的析水率低至0.37；随着谷朊粉和瓜尔胶添加量的增加，面粉的析水率逐渐上升，但添加谷朊粉，析水率上升幅度略小于面粉添加瓜尔胶的析水率；随着复合磷酸盐添加量增加，面粉的析水率有所下降。木薯淀粉吸水率较高，当添加木薯淀粉，木薯淀粉吸收大量的水分发生溶胀，且持水性较好，难以析出，故其析水率先下降；当添加量大于20%时，面筋网络不能完全包裹淀粉，导致淀粉在离心作用下随着分离出来的水析出，从而导致面粉的析水率再次升高，且增幅显著。谷朊粉添加，提高混合粉中面筋蛋白含量，但面筋吸水性较小，在离心作用下水分更容易脱离，故其析水率有所升高但增幅较小。瓜尔胶的添加，作为亲水性增稠剂，其会结合大量水与面粉中的淀粉、面筋蛋白形成弱凝胶结构；当受到离心作用，结构被破坏，水分从面粉凝胶中析出，导致析水率升高。复合磷酸盐的添加会提高面粉中淀粉的吸水率，同时强化凝胶中的面筋网络，抵制离心作用，抑制淀粉溢出，从而有效地降低了面粉的析水率。

2.5 改良剂对FCN内部结构的影响

扫描电镜作为一种新型的电子光学仪器，具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，其可以清楚地拍摄到FCN的内部结构，以此来分析改良剂对其内部结构的影响，添加不同改良剂的面条的SEM见图2。

图2 添加不同改良剂的面条的SEMFig.2 SEM of noodles mixed with different flour improver

FCN在经过冷冻的过程中，面条中的水分会冻结成冰晶，且以冰的形式保贮存。冰晶会影响面条的内部结构，冰晶较大会破坏面条中的网络结构，使其网络产生裂缝，甚至断裂。冰晶经过冻干后会形成空洞，使用扫面电镜可对其进行观察。图2A与图2B相比较，图2B中的孔洞明显大于图2A中的孔洞，而且图2B中还出现了明显裂痕。在冷冻过程中，木薯淀粉吸水率较高，随着木薯淀粉添加量增加，面条中含水量也较高，形成冰晶较大。随着冰晶生长变大，对面条的结构造成破坏，产生裂痕。图2C和图2D相比较，图2D的孔洞较小结构更加致密，几乎无裂痕。谷朊粉的添加提高了面条中湿面筋含量，使得面筋网络更加厚实，对于稳定面条结构有积极的影响。由于面筋网络强化，阻碍冰晶生长，故面条中冰晶体积较小，对面条结构破坏较小，更好地保护原有结构。图2E和图2F相比较，图2F的孔洞小而均匀，结构致密，几乎无裂痕；但是图2E结构杂乱，孔洞大小不一。添加复合磷酸盐强化面条结构，提高其内聚性。冷冻过程中，水分稳定，冰晶生长受到抑制，故其体积较小，面条结构不易受到破坏，整体形态保护良好。图2G和图2H相比，孔洞都较为均匀，都有大面积断层。瓜尔胶可以与水结合，在冷冻过程中水分流动受到抑制，冰晶体积较为均匀。但是瓜尔胶降低面条抗外力能力，易受到外界影响发生断层，从而降低面条品质。

3 结论

本试验以木薯淀粉、谷朊粉、复合磷酸盐和瓜尔胶4种改良剂为例，探究其对FCN的作用效果和影响。木薯淀粉降低硬度使面条变黏，谷朊粉提高面条的硬度和回复性，复合磷酸盐提高了面条的内聚性和回复性，瓜尔胶对硬度和回复性影响先升高后降低。谷朊粉和复合磷酸盐强化面筋网络，提高面粉加工性能，瓜尔胶抑制冰晶生长，保护面条品质。