亲水性胶体对玉米鲜湿面水分迁移及质构的影响

曲秦坤,2,张 岚,*,陈玥彤,邱天昊,郭利凤,王 辉

(1.吉林医药学院公共卫生学院,吉林吉林 132013;2.大连海洋大学食品科学与工程学院,辽宁大连 116023)

面条是我国传统主食之一,随着科学进步、加工技术的提高,面条从单一面食向多种多样发展,市场上出现了更多方便、快捷、风味多样以及拥有个性化等特点的面条种类,然而鲜湿面作为新一代方便食品受到消费者的喜爱[1-3]。

玉米是重要的粮食作物,富含蛋白质、淀粉、维生素及矿物质等,能有效保护神经传导和胃肠功能,预防癌症等疾病,具有较高的营养价值[4]。玉米鲜湿面符合现代人追求科学膳食,粗粮、杂粮、粗细搭配的饮食,有利于均衡营养[5]。

研究表明[6-7],鲜湿面存在三种形态水,分别为结合水、不易流动水、自由水。结合水会向水分活度较大的方向迁移,逐渐迁移为自由水,而自由水会对鲜湿面内部的网络结构造成不可逆的破坏,导致鲜湿面品质口感下降。据此,分析鲜湿面内部的水分迁移理论,研究其质构等特性,有针对性地对鲜湿面的水分迁移进行控制,以达到长久保存、提高品质的目的。亲水性胶体的添加会使得鲜湿面的自由水流动性减弱,结合水束缚能力增强。目前缺乏亲水性胶体对于鲜湿面持水能力的研究,制作工艺有待进一步改善[8-13]。因此本文将选择海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶三种亲水性胶体为添加剂,按其不同添加量研究三种亲水性胶体对玉米鲜湿面的质构和水分迁移的影响。在保证健康、安全的条件下使得玉米鲜湿面得到进一步的优化和发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玉米淀粉 南京甘汁园糖业有限公司提供;小麦面粉 滨州中裕食品有限公司提供;海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶等 市购。

表1 海藻酸钠对鲜湿面质构特性的影响Table 1 Effect of sodium alginate on texture characteristics of fresh wet noodles

TA.new plus型质构仪 上海越平科学仪器有限公司;BS224S型精密电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;FK150-2型压面机 富康电器有限公司;WK2102型电磁炉 美的集团有限公司;NMI20-025V-I低场核磁共振仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 玉米鲜湿面制备工艺 原辅料混合→称量→和面→熟化→挤压→成品[14]

将面粉过80目筛,86 g面粉中玉米粉添加量10 g、谷朊粉4 g、加水量50%、食盐添加量2.0%、其中黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠,添加量均为0、2、4、6、8 g/kg(相对于面粉质量)。将三种添加剂的四个梯度分别与原辅料混合,和面时间5 min,制成面胚,放入自封袋中室温下静置熟化15 min,面条机挤压成型。煮面3 min,立即将面条捞出,置于漏水网状容器中,水洗1 min,冷却后装入自封袋。

1.2.2 质构仪(TPA)测定 质构仪可以进行剖面分析法(Texture profile analysis,TPA),该方法是模拟人的口腔牙齿咀嚼食物并对面条进行二次挤压的自动机械化过程。面条制作及煮制方法同1.2.1所示,每次取3根面条平行放于组装好的质构仪载物台上,然后进行质构测定。TPA试验中测得4个参数指标,分别是硬度(Hardness)、黏着性(Cohesiveness)、胶着性(Gumminess)、咀嚼度(Chewiness)[15-17]。

TPA测试采用常规测定探头为TA/20-柱形探头,在HDP/90测试平台上并排放置单个或多个面条,从程序列表中选择TPA.PRG测试程序。设置参数测试速度为0.8 mm/s,测试探头P/50,位移10 mm,应变75%,触发力3 g,面条的烹调时间和面条的贮存时间对各参数影响较大。尽量保持每个样本的一致性,以得出可靠的结论[18]。

1.2.3 低场核磁共振(LF-NMR)检测 取3 g玉米鲜湿面样品,用保鲜膜将其包裹放入检测管内,置于核磁共振仪中检测。检测参数:采样点数TD=2048,重复扫描次NS=8,弛豫衰减时间T0=1000 ms,采样频率SW=100.00 kHz,采样间隔时间TW=500 ms。利用CPMG脉冲序列测定样品横向弛豫时间T2[19-21]。

1.3 数据处理

实验所得数据应用SPSS 17.0软件处理,应用Origin 2018和Prism 6软件进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 三种亲水性胶体不同添加量对鲜湿面质构特性的影响

表1为海藻酸钠添加量对鲜湿面质构特性影响。如表1所示,鲜湿面在添加海藻酸钠后硬度、胶着性相比较对照组有显著性增加(P<0.05),黏着性则显著性降低(P<0.05)。硬度和胶着性随添加量增加呈先上升后下降趋势,咀嚼度无显著性变化(P>0.05)。在海藻酸钠添加量为6 g/kg时,鲜湿面比添加量为2 g/kg时的硬度增加了61%,胶着性增加了72%,黏着性和咀嚼度无显著变化(P>0.05);硬度、胶着性、黏着性、咀嚼度分别为未添加黄原胶组(0 g/kg)的3.34倍、1.72倍、0.70倍、1倍。杨艳等[22]研究发现,海藻酸钠可与面筋蛋白结合增加面团网络结构的强度,从而增大硬度、胶着性、弹性和回复性,降低了黏着性和凝聚性,提高鲜面的蒸煮特性。说明鲜湿面硬度、胶着性以及咀嚼度高,黏着性低,鲜湿面品质好。综上所述,在鲜湿面中加入6 g/kg的海藻酸钠可以有效地提高鲜湿面的质构特性,改善面条品质。

表2 黄原胶对鲜湿面质构特性的影响Table 2 Effect of xanthan gum on texture characteristics of fresh and wet noodles

表3 卡拉胶添加量对鲜湿面质构特性的影响Table 3 Effect of carrageenan addition on texture characteristics of fresh wet noodle

鲜湿面中黄原胶添加量对其质构的影响(表2)。如表2所示,鲜湿面在添加黄原胶后硬度、胶着性与未添加黄原胶的纯面粉鲜湿面相比显著性增加(P<0.05),咀嚼度、黏着性则相对纯面粉鲜湿面的指标低。黄原胶添加量为8 g/kg时,鲜湿面硬度比添加量为2 g/kg时增加了59%、胶着性增加了27%,黏着性和咀嚼度无显著变化(P>0.05);硬度、胶着性、黏着性、咀嚼度分别为未添加黄原胶组(0 g/kg)的3.91倍、1.92倍、0.85倍、0.80倍。李冰等[23]研究发现少量的黄原胶存在能够明显的减弱面筋蛋白的弹性,黄原胶本身具有胶着性,同时会提高鲜湿面的持水性。说明加入黄原胶会降低咀嚼度,但也会增加鲜湿面的胶着性和硬度。在添加量8 g/kg时硬度最大,面筋结构优良,咀嚼度好,黏着性低。综上所述,黄原胶添加量为8 g/kg可以最好的提高鲜食面的质构特性。

表3为卡拉胶添加量对鲜湿面质构特性影响。如表3所示,添加卡拉胶后硬度、胶着性升高,咀嚼度先升高后下降,各添加量间有显著性变化(P<0.05),添加卡拉胶后黏着性下降,但随添加量的增加各添加量之间粘着性无显著性变化(P>0.05)。卡拉胶添加量为6、8 g/kg时,鲜湿面硬度比添加量为2 g/kg时分别增加了45%、53%,胶着性分别增加了31%、48%,黏着性无显著变化(P>0.05),咀嚼度分别增加了13%、3%;卡拉胶添加量为6 g/kg时硬度、胶着性、黏着性、咀嚼度分别为未添加黄原胶组(0 g/kg)的3.05倍、1.37倍、0.89倍、1.27倍;卡拉胶添加量为8 g/kg时硬度、胶着性、黏着性、咀嚼度分别为未添加黄原胶组(0 g/kg)的3.21倍、1.55倍、0.93倍、1.16倍。说明卡拉胶同海藻酸钠一样会增强鲜湿面的网状结构,导致硬度弹性增加。综上所述,卡拉胶为6、8 g/kg时质构特性好。

2.2 三种亲水性胶体对鲜湿面T2弛豫时间的影响

自旋-自旋弛豫时间T2反映了样品内部氢原子核所处的化学环境,受作用在氢原子核身上的束缚力及其自由度的影响,而氢原子核的束缚程度又可以被样品的内部结构所影响。所以T2时间越长表示结合水的流动性就越强。

由图1、图2、图3可以看出,样品的信号均出现三个波峰,即存在三种水分状态,分别为结合水弛豫时间T21(0.01～1 ms)、不易流动水弛豫时间T22(1～10 ms)、自由水弛豫时间T23(10～1000 ms)。在0.01～1 ms之间,可以较明显的看出加入亲水性胶体后,结合水的峰值向右移动。但随着时间的增长,T21弛豫时间迁移的水分流动性增加,在1～10 ms之间出现了第二个波峰,即不易流动水,图中可看出不易流动水几乎无变化,因此不计算不易流动水。之后出现第三个峰,弛豫时间在10～1000 ms之间表示自由水T23,这部分的波峰明显升高,也可较明显的看出加入亲水性胶体后,自由水的峰值向左移动。说明T23弛豫时间内,水的流动性明显减弱。以上两个特征说明在添加亲水性胶体后鲜湿面中自由水转变为结合水,水分与淀粉或者蛋白质结合更加稳定了。

图1 海藻酸钠添加量对玉米鲜湿面T2弛豫时间的影响Fig.1 Effect of sodium alginate additionon T2 relaxation time of fresh corn noodles

图2 黄原胶添加量对玉米鲜湿面T2弛豫时间的影响Fig.2 Effect of xanthan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

图3 卡拉胶添加量对玉米鲜湿面T2弛豫时间的影响Fig.3 Effect of carrageenan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

2.3 三种亲水性胶体对鲜湿面水分含量的影响

图4为T21代表的是结合水的弛豫时间在0.01～1 ms水分迁移变化,图5为T23代表的是自由水的弛豫时间10～1000 ms水分迁移变化,图6、图7分别反映的是A21、A23为结合水、自由水两种水分的水分含量变化情况。王吉人[24]运用以上方法测定香肠水分含量的弛豫特性并对其进行定量分析。在本实验中测定的结果可知,添加三种亲水性胶体都会导致自由水向结合水迁移,结合水结合更紧密,面筋结构更紧密。海藻酸钠在添加量为6 g/kg时结合水峰值出现晚,结合水含量占比最高,硬度高,面筋结构最紧密,与海藻酸钠的质构结论吻合。黄原胶在添加量为8 g/kg时结合水含量占比最高,与其质构特性吻合。卡拉胶同样在8 g/kg时结合水峰值出现晚,结合水含量占比最高。其中添加海藻酸钠6 g/kg的实验组相比添加黄原胶8 g/kg和卡拉胶8 g/kg的实验组使用的剂量最少,结合水的水分含量占比最高。

图4 三种亲水性胶体对玉米鲜湿面T21弛豫时间的影响Fig.4 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T21

图5 三种亲水性胶体对玉米鲜湿面T23弛豫时间的影响Fig.5 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T23

图6 三种亲水性胶体对玉米鲜湿面A21(结合水峰面积)的影响Fig.6 Effects of three hydrophilic colloidson A21(peak area of combined water)of fresh corn noodles

图7 三种亲水性胶体对玉米鲜湿面A23(自由水峰面积)的影响Fig.7 Effects of three hydrophilic colloidson A23(peak area of free water)of fresh corn noodles

3 结论

亲水性胶体的种类、含量均可在不同程度上影响鲜湿面的质构和水分迁移。

不同含量的相同胶体添加会导致玉米鲜湿面出现不同程度的水分迁移情况,且不同亲水性胶体的添加也会导致鲜湿面出现不同的水分迁移。胶体的添加会使玉米鲜湿面的水分流动性减弱,但是胶体的添加量过高会导致T2弛豫时间迁移的水的流动性降低,使自由水向结合水迁移,对结合水的束缚更紧密。三种亲水性胶体对鲜湿面的质构有较大的改变,主要对硬度有较大的影响,硬度变大,面筋结构更紧密,相对的黏度降低。

综合质构与低场核磁数据可以看出,海藻酸钠添加量6 g/kg、黄原胶添加量为8 g/kg以及卡拉胶添加量为8 g/kg时质构特性好,自由水含量较低,弛豫时间相对向后推迟,其中海藻酸钠添加量6 g/kg的实验组品质最好。最终可得出亲水性胶体能有效的改变鲜湿面中的水分迁移的速率,在适宜的范围内可增强对水的束缚能力,使结合水更紧密。