基于干蒸工艺的高营养型挂面制备关键技术研究

摘要：蛋白质在小麦粉中占10%左右，在挂面品质中其重要作用。作为小麦面粉中的主要成分淀粉对挂面品质有着不容忽视的影响。本研究以适合干蒸工艺的小麦粉及制成挂面干蒸后挂面粉为原料，综合分析原辅料及干蒸后挂面中淀粉、蛋白质及色泽的变化，评估安全性指标，旨在为干蒸工艺挂面批量生产与品质保障提供理论说明與指导，同时这对改善面制品加工业现状，丰富市场供应，满足人们的生活需求具有重要的意义。

关键词：干蒸;挂面;酶活性;蛋白质;脂肪酸

中图分类号：TS213.24

作者简介：詹慧文，男，硕士，高级工程师，研究方向为食品加工、食品检测、食品安全。

每年的梅雨季节是挂面储藏的重要时期，此间若稍加管理不当就会生虫;每年的7—10月，是挂面的生产重要时间，此间若面粉的脂肪酸值未控制好，或辅料的脂肪酸值未控制好，生产温度过高，都有可能使面条产生哈喇味。而添加剂改善面条的品质与消费者对纯天然的追求理念相违背。以上这些问题尤其是第一第二个问题一直困扰着企业[1]。因此开发出一种生物与物理处理方法，既可以弥补添加剂缺失造成的品质损失，又可以解决行业难题，因此非常重要。

1 高营养型挂面干蒸工艺研究背景

1.1 研究现状

有文献报道日本曾在挂面干燥工艺上采用68℃的高温甚至提出70℃～80℃的超高温设想，但是否会投入工业化应用尚不清楚[2]。

干蒸工艺的试验室研究是将干燥后的挂面放入特制干蒸装置内，将其控制在适当的温度、湿度和时间内进行热处理，从而杀灭挂面中部分微生物和虫卵，并使挂面中淀粉和蛋白质发生物理变化，最终改善挂面的食用品质和储存品质。挂面通过进行中高温干蒸处理，使其组分发生物理变化，最终挂面的烹调损失降低和弹韧性滑爽度增强，通过生产工艺创新提升了挂面的品质，且未增加挂面的食品安全风险。

1.2 相似工艺

与干蒸工艺较为接近的研究为淀粉物理改性的研究，在不损伤淀粉颗粒结构的情况下，热液处理能改变淀粉的物化性质，热液处理包括热处理和湿热处理[3]。

热处理是通过改变淀粉结构中结晶体无定形区之间的缔合力，从而改变淀粉的性质，当水分含量大于或等于40%时，在一定的温度范围内（高于玻璃化转变温度但低于糊化温度）处理淀粉的一种物理方法，它只有在无定型区的淀粉处于流动的胶体状态时才能进行。

湿热处理的定义目前有两种解释，两种解释对水分的要求是一致的，都是水分含量低于35%以下，但是对温度的要求不一致，有研究发现湿热处理可能应该是在温度较高的情况下发生的变性反应。湿热处理可使块茎淀粉的晶型由B型转换为A型或A+B型，如湿热处理马铃薯淀粉;其次使晶体的无定形区转变为独立的无定形态以及链淀粉与类脂形成络合物，从而改变淀粉性质[4]。

2 挂面品质的主要影响因素

2.1. 小麦粉淀粉和蛋白质含量对挂面生产的影响

淀粉和蛋白质等高分子有机物的变化一直是国内外科研工作者研究的重点。

2.1.1 小麦粉中的蛋白质

蛋白质在小麦粉中占10%左右，清蛋白与球蛋白是生理活性蛋白，含较多的赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸，营养平衡较好，决定着小麦的营养品质。麦醇溶蛋白是小麦蛋白质的主要成分，其超级结构为集中的膜状体，在受热后会由集中的膜状结构变成一种松散的胶体状态，从而使醇溶蛋白的延展性增加而弹性减少。麦谷蛋白是一种高分子量蛋白质，未加热前，聚集度小的麦谷蛋白显黏性，而聚集度高的麦谷蛋白则表现为胶体特性，当温度上升到40℃～50℃时，那些小聚集体的聚合程度增大，其胶体特性增强，而黏性降低。大量实验证明，麦谷蛋白是造成面筋具有强大抗延伸性能力的主要原因。

尽管分子内和分子间的二硫键是稳定面筋聚合体的主要作用力，有研究表明相邻的高分子量谷蛋白亚基和低分子量谷蛋白亚基之间，以及其与其他蛋白质之间的非共价键对稳定面筋蛋白结构也有很重要的作用。小麦蛋白质侧链结构中的氢键是由谷氨酰胺和天冬酰胺形成的，可以稳定蛋白质的结构，提高醇溶蛋白和谷蛋白的交联作用。

2.1.2 小麦粉中的淀粉

淀粉在小麦粉中占70%左右，作为小麦面粉中的主要成分淀粉对挂面品质有着不容忽视的影响，但是淀粉对挂面品质的影响可能并不单一地取决于淀粉粒间的相互作用，还取决于淀粉粒与面筋蛋白之间的相互作用，因为淀粉在挂面加工过程中，始终以其表面的少量蛋白质基质与整体的蛋白质基质网络进行连接，在整个加工过程中淀粉粒之间未发生明显的粘连现象，前人的研究结果表明，在糊化淀粉冷却放置的过程中蛋白质会在淀粉粒表面累积，淀粉对挂面方便面品质的影响可能主要取决于其与基质蛋白质间的相互作用[5]。在和面过程中淀粉粒进行可逆性少量吸水，在随后的醒发与压延过程中，淀粉粒主要通过其表面的蛋白质与面筋网络结构连接在一起，或者呈游离的淀粉粒悬浮于蛋白质的网络结构中，淀粉粒通过对面筋网络结构的填充与稀释作用减弱了面筋强度，以利于加工流程的顺利进行，同时也增加了面带和挂面的白度与光滑性。研究发现羟丙基交联木薯淀粉可有效改善面团的面筋特性、粉质、拉伸和糊化特性，使面团的吸水率增大，提高糊化黏度和峰值时间，降低糊化温度、回生值和衰减[6]。

2.2 挂面色泽的影响因素

小麦粉色泽的变化（褐变反应）也越来越受到研究者的重视，而面粉颜色与挂面的颜色息息相关，好的色泽更够更好地吸引消费。影响小麦粉色泽的因素有以下几类：入磨小麦中的杂质、不完善小麦含量、面粉颗粒大小、破损淀粉、面粉中的灰分、黄色素含量、氧化酶类、出粉率及磨粉工艺水平等。

2.3 小麦粉及挂面的营养性

小麦粉及挂面中主要含有蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质、脂肪（挂面中的脂肪含量较低）五大类营养成分，其中主要沉积在胚、糊粉层中，少部分存在于胚乳中。

2.4 小麦粉及挂面的安全性

在面粉熟化处理方面，能够氧化小麦粉中的半胱氨酸，从而使面粉筋度增加，提高面团气体保留量，增加烘焙制品的弹性和韧性，改善面团的可操作性和调理性。但偶氮甲酰胺极其不稳定，在加热过程中会产生分解从而形成微量的氨基脲。其主要转化过程为偶氮甲酰胺在湿润的条件下能够快速并完全转化为联二脲，联二脲与呋喃西林代谢产物氨基脲具有相似的分子结构，在酸性条件下联二脲能够转化为氨基脲。氨基脲是呋喃西林兽药的代谢物，具有很强的致癌、致畸、致突变等副作用。近期关于挂面中使用违禁物质硼砂或明矾的报道也层出不穷，因此有必要对干蒸工艺产品中的以上成分进行检测鉴定。

3 干蒸工艺的关键技术及创新

本研究主要分为三部分内容，第一部分为干蒸工艺的机理研究，第二部分为干蒸工艺参数及生产实现的研究，第三部分为干蒸工艺的示范。

3.1 干蒸工艺机理研究

3.1.1 干蒸工艺整体过程

本研究在实验室模拟挂面在干蒸过程中挂面的吸热过程，通过计算在100℃干蒸条件下，挂面中心在升温过程中每分钟所吸收的热量，从而了解挂面在加热过程中的吸热变化。

3.1.2 干蒸工艺对面条成分及主要品质的影响

处理面粉、面粉蛋白、面条，然后对其进行分离提纯，通过对各个样品的蛋白质分子结构、理化性质进行分析研究，确定干蒸工艺对蛋白质的主要作用;处理面粉、面粉淀粉、面条，然后对其进行分离提纯，通过对各个样品的淀粉分子结构、理化性质进行分析研究，确定干蒸工艺对淀粉的主要作用;采用干蒸工艺处理面粉、面条后，通过对其进行微观结构的分析与研究，确定干蒸工艺对蛋白质淀粉的协同作用;通过研究酶促反应与美拉德反应对面条的色泽的影响因素，确定面条在干蒸工艺中发生色泽变化的主要原因;通过检测不同温度的干蒸样品的甲醛、塑化剂、氨基脲等成分，验证干蒸工艺是否会产生有害人体健康的物质;通过储藏试验，研究干蒸工艺对面条储藏特性的影响。并采用扫描电镜、荧光显微镜等先进设备对面条结构进行微观分析。

3.1.3 技术创新

准确划分干蒸工艺升温过程;对比研究不同来源的蛋白质、淀粉在干蒸工艺中发生的变化;确定干蒸工艺导致面条色泽变化的主要原因，并优化建立多酚氧化酶的检测方法。

干蒸工艺的温度范围为40～100℃，面条经过干蒸工艺处理后，品质发生了明显的变化，可见面条中的蛋白质、淀粉发生了某些改性，但干蒸工艺引起的蛋白质、淀粉发生改性的机理与目前流行的理论[7]有所不同，因此干蒸工艺的机理是一个全新的理论。

3.2 干蒸工艺参数及生产过程研究

3.2.1 基于干蒸机理指导下的干蒸工艺参数

通过机理研究，将干蒸工艺的温度、湿度进行详细的摸索;设计并安装自控设备，通过安装PLC自动控制系统，实现干蒸过程的时时监控，从而更好地控制面条的品质;烤房密闭性目标设置到95%，通过开展破坏性实验，从全国制作保温材料较好的生产厂家中，选择出符合要求的产品，然后进行更为严苛的破坏性实验，从而确定供应商，使用的保温材料可达到95%以上的密闭要求;实现干蒸自动化，实现自动化的关键之一是面条挂杆输送装置，通过破坏性实验及相关检测，确定最终的挂杆质量验收标准[8]。

3.2.2 研发出最佳的冷却工艺

面条经过烘烤后必须进行冷却才能保证产品不发生劈条等问题，为此要设计出一套较为满意的冷却工艺，让面条在有限的空间和短时间内冷却下来，并保证面条的品质不发生变化。

3.3 干蒸工艺的技术规划与示范

根据年度安排及气候条件，本创新工艺的整体流程及时间规划为：第一季度开展建设内容和进度计划;第二季度针对技术需求进行调研、干蒸烘房及装置的图纸设计、干蒸烤房及装置所需设备选型与建设;第三季度进行干蒸烤房PLC自动系统安装调试，在两条挂面生产线烘房降温区前端设计建造160m长的干蒸装置;第四季度进行干蒸工艺参数调试和完善、产品品质测试。

4 干蒸工艺技术产品的产出效益目标及过程管理

4.1 技术产品产出的总体效益目标

将干蒸工艺机理研究透彻，并对生产实践提供指导。将挂面干蒸工艺技术进行工业化，本技术工艺在生产基地运行投产后，两条挂面生产线年产能计划达到2万t，预计可实现销售收入2 400万元，上缴税收100万元，新增就业岗位120个，能够为消费者提供高品质的挂面食品，产生良好的经济效益和社会效益。

本研究进行示范后，分别在长沙、武汉、遂平、新乡、豪康等地共建立30条生产线，实现产能30万t，预计可实现销售收入3亿元，上缴税收1 600万元，新增就业岗位500个，为消费者提供高品质的挂面食品，产生了良好的经济效益和社会效益。

4.2 实施机制与过程管理

4.2.1 实施技术目标责任制

项目组织实施矩阵式机制，设立项目经理，总体把握项目的进度与发展方向，按照课题进度设立岗位及人员，细化任务分工，单位内部实施强矩阵机制。

4.2.2 项目成立项目联席会议制

定期召开项目联席会议，每半年召开课题联席会议，全方位探讨课题进展情况并解决课题实施中遇到的问题，对前期工作进行综合评判，提出合理化改进意见，并对后期工作进行统一协调安排。

4.2.3 建立资源共享和快速反应机制

在技術研发过程中，最大化地实现信息、技术资源的共享，快速提供各方所需的信息资料，并及时反馈各方课题进展的有关情况和存在问题，通过优势互补和默契配合，更好地推进课题的快速、高效实施。

5 干蒸工艺技术展望

5.1 风险分析

本研究对干蒸工艺技术适用性、经济性和可靠性的分析尚需进一步加强;本技术在一定程度上优化了膳食结构，然而消费者接受程度是主要的市场风险，消费者购买力不足，市场反响疲软也是潜在风险。此外，本技术工艺要求较高，对温湿度的控制要求非常精准，若操作人员不用心、操作不当等，都会造成产品品质降低或产品不合格的事故。

5.2 对策建议

优化产品配方、口感和品质，充分做好市场调研，加大宣传，使消费者充分认识产品的营养和功能特性，增大市场需求。确定好产品生产的工艺参数及关键控制点，进行生产培训，选择责任心强、业务水平高的操作手进行烘烤操作，从而降低此类风险。

参考文献：

[1]生吉萍，李苗苗，肖革新.基于决策树排序的挂面中潜在危害物质风险分析[J].食品安全质量检测学报，2020，11（11）：3683-3688.

[2]汪烨.克明面业的挂面事业[J].农经，2020（6）：60-63.

[3]魏益民，王振华，于晓磊，等.挂面干燥动力学研究[J].中国粮油学报，2020，35（3）：14-22.

[4]纪建海，崔志军.小麦蛋白质、面粉特性与面条品质的探讨[J].粮食科技与经济，2011，36（1）：36-38.

[5]汪丽萍，刘艳香，谭斌，等.全麦粉添加量对干挂面挥发性成分的影响研究[J].粮油食品科技，2020，28（3）：98-104.

[6]焦扬，王治军，王炎，等.羟丙基淀粉改善马铃薯挂面蒸煮品质的分析[J].甘肃农业大学学报，2020，55（2）：175-182.

[7]武亮，张影全，王振华，等.挂面干燥特性与模型拟合研究[J].中国食品学报，2019，19（8）：119-129.

[8]于晓磊，王振华，张影全，等.加工工艺对挂面干燥及产品特性的影响[J].中国食品学报，2018，18（10）：144-154.