碱性盐对鲜湿面储藏期间理化特性、组分变化的影响

曹 涵，刘伯业，陈复生，张婷婷，武丽娜

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

随着社会节奏的加快和均衡膳食需求的增加，制作简单、食用方便同时营养丰富、口感润滑的鲜湿面在全球范围内特别是亚洲地区受到越来越多消费者的喜爱[1]。面条按照添加盐性质的不同分为白盐面(添加氯化钠)和黄碱面(添加碱性盐)[2]。碱性盐的添加能够诱导面粉中的黄酮类物质显色，从而使面条表现出浅黄色外观，并且由于碱性盐在面团中与其他成分竞争有限水分，以及对面筋网络结构的加强，导致面条质地相对偏硬、口感筋道、更有韧性，因此受到更多青年群体的喜欢[2-3]。Rombouts等[4]研究发现kansui(碳酸钾与碳酸钠质量比1∶ 9的混合物)的添加导致鲜湿面蛋白质可提取性降低、二硫键的形成增加;另外，低含量的kansui也能够促使面条的面筋网络在蒸煮过程中进一步加强，从而改善面条的蒸煮品质。侯磊等[5]将碳酸钾作为增筋剂添加到面条中，发现随着碳酸钾添加量的增加，除0.4%添加量外面团的形成时间和稳定时间均逐渐增大，且均大于空白组的相应值，说明碳酸钾的加入能够起到收敛面筋、强化蛋白结构的作用。Wang等[6]在韩式非油炸方便面配方中分别添加磷酸氢二钠和磷酸氢二钾，发现2种磷酸盐都使煮熟的面条质地更柔软，并且显著提高面粉的峰值黏度和最终黏度。李曼[7]将三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠按比例复合作为水分活度降低剂来控制鲜湿面中的水分分布，结果发现复合磷酸盐能够有效降低面条的水分活度，增强面条的持水能力和面筋强度。但是由于碱性盐理化性质的不同，对鲜湿面的结构变化的影响也是不同的[8-9]。

作者通过对比储藏期间5种碱性盐即碳酸钠(SC)、碳酸钾(PC)、磷酸三钠(TSP)、磷酸三钾(PPT)和碳酸氢钠(SBC)对鲜湿面理化特性和组分变化的影响，探讨面条在储藏过程中蛋白质、淀粉和水分的变化情况，为碱性盐调控鲜湿面品质特性的研究奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

市售面粉为中粮集团香雪系列，其水分、蛋白质、脂肪和灰分含量分别为11.67%、11.39%、1.20%和0.41%。5种碱性盐(碳酸钠、碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾、碳酸氢钠)购自市场且均为食品级添加剂。其他试剂除特殊说明外均为分析纯。

1.2 仪器与设备

面条机：河南郑州东方机械厂；恒温恒湿培养箱：上海跃进医疗器械有限公司；Micro MR-CL-I变温型核磁共振分析仪：纽迈分析仪器股份有限公司；RVA-TM快速黏度分析仪：波通瑞华科学仪器(北京)有限公司；QUANTA FEG 250扫描电镜：美国FEI公司；K1100全自动凯式定氮仪：海能未来技术集团股份有限公司。

1.3 面条的制作与储藏

取定量面粉置于和面机中，按照水和面粉质量比34∶ 100称取无菌水，并分别称取相应添加量的碱性盐(碳酸钠添加量为1.0%，碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠的添加量为1.5%，此添加量为前期试验所得最佳添加量)溶解于水中，将水加入和面机后进行和面，将和好的面团置于密封袋中静置醒发10 min，然后在面条机上逐步压延制成1 mm厚的面带，最后将面带切成宽1 mm、长20 cm的鲜湿面条。所有面条样品分装于密封袋并放置在(25±1) ℃的恒温恒湿培养箱中进行储藏。所有仪器、包装材料等与样品接触的设备均通过酒精喷洒或紫外照射进行灭菌，和面用水为经高压灭菌冷却后的蒸馏水[7]。

1.4 谷蛋白大聚体含量的测定

谷蛋白大聚体(GMP)含量的测定参考文献[10]的方法并稍加修改。称取1.5 g冷冻干燥并粉碎的面条粉末放入50 mL离心管中，加入30 mL十二烷基硫酸钠溶液(1.5%)，随后水浴振荡(37 ℃、140 r/min)60 min，再使用高速离心机(80 000 r/min)处理15 min，将上清液小心除去，重复上述操作提取2次后使用凯式定氮仪测定残余沉淀物质的蛋白质含量，以此数值作为GMP的近似含量。

1.5 游离巯基和二硫键含量的测定

参考文献[11]的方法并稍加修改。称取冻干粉碎的面条粉末0.5 g，加入10 mL 0.2 mol/L的Tris-Gly缓冲液(pH 8.0，含8 mol/L尿素、3 mmol/L EDTA、1% SDS)，剧烈振荡30 s使其分散均匀，室温下摇动30 min，然后5 000 r/min离心15 min，取上清液4 mL加入0.1 mL 10 mmol/L的DTNB溶液，混合均匀后室温下显色反应20 min，然后在波长412 nm处测定吸光度。再次吸取上清液1 mL并与4 mL 0.2 mol/L的Tris-Gly缓冲液混合均匀，加入0.1 mLβ-巯基乙醇后在室温条件下反应1 h，随后加入12%的三氯乙酸10 mL摇匀后再次反应1 h，然后5 000 r/min离心20 min，小心去除上清液再次加入5 mL三氯乙酸洗涤沉淀，反复2次操作后向沉淀物质中加入10 mL 0.2 mol/L的Tris-Gly缓冲液复溶沉淀，再加入0.1 mL 10 mmol/L的DTNB溶液，室温下混合均匀后显色20 min，然后在波长412 nm处测定吸光度。以L-半胱氨酸标准曲线分别计算游离巯基(SHF, μmol/L)和总巯基含量(SHT, μmol/L)。

1.6 面条蛋白质组分含量的变化

面条中蛋白质各组分含量的测定参照文献[12-13]的方法并稍加修改。盐溶蛋白(清蛋白、球蛋白)：称取样品2.0 g，加入25 mL 10%的NaCl溶液，磁力搅拌提取1 h后4 800 r/min离心20 min，收集上清液；沉淀用相同溶液重复提取2次，合并上清液，即为盐溶性蛋白提取液。醇溶蛋白：用70%乙醇溶液提取上述沉淀，方法相同反复提取2次，收集上清液即为醇溶蛋白提取液。碱溶蛋白：用0.2% NaOH溶液提取上述沉淀中蛋白质，反复提取2次，收集上清液即为碱溶性蛋白。按照凯氏定氮法测定各个蛋白质组分含量，以各组分蛋白质占总蛋白质比例为各个组分的可提取比例。

1.7 淀粉膨胀势的测定

参考文献[14]的方法进行淀粉膨胀势的测定。准确称取0.2 g冻干粉碎的面条粉末，放入提前已称质量的离心管中，加入去离子水5 mL，立即漩涡震荡使样品均匀散开，然后将试管浸入70 ℃水浴10 min。再将离心管置于沸水中加热10 min，结束时取出离心管，置于冰水中冷却5 min。4 000 r/min离心20 min，小心倒去上清液后并称质量。

式中：M2为总离心管质量，g；M1为空离心管质量，g；M0为面条粉质量，g。

1.8 淀粉糊化特性的测定

不同储藏时间的面条冷冻干燥后粉碎，按照AACC 76—21进行淀粉糊化特性的测定。

1.9 微观结构的观察

参考文献[7]的方法并稍加修改。称取适量面条样品，将其浸没在戊二醛(2.5%)溶液中，密封保存于室温环境中4 h，然后使用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲溶液反复淋洗5次，再使用30%、50%、70%、90%和100%乙醇溶液依次对样品进行梯度洗脱，每次洗脱时间为15 min。随后将处理过的样品进行冷冻干燥，然后小心截断样品，粘在金属样品盘的双面胶上进行喷金处理，使用扫描电子显微镜观察样品表面形貌。

1.10 核磁共振横向弛豫时间的变化

准确称取样品，保证样品截面平整，使用膜布包裹紧实后放置在测试管中，使用低频核磁共振仪测定样品的横向弛豫时间(T2)。参数设置：测试温度32 ℃，采样点数60 000，重复扫描次数8，重复采样时间间隔2 000 ms，回波个数3 000；使用分析软件进行信号的采集，并进入T2反演程序得到弛豫时间的变化情况。

1.11 数据分析

所有数据通过Excel 2010和Origin 8.5进行整理和绘图，利用IBM SPSS Statistics 25进行分析，选择Duncan在P<0.05检验水平上进行显著性分析。所有数据均以3次以上试验结果的平均值±标准差表示。

2 结果与讨论

2.1 谷蛋白大聚体含量的变化

储藏过程中面条的谷蛋白大聚体含量变化如图1所示。随着储藏时间的延长，对照组的GMP含量显著下降，而试验组均表现出先增加后下降的趋势；并且在相同储藏时间，试验组的GMP含量均显著高于对照组，试验组GMP含量下降程度明显小于对照组，这与任佳影等[15]的研究是一致的，添加碳酸盐能够提高面团中GMP的含量。空白对照组GMP含量的显著性下降说明面条已经变质，原有结构随着储藏时间的延长逐渐遭到破坏。而试验组的变化趋势说明在24 h内面筋网络结构持续形成，在48 h才表现出面筋结构的解聚；Ong等[10]认为碱性盐能够加强面筋结构，但在面团形成过程中由于pH值的影响会削弱GMP的形成，导致部分GMP解聚，而在面条醒发期间由于盐离子作用又会有GMP的重聚，因此在24 h试验组样品表现出略微增加的趋势。

在储藏过程中，试验组SC的GMP含量显著高于其他样品，PC和TSP次之，PPT和SBC较低，说明碳酸盐更容易诱导GMP的形成，而碳酸氢盐表现最差，这可能是因为碳酸氢钠在水中易分解，导致有效成分作用减弱。另外，钠盐比钾盐更好地促进谷蛋白大聚体的形成，表现出这种差异的原因可能是不同碱性盐电离出的离子的强度和稳定性有差异[16]，从而诱导SC和TSP组的GMP含量分别高于PC和PPT组的。

注：CK、SC、PC、TSP、PPT和SBC分别表示对照组、碳酸钠、碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠面条样品；不同大写字母表示同一样品不同储藏时间之间有显著性差异(P<0.05)；不同小写字母表示同一储藏时间不同样品之间有显著性差异(P<0.05)。表1、图2、图3同。图1 鲜湿面储藏期间GMP含量的变化Fig.1 Change of GMP content in fresh wet noodles during storage

2.2 游离巯基和二硫键含量的变化

二硫键在面筋形成过程中起着重要作用，麦胶蛋白和麦谷蛋白中的半胱氨酸相互作用形成二硫键以及部分游离巯基相互结合形成二硫键，从而促进面筋网络的进一步形成和加强[17]。鲜湿面储藏期间游离巯基和二硫键含量的变化如表1所示。在储藏期间，对照组游离巯基的含量显著增加，二硫键含量显著下降；在同一储藏时间，试验组中二硫键含量显著高于对照组，游离巯基含量显著低于对照组。说明碱性盐的添加能促进蛋白质之间的相互交联以及诱导游离巯基和二硫键之间的交换反应促进二硫键的形成。在储藏初期(0～24 h)，添加碱性盐的面条样品，其二硫键含量略有增加，在48 h显著下降，这与GMP含量的变化是一致的，二硫键含量的增加说明面筋持续形成，更多游离巯基参与蛋白质的相互交联，引起大分子蛋白质聚合物的形成[4]。

表1 储藏期间鲜湿面游离巯基和二硫键含量的变化Table 1 Change of free sulfhydryl and disulfide bond content in fresh wet noodles during storage

与GMP变化一致的是，试验组SC比其他碱性盐更能促进蛋白质之间的互相作用，诱导二硫键的形成并且在储藏期间保持二硫键含量的稳定，这可能是因为碳酸钠的性质较为稳定；碳酸氢钠组二硫键的显著下降表明其对面筋结构的影响较弱，这可能与碳酸氢钠在水中的分解有关。

2.3 蛋白质组分提取率的变化

不同处理会引起蛋白质的聚合、解聚和再聚合，进而影响蛋白质组分的提取率和相对比例的变化，而蛋白质含量和相对比例对面条的加工品质和产品质量至关重要，特别是麦谷蛋白和麦醇溶蛋白[18]。由图2可以看出，碱性盐降低了盐溶蛋白和醇溶蛋白的含量，增加了碱溶性蛋白的占比，表明试验组中蛋白质聚集程度增加，这可能是因为碱性盐促进蛋白质的相互作用导致部分单体蛋白相互交联反应形成大分子蛋白[4,19]。随着储藏时间的延长，所有样品盐溶蛋白相对比例有所增加，说明随着储藏时间延长，有部分蛋白质发生解聚或水解导致单体蛋白含量增加。对照组醇溶蛋白含量增加，碱溶蛋白占比下降，而试验组的醇溶蛋白含量逐渐下降，碱溶蛋白含量先略有增加后减少。这些变化表明碱性盐影响蛋白质各组分的相对比例，在面条制作和储藏过程中碱性盐的存在引起蛋白质组分结合状态的变化，这种改变也会对面条的品质产生影响。

图2 鲜湿面储藏过程中蛋白质组分相对比例的变化Fig.2 Changes of the relative proportions of protein components in fresh wet noodles during storage

2.4 淀粉膨胀势的变化

膨胀势能够反映面条中淀粉吸水溶胀后结合水能力的强弱，是表征面条中淀粉分子变化的主要手段之一[7]。由图3可知，储藏期间所有样品膨胀势均呈现下降趋势，这是因为面粉本身含有淀粉水解酶类，在储藏过程中造成淀粉的水解，以及微生物新陈代谢对碳水化合物的消耗[20]。但在储藏期间，添加碱性盐的样品膨胀势显著高于对照组，这是因为碱性盐能够加强淀粉颗粒与其他成分的结合速率，促使淀粉颗粒被更多更完整地包含在面筋网络中，降低淀粉颗粒被消耗和水解的程度。另外，Tao等[21]认为碱性盐可能通过阳离子加强与淀粉羟基之间的静电相互作用增强淀粉颗粒的稳定性。

图3 储藏期间鲜湿面中淀粉膨胀势的变化Fig.3 Swelling power change of noodle starch during storage

在储藏时间为0 h时，TSP试验组的膨胀势最高，其次是SC、PPT；但随着储藏时间延长，SC试验组膨胀势高于其他试验组。Chen等[8]认为是磷酸盐能够通过共价键和静电相互作用形成羟基，促进淀粉分子之间的交联作用，形成稳定的复合体结构,因此在储藏初期表现出较高的膨胀势；但随着储藏时间延长，由于淀粉逐渐被水解和消耗，面筋网络逐渐瓦解，碳酸钠的综合作用效果更强，从而表现出更稳定的膨胀势。

2.5 淀粉糊化特性的变化

由表2可知，空白对照组的糊化温度、最终黏度、峰值黏度显著下降，衰减值和回生值显著增加；试验组的糊化参数变化范围相对较小，表明试验组的糊化性质更稳定。添加碱性盐后，初始状态(0 h)糊化温度均有所下降，但在储藏后期糊化温度除碳酸氢钠组外均高于对照组，峰值黏度也表现出相同变化，这可能是因为碱性盐的添加促使金属离子的引入，与淀粉中的羟基反应生成复合物[21]，以及碱性盐的引入促使淀粉分子支链结构的碳链延长，形成淀粉分子的交联，从而导致淀粉结构耐高温，有利于保持淀粉胶体的黏弹性特征，从而表现出较高的糊化温度和峰值黏度[22]。而对于初始状态低于空白对照组的原因可能是因为碱性盐引起面条基质偏向碱性，对淀粉结构有一定负面效果[23]。

表2 鲜湿面糊化特性的变化Table 2 Gelatinization property changes of fresh wet noodles during storage

2.6 微观结构

鲜湿面表面的微观结构如图4所示。在储藏时间0 h时，空白对照组淀粉颗粒分布不均匀，且有大量的淀粉颗粒暴露在面筋网络之外，SC和SBC试验组有少量淀粉暴露，并且观察到完整的连接面形成较为光滑的表面；PC和TSP试验组有明显的网络结构及微量淀粉颗粒暴露在外，PPT试验组没有观察到明显淀粉颗粒的暴露，这表明碱性盐引起淀粉颗粒被更多更完整地包裹在面筋网络中，加强面条组分之间的结合程度。PC和TSP试验组有较为粗糙的表面，是因为在面团形成过程中面筋形成过快，导致连接面较少，面筋网络较为粗糙[24]。储藏48 h的面条表面空白对照组已经出现明显的空洞以及菌丝生成，大量的淀粉颗粒溢出在网络结构之外，表明面条严重腐败，结构已经崩塌；SC试验组仍然保持较好的表面结构，没有明显淀粉颗粒的暴露；而PC和TSP的表面气孔网络反而更加致密，这说明了面筋网络持续形成，原本的蛋白结构之间有更多的连接面形成；SBC暴露的淀粉颗粒反而减少，也说明了面筋的继续形成包裹了更多的淀粉颗粒。但相比碳酸钠组，其他试验组均观察到不明显的空洞结构，说明面筋网络还是受到一定程度的破坏。

注：A—F为储藏0 h时面条(CK、SC、PC、TSP、PPT、SBC)表面的微观结构；a—f为储藏48 h时面条(CK、SC、PC、TSP、PPT、SBC)表面的微观结构。图4 鲜湿面的微观结构Fig.4 Microstructure of fresh wet noodles

2.7 横向弛豫时间的变化

鲜湿面储藏期间T2的变化如图5所示，空白对照组的T2峰(10～100 ms)右移且峰面积变大，说明水分分布状态发生改变，自由水含量增多。水分分布的变化及更多自由水的生成，表明对照组面条结构遭到破坏，水分流动性变大[25]。在相同储藏时间，试验组的峰相比对照组而言出现左移，说明其水分结合程度加深，自由水的比例下降，更多的水分被紧密限制在面筋网络中[26]。这可以归因于碱性盐能够加强面筋网络，并保持网络结构的稳定性，加强了水分与其他非水成分的结合程度[24]。刘瑞莉等[27]认为磷酸盐加入后，部分水分子与淀粉、蛋白质作用，因为渗透压的影响，水分的结合状态也会发生一定转变。

图5 鲜湿面中水分横向弛豫时间的变化Fig.5 T2 changes of water molecules in fresh wet noodles during storage

3 结论

通过对储藏期间鲜湿面组分的测定发现，碱性盐显著增加面条的谷蛋白大聚体、二硫键含量以及碱溶蛋白相对比例，并且能够降低蛋白质被破坏的程度；碳酸钠的作用效果更加明显，各项指标数值均处于较高水平。碱性盐对淀粉结构的影响主要体现淀粉膨胀势的增加以及糊化温度、峰值黏度和最终黏度的升高；相比而言，磷酸盐对淀粉的作用效果更加明显。另外，碱性盐能够降低鲜湿面中自由水的含量，减缓储藏期间面条中水分的迁移速率，诱导水分与其他非水成分紧密结合。总之，碱性盐能够加强面条中组分的结合程度，延缓面条基质被破坏的速率，但是不同碱性盐由于性质差异产生了不一样的效果，不同金属离子和盐离子具体作用机制还需进一步研究和探索。