半干面货架期研究现状及展望

2022-07-07张国强张学阁李世岩梁晓军

农业工程 2022年4期

张国强，张学阁，王超，李世岩,2，贾甲，王崇，梁晓军

（1. 中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京 100083； 2. 土壤植物机器系统技术国家重点实验室，北京 100083；3. 中国包装和食品机械有限公司，北京 100083）

0 引言

面条是传统面食产品，是中国面食文化的重要组成部分，因其营养均衡而老少皆宜[1]。发展至今，面条种类众多，根据加工工艺和成品含水率差异，可划分为鲜湿面、挂面和半干面3 类[2]。鲜湿面是指切条后未经后续干燥工艺脱水的面条，含水量为30%～38%，口感好，但货架期短不易储存，常温保存1～3 d。鲜湿面脱水干燥，含水率降低到13.0%～13.5%的为挂面，因水分低货架期可达12 个月。半干面是指鲜湿面经过干燥后含水率在22%～25%的面条，水分含量介于鲜湿面和挂面之间，保质期长于鲜湿面但不及挂面，是综合了保质期和鲜湿面口感的一种面食产品，深受消费者欢迎[3]。半干面产业化加工具有巨大市场需求，货架期短与口感有待提升（与鲜湿面比）依然是半干面产业面临的关键问题[4]。综合研究表明，添加酒精、食用盐等防腐剂是目前行业延长半干面货架期的主要措施，但确牺牲了面食的口感，基本吃不到面香的味道[5]。如何延长货架期，并同步提升面食品质是半干面产业发展的关键问题，聚焦此问题具有重要意义，结合行业现状，对半干面加工及其货架期问题进行综述[6]。

1 半干面加工工艺

1.1 半干面工业化生产工艺流程

半干面半自动化生产工艺流程如图1 所示，主要包含和面、压延、切条、包装等环节。和面是将面粉、食盐和其他辅料与饮用水等按照比例进行混合，这是整个生产流程最重要的环节，倘若混合物比例没有配合好，则后续环节都会出现问题。压延是将面絮经过面辊压成面片，该过程可以将散乱的面筋网络压成紧密的网络结构[7]。面带经过切条段直接切成面条并进入下一工序进行包装。该系统大大减少了人工量，保证了干燥环节的卫生。但后期由于人工的参与，使得产品后期生产过程容易受到污染，产品质量不稳定。

图1 人工辅助半自动化半干面生产工艺流程Fig. 1 Production process of manual-assisted semi-automatic semi-dry noodle

全自动智能化半干面生产工艺流程如图2 所示，面条生产处于全封闭环境中，可确保干燥效率和产品卫生。该系统可以根据物料的不同设计其干燥参数，以适应多种面条工作生产环境，使适应范围更广[8]。但该设备生产的半干面菌落含量高，原因是该系统仍然采取传统的生产方式，缺乏相应的杀菌系统。

图2 全自动智能化半干面生产工艺流程Fig. 2 Production process of automatic and intelligent semi-dry noodles

1.2 面条干燥原理及工艺

面条干燥指面条在温度高于自身温度的环境中，面条内的水分吸热并以气态形式扩散到空气中的，从而使面条含水率降低并且能够长期保存[9]。在干燥过程中，如果环境湿度过低而温度过高，会导致面条表面水分流失过快，面条内部水分含量高于面条表面水分含量，导致酥面的产生[10]。如果环境温度过低，则会降低面条干燥效率，使干燥时间变长[11]。在干燥过程中要严格控制干燥环境的温度和湿度。

面条干燥主要分为自然干燥、人工低温干燥、中温干燥、高温干燥和全智能封闭干燥5 种干燥方式[12]。自然干燥主要是室外晾晒，受到外界天气影响比较大，干燥温度和速率较难控制。人工低温干燥的干燥时间过长，一般在8 h 以上，导致企业需要大量的干燥空间，不利于企业大规模发展[13]。中温干燥是20 世纪80 年代由日本引进到我国，这种低温干燥技术解决了困扰我国多年的面条酥面问题，但干燥时间长也是中温干燥的一个缺陷[14]。20 世纪80 年代研制了隧道式高温干燥一号机，90 年代又研制出隧道式挂面高温干燥二号机，干燥时间可以明显缩短[15]。全智能封闭干燥是采用全封闭式干燥空间，可保证面条的干净卫生，系统利用全自动化操控系统控制温度、湿度及面杆速度等参数，整套系统运行稳定，可保证产品输出的可靠性[16]。但是该设备缺少杀菌系统，使得生产的面条菌落数含量偏高，种种原因导致全自动封闭式干燥系统还未大规模投入使用。

2 半干面保质期

2.1 半干面变质原因

菌落数高是半干面货架期短的主要原因，行业内对半干面杀菌防变质领域的研究较少[17]。根据现有研究表明，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌是引起半干面变质的几大主要优势菌群，其中芽孢杆菌是半干面储藏过程中导致变质的主要细菌，随着储藏时间的增加，葡萄球菌的数量也在急剧增加，成为后期半干面变质的主要优势菌群[18]。导致半干面含菌量高的原因主要有以下3 个方面。

第一，原料面粉及制面用水中微生物含量高。作为半干面加工的主要原料，面粉中微生物的数量直接决定了成品面条中微生物含量的高低。目前，我国大部分面粉菌落数为104～105CFU/g，而日本面粉中的菌落数在103CFU/g 以下[19]。使用菌落数含量高的原料进行半干面的生产则直接导致面条中菌落数的超标，如果半干面原料及在半干面生产过程和包装过程不进行有效的杀菌，就会使得半干面产品中微生物的数量显著增加，缩短半干面的货架期。

第二，半干面加工过程和设备卫生管理方面影响成品菌落数[20]。日本制面企业下班后，厂里工人会将制面设备仔细的清理一遍，并且彻底打扫制面车间，确保制面环境的卫生。我国制面企业采用自动化生产，避免工人直接与制面设备和生产流程接触，工作人员不会进入制面车间去打扫卫生，导致制面设备在一些地方出现灰尘堆积。在半干面生产过程中，由于机器的振动及制面环境中的空气流动，会有一些粉尘吹落至产品表面或者落入和面机中与面粉等制面原料混合，从而使得半干面在生产过程中微生物侵入产品，使面条的菌落数增加，导致半干面货架期的缩短。

第三，半干面高含水率促进微生物繁殖。半干面储存大都采用低温冷藏配合真空包装的方式[21]。因半干面含水率高，冷藏保存后面条解冻困难，真空保存又容易出现挤压损坏，导致煮面时容易混汤，且冷藏保存后半干面货架期也不会延长太久[22]。只有从根源上找出半干面杀菌的有效方式才能够真正地解决掉半干面货架期短的问题[23]。

上述3 方面是导致面条中微生物增加的直接原因，由于半干面中富含水分和蛋白质，在加工过程和贮藏过程中半干面容易有杂菌污染，如果在加工和后期包装密封过程中没有杀菌彻底，就很容易会导致食品腐败变质[24]。

只要是控制加工过程中微生物数量，就可以有效减少面条中微生物含量，从而大大延长面条的保质期，提高货架期。后期再配合有效合理的杀菌方式，可以生产出货架期长的产品[25]。目前杀菌领域主要是微波及辐射杀菌，但都会严重影响半干面产品的口感，因而热力杀菌是半干面领域最有效卫生的杀菌方式。高温杀菌可以有效减少半干面中的芽孢杆菌及其他细菌微生物，而且在合适的温度湿度及杀菌时间下，半干面的口感及品质特性可以明显得到提升[26]。

2.2 延长半干面保质期方法

半干面易腐败变质导致面条褐变、变酸和发霉，室温下保质期仅有2～3 d，所以货架期短一直是半干面工业化生产发展的瓶颈，阻碍面条生产和运输的发展[27]。现在大多数生产厂家采用以下几种方式来延长半干面货架期。

一是添加保鲜剂。在加工过程中，菌落主要来自于面粉、水及其他添加原料，细菌会在加工过程逐渐繁殖增加，所以近些年半干面保鲜研究越来越趋近于保鲜剂的研究，如天然保鲜剂茶多酚、皂苷、黄酮醇等物质，以及化学保鲜剂丙酸钠和丙酸钙，这类物质具有良好的抑菌效果[28]。但向面条中添加这些物质也影响了面条的口感。还有向面条中添加酒精，以及添加有机酸调节面条pH 值等较为健康安全的方式，但消费者将面条开袋后，会闻到酒精味和酸味，这种办法严重影响了消费者的食用体验，不符合大众的饮食习惯[29]。添加保鲜剂可以使半干面保质期延长到27 d 左右，但其产生的负面影响却是无法解决的。

二是低温保存[30]。国内外普遍采用的是冷藏冷冻保存的方式，这种保存方式可使半干面保鲜时间在4 d 左右。面条生产企业将产品包装，放入冷库中进行保存，通过冷藏车进行运输，由于该运输方式的存在，大大增加了面条的生产及运输成本。由于面条的货架期有限，从生产到运输再到销售时间极短，而生产及销售时间不能缩短，只能通过缩短运输距离从而减少运输时间来保证半干面在最佳时间内食用，所以半干面生产企业的销售范围会变的比较有限。而冷冻冷藏会致使面条解冻困难，易发生粘连，破坏面条的外观。

三是多种方式配合保鲜。在面条储存阶段还有气调包装保鲜方式[31]。气调包装保鲜就是在面条加工包装阶段，向包装袋内充入气体来抑制半干面内细菌的生长，或者直接采用密封包装来保存半干面[32]。气调包装配合冷藏等其他保鲜方式可使半干面货架期达到16 d 左右。对于充气包装保鲜方式而言，目前只在面包、月饼等烘培食品中较为常见，在面条保鲜领域鲜有。密封包装配合冷藏保鲜是大多数食品保鲜方式，但是用于面条保鲜中容易造成半干面的挤压损坏[33]。

四是降低含水率[34]。降低面条含水率，可以减弱微生物的繁殖。水作为细胞生命繁殖、新陈代谢的重要组成部分，具有不可替代的作用，将面条的含水率降低，可以减弱面条中微生物细胞的生命活动，有效延长面条的保质期，防止其出现变质腐坏。将面条含水率降低至13%以下，面条货架期可以达到数月之久。但是降低面条的含水率会造成面条口感的下降，虽然货架期得到延长，但牺牲了其口感、风味。

五是微波杀菌及辐射杀菌[35]。微波杀菌利用的是微波热效应及非热效应两种效应同时作用来实现半干面的杀菌。辐射杀菌是用辐射处理半干面，通过辐射能使微生物丧失活性从而达到杀菌目的，后续再配合气调包装及冷藏等方式便可以使半干面货架期延长。但是这两种杀菌方式会导致面条出现质构特性改变、变色和有辐射味等问题，极大地破坏了半干面产品的可食用性，影响半干面感官稳定性和品质。

以上所有面条保鲜工艺都需要向面条中添加其他物质及冷冻或者辐射微波杀菌来解决半干面的长期保存问题，但这就会造成半干面的口感发生变化，牺牲面条的可食用性，有些物质还会使面条外观色泽度产生变化，影响了半干面的可售性[36]。长期食用防腐剂会对人体产生伤害，所以添加防腐剂及其他物质对于面条企业的进步没有实质性的作用，甚至可能会造成行业的倒退。

2.3 半干面保质期发展趋势及展望

国内的半干面生产厂大都使用防腐剂或在和面时添加酒精来延长面条的保质期，而添加剂导致面条的口感变差，色泽度也随之下降，影响面条的外观[37-38]。添加酒精会有酒精味，影响消费者的体验感，在这种情况下，开发一种新型的不同于微波辐射杀菌加工工艺，显著减少微生物含量达到延长货架期的目的势必成为一种趋势[39]。

限制货架期导致半干面变质的主要是微生物，采用杀菌方式将微生物杀死最可行，现在国内大部分半干面生产仍然采用的是和面、压延、切条、干燥、包装流程，这一生产流程中间缺乏相应的杀菌环节[40]。而现有的辐射及微波杀菌方式都会影响半干面的口感，根据研究来看，高温杀菌可以弥补杀菌流程，并且也是最有效的、卫生健康的办法。

在面条进入干燥流程之前，设置高温高湿杀菌设备，将面条表面及内部细菌杀死，后续再经过干燥、缓苏等阶段来控制面条的水分，高温高湿杀菌可以在提高温度的同时提高杀菌时的湿度，这样可以有效避免酥条问题的产生，保证半干面口感不会发生变化[41]。通过高温高湿环境后，面条中蛋白质凝集，面条中面筋网络更加致密，从而半干面口感得到提升。