碱性盐在生鲜湿面保鲜和品质调控中的应用

田 宇，刘伯业，陈复生，曹 涵

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001）

面条为大多数亚洲国家的一种传统主食。据统计，全球小麦产量的12%以上用于面条生产制作，亚洲小麦产量的40%左右被用于加工面条。油炸方便面和低水分挂面等因水分含量较低、保质期长、方便食用而受到人们欢迎。然而长时间干燥脱水工艺会使挂面口感不佳、麦香味不足，品质降低。高温油炸过程不仅会大大降低面条风味、质地和营养特性，而且可能会产生丙烯酰胺等有毒有害物质。相反，作为中国面条传统形式的生鲜湿面因其口感爽滑、营养丰富、面香味浓，更符合当代大众所追求的“绿色、健康、便捷”消费理念，一直以来都备受消费者青睐。目前，生鲜湿面所面临最严峻的生产问题是保质期较短，这是由于生鲜湿面表面湿度和水分活度较高，碳水化合物和蛋白质含量丰富，使其在生产和贮藏过程中更易滋生细菌，腐败变质，难于保存，严重阻碍了大规模工业化。

根据延长生鲜湿面保质期的相关报道，保鲜方法可分为前处理物理杀菌技术（微波杀菌、电子束辐照杀菌、低温等离子体杀菌等）；产品包装技术（气调包装、真空包装）；在加工过程中最经济、有效的方法是添加防腐剂，包括化学防腐剂和天然防腐剂；pH值调控技术是通过改变面制品酸碱度，来达到抑制微生物生长的目的，目前面条中普遍采用苹果酸、乳酸等有机酸处理，螯合特定的金属离子，维持面条体系的稳定，但是酸处理会造成面条酸性气味过重、感官品质不佳的问题。碱性盐作为一种食品改良剂，能够显著改变食品体系pH值，添加1.0%左右碱性盐的面条，其pH值可达到10以上，而控制面条品质劣变的关键转折点是pH值低于6或高于9，这种高pH值（通常在pH 9～11之间）有抑制微生物生长的作用。此外，碱性盐对面条的色、味、质有很大的影响，使面条呈现明亮的黄色，因为天然面粉类黄酮色素在碱性pH值下会变黄，在酸性pH值下无色，其黄度与碱性试剂的添加量以及碱类型有关。

根据面条生产中是否添加碱性盐，可以将面条分为白盐面条和黄碱面条2 种类型，其中由面粉、水、各种碱性盐和氯化钠制成的黄色碱性面条深受东南亚人民的喜爱。制作黄碱面条最常用的碱性盐是碳酸钠，碳酸钾或两者混合物，一些国家还使用其他碱性试剂，如氢氧化钠、碳酸氢盐和多聚磷酸盐。我国已批准在面制品中使用的碱性试剂有三聚磷酸钠、磷酸四钠（即焦磷酸钠）、六偏磷酸钠等磷酸盐、碳酸钾、碳酸钠等碳酸盐，以及复合碱性盐。在前期研究中，采用GB 2760—2014《食品添加剂使用标准》生鲜面制品所允许使用的碱性盐制作生鲜面条，通过检测常温贮藏24 h后的菌落总数，最终筛选出5 种抑菌效果较为明显的碱性盐（碳酸钠、碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠）进行后续研究。

面团是多种大分子物质相互作用的复杂体系，陈月华研究发现，钠离子和钾离子的盐溶作用有利于强化面筋网络结构，增强面团弹性、拉伸特性，面团吸水率与碱性盐添加量呈正相关。面条的重要特征是质地，其次是颜色、味道、表面外观和烹饪特性，Chen Gengjun等研究kansui（质量比为9∶1的碳酸钠和碳酸钾混合物）能够通过共价作用（巯基/二硫键的交换或其他非氧化还原反应）和非共价相互作用（氢键）加剧面筋蛋白的聚合，增强面团弹性、形成时间和拉伸强度。Jia Fangyuan等研究发现添加低浓度kansui（0.5%～1.5%）能够改善面条品质，增强面筋网络结构，而添加量高浓度kansui（2.0%～3.0%），会使面筋蛋白网络结构受损，更多淀粉颗粒从面筋网络中分离溶出，显著增加面条蒸煮损失和吸水率。针对碱性盐在生鲜湿面中的研究多集中于对品质方面的影响，较少研究其抑菌保鲜效果。

本实验系统研究不同碱性盐（碳酸钠、碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠）对生鲜湿面中微生物的抑制效果，对比贮藏期间不同碱性盐对面团流变学特性、面条品质特性（如蒸煮特性、质构特性、感官品质）以及内部微观结构的影响，为碱性盐在生鲜湿面保鲜研究和品质改良方面提供参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香雪多用途麦芯粉（其水分、蛋白质、脂肪和灰分分别为11.67%、11.39%、1.20%和0.41%） 中粮郑州粮油工业有限公司；碳酸钠、碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠（食品级） 市购；平板计数培养基北京奥博星生物技术有限公司；所有化学品和试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

CR-400型色差计 日本柯尼卡美能达公司；面条机郑州东方机械厂；MLS-3750型高压蒸汽灭菌器 日本三洋电机公司；恒温恒湿培养箱 上海跃进医疗器械有限公司；TA-XT PLUS物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司；SW-CJ-1F型单人双面净化工作台浙江苏净净化设备有限公司；雷磁PHS-3C型pH计上海仪电科学仪器股份有限公司；8101152自动型粉质仪、860704电子型拉伸仪 布拉本达技术（北京）有限公司；LGJ-25C真空冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂有限公司；QUANTA FEG 250扫描电镜 美国FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 面条的制作与贮藏

称取1 kg面粉于和面机中，将5 种碱性盐分别按照0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的添加量溶解在340 g无菌蒸馏水中，随后缓慢倒入和面机进行变速混合16 min；将和好的面絮在密封袋中静置熟化10 min，然后于压面机中压延5 次得到1 mm厚的面带，最后切成宽长1 mm×20 cm的面条。将所有样品分装于提前经过紫外线灭菌的密封袋内，在温度（25±1）℃、相对湿度70%的恒温恒湿培养箱中贮藏。所有接触的仪器包装材料均用75%乙醇溶液消毒或紫外照射。

1.3.2 微生物菌落总数的测定

参考GB/T 4789.2—2016 《食品微生物学检验 菌落总数测定》方法测定贮藏期间生鲜湿面菌落总数，菌落总数不超过3×10CFU/g即5.58（lg（CFU/g））为检测阈值。

1.3.3 色差值的测定

将1.3.1节制得的面带剪成直径为5 cm×5 cm的圆面片，用色差计测定不同贮藏时间的面片颜色。

1.3.4 表观状态评价

参考Bai Yipeng等方法稍作修改，每隔24 h对贮藏期间面条气味、外观和黏连情况进行综合评价。由10 位培训人员组成评价小组，采用0～9数字评分机制，得分越低则表示表观状态越差。

1.3.5 pH值的测定

将10 g面条和90 mL去离子水在破壁料理机中混合均质，取过滤后的上清液进行pH值测定。

1.3.6 面团流变学特性的测定

面团粉质参数检测参照GB/T 14614—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》；面团拉伸参数检测参照GB/T 14615—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试拉伸仪法》。

1.3.7 蒸煮品质的测定

参考Jia Fangyuan等方法，稍加修改。

1.3.7.1 最佳蒸煮时间的测定

称取25 g面条，置于500 mL微沸的蒸馏水中，煮至最佳蒸煮时间（轻压置于两块透明的玻璃板间的样品，观察其中间白芯消失时刻即为面条最佳蒸煮时间）。

1.3.7.2 蒸煮损失的测定

称取25 g面条，置于500 mL微沸的蒸馏水中蒸煮至最佳蒸煮时间。将冷却至室温的蒸煮水定容至500 mL，量取100 mL于恒质量烧杯中，在105 ℃烘箱中烘干至恒质量。按式（1）计算：

式中：为煮前面条的质量/g；为蒸煮水残渣的质量/g；为煮前面条的水分质量分数/%。

1.3.7.3 吸水率的测定

称取25 g面条，置于500 mL微沸的蒸馏水中蒸煮至白芯消失。随后将面条浸入冷水中30 s，用吸水纸吸去表面多余水分后称质量。按照式（2）计算面条的吸水率：

式中：为煮前面条的质量/g；为煮后面条的质量/g；为煮前面条的水分质量分数/%。

1.3.8 煮熟面条质构特性的测定

参考李曼的方法，并作以下修改：将煮至最佳蒸煮时间的面条浸入冷水中30 s，滤去表面多余水分，用保鲜膜覆盖，取3 根面条平行置于载物台上，避免扭曲或折叠，在5 min内完成质构特性测试。测试参数如下：TPA模式；测试探针：HDP/PFS；测前速率2 mm/s；测试速率1 mm/s；测后速率2 mm/s；感应力5 g；压缩比75%；间隔时间1 s。在拉伸实验中，参数设置如下：Measure force in extension模式；测试探针：A/SPR；初始距离30 mm；拉伸距离100 mm；测前速率2 mm/s；测试速率2 mm/s；测后速率10 mm/s；感应力5 g。做6 次平行取平均值。

1.3.9 煮熟面条的感官评价

参考马瑞杰等的方法，由10 位感官评价员按照表1评分。

表1 面条感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of noodles

1.3.10 生鲜湿面微观结构观察

称取适量面条样品，进行冷冻干燥，然后将样品小心截断，露出表面，将观察的截面用导电胶固定在金属盘上进行喷金处理，在3.0 kV的加速电压下，用扫描电镜观察截面微观形貌，放大倍数为1 200 倍。

1.4 数据处理

采用Excel 2019、Origin 8.5和SPSS 25.0对实验数据进行分析，选择Duncan分析，＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 碱性盐对生鲜湿面菌落总数的影响

细菌是诱导生鲜湿面腐败变质的主要微生物。如图1所示，贮藏期间，所有样品的菌落总数均呈现快速增长趋势。贮藏24 h时，对照组菌落总数已接近检测阈值，贮藏36 h时，其菌落总数达到6.82（lg（CFU/g）），已无食用价值。同一贮藏时间内，实验组的菌落总数始终低于对照组，其中碳酸钠对生鲜湿面的抑菌效果最好，磷酸三钾和碳酸氢钠的效果相对较差，这可能是碱性盐对面条pH值的调控及金属盐离子对面条内部电荷和结构的影响效果不同造成的，进而使生鲜湿面贮藏稳定性产生差异。此外，添加2.0%碳酸钠的生鲜湿面保质期是对照组（24 h）的1.5 倍，其余4 种碱性盐（添加量为1.5%和2.0%）生鲜湿面保质期均为36 h，但增长趋势略有不同，说明碱性盐的添加显著抑制微生物生长，其抑菌效果与碱性盐的类型、添加量和离子强度有关。

图1 贮藏期间面条菌落总数的变化Fig. 1 Changes in total bacterial count of noodles during storage

2.2 碱性盐对生鲜湿面L*值的影响

CieLab*值是关于散射光和吸收光的复杂函数，*值越高表示生鲜湿面亮度越大。由图2可知，对照组的*值呈先下降后上升趋势，这是由于贮藏初期，面条产生褐变反应，其表面亮度变暗；贮藏24 h后，微生物不断繁殖，导致面条基质瓦解，结构松散，面条分子对光的漫反射和吸收发生变化，进而使*值出现反增现象，所有实验组*值的反增时间均后于对照组，说明添加碱性盐可以延缓面条结构被破坏的速率。贮藏初期（0 h），钠离子和碳酸根离子更能提高面条的亮度值，这一发现与Moss等研究结果即含有钾盐的面条表面颜色更偏向灰色一致。由各组生鲜湿面样品*值反增时间可发现，碳酸钠更有利于维持面条基质的稳定。

图2 贮藏期间生鲜湿面L*值的变化Fig. 2 Changes in L* value of fresh wet noodles during storage

2.3 碱性盐对生鲜湿面表观状态的影响

如图3所示，对照组在贮藏期间表观状态显著下降，这是因为面条产生褐变反应，面条基质溃败，产生酸臭味，水分结合程度变弱，更多游离水迁移至面条表面，亮度变暗，更易断条和黏连。而实验组表观状态评分较高，表明碱性盐添加有效延缓面条劣变速率，且在贮藏后期其表观状态仍能维持较好，这归因于碱性盐能够诱导天然小麦粉中的内源性类黄酮物质在碱性环境中发生发色位移，开环形成查尔酮型结构，从而表现出亮黄色外观，更具吸引力；碱性盐引入能够加强面条中水分与其他非水成分的结合程度，使面条表面干燥，不易黏连。而在贮藏初期（0 h），实验组表观状态评分较低，是由于碱性盐添加使面条散发出令消费者难以接受的碱性气味，在贮藏后期，“碱”味消散，表观状态趋于稳定。

根据上述研究，综合考虑成本消耗和消费者可接受程度，后续研究中选择碱性盐添加量：碳酸钠为1.0%，碳酸钾、磷酸三钾、磷酸三钠和碳酸氢钠均为1.5%。

图3 贮藏期间面条表观状态评分Fig. 3 Changes in sensory scores of fresh wet noodles during storage

2.4 碱性盐对生鲜湿面pH值的影响

图4 贮藏期间面条pH值的变化Fig. 4 Changes in pH of noodles during storage

生鲜湿面是富含碳水化合物的高营养型食品体系，微生物利用这些营养物质不断发酵产酸，导致面条酸度增加。由图4所示，所有样品的pH值均呈下降趋势，在贮藏时间72 h内对照组pH值从6.04下降至5.21，实验组pH值始终在碱性范围内，添加1.0%碳酸钠的样品pH值从9.82下降至8.78，下降幅度最小，这说明碳酸钠的添加能够使生鲜湿面基质更加稳定，可能是由于碱处理造成淀粉分子链的重排/键合，增强了长链和短链有序分子结构，且碱性盐引入的金属离子和淀粉羟基之间存在静电相互作用，碱溶液中的氢氧根离子会增强淀粉颗粒组分中的键合力，从而增强淀粉颗粒的稳定性；另外，Li Man等的研究表明，面条pH值低于6或大于9时可以有效延缓面条的腐败变质。这说明面条pH值越高其状态越稳定，微生物生长越缓慢，实验组之间pH值的差异是因为碱性盐类型不同，不同碱性盐在水中电解形式有区别，其电解后的离子与淀粉和蛋白质的结合程度存在差异，进而会导致面筋蛋白和淀粉组分结构发生变化，Bharti等发现，随着碱浓度的逐渐增加，碱改性芒果仁淀粉的分解显著减少（＜0.05）。贮藏前12 h内，面条pH值由低到高分别为对照组、碳酸氢钠、磷酸三钾、碳酸钠、磷酸三钠和碳酸钾，其变化趋势与菌落总数变化呈极显著相关（＜0.05）；贮藏24 h后，碳酸钠实验组pH值逐渐超过磷酸三钠和碳酸钾，生鲜湿面的菌落总数增长速率维持不变，这说明碱性盐对面条中微生物的抑制作用表现在对面条基质pH值的调控和盐离子的盐溶作用，强化面筋网络，加强面条内部结构。

2.5 碱性盐对面团流变学特性的影响

表2 碱性盐对面团粉质特性的影响Table 2 Effect of alkaline salt on farinograph properties of dough

表3 碱性盐对面团拉伸特性的影响Table 3 Effect of alkaline salt on dough tensile properties

粉质特性表征小麦粉的流变学特性变化，反映面团的吸水率和耐揉性等性质。由表2所示，与对照组相比，5 种碱性盐的添加均显著提高面团吸水率，除碳酸氢钠外，其余4 种碱性盐均不同程度上缩短面团的稳定时间和形成时间，这是因为碱性盐能加快面筋形成速度，参与水分竞争，增加面团吸水量。而碳酸氢钠显著延长面团稳定时间和形成时间，这是由于碳酸氢根离子会在水中分解，碳酸根离子和碳酸氢根离子之间的电离平衡，使其与面筋蛋白结合缓慢，稳定时间和形成时间延长，且金属离子的盐溶作用可以强化面筋结构，增强面团的弹性和耐揉性，使面团粉质特性改善。另外，碱性盐均降低了面团弱化度，碳酸根离子对面团粉质特性的改善效果优于磷酸根离子，钠离子优于钾离子。

由表3可知，面团醒发时间为45 min和90 min时，所有样品最大拉伸阻力均增加，延展性降低，说明随着醒发时间延长，面团面筋网络持续形成，更耐拉伸；醒发时间为135 min时，面团拉伸性能下降，因为面团醒发时间过长，面团变软，强度下降。与对照组相比，实验组面团最大拉伸阻力均增加，除碳酸氢钠外，面团延伸度降低，说明面团韧性更强，耐拉伸，不易流变，弹性增加。因此，碱性盐能够提高面团强度，改善面团的拉伸特性。

综上所述，碱性盐对面团流变学特性的影响主要取决于所添加碱性盐的类别和添加量，一方面金属盐离子能促进面筋网络形成，增强面筋强度；另一方面，酸根离子使面条基质酸碱环境发生变化，部分淀粉颗粒和蛋白质分子溶解，导致面团流变学特性改变。

2.6 碱性盐对生鲜湿面蒸煮品质的影响

图5 贮藏期间面条蒸煮品质的变化Fig. 5 Changes in cooking quality of noodles during storage

由图5所示，与对照组相比，实验组蒸煮损失显著增加，是因为蒸煮过程中碱性盐少量溶出，导致煮面水pH值升高，直链淀粉浸出，水溶性蛋白质溶解性提高；在加热过程中，碱性盐诱导面条面筋网络迅速聚合，而淀粉糊化膨胀速率较慢，从而使吸水膨胀后的淀粉颗粒难以嵌入到面筋网络中，导致淀粉颗粒溶出率升高。此外，随着贮藏时间的延长，所有样品的蒸煮损失均增加，这可能是由于贮藏期间，面粉中内源性水解酶类（蛋白酶、-淀粉酶等）的水解作用及微生物代谢，即利用面条中的主要营养成分即淀粉和蛋白质等不断地进行发酵型产酸，使面条基质溃败，面筋网络结构破坏，导致蒸煮过程中更多面条碎片被带入面汤中。

与对照组相比，实验组吸水率显著降低，这一结果与Fan Huiping等研究一致，其研究发现随着碱性盐添加量的增加，面条的吸水率先升高，然后显著降低，在碱性盐添加比例为0.2%时达到最大值。这是因为在蒸煮过程中，碱性盐能够强化面筋结构，使水分子渗透受阻，阻碍面条内部淀粉颗粒的吸水膨胀，使面条吸水率降低。随着贮藏时间的延长，所有面条样品的吸水率不断下降。这是因为新鲜面条表面水分不断蒸发，从而使面条变硬，吸水率下降。

2.7 碱性盐对熟面条质构特性的影响

由表4可知，随着贮藏时间延长，对照组硬度下降，而实验组面条硬度增大，说明对照组面条易腐败变质，pH值下降较快，严重破坏面条结构，硬度下降，而碱性盐能够参与面条结构的形成过程，使淀粉颗粒被更紧密地包裹在面筋网络中，增强面条结构稳定性，竞争有限的水分，提高面条硬度。较硬的面条具有较强咀嚼性，实验组面条咀嚼性增大。贮藏期间，实验组内聚性始终维持较高水平，贮藏后期，实验组的弹性显著高于对照组。

由图6可知，贮藏初期，除碳酸氢钠外，所有实验组的拉断距离和最大拉伸强度均显著高于对照组。贮藏期间，所有样品拉伸性能不断下降，表明面条结构被破坏，这是由于面粉中内源性酶水解作用及微生物代谢对面条中营养成分的消耗作用，破坏了面条中的蛋白-淀粉网络结构。此外，添加碳酸钾的面条硬度值最高、拉伸强度最大，弹性更接近新鲜面条；而添加磷酸三钾和碳酸氢钠的面条硬度值相对较低；添加1.5%的磷酸三钠、磷酸三钾和碳酸氢钠面条最大拉伸强度低于1.0%添加量的碳酸钠面条。

表4 贮藏期间生鲜湿面TPA特性的变化Table 4 Changes in TPA characteristics of fresh wet noodles during storage

图6 贮藏期间生鲜湿面拉伸特性的变化Fig. 6 Changes in tensile properties of fresh wet noodles during storage

2.8 碱性盐对生鲜湿面感官品质的影响

由表5可知，在贮藏初期，面条品质状态较好，与对照组相比，实验组色泽、弹性、适口性、食味、黏性和总分显著提高，这是因为碱性盐有利于增强面筋结构，使面条弹性和咀嚼性较好，口感爽滑不黏腻。实验组爽滑性呈不显著下降趋势，这是由于蒸煮损失增加导致面条表面较粗糙。贮藏24 h，对照组各项评分下降，总分低于60 分，是因为微生物生长破坏面条结构，感官品质下降；而实验组感官评分较高，说明碱性盐能够改善面条感官品质。添加碳酸钠的面条感官得分最高，添加磷酸三钠和碳酸钾的面条适口性和爽滑性较差，这可能是因为碱性盐过分加强面条面筋结构，导致面条硬度过大、蒸煮损失较多；而添加碳酸氢钠和磷酸三钾的实验组其色泽、食味等方面评分较低，是因为其对面条中微生物的抑制效果较弱，面条结构破坏程度较大。由图7可直观看出，与对照组相比，添加碱性盐均能使面条呈现明亮的浅黄色外观，且不同碱性盐对面条色泽的影响程度不同，碳酸钠对面条色泽影响更大，这也与2.2节结果一致。

表5 贮藏期间生鲜湿面的感官评分Table 5 Sensory evaluation of fresh and stored noodles after cooking

图7 生鲜湿面样品图Fig. 7 Photographs of fresh wet noodles

2.9 碱性盐对贮藏期间生鲜湿面微观结构的影响

面条面团是一种连续的基质，淀粉颗粒被成熟的面筋网络包裹。如图8所示，刚制作出的新鲜面条，对照组内部有明显较大孔洞，且可见明显淀粉粒脱落，碳酸钠和碳酸氢钠表面呈现连续的面筋网络结构，淀粉颗粒分布均匀，致密，面筋网络结构完整，表面光滑；碳酸钾和磷酸三钠实验组能够看出细小孔洞及微量淀粉颗粒脱落，是由于面团形成过程中强面筋网络的快速形成，导致表面连接更少，这也进一步解释了碱性面条在蒸煮过程中其蒸煮损失增加。磷酸三钾实验组无显著淀粉颗粒暴露，这表明与对照组相比，碱性盐导致面筋网络趋于膜状物质，更封闭，沟渠更少，形成了一个更强、更有抵抗力的面筋网络结构，从而能够包裹更多的淀粉颗粒，使各组分结合紧密。碳酸钾和磷酸三钠实验组观察到孔状结构较多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。这些横截面微观结构的变化也进一步解释了碱性盐对面团流变和质构特性的改善和差异。

图8 生鲜湿面微观结构的观察Fig. 8 Observation of surface microstructure of fresh wet noodles

3 结 论

碱性盐的添加能够有效抑制面条中微生物增殖，延缓面条腐败变质速率，其中碳酸钠更有利于调控和维持生鲜湿面的碱性环境，对延长面条保质期更有效，2.0%碳酸钠能够将生鲜湿面保质期从24 h延长至60 h。综合碱性盐对生鲜湿面保鲜效果和表观状态的分析，选择碳酸钠添加量为1.0%，碳酸钾、磷酸三钠、磷酸三钾及碳酸氢钠添加量均为1.5%作为各自的最适添加水平。此外，碱性盐能够改善面条的表观状态，赋予浅黄色外观，使表面干爽、不黏连，增加生鲜湿面吸引力，提高面条硬度和拉伸强度，改善面条质构特性，提升感官品质，主要表现在提高面条弹性、黏性、适口性和食味。碱性盐的添加明显增强面筋和淀粉的交联程度，面筋网络结构致密，其中碳酸钠对生鲜湿面品质的改善效果最好，蒸煮损失相对更少，吸水率和感官评分相对较高。