高靜壓技術生產方便濕面條的工藝研究

王　珊,劉欣然,李沁園,沈　群,陳燕卉

(中國農業大學食品科學與營養工程學院,北京 100083)

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高靜壓技術生產方便濕面條的工藝研究

王珊,劉欣然,李沁園,沈群,陳燕卉*

(中國農業大學食品科學與營養工程學院,北京 100083)

利用高靜壓技術對生鮮面條進行二次加工,生產方便濕面條。首先通過單因素實驗,分別改變保壓壓力(100～500 MPa)、保壓時間(1～13 min)、保壓溫度(20～30 ℃)三個高靜壓處理條件,以最佳煮制時間為考核指標,確定正交實驗條件。之后通過正交實驗綜合研究了最佳煮制時間、糊化度、菌落總數、質構性質的變化,結合感官評價確定最佳高靜壓處理條件為壓力400 MPa,時間10 min,溫度20 ℃。此條件下,最佳煮制時間縮短為185 s,保質期可達兩周以上。

方便面條,高靜壓技術,最佳煮制時間

面條有著兩千多年的悠久歷史[1],以其制作簡單、食用方便、經濟實惠的特點成為了中國和亞洲其他國家最常見的傳統面食[2]。目前,面條在傳統手工制作的基礎上已經發展出了多種口味和加工類型,如生鮮面條、冷凍面條、干面條、方便面條等[3]。隨著人們生活節奏的加快,方便食品的市場需求量日益增加,很多傳統主食都在朝著速食化的方向發展,方便面條的受歡迎度也越來越高,大大促進了面條工業的發展[4]。目前市場上的方便面條主要采用油炸、高溫熱風干燥、化學處理等加工方式[3],使得營養價值降低,口感風味下降。為了滿足消費者對面條方便性和營養性不斷提高的需求,新型方便面條的研究和開發將具有很大的市場潛力。

高靜壓(High Hydrostatic Pressure,簡稱HHP)技術是指一定溫度下用100 MPa以上的壓力(100～1000 MPa)來處理食品,以達到殺菌滅酶和改善食品功能特性的加工技術[5-6]。高靜壓技術在食品加工中的應用日益廣泛,許多學者也開始利用高靜壓技術研發方便食品,如朱轉[7]、高嘉琦[8]等人研究了高靜壓對米飯的食用特性影響,侯磊[9]等研究了高壓對面條品質的影響,但對于方便面條食品的具體工藝研究尚屬空白。利用高靜壓技術生產方便面條,可以在非熱和非化學防腐劑條件下對食品進行殺菌處理[10],很好的保留了食品的營養價值和風味[6],且可以改善淀粉的糊化特性[11],縮短復煮時間,有很大的研究意義。

本實驗利用高靜壓技術對生鮮面條進行二次加工,生產方便濕面條。根據國家行業標準SB/T10137-1993[12]和前人對面條的評價方法[13-14],本實驗選擇單因素實驗和正交實驗的方法,研究了高靜壓處理條件對面條的最佳煮制時間、糊化度、菌落總數、質構性質的影響,并結合感官評價指標確定了最佳的高靜壓面條加工工藝條件,為開發新型方便面條提供數據基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

小麥粉北京古船食品有限公司;食鹽中國鹽業總公司;淀粉酶(2500 U/mL)、檸檬酸、硫代硫酸鈉、碘、碘化鉀、濃硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉,平板計數瓊脂培養基分析純,國藥集團化學試劑有限公司。

表1　面條感官評價評分表Table 1　Noodle sensory evaluation score

DHG-9053A型烘箱上海精宏實驗設備有限公司;DK-S24型水浴鍋上海精宏實驗設備有限公司;TX-XT2i質構儀Stable Micro Systems,Scarsdale,NY,USA;ACCULAB ALC-110.4電子天平德國Sartorius公司;雙室真空封口機北京日上科技有限公司;HHP/15L高靜壓設備包頭科發高壓科技有限責任公司;PET-PE復合真空袋河北滄州市眾信塑業有限公司;FDV高速粉碎機北京環亞天元儀器公司。UV-2102C型紫外分光光度計尤尼柯(上海)儀器有限公司;CS-B5A和面機廣州市宏陽鑄造有限公司;MT60150-4型電動面條機河北香河中心廚房設備有限公司海鷗牌。

1.2實驗方法

1.2.1面條樣品制備和面:以每200 g 面粉加入80 mL煮過的水(水溫30 ℃)、4 g食鹽的比例,用和面機和面,和面時間為6 min,和面機先慢速和面2 min,再快速和面2 min,最后慢速和面2 min,之后面絮放入自封袋中靜置30 min。壓面:將醒發完畢的面團放入壓面機進行壓面,先反復折疊壓延15～20次后壓成4 mm厚的面帶,放入自封袋中靜置20 min,靜置后進行第二次壓面,此次壓面不折疊,厚度從4 mm到1 mm四個檔,每個檔位壓延3次最后壓成 1 mm厚的面帶。切面:將壓好的面片切成20 cm長,用切刀切成5 mm寬的面條[3]。

1.2.2高靜壓處理將面條樣品裝入PET-PE復合真空袋中,每袋裝40根,用真空封口機封口,抽氣2 s,熱封8 s。放入高靜壓設備中,進行不同條件的高靜壓處理。

高靜壓處理條件控制如高靜壓壓力、高靜壓溫度和高靜壓保壓時間,是通過調節設備控制面板設置參數來完成。

1.2.3最佳煮制時間測定每次取20根面條,放入盛有500 mL沸水的湯鍋中(電磁爐的功率為 1000 W),用秒表進行計時,每隔15 s取樣一次,迅速地將樣品置入冷水中冷卻,用小刀將面條切斷,觀察面條內部的硬芯,當硬芯消失時樣品所對應的煮面時間即為最佳煮制時間,測量重復三次[14]。

1.2.4糊化度測定將面條樣品在50 ℃條件下烘干[15],然后在粉碎機中粉碎,過60目篩,采用酶解法測定。每個樣品測定三次,取平均值[16]。

1.2.5質構性質測定堅實度測定:采用壓縮測試模式,選用有機玻璃刀具A/LKB-F探頭,每次取三根面條并排放置于測試平臺上,每個樣品測定5次,取平均值。測定參數:測前速度:N/A;測試速度:0.17 mm/s;測后速度:10.0 mm/s;測試距離:4.5 mm;數據獲取率:400 pps。

粘著性測定:采用粘性測試模式,選用HDP/PFS粘性測試探頭,每次取5根面條并排放置于測試平臺上,再將黑色夾板固定好測試,每個樣品測定5次,取平均值。測定參數:測前速度:1.0 mm/s;測試速度:0.5 mm/s;測后速度:10.0 mm/s;壓力:1000 g;壓力時間:2 s;觸發力:Auto-20 g;后撤距離:10.0 mm;數據獲取率:500 pps[14,17]。

1.2.6菌落總數測定面條樣品置于4 ℃環境中保存,分別在儲存0、7、14、21 d后,測定菌落總數,參考GB 47892-2010 食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定[18-20]。

1.2.7渾湯現象測定利用分光光度計,以蒸餾水為參照,在620 nm波長處測定面湯的透光率,每個樣品測定三次[14]。

1.2.8感官評價采用8人小組打分制,參考SB/T10137-93,對表1中的各項指標進行打分[12]。

1.2.9高靜壓處理條件單因素實驗

1.2.9.1高靜壓保壓壓力對面條最佳煮制時間的影響分別制備5組面條樣品,分別按100、200、300、400、500 MPa控制保壓壓力,在時間7 min,溫度20 ℃條件下處理,測定最佳煮制時間,記錄數據。

1.2.9.2高靜壓保壓時間對面條最佳煮制時間的影響分別制備5組面條樣品,分別按1、4、7、10、13 min控制保壓時間,在壓力300 MPa,溫度20 ℃條件下處理,測定最佳煮制時間,記錄數據。

1.2.9.3高靜壓保壓溫度對面條最佳煮制時間的影響分別制備5組面條樣品,分別按20、25、30 ℃控制保壓溫度,在壓力300 MPa,時間7 min條件下處理,測定最佳煮制時間,記錄數據。

1.2.10高靜壓處理條件正交實驗根據單因素實驗的結果,選取壓力、時間、溫度為因素,進行L9(33)正交實驗[21](表2),以最佳煮制時間、糊化度、菌落總數、質構性質為指標進行考察。

表2　高靜壓處理正交實驗L9(33)因素水平表Table 2　Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.11高靜壓面條工藝正交實驗優組合驗證根據正交實驗的結果,選取高靜壓處理條件為400 MPa,10 min,20 ℃、500 MPa,4 min,20 ℃、500 MPa,7 min,20 ℃的面條,進行優組合驗證實驗,以最佳煮制時間、透光率、煮后質構性質、感官評價為指標進行考察,確定最佳工藝條件。

所有數據利用excel2010進行處理分析。

2　結果與分析

2.1高靜壓處理條件單因素實驗

2.1.1高靜壓保壓壓力對面條最佳煮制時間的影響從圖1中可以看出,隨著壓力的升高,面條的最佳煮制時間逐漸減少,組間差異性顯著(p<0.05),壓力值在300 MPa到400 MPa之間時,最佳煮制時間減少量最多。500 MPa處理條件下,面條最佳煮制時間最短,比未經高靜壓處理的面條樣品減少了50.3%,可見高靜壓處理對縮短面條的蒸煮時間、提高食品的速食性有著很好的效果。

圖1　高靜壓保壓壓力對面條最佳煮制時間的影響Fig.1　Effect of HHP pressure on the optimum cooking time of noodles

高靜壓處理能夠縮短面條最佳煮制時間的主要原因是高壓可以破壞淀粉的結晶結構,使氫鍵斷裂,壓力作為一種能量傳遞給水分子和淀粉分子,首先在淀粉顆粒無定型區與水結合,使淀粉顆粒膨脹及結晶區變形,并導致結晶區與水接近程度提高,淀粉顆粒結構破壞增強,從而使淀粉顆粒更易與水結合,縮短了面條的蒸煮時間[11,22]。且壓力增大,對淀粉結構的破壞作用增強,使蒸煮時間縮短[23]。

葉懷義等人研究還發現壓力達到300 MPa以上時,小麥淀粉的糊化焓明顯減小,可以節省加工能源[24]。本實驗中壓力值從400 MPa升高到500 MPa,最佳煮制時間縮短量相對前階段減小,且考慮到后期正交實驗高壓設備不能承受過高壓力和過長的時間,以及節約能源方面的因素,確定高壓值300、400、500 MPa為正交實驗條件。

2.1.2高靜壓保壓時間對面條最佳煮制時間影響從圖2可以看出,高靜壓作用時間加長,面條最佳煮制時間整體呈減少趨勢,保壓時間10 min到13 min差異不顯著(p>0.05),其余處理組間差異顯著(p<0.05)。與2.1.1中敘述的原因相似,時間的延長可以增強對淀粉結構的破壞作用,進一步促進淀粉顆粒與水結合,縮短蒸煮時間。

圖2　高靜壓保壓時間對面條最佳煮制時間影響Fig.2　Effect of HHP time on the optimum cooking time of noodles

壓力傳遞是瞬間作用,但分子運動、結構調整需要一定時間,在較短時間內可以降低糊化焓,縮短蒸煮時間,時間延長,變化在定壓下將趨于定值,增大壓力會減少結構調整的時間[23]。所以綜合考慮設備在正交實驗中的承受能力以及經濟節能因素,確定時間4、7、10 min為正交實驗條件。

2.1.3高靜壓保壓溫度對面條最佳煮制時間的影響從圖3可以看出,隨著溫度的升高,面條最佳煮制時間的減少比較平緩,處理組間差異不顯著(p>0.05)。由于高靜壓處理的溫度普遍不高(<50 ℃),且溫度升高比較困難,本次實驗溫度設置不高。可能在常溫溫度范圍內溫度所提供的能量相對于高壓力值而言對淀粉結構的影響小,故煮制時間變化不大。考慮到在正交實驗中溫度可能會和壓力、時間產生協同作用[25],故保留該因素變量,且高靜壓處理的溫度受室溫影響很難低于20 ℃,確定正交實驗條件為20、25、30 ℃。

圖3　高靜壓保壓溫度對面條最佳煮制時間影響Fig.3　Effect of HHP temperature on the optimum cooking time of noodles

2.2高靜壓處理條件正交實驗

2.2.1面條最佳煮制時間和糊化度研究根據表3,通過極差R值的比較,可知影響面條煮制時間和糊化度的主次因素順序皆為:壓力>時間>溫度,且糊化度的增長趨勢基本與最佳煮制時間的變化同步。未經高靜壓處理的面條樣品糊化度為15.75%,正交實驗中經過高靜壓處理后的面條樣品糊化度都有所提升,進一步表明高靜壓通過對淀粉結構的影響,改善了淀粉的糊化性質,縮短了最佳煮制時間。

表3　面條最佳煮制時間和糊化度正交實驗設計結果及分析Table 3　Results and analysis of orthogonal experiment of optimum cooking time of noodles and degree of gelatinization

綜合表4和表5,F檢驗結果表明,壓力和時間對最佳煮制時間有顯著性影響,壓力對糊化度也有顯著性影響,時間對糊化度無顯著性影響,溫度作用對最佳煮制時間和糊化度都沒有顯著性影響,這可能是因為溫度梯度較小的關系。因此以最佳煮制時間作為主要評判指標,壓力是影響本實驗結果的關鍵因素,常溫溫度范圍內溫度對實驗結果影響不大,后期優組合驗證中將溫度條件定為20 ℃。溫度條件確定為C1后,不宜再選取極差分析確定的最優條件A3B3C3為優組合實驗條件。在選取優組合實驗的壓力和時間條件時,因為壓力對結果的影響最大,且壓力越大,時間越長,面條的最佳煮制時間越短,正交實驗中6～9組壓力和時間處理條件為A2B3,A3B1,A3B2,A3B3,處理后的面條最佳煮制時間也比較短,符合上述優選規律,適宜在其中選取優組合條件,但具體選擇仍需參考其他實驗指標。

表4　面條最佳煮制時間正交實驗方差分析Table 4　Orthogonal experiment anova analysis of optimum cooking time of noodles

注:**:p<0.01差異極顯著,*：0.01

表5　糊化度正交實驗方差分析Table 5　Orthogonal experiment anova analysis of degree of gelatinization

2.2.2菌落總數研究除最佳煮制時間外,還需要對正交實驗中各工藝組合的滅菌效果進行考察。正交實驗1～3組保壓壓力為300MPa,4～6組保壓壓力為400 MPa,7～9組保壓壓力為500 MPa,實驗中未處理樣品三周內菌落總數的變化范圍是1.7×102～106cfu/g。由圖4可以看出,保壓壓力高的處理組菌落生長速度緩慢。高靜壓殺菌的主要原因是微生物細胞壁、細胞膜受高壓破壞,結構松解,通透性改變,酶受高壓破壞失活,微生物正常生理代謝受到抑制[26]。參考文獻[27],正交7、8、9組的面條樣品4 ℃條件下保質期可以達到三周,正交5、6組的面條保質期可以達到兩周以上,比較適宜生產銷售。

2.2.3質構性質研究利用質構儀可以對面條的不同質地品質指標進行客觀評價,選取優組合還需要對正交實驗中各工藝組合面條在質構性質方面的差異進行考察。從圖5可以看出,高靜壓處理對面條的粘著性影響不大,除正交2組及正交8組外,處理組間差異均不顯著(p>0.05),此時面條未經水煮,含水量不高,淀粉結構的破壞未能使粘度有比較大的變化。但高靜壓處理對面條的堅實度有顯著影響(p<0.05),各處理組的壓力條件如2.2.2中描述有遞增趨勢,堅實度隨處理的順序有一定的增大趨勢,這可能是因為高壓可以增強蛋白質二硫鍵的交聯作用,面筋強度增加,增大了面條的硬度[28-29]。硬度過大會對感官評價有負影響,因此正交9組雖然在2.2.1和2.2.2實驗中指標效果好,但因硬度偏大,不宜被選為優組合實驗條件。

表6　正交實驗優組合驗證結果Table 6　Results of optimal combination in orthogonal experiment

圖4　面條4 ℃條件儲存下菌落總數變化情況Fig.4　The change of the total number of colonies noodles storage under 4 ℃

注:字母相同表示無顯著性差異,字母不相同表示有顯著性差異。

圖5　高靜壓處理面條堅實度和粘著性變化情況Fig.5　The change of firmness and adhesion of noodles processed by HHP

綜上,由于常溫溫度范圍內溫度對面條的最佳煮制時間和糊化度無顯著性影響,在優組合驗證實驗中選取20 ℃為溫度條件,并綜合菌落總數、質構性質等指標,選取正交6、7、8組的壓力和時間條件作為優組合條件,即三組優組合實驗條件為:400 MPa、10 min、20 ℃;500 MPa、4 min、20 ℃和500 MPa、7 min、20 ℃。

2.3正交實驗優組合驗證

由表6可以看出,優組合驗證結果基本符合正交實驗結果。結合質構性質和感官評價,發現經過高靜壓處理的面條表面更加光滑致密,滑口感、咀嚼性更好,但500 MPa,7 min,20 ℃條件處理面條硬度較高,咀嚼費力,感官評分較低,不適宜生產銷售。綜合各項指標及經濟能源因素,選取400 MPa,10 min,20 ℃為最佳高靜壓生產工藝條件。

3　結論

通過單因素實驗得出,高靜壓處理可以顯著縮短面條的最佳煮制時間,適宜作為新技術生產方便濕面條。且最佳煮制時間基本隨壓力增大和時間增加呈下降趨勢,溫度的單一性變化對最佳煮制時間的影響不顯著。進一步的正交實驗和感官評價表明,三個高靜壓處理因素對面條的最佳煮制時間和糊化度顯著性影響大小排序為:壓力>時間>溫度,常溫溫度范圍內溫度對結果的影響仍然不顯著。高靜壓處理還可以顯著地降低菌落生長速率,延長保質期,但過高的處理壓力和時間會使面條硬度增加,降低感官效果。綜合各項指標,得出高靜壓方便濕面條的最佳加工工藝條件為400 MPa,10 min,20 ℃,最佳煮制時間縮短為185 s,口感、風味、外形良好,保質期可達兩周以上,消費者可根據個人喜好適當調整煮面時間。

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Study on the production of the wet instant noodle by the technology of high hydrostatic pressure

WANG Shan,LIU Xin-ran,LI Qin-yuan,SHEN Qun,CHEN Yan-hui*

(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China)

By using HHP(High Hydrostatic Pressure)technology for secondary processing fresh noodles and changing three HHP processing conditions of pressure(100～500 MPa),time(1～7 min)and temperature(20～30 ℃)in single factor experiment,orthogonal experiment conditions were determined according to optimum cooking time. And in orthogonal experiment,several properties including optimum cooking time,degree of gelatinization,total number of colonies and texture properties were measured . Combined with sensory evaluation,the result showed the best HHP processing conditions were 400 MPa for pressure,10 min for time and 20 ℃ for temperature. Under the conditions,the optimum cooking time can be shortened to 185 s,and shelf life could reach more than two weeks.

instant noodle;HHP;optimum cooking time

2015-06-03

王珊(1994-),女,本科,研究方向:食品科學與工程,E-mail:wangshanguodong@sohu.com。

陳燕卉(1957-),女,碩士,副教授,研究方向:食品加工與安全,E-mail:foodcyh@163.com。

科技部“十二五”科技支撐項目(014BAD04B02)。

TS217.1

B

1002-0306(2016)03-0229-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.040