降低水分活度和脫氧包裝對半干面常溫貨架期及品質的影響

姜 云JIANG Yun 朱科學 - 郭曉娜 -

(江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

半干面(Semi-dried noodles)是由和面、醒發、壓延、切條、部分脫水、包裝而成的面條，其加工過程中既不需油炸也不需要高強度脫水，最終的含水量在20%～25%，被稱為“第四代方便面”[1]。半干面溫和的加工工藝使其具有生鮮面的爽口、勁道、麥香純正等優點，但半干面含水量高、營養豐富的特點又導致了微生物生長繁殖迅速，使面條極易腐敗變質。

Aw是影響食品中腐敗微生物生長速率的關鍵因素，合理控制Aw對抑制微生物生長很重要。Beuchat等[2]研究認為Aw是決定微生物生長所需要水的下限值，大部分腐敗細菌在Aw<0.91時停止生長，霉菌生長所需要的Aw較低(<0.80)，當Aw降到0.70以下時，絕大多數微生物已不能生長。經高溫除水后的半干面雖然水分含量得到了一定的控制，但Aw仍高達0.940以上，微生物增殖迅速，半干面貨架期短。降低食品Aw的方法主要有兩種：① 通過適當方法脫水降低水分含量；② 添加水活降低劑。因為半干面的屬性，不能進一步降低水分含量，因此采取添加水活降低劑來降低半干面的Aw。氧氣是食品變質的另一重要原因，不僅影響微生物的生長速度，而且與其他組分的變化密切相關，如脂肪氧化等。故除去包裝食品中的氧氣可以減緩食品的變質速度，延長保質期。脫氧包裝是一種活性包裝[3]，利用脫氧劑除去包裝袋中的氧氣，使袋中的氧氣含量急劇降低甚至達到無氧的狀態，這樣可以抑制大部分菌的生長。脫氧包裝在面條制品中的應用較少。

本試驗擬研究降低Aw、脫氧包裝以及二者聯合作用對半干面常溫貯藏期的影響。通過菌落總數、水分含量、Aw、質構特性和感官品質指標在半干面貯藏期間的變化，判定3種方式對半干面品質及貨架期的影響，以期得到一種既可以延長貨架期又可以維持半干面品質的保鮮技術。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

金龍魚麥芯粉：水分含量12.7%，蛋白質含量12.34%(濕面筋含量30.05%)，灰分含量0.46%，益海嘉里糧油有限公司；

食鹽：江蘇井神鹽化股份有限公司；

丙二醇、山梨糖醇：食品級，山東優索化工科技有限公司；

復合磷酸鹽(三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉)：食品級，南京喬貝琳生物科技有限公司；

熱封包裝袋：PA/PE，鄭州博利達塑料包裝有限公司；

脫氧劑：100#，廣州科技實業有限公司；

平板計數瓊脂培養基：國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

真空和面機：HWJZ-5型，南京市揚子糧油食品機械有限公司；

面條機：JMTD-168/140型，北京東孚久恒儀器技術有限公司；

數顯電熱干燥箱：GZX-9246 MEB型，上海博訊實業有限公司；

微電腦自動真空包裝機：DZ-300/5SA型，東莞市益健包裝機械有限公司；

超凈工作臺：SW-CJ-1FD型，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；

水分活度儀：LabSwift-aw型，瑞士Novasina公司。

1.2 方法

1.2.1 半干面的制作 稱取一定量的小麥粉于真空和面機中，水粉比為33∶100 (mL/g)，將水活降低劑溶于和面用水中，然后將和面用水緩慢地加入真空和面機中和面，和好的面團經靜置熟化20 min后在面條機上逐步壓延成厚1 mm 的面帶，切成1 mm寬的長條，并剪成20 cm長的面條，置于105 ℃的烘箱中干燥190 s，25 ℃均濕3 h，最后在包裝袋中加入脫氧劑進行脫氧包裝。為了模擬工業化生產的條件，制作面條前噴灑75%酒精對實驗室進行殺菌，制作面條用的水為煮沸滅菌冷卻后的水，包裝袋在使用前經75%酒精擦拭并經紫外照射20 min，所有的制面設備都用75%酒精擦拭。

1.2.2 水分含量及Aw的測定

(1) 水分含量：按GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》執行。

(2) Aw：采用水分活度儀，將制好的半干面條剪成小碎粒，平鋪于樣品盒中，覆蓋樣品盒底為準，然后將樣品盒的蓋子打開放在樣品池中，扣緊樣品池開始測定，等到儀器穩定報警后直接讀出樣品的Aw。

1.2.3 等溫吸濕曲線的繪制 根據Li等[4]的方法，修改如下，將均濕后的半干面放于研磨杯中打碎，平均分裝于多個鋁盒當中，置于烘箱中，每隔一定時間取出一個鋁盒，將鋁盒中的面條轉移到自封袋中，在25 ℃下均濕一段時間，然后同時測定面條的水分含量和Aw，然后以水分含量為縱坐標，Aw為橫坐標，繪制出空白組與最優水活降低劑組的半干面常溫下的等溫吸濕曲線。

1.2.4 菌落總數的測定 按GB 4789.2—2010《食品微生物學檢測菌落總數測定》執行。

1.2.5 質構特性的測定 根據魏曉明等[5]的方法，修改如下，取20根半干面樣品，放入450 mL沸騰的去離子水中，煮至最佳蒸煮時間(350 s)后將面條用濾網撈出，將其中的水分瀝干，并用濾紙將面條表面的水分吸干，然后用質構儀測定半干面的性質。質構剖面分析(TPA)測定：探頭型號為HDP/PFS，測試前速度2 mm/s，測試中和測試后速度0.8 mm/s，形變量75%，感應力5 g，兩次壓縮的時間間隔1 s；拉伸測定：探頭型號為A/SPR，測試前和測試后速度2 mm/s，測試后速度10 mm/s，感應力5 g，起始距離50.0 mm，拉伸距離90.0 mm。每個樣品進行6次平行試驗，去掉最大值和最小值，取剩下4個值的平均值。

1.2.6 感官評價 根據Costa等[6]的方法，修改如下，由10名女性和5名男性組成感官評價小組，評價小組的成員都進行了感官評價的培訓，對半干面在常溫貯藏期間的總體可接受度進行了評價，評分標尺采用的是9點數字標度，1代表的是極不喜歡，9代表的是極喜歡，5則為可接受的最低限值。

1.2.7 數據處理與統計分析 試驗測試均重復3次(特殊說明除外)，應用Origin 8.5軟件作圖，應用SPSS 17.0軟件進行數據分析，結果的表示形式為平均值±標準差，使用Duncan測試，在P<0.05的檢測水平下進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 水活降低劑對半干面Aw的影響

根據GB 2760—2016的規定，本研究選擇了食鹽、丙二醇、山梨糖醇液和復合磷酸鹽作為半干面中的水活降低劑。從圖1中可以看出，鹽類和多元醇可以顯著地降低半干面的Aw，這與其他報道[7]相似。鹽類的親水性極好，能夠將水分牢牢地鎖住，提高食品的滲透壓，因此經常被用于肉制品、醬料等的保藏[8]。從圖1還可以看出，食鹽降低Aw的作用效果最明顯，當添加量達到2%時，可以將Aw從0.947 降到0.901。多元醇是大分子類親水物質，有較多的親水基團，所以多元醇也能較好地降低半干面的Aw。鹽類和多元醇等水活降低劑的作用能力隨食品體系的改變而不盡相同[9]。

? 同列不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)。

由表1可以看出，復配的水活降低劑組比單一水活降低劑的作用效果好，與Cui等[10]的研究結論一樣，不同的水活降低劑組合在一起會有協同作用。最佳的水活降低劑組合為H組—3%的山梨糖醇液，0.10%的丙二醇，2.0%的食鹽，0.8%的復合磷酸鹽，該組合可以將水分含量為22.5%左右的半干面的Aw從0.945降低到0.867，篩選出合適的水活降低劑來降低Aw是一種有效延長食品貨架期的方法[11]。

一般情況下很難對食品的Aw進行比較，因為很難使2種食品的水分含量或Aw完全一樣[12]，因此通常會用等溫吸濕曲線來進行比較，見圖2。從圖2中可以看出，最優水活降低劑組的等溫吸濕曲線明顯高于空白組，也就是說當兩者的水分含量相同時，最優水活降低劑組的Aw大大降低，再此Aw下，絕大多數細菌及部分霉菌均不能增長，此時再進行脫氧包裝，有望將半干面的保質期大幅度地延長。

2.2 降低Aw和脫氧包裝對半干面常溫貯藏期間微生物的影響

合理控制水分活度可以有效抑制食品中的微生物[13]。將空白對照組、降低Aw組、脫氧包裝組以及聯合作用組的半干面貯藏在25 ℃的常溫環境中，然后定期檢測其菌落總數(TPC)的變化。據Li等[14]的研究結果可知，當TPC達到6 lg CFU/g時，半干面達到腐敗變質的極限，也就是半干面的常溫貨架期的檢測限值，當TPC超過這個檢測限值時就不再檢測。

從圖3中可以看出，4個組的半干面的初始含菌量相差不大，但空白組半干面的微生物增殖非常迅速，3 d后TPC就超過了6 lg CFU/g，而其他3組的增長趨勢較緩，均不同程度上抑制了面條中微生物的生長繁殖，延長了半干面的貨架期。水活降低劑組與脫氧包裝組分別在6，9 d時超過檢測限值，但水活降低劑結合脫氧包裝的聯合作用組表現出較強的貯藏穩定性，在60 d時才超過檢測限值，說明降低Aw與脫氧包裝具有協同作用，延長半干面的保質期。

2.3 降低Aw和脫氧包裝對半干面常溫貯藏期間水分含量與Aw的影響

Figure 3 Changes of total plate count (TPC) of semi-dried noodles during storage at room temperature

? “-”表示已經變質；同列不同字母表示在P<0.05水平上有顯著差異。

在食品中，水分子的結合能力和流動性有極為重大的意義，因為它與許多食品的流變性質、穩定性等有直接的關系。Aw是微生物生長的決定性因素之一[15]，較高的水分含量可以保證面條的口感，較低的Aw可以抑制微生物的生長。由表2可知，4組半干面的水分含量呈現出先降低后升高的趨勢，水活降低劑組與聯合作用組的水分含量降低的較慢，說明水活降低劑具有較好的保水作用。在貯藏前期，微生物的生長較為緩慢，食品中的水分主要以水蒸氣的形式散失，水活降低劑組和聯合作用組的水分散失較慢，所以這2組在前期水分含量降低較慢，當貯藏到一定時間(TPC超閾值)時，由于微生物的大量繁殖，消耗有機物代謝生成水，所以半干面的水分含量在后期略微升高。Aw的變化與水分含量的變化呈現顯著正相關的關系(P<0.05)。從表2還可以看出，Aw在貯藏后期增大，一部分原因是半干面水分含量升高，還有一部分原因是貯藏后期半干面中的大分子化合物(蛋白質和碳水化合物等)因微生物生長繁殖而發生降解，使得其結合水的能力下降，結合水轉化成游離水，與Giannuzzi等[16]的研究結果相一致。

2.4 降低Aw和脫氧包裝對半干面常溫貯藏期間質構特性的影響

面條的質構特性能夠客觀地反應面條的品質，硬度和拉斷力2個指標與面條中的蛋白[17]、淀粉[18]的存在狀態有密切的關系。半干面中由于較高的水分含量和豐富的營養物質使得微生物極易生長繁殖，蛋白質與碳水化合物被微生物分解，面條內部的蛋白網絡結構被破壞，半干面的品質發生劣變。從圖4、5中可以看出，隨著貯藏時間的延長，4組半干面的硬度和拉斷力都在不斷變小，與空白組相比，其他3組均在一定程度上減緩了半干面品質的劣變，聯合作用組的劣變趨勢最為緩慢，并且貯藏后期與前期相比，半干面的硬度和拉斷力分別降低了22.25%，8.99%。根據隋苗苗等[19]的研究結果，面條在貯藏期間硬度值下降30%時，面條可能已經發生變質。降低Aw結合脫氧包裝抑制了微生物的生長繁殖，從而減緩了面條品質劣變的發生，兩者具有協同作用。

2.5 降低Aw和脫氧包裝對半干面常溫貯藏期間感官品質的影響

Figure 4 Changes of hardness value of semi-dried noodles during storage at room temperature

Figure 5 Changes of tensile force of semi-dried noodles during storage at room temperature

Figure 6 Changes of overall acceptability of semi-dried noodles during storage at room temperature

食品的感官特性能直觀地反映該食品的商用價值，并且能影響消費者的消費行為[20]。由圖6可知，剛制作的半干面都有著較高的總體接受度，隨著貯藏時間的延長，總體可接受度的得分均呈現下降的趨勢，與TPC的變化呈顯著負相關(P<0.05)。與空白組相比，其他3組的下降趨勢較緩，其中水活降低劑結合脫氧包裝的聯合作用組在50 d時的總體可接受度得分仍然保持在5分以上，說明聯合作用不僅延長了半干面的貨架期，還較好地保持了半干面在貯藏期間的感官品質。

3 結論

選擇合適的水活降低劑組合可以將半干面的Aw從0.945 降低至0.867。降低Aw和脫氧包裝都能在一定程度上延長半干面的貨架期，二者的聯合作用效果更好。聯合作用組不僅有效地延長了半干面的貨架期，還減緩了面條的水分散失，同時明顯地減緩了質構及感官的劣變，維持了半干面在貯藏期間的食用品質。因此，降低Aw結合脫氧包裝是一種可以代替添加化學防腐劑，應用于半干面保鮮的聯合作用方式。

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