親水性膠體對玉米鮮濕面水分遷移及質構的影響

曲秦坤,2,張 嵐,*,陳玥彤,邱天昊,郭利鳳,王 輝

(1.吉林醫藥學院公共衛生學院,吉林吉林 132013;2.大連海洋大學食品科學與工程學院,遼寧大連 116023)

面條是我國傳統主食之一,隨著科學進步、加工技術的提高,面條從單一面食向多種多樣發展,市場上出現了更多方便、快捷、風味多樣以及擁有個性化等特點的面條種類,然而鮮濕面作為新一代方便食品受到消費者的喜愛[1-3]。

玉米是重要的糧食作物,富含蛋白質、淀粉、維生素及礦物質等,能有效保護神經傳導和胃腸功能,預防癌癥等疾病,具有較高的營養價值[4]。玉米鮮濕面符合現代人追求科學膳食,粗糧、雜糧、粗細搭配的飲食,有利于均衡營養[5]。

研究表明[6-7],鮮濕面存在三種形態水,分別為結合水、不易流動水、自由水。結合水會向水分活度較大的方向遷移,逐漸遷移為自由水,而自由水會對鮮濕面內部的網絡結構造成不可逆的破壞,導致鮮濕面品質口感下降。據此,分析鮮濕面內部的水分遷移理論,研究其質構等特性,有針對性地對鮮濕面的水分遷移進行控制,以達到長久保存、提高品質的目的。親水性膠體的添加會使得鮮濕面的自由水流動性減弱,結合水束縛能力增強。目前缺乏親水性膠體對于鮮濕面持水能力的研究,制作工藝有待進一步改善[8-13]。因此本文將選擇海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠三種親水性膠體為添加劑,按其不同添加量研究三種親水性膠體對玉米鮮濕面的質構和水分遷移的影響。在保證健康、安全的條件下使得玉米鮮濕面得到進一步的優化和發展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米淀粉 南京甘汁園糖業有限公司提供;小麥面粉 濱州中裕食品有限公司提供;海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠等 市購。

表1 海藻酸鈉對鮮濕面質構特性的影響Table 1 Effect of sodium alginate on texture characteristics of fresh wet noodles

TA.new plus型質構儀 上海越平科學儀器有限公司;BS224S型精密電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司;FK150-2型壓面機 富康電器有限公司;WK2102型電磁爐 美的集團有限公司;NMI20-025V-I低場核磁共振儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 玉米鮮濕面制備工藝 原輔料混合→稱量→和面→熟化→擠壓→成品[14]

將面粉過80目篩,86 g面粉中玉米粉添加量10 g、谷朊粉4 g、加水量50%、食鹽添加量2.0%、其中黃原膠、卡拉膠、海藻酸鈉,添加量均為0、2、4、6、8 g/kg(相對于面粉質量)。將三種添加劑的四個梯度分別與原輔料混合,和面時間5 min,制成面胚,放入自封袋中室溫下靜置熟化15 min,面條機擠壓成型。煮面3 min,立即將面條撈出,置于漏水網狀容器中,水洗1 min,冷卻后裝入自封袋。

1.2.2 質構儀(TPA)測定 質構儀可以進行剖面分析法(Texture profile analysis,TPA),該方法是模擬人的口腔牙齒咀嚼食物并對面條進行二次擠壓的自動機械化過程。面條制作及煮制方法同1.2.1所示,每次取3根面條平行放于組裝好的質構儀載物臺上,然后進行質構測定。TPA試驗中測得4個參數指標,分別是硬度(Hardness)、黏著性(Cohesiveness)、膠著性(Gumminess)、咀嚼度(Chewiness)[15-17]。

TPA測試采用常規測定探頭為TA/20-柱形探頭,在HDP/90測試平臺上并排放置單個或多個面條,從程序列表中選擇TPA.PRG測試程序。設置參數測試速度為0.8 mm/s,測試探頭P/50,位移10 mm,應變75%,觸發力3 g,面條的烹調時間和面條的貯存時間對各參數影響較大。盡量保持每個樣本的一致性,以得出可靠的結論[18]。

1.2.3 低場核磁共振(LF-NMR)檢測 取3 g玉米鮮濕面樣品,用保鮮膜將其包裹放入檢測管內,置于核磁共振儀中檢測。檢測參數:采樣點數TD=2048,重復掃描次NS=8,弛豫衰減時間T0=1000 ms,采樣頻率SW=100.00 kHz,采樣間隔時間TW=500 ms。利用CPMG脈沖序列測定樣品橫向弛豫時間T2[19-21]。

1.3 數據處理

實驗所得數據應用SPSS 17.0軟件處理,應用Origin 2018和Prism 6軟件進行圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 三種親水性膠體不同添加量對鮮濕面質構特性的影響

表1為海藻酸鈉添加量對鮮濕面質構特性影響。如表1所示,鮮濕面在添加海藻酸鈉后硬度、膠著性相比較對照組有顯著性增加(P<0.05),黏著性則顯著性降低(P<0.05)。硬度和膠著性隨添加量增加呈先上升后下降趨勢,咀嚼度無顯著性變化(P>0.05)。在海藻酸鈉添加量為6 g/kg時,鮮濕面比添加量為2 g/kg時的硬度增加了61%,膠著性增加了72%,黏著性和咀嚼度無顯著變化(P>0.05);硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.34倍、1.72倍、0.70倍、1倍。楊艷等[22]研究發現,海藻酸鈉可與面筋蛋白結合增加面團網絡結構的強度,從而增大硬度、膠著性、彈性和回復性,降低了黏著性和凝聚性,提高鮮面的蒸煮特性。說明鮮濕面硬度、膠著性以及咀嚼度高,黏著性低,鮮濕面品質好。綜上所述,在鮮濕面中加入6 g/kg的海藻酸鈉可以有效地提高鮮濕面的質構特性,改善面條品質。

表2 黃原膠對鮮濕面質構特性的影響Table 2 Effect of xanthan gum on texture characteristics of fresh and wet noodles

表3 卡拉膠添加量對鮮濕面質構特性的影響Table 3 Effect of carrageenan addition on texture characteristics of fresh wet noodle

鮮濕面中黃原膠添加量對其質構的影響(表2)。如表2所示,鮮濕面在添加黃原膠后硬度、膠著性與未添加黃原膠的純面粉鮮濕面相比顯著性增加(P<0.05),咀嚼度、黏著性則相對純面粉鮮濕面的指標低。黃原膠添加量為8 g/kg時,鮮濕面硬度比添加量為2 g/kg時增加了59%、膠著性增加了27%,黏著性和咀嚼度無顯著變化(P>0.05);硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.91倍、1.92倍、0.85倍、0.80倍。李冰等[23]研究發現少量的黃原膠存在能夠明顯的減弱面筋蛋白的彈性,黃原膠本身具有膠著性,同時會提高鮮濕面的持水性。說明加入黃原膠會降低咀嚼度,但也會增加鮮濕面的膠著性和硬度。在添加量8 g/kg時硬度最大,面筋結構優良,咀嚼度好,黏著性低。綜上所述,黃原膠添加量為8 g/kg可以最好的提高鮮食面的質構特性。

表3為卡拉膠添加量對鮮濕面質構特性影響。如表3所示,添加卡拉膠后硬度、膠著性升高,咀嚼度先升高后下降,各添加量間有顯著性變化(P<0.05),添加卡拉膠后黏著性下降,但隨添加量的增加各添加量之間粘著性無顯著性變化(P>0.05)。卡拉膠添加量為6、8 g/kg時,鮮濕面硬度比添加量為2 g/kg時分別增加了45%、53%,膠著性分別增加了31%、48%,黏著性無顯著變化(P>0.05),咀嚼度分別增加了13%、3%;卡拉膠添加量為6 g/kg時硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.05倍、1.37倍、0.89倍、1.27倍;卡拉膠添加量為8 g/kg時硬度、膠著性、黏著性、咀嚼度分別為未添加黃原膠組(0 g/kg)的3.21倍、1.55倍、0.93倍、1.16倍。說明卡拉膠同海藻酸鈉一樣會增強鮮濕面的網狀結構,導致硬度彈性增加。綜上所述,卡拉膠為6、8 g/kg時質構特性好。

2.2 三種親水性膠體對鮮濕面T2弛豫時間的影響

自旋-自旋弛豫時間T2反映了樣品內部氫原子核所處的化學環境,受作用在氫原子核身上的束縛力及其自由度的影響,而氫原子核的束縛程度又可以被樣品的內部結構所影響。所以T2時間越長表示結合水的流動性就越強。

由圖1、圖2、圖3可以看出,樣品的信號均出現三個波峰,即存在三種水分狀態,分別為結合水弛豫時間T21(0.01～1 ms)、不易流動水弛豫時間T22(1～10 ms)、自由水弛豫時間T23(10～1000 ms)。在0.01～1 ms之間,可以較明顯的看出加入親水性膠體后,結合水的峰值向右移動。但隨著時間的增長,T21弛豫時間遷移的水分流動性增加,在1～10 ms之間出現了第二個波峰,即不易流動水,圖中可看出不易流動水幾乎無變化,因此不計算不易流動水。之后出現第三個峰,弛豫時間在10～1000 ms之間表示自由水T23,這部分的波峰明顯升高,也可較明顯的看出加入親水性膠體后,自由水的峰值向左移動。說明T23弛豫時間內,水的流動性明顯減弱。以上兩個特征說明在添加親水性膠體后鮮濕面中自由水轉變為結合水,水分與淀粉或者蛋白質結合更加穩定了。

圖1 海藻酸鈉添加量對玉米鮮濕面T2弛豫時間的影響Fig.1 Effect of sodium alginate additionon T2 relaxation time of fresh corn noodles

圖2 黃原膠添加量對玉米鮮濕面T2弛豫時間的影響Fig.2 Effect of xanthan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

圖3 卡拉膠添加量對玉米鮮濕面T2弛豫時間的影響Fig.3 Effect of carrageenan addition on T2relaxation time of fresh corn noodles

2.3 三種親水性膠體對鮮濕面水分含量的影響

圖4為T21代表的是結合水的弛豫時間在0.01～1 ms水分遷移變化,圖5為T23代表的是自由水的弛豫時間10～1000 ms水分遷移變化,圖6、圖7分別反映的是A21、A23為結合水、自由水兩種水分的水分含量變化情況。王吉人[24]運用以上方法測定香腸水分含量的弛豫特性并對其進行定量分析。在本實驗中測定的結果可知,添加三種親水性膠體都會導致自由水向結合水遷移,結合水結合更緊密,面筋結構更緊密。海藻酸鈉在添加量為6 g/kg時結合水峰值出現晚,結合水含量占比最高,硬度高,面筋結構最緊密,與海藻酸鈉的質構結論吻合。黃原膠在添加量為8 g/kg時結合水含量占比最高,與其質構特性吻合。卡拉膠同樣在8 g/kg時結合水峰值出現晚,結合水含量占比最高。其中添加海藻酸鈉6 g/kg的實驗組相比添加黃原膠8 g/kg和卡拉膠8 g/kg的實驗組使用的劑量最少,結合水的水分含量占比最高。

圖4 三種親水性膠體對玉米鮮濕面T21弛豫時間的影響Fig.4 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T21

圖5 三種親水性膠體對玉米鮮濕面T23弛豫時間的影響Fig.5 Effect of three hydrophilic colloidson relaxation time of fresh corn noodles T23

圖6 三種親水性膠體對玉米鮮濕面A21(結合水峰面積)的影響Fig.6 Effects of three hydrophilic colloidson A21(peak area of combined water)of fresh corn noodles

圖7 三種親水性膠體對玉米鮮濕面A23(自由水峰面積)的影響Fig.7 Effects of three hydrophilic colloidson A23(peak area of free water)of fresh corn noodles

3 結論

親水性膠體的種類、含量均可在不同程度上影響鮮濕面的質構和水分遷移。

不同含量的相同膠體添加會導致玉米鮮濕面出現不同程度的水分遷移情況,且不同親水性膠體的添加也會導致鮮濕面出現不同的水分遷移。膠體的添加會使玉米鮮濕面的水分流動性減弱,但是膠體的添加量過高會導致T2弛豫時間遷移的水的流動性降低,使自由水向結合水遷移,對結合水的束縛更緊密。三種親水性膠體對鮮濕面的質構有較大的改變,主要對硬度有較大的影響,硬度變大,面筋結構更緊密,相對的黏度降低。

綜合質構與低場核磁數據可以看出,海藻酸鈉添加量6 g/kg、黃原膠添加量為8 g/kg以及卡拉膠添加量為8 g/kg時質構特性好,自由水含量較低,弛豫時間相對向后推遲,其中海藻酸鈉添加量6 g/kg的實驗組品質最好。最終可得出親水性膠體能有效的改變鮮濕面中的水分遷移的速率,在適宜的范圍內可增強對水的束縛能力,使結合水更緊密。