基于干蒸工藝的高營養型掛面制備關鍵技術研究

摘要：蛋白質在小麥粉中占10%左右，在掛面品質中其重要作用。作為小麥面粉中的主要成分淀粉對掛面品質有著不容忽視的影響。本研究以適合干蒸工藝的小麥粉及制成掛面干蒸后掛面粉為原料，綜合分析原輔料及干蒸后掛面中淀粉、蛋白質及色澤的變化，評估安全性指標，旨在為干蒸工藝掛面批量生產與品質保障提供理論說明與指導，同時這對改善面制品加工業現狀，豐富市場供應，滿足人們的生活需求具有重要的意義。

關鍵詞：干蒸;掛面;酶活性;蛋白質;脂肪酸

中圖分類號：TS213.24

作者簡介：詹慧文，男，碩士，高級工程師，研究方向為食品加工、食品檢測、食品安全。

每年的梅雨季節是掛面儲藏的重要時期，此間若稍加管理不當就會生蟲;每年的7—10月，是掛面的生產重要時間，此間若面粉的脂肪酸值未控制好，或輔料的脂肪酸值未控制好，生產溫度過高，都有可能使面條產生哈喇味。而添加劑改善面條的品質與消費者對純天然的追求理念相違背。以上這些問題尤其是第一第二個問題一直困擾著企業[1]。因此開發出一種生物與物理處理方法，既可以彌補添加劑缺失造成的品質損失，又可以解決行業難題，因此非常重要。

1 高營養型掛面干蒸工藝研究背景

1.1 研究現狀

有文獻報道日本曾在掛面干燥工藝上采用68℃的高溫甚至提出70℃～80℃的超高溫設想，但是否會投入工業化應用尚不清楚[2]。

干蒸工藝的試驗室研究是將干燥后的掛面放入特制干蒸裝置內，將其控制在適當的溫度、濕度和時間內進行熱處理，從而殺滅掛面中部分微生物和蟲卵，并使掛面中淀粉和蛋白質發生物理變化，最終改善掛面的食用品質和儲存品質。掛面通過進行中高溫干蒸處理，使其組分發生物理變化，最終掛面的烹調損失降低和彈韌性滑爽度增強，通過生產工藝創新提升了掛面的品質，且未增加掛面的食品安全風險。

1.2 相似工藝

與干蒸工藝較為接近的研究為淀粉物理改性的研究，在不損傷淀粉顆粒結構的情況下，熱液處理能改變淀粉的物化性質，熱液處理包括熱處理和濕熱處理[3]。

熱處理是通過改變淀粉結構中結晶體無定形區之間的締合力，從而改變淀粉的性質，當水分含量大于或等于40%時，在一定的溫度范圍內（高于玻璃化轉變溫度但低于糊化溫度）處理淀粉的一種物理方法，它只有在無定型區的淀粉處于流動的膠體狀態時才能進行。

濕熱處理的定義目前有兩種解釋，兩種解釋對水分的要求是一致的，都是水分含量低于35%以下，但是對溫度的要求不一致，有研究發現濕熱處理可能應該是在溫度較高的情況下發生的變性反應。濕熱處理可使塊莖淀粉的晶型由B型轉換為A型或A+B型，如濕熱處理馬鈴薯淀粉;其次使晶體的無定形區轉變為獨立的無定形態以及鏈淀粉與類脂形成絡合物，從而改變淀粉性質[4]。

2 掛面品質的主要影響因素

2.1. 小麥粉淀粉和蛋白質含量對掛面生產的影響

淀粉和蛋白質等高分子有機物的變化一直是國內外科研工作者研究的重點。

2.1.1 小麥粉中的蛋白質

蛋白質在小麥粉中占10%左右，清蛋白與球蛋白是生理活性蛋白，含較多的賴氨酸、色氨酸、蛋氨酸，營養平衡較好，決定著小麥的營養品質。麥醇溶蛋白是小麥蛋白質的主要成分，其超級結構為集中的膜狀體，在受熱后會由集中的膜狀結構變成一種松散的膠體狀態，從而使醇溶蛋白的延展性增加而彈性減少。麥谷蛋白是一種高分子量蛋白質，未加熱前，聚集度小的麥谷蛋白顯黏性，而聚集度高的麥谷蛋白則表現為膠體特性，當溫度上升到40℃～50℃時，那些小聚集體的聚合程度增大，其膠體特性增強，而黏性降低。大量實驗證明，麥谷蛋白是造成面筋具有強大抗延伸性能力的主要原因。

盡管分子內和分子間的二硫鍵是穩定面筋聚合體的主要作用力，有研究表明相鄰的高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基之間，以及其與其他蛋白質之間的非共價鍵對穩定面筋蛋白結構也有很重要的作用。小麥蛋白質側鏈結構中的氫鍵是由谷氨酰胺和天冬酰胺形成的，可以穩定蛋白質的結構，提高醇溶蛋白和谷蛋白的交聯作用。

2.1.2 小麥粉中的淀粉

淀粉在小麥粉中占70%左右，作為小麥面粉中的主要成分淀粉對掛面品質有著不容忽視的影響，但是淀粉對掛面品質的影響可能并不單一地取決于淀粉粒間的相互作用，還取決于淀粉粒與面筋蛋白之間的相互作用，因為淀粉在掛面加工過程中，始終以其表面的少量蛋白質基質與整體的蛋白質基質網絡進行連接，在整個加工過程中淀粉粒之間未發生明顯的粘連現象，前人的研究結果表明，在糊化淀粉冷卻放置的過程中蛋白質會在淀粉粒表面累積，淀粉對掛面方便面品質的影響可能主要取決于其與基質蛋白質間的相互作用[5]。在和面過程中淀粉粒進行可逆性少量吸水，在隨后的醒發與壓延過程中，淀粉粒主要通過其表面的蛋白質與面筋網絡結構連接在一起，或者呈游離的淀粉粒懸浮于蛋白質的網絡結構中，淀粉粒通過對面筋網絡結構的填充與稀釋作用減弱了面筋強度，以利于加工流程的順利進行，同時也增加了面帶和掛面的白度與光滑性。研究發現羥丙基交聯木薯淀粉可有效改善面團的面筋特性、粉質、拉伸和糊化特性，使面團的吸水率增大，提高糊化黏度和峰值時間，降低糊化溫度、回生值和衰減[6]。

2.2 掛面色澤的影響因素

小麥粉色澤的變化（褐變反應）也越來越受到研究者的重視，而面粉顏色與掛面的顏色息息相關，好的色澤更夠更好地吸引消費。影響小麥粉色澤的因素有以下幾類：入磨小麥中的雜質、不完善小麥含量、面粉顆粒大小、破損淀粉、面粉中的灰分、黃色素含量、氧化酶類、出粉率及磨粉工藝水平等。

2.3 小麥粉及掛面的營養性

小麥粉及掛面中主要含有蛋白質、碳水化合物、維生素、礦物質、脂肪（掛面中的脂肪含量較低）五大類營養成分，其中主要沉積在胚、糊粉層中，少部分存在于胚乳中。

2.4 小麥粉及掛面的安全性

在面粉熟化處理方面，能夠氧化小麥粉中的半胱氨酸，從而使面粉筋度增加，提高面團氣體保留量，增加烘焙制品的彈性和韌性，改善面團的可操作性和調理性。但偶氮甲酰胺極其不穩定，在加熱過程中會產生分解從而形成微量的氨基脲。其主要轉化過程為偶氮甲酰胺在濕潤的條件下能夠快速并完全轉化為聯二脲，聯二脲與呋喃西林代謝產物氨基脲具有相似的分子結構，在酸性條件下聯二脲能夠轉化為氨基脲。氨基脲是呋喃西林獸藥的代謝物，具有很強的致癌、致畸、致突變等副作用。近期關于掛面中使用違禁物質硼砂或明礬的報道也層出不窮，因此有必要對干蒸工藝產品中的以上成分進行檢測鑒定。

3 干蒸工藝的關鍵技術及創新

本研究主要分為三部分內容，第一部分為干蒸工藝的機理研究，第二部分為干蒸工藝參數及生產實現的研究，第三部分為干蒸工藝的示范。

3.1 干蒸工藝機理研究

3.1.1 干蒸工藝整體過程

本研究在實驗室模擬掛面在干蒸過程中掛面的吸熱過程，通過計算在100℃干蒸條件下，掛面中心在升溫過程中每分鐘所吸收的熱量，從而了解掛面在加熱過程中的吸熱變化。

3.1.2 干蒸工藝對面條成分及主要品質的影響

處理面粉、面粉蛋白、面條，然后對其進行分離提純，通過對各個樣品的蛋白質分子結構、理化性質進行分析研究，確定干蒸工藝對蛋白質的主要作用;處理面粉、面粉淀粉、面條，然后對其進行分離提純，通過對各個樣品的淀粉分子結構、理化性質進行分析研究，確定干蒸工藝對淀粉的主要作用;采用干蒸工藝處理面粉、面條后，通過對其進行微觀結構的分析與研究，確定干蒸工藝對蛋白質淀粉的協同作用;通過研究酶促反應與美拉德反應對面條的色澤的影響因素，確定面條在干蒸工藝中發生色澤變化的主要原因;通過檢測不同溫度的干蒸樣品的甲醛、塑化劑、氨基脲等成分，驗證干蒸工藝是否會產生有害人體健康的物質;通過儲藏試驗，研究干蒸工藝對面條儲藏特性的影響。并采用掃描電鏡、熒光顯微鏡等先進設備對面條結構進行微觀分析。

3.1.3 技術創新

準確劃分干蒸工藝升溫過程;對比研究不同來源的蛋白質、淀粉在干蒸工藝中發生的變化;確定干蒸工藝導致面條色澤變化的主要原因，并優化建立多酚氧化酶的檢測方法。

干蒸工藝的溫度范圍為40～100℃，面條經過干蒸工藝處理后，品質發生了明顯的變化，可見面條中的蛋白質、淀粉發生了某些改性，但干蒸工藝引起的蛋白質、淀粉發生改性的機理與目前流行的理論[7]有所不同，因此干蒸工藝的機理是一個全新的理論。

3.2 干蒸工藝參數及生產過程研究

3.2.1 基于干蒸機理指導下的干蒸工藝參數

通過機理研究，將干蒸工藝的溫度、濕度進行詳細的摸索;設計并安裝自控設備，通過安裝PLC自動控制系統，實現干蒸過程的時時監控，從而更好地控制面條的品質;烤房密閉性目標設置到95%，通過開展破壞性實驗，從全國制作保溫材料較好的生產廠家中，選擇出符合要求的產品，然后進行更為嚴苛的破壞性實驗，從而確定供應商，使用的保溫材料可達到95%以上的密閉要求;實現干蒸自動化，實現自動化的關鍵之一是面條掛桿輸送裝置，通過破壞性實驗及相關檢測，確定最終的掛桿質量驗收標準[8]。

3.2.2 研發出最佳的冷卻工藝

面條經過烘烤后必須進行冷卻才能保證產品不發生劈條等問題，為此要設計出一套較為滿意的冷卻工藝，讓面條在有限的空間和短時間內冷卻下來，并保證面條的品質不發生變化。

3.3 干蒸工藝的技術規劃與示范

根據年度安排及氣候條件，本創新工藝的整體流程及時間規劃為：第一季度開展建設內容和進度計劃;第二季度針對技術需求進行調研、干蒸烘房及裝置的圖紙設計、干蒸烤房及裝置所需設備選型與建設;第三季度進行干蒸烤房PLC自動系統安裝調試，在兩條掛面生產線烘房降溫區前端設計建造160m長的干蒸裝置;第四季度進行干蒸工藝參數調試和完善、產品品質測試。

4 干蒸工藝技術產品的產出效益目標及過程管理

4.1 技術產品產出的總體效益目標

將干蒸工藝機理研究透徹，并對生產實踐提供指導。將掛面干蒸工藝技術進行工業化，本技術工藝在生產基地運行投產后，兩條掛面生產線年產能計劃達到2萬t，預計可實現銷售收入2 400萬元，上繳稅收100萬元，新增就業崗位120個，能夠為消費者提供高品質的掛面食品，產生良好的經濟效益和社會效益。

本研究進行示范后，分別在長沙、武漢、遂平、新鄉、豪康等地共建立30條生產線，實現產能30萬t，預計可實現銷售收入3億元，上繳稅收1 600萬元，新增就業崗位500個，為消費者提供高品質的掛面食品，產生了良好的經濟效益和社會效益。

4.2 實施機制與過程管理

4.2.1 實施技術目標責任制

項目組織實施矩陣式機制，設立項目經理，總體把握項目的進度與發展方向，按照課題進度設立崗位及人員，細化任務分工，單位內部實施強矩陣機制。

4.2.2 項目成立項目聯席會議制

定期召開項目聯席會議，每半年召開課題聯席會議，全方位探討課題進展情況并解決課題實施中遇到的問題，對前期工作進行綜合評判，提出合理化改進意見，并對后期工作進行統一協調安排。

4.2.3 建立資源共享和快速反應機制

在技術研發過程中，最大化地實現信息、技術資源的共享，快速提供各方所需的信息資料，并及時反饋各方課題進展的有關情況和存在問題，通過優勢互補和默契配合，更好地推進課題的快速、高效實施。

5 干蒸工藝技術展望

5.1 風險分析

本研究對干蒸工藝技術適用性、經濟性和可靠性的分析尚需進一步加強;本技術在一定程度上優化了膳食結構，然而消費者接受程度是主要的市場風險，消費者購買力不足，市場反響疲軟也是潛在風險。此外，本技術工藝要求較高，對溫濕度的控制要求非常精準，若操作人員不用心、操作不當等，都會造成產品品質降低或產品不合格的事故。

5.2 對策建議

優化產品配方、口感和品質，充分做好市場調研，加大宣傳，使消費者充分認識產品的營養和功能特性，增大市場需求。確定好產品生產的工藝參數及關鍵控制點，進行生產培訓，選擇責任心強、業務水平高的操作手進行烘烤操作，從而降低此類風險。

參考文獻：

[1]生吉萍，李苗苗，肖革新.基于決策樹排序的掛面中潛在危害物質風險分析[J].食品安全質量檢測學報，2020，11（11）：3683-3688.

[2]汪燁.克明面業的掛面事業[J].農經，2020（6）：60-63.

[3]魏益民，王振華，于曉磊，等.掛面干燥動力學研究[J].中國糧油學報，2020，35（3）：14-22.

[4]紀建海，崔志軍.小麥蛋白質、面粉特性與面條品質的探討[J].糧食科技與經濟，2011，36（1）：36-38.

[5]汪麗萍，劉艷香，譚斌，等.全麥粉添加量對干掛面揮發性成分的影響研究[J].糧油食品科技，2020，28（3）：98-104.

[6]焦揚，王治軍，王炎，等.羥丙基淀粉改善馬鈴薯掛面蒸煮品質的分析[J].甘肅農業大學學報，2020，55（2）：175-182.

[7]武亮，張影全，王振華，等.掛面干燥特性與模型擬合研究[J].中國食品學報，2019，19（8）：119-129.

[8]于曉磊，王振華，張影全，等.加工工藝對掛面干燥及產品特性的影響[J].中國食品學報，2018，18（10）：144-154.