酸度調節劑對菠菜生濕面褐變及品質的影響

程玲玲， 朱科學， 郭曉娜

(江南大學食品學院，無錫 214122)

面條是中國的傳統主食，相比傳統掛面，生濕面具有口感筋道爽滑、面香味濃郁等特點，因而深受消費者的青睞。菠菜含有豐富的維生素K、維生素A、葉酸等維生素，以及鎂、鉀、鐵等礦物質[1]。將菠菜汁與小麥粉混合制成的菠菜生濕面兼具營養價值高且口感良好的特點，符合現代人營養健康的飲食需求。然而，由于含水量高、酚類物質和葉綠素等含量豐富，菠菜生濕面在儲藏過程中會逐漸變黃變暗。菠菜生濕面的變色可能是酶促褐變、非酶促褐變和葉綠素降解造成的[2，3]。酶促褐變是由于多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)催化單酚羥基化為二羥基苯酚，再氧化為苯醌，苯醌能與氨基酸和酚類物質等發生反應，生成有色物質[4]。此外，非酶促褐變也會發生，生鮮面的非酶促褐變機制非常復雜，且目前尚無有效的措施可以抑制面條的非酶促褐變。有研究表明生鮮面的非酶促褐變可能和含有芳香族氨基酸的蛋白質有關，低溫美拉德反應也可能參與了面條的非酶促褐變[5]。添加檸檬酸、半胱氨酸等抑制劑或是采用熱處理鈍化PPO活性均可以抑制生濕面褐變。葉綠素為菠菜生濕面的主要呈色物質，其對熱、光、氧氣、酸性條件等非常敏感。酸性條件下，葉綠素卟啉環中的鎂原子很容易被氫離子取代，導致綠色的葉綠素變成橄欖褐色的脫鎂葉綠素[2]。對果蔬進行預處理以鈍化引起葉綠素降解的酶或采用金屬離子取代葉綠素吡咯環中心的鎂原子是抑制葉綠素降解的常用手段[6,7]。

目前關于菠菜生鮮面的研究主要集中在品質改良方面，而關于延緩菠菜生鮮面褐變的研究較少。趙迪等[8]研究發現將D-異抗壞血酸鈉、葉綠素銅鈉鹽、氯化鈉復配可以改善儲藏過程中菠菜生鮮面色澤和品質的變化。張笑笑等[9]報道了菠菜和水的比例以及菠菜漿和鹽的添加量均會影響菠菜生濕面的口感。pH不僅會影響葉綠素的降解，還會影響生濕面的褐變及品質。Asenstorfer等[5]研究表明將生濕面pH調節到4以下時基本可以完全抑制由PPO引起的酶促褐變。Guo等[10]研究發現加堿可以引起蛋白質中化學鍵的變化，增大面條的彈性和硬度，從而改善面團的品質。目前針對pH對生濕面的影響研究主要集中在面條的保鮮方面，但關于pH對生濕面褐變的影響研究較少。本研究通過測定菠菜生濕面多酚氧化酶活性、葉綠素和游離酚含量，以及相關的品質特性，旨在探討不同酸度調節劑對菠菜生濕面褐變及品質的影響規律。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

麥芯粉(含水量14.10%，蛋白質10.10%)；菠菜；碳酸鈉、碳酸鉀、檸檬酸均為食品級。

1.2 儀器與設備

JMTD-168 /140型實驗面條機，JHMZ200型針式和面機，TA.XTplus型物性分析儀，CR-400型色差計，EPOCH2T型酶標儀，TU-1810型紫外可見分光光度計，HR2100/60料理機。

1.3 方法

1.3.1 菠菜生濕面條的制作

將清洗干凈并瀝干水分的菠菜與去離子水(4 ℃)以2∶3的比例放入料理機中破碎3 min，用8層紗布過濾后即為菠菜汁，使用前4 ℃避光儲藏。稱取200 g小麥粉于針式和面機中，然后分別稱取碳酸鉀(0.22、0.42、0.8 g)、碳酸鈉(0.2、0.3、0.6 g)以及檸檬酸(0.22、0.84 g)溶于62 g菠菜汁中，將溶解好的菠菜汁倒入和面機，和面時間為5 min，然后將制成的面團置于醒發箱中(25 ℃，相對濕度80%)靜置熟化20 min。將熟化好的面團連續壓延15道至面片厚度為1 mm，切條后包裝，置于25 ℃環境中避光儲藏。

1.3.2 pH的測定

將10 g破碎的生濕面條與90 mL去離子水混合1 min，然后使用pH計測定混合物的pH[11]，重復測定3次。

1.3.3 色差值的測定

將壓延好的面片切成10 cm×10 cm的大小，使用色差計測定菠菜生濕面的顏色。記錄面片正反面不同位置共6個點的顏色值。然后將包裝好的面片置于25 ℃避光放置24 h，再次記錄24 h后的面片顏色值。以L*(0～100，0表示黑色，100表示白色)、a*(“+”方向增加表示紅色值增加，“-”方向增加表示綠色值增加)和b*(“+”方向增加表示黃色值增加，“-”方向增加表示藍色值增加)評價菠菜生濕面的顏色。ΔE*表示儲藏24 h后菠菜生鮮面的總體褐變程度。計算公式為：

1.3.4 多酚氧化酶活性的測定

根據Yadav等[12]的方法稍作改進。將4 g研磨成80目的菠菜面條凍干粉末與10 mL磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L，pH 6.0)混合，4oC振蕩提取24 h后離心(4 ℃，10 615 g/min，20 min)，上清液即為粗酶液。移取250 μL上清液至96孔板中，加入50 μL鄰苯二酚溶液(0.1 mol/L，由磷酸鹽緩沖液配制)。在37 ℃測定PPO活性，測試時間間隔為1 min，測試波長為420 nm，測定時間為5 min。每克樣品在1分鐘內吸光度增大0.001定義為1個多酚氧化酶活單位[U/(g·min)]。

1.3.5 葉綠素含量的測定

根據Weemaes等[13]的方法稍作改進。稱取2.5 g研磨成80目的菠菜面條凍干粉末于棕色離心管中，加入10 mL 80%丙酮溶液，振蕩提取10 min后離心(4 ℃，10 000 g/min，5 min)。重復提取3次。收集4次上清液并過濾，然后使用紫外可見分光光度計在663 nm和645 nm處測量提取物的吸光度。總葉綠素、葉綠素a、葉綠素b的計算方法為：

總葉綠素/(mg/L)=20.21OD645+8.02OD663

葉綠素a/(mg/L)=12.7OD663-2.69OD645

葉綠素b/(mg/L)=22.9OD645-4.68OD663

1.3.6 游離酚含量的測定

根據Levent等[14]的方法稍作修改。將0.4 g研磨成80目的菠菜生濕面條凍干粉末與4 mL 70 ℃預熱30 min的70%甲醇溶液混合，振蕩提取10 min后離心(4 ℃，1 258 g/min，5 min)。將上清液轉移至10 mL棕色容量瓶中，重復提取1次。將兩次提取液混合后用70%甲醇溶液定容。將1 mL上清液與4 mL10%福林酚試劑混合均勻，反應3 min后，加入5 mL 7.5%Na2CO3溶液。室溫下避光反應1 h。使用分光光度計在765 nm處測量混合物的吸光度。繪制沒食子酸標準曲線確定游離酚含量。

1.3.7 品質特性的測定

1.3.7.1 質構測定根據AACC 66—50[15]的方法并稍作修改。將煮制最佳蒸煮時間的面條撈出，過冷水后吸干水分，每次取2根面條置于載物臺上進行全質構的測定，全質構測定的探頭選擇P36R型，測前速度為2 mm/s，測試和測后速度均為0.8 mm/s，壓縮比為75%，感應力為5 g，測試時間間隔為1 s，重復測定10次。

1.3.7.2 拉斷力

根據Guan[16]的方法并稍作修改。將面條煮至最佳蒸煮時間后撈出過冷水，用濾紙吸干面條表面水分，每次將1根面條纏繞在探頭的上下臂進行拉斷力的測定，拉斷力測試的探頭選擇A/SPR型，觸發力為5 g，起始距離為10 mm，測前速度為2 mm/s，測試速度為3 mm/s，測后速度為10 mm/s，拉伸距離為150 mm，重復測定10次。

1.3.7.3 蒸煮損失

根據AACC 66—50[15]的方法并稍作修改。稱取一定質量的菠菜生濕面放入沸水中煮制最佳蒸煮時間后撈出，然后將面湯冷卻至室溫后轉移至500 mL容量瓶中。定容后量取100 mL面湯于恒重后的燒杯中加熱，待燒杯中的水分蒸發至少于5 mL時，置于105 ℃烘箱內烘干至恒重。面條的蒸煮損失計算方法為：

式中：M為面湯中干物質質量/g；m為生濕面質量/g；W為生濕面含水量/%。

1.3.8 數據統計與分析

用SPSS17.0軟件進行數據分析，選擇Duncan分析，在P<0.05 檢驗水平上對數據進行顯著性分析。所有數據均來自3次以上獨立實驗測定結果的平均值。

2 結果與討論

2.1 酸度調節劑對菠菜生濕面褐變的影響

表1 酸度調節劑對菠菜生濕面褐變的影響

2.2 酸度調節劑對菠菜生濕面多酚氧化酶活性的影響

PPO被認為是引起生濕面條變色的主要因素[3]。不同酸度調節劑對菠菜生濕面PPO活性的影響如表2所示。菠菜生濕面初始多酚氧化酶活性隨酸度調節劑添加量的增加呈下降趨勢，對照組多酚氧化酶活性最高，為401.90 U/(g·min)，當碳酸鉀、碳酸鈉、檸檬酸添加量分別為0.4%、0.3%和0.42%時，菠菜生濕面初始多酚氧化酶活性有最小值。有研究表明，多酚氧化酶活性隨pH變化的趨勢近似雙鐘形，在最適pH時最高[19]。本實驗中，未添加酸度調節劑的菠菜生濕面pH為6.24，其PPO活性最高，而添加了酸度調節劑的菠菜生濕面PPO活性均低于對照組。因此推測pH 6.24可能是菠菜生濕面中多酚氧化酶活性的最適pH。有研究表明，植物來源不同的PPO最適pH差別很大，Soysal等[20]從土耳其當地的一種硬粒小麥麩皮中分離出的PPO最適pH為5，而梁建蘭等[21]從我國28種春小麥粉中提取的PPO最適pH約為7.6。因此推測可能是菠菜PPO的引入導致菠菜生濕面PPO最適pH發生變化。

當碳酸鉀和碳酸鈉添加量分別為0.4%和0.3%時，儲藏24 h后菠菜生濕面多酚氧化酶活性呈上升趨勢。這可能是由于當面條初始pH值較高時，生濕面多酚氧化酶活性受到抑制。然而，生鮮面富含碳水化合物，儲藏過程中，大量繁殖的腐敗微生物會利用碳水化合物產酸并降低pH，導致多酚氧化酶活性的升高[22]。此外，添加酸度調節劑的實驗組在儲藏過程中多酚氧化酶活性均低于對照組，這可能是酸度調節劑降低菠菜生濕面ΔL*的原因(表1)。

表2 酸度調節劑對菠菜生濕面多酚氧化酶活性的影響

2.3 酸度調節劑對菠菜生濕面葉綠素含量的影響

表3為不同酸度調節劑對菠菜生濕面葉綠素含量的影響(0 h和24 h)。只有檸檬酸可以顯著降低菠菜生濕面初始葉綠素含量(pH 4.37～5.22)，而當生濕面pH處于6.24～9.31時，菠菜生濕面初始葉綠素含量無顯著變化，說明在此pH范圍內，碳酸鈉和碳酸鉀基本未影響生濕面加工過程中葉綠素的降解。

當碳酸鉀和碳酸鈉添加量分別為0.21%和0.3%時，儲藏24 h后的菠菜生濕面總葉綠素含量最高，分別為137.66、135.47 μg/g。而此時，菠菜生濕面Δa*分別為0.27和0.87(表1)。但是，菠菜生濕面葉綠素b含量在儲藏過程中保持穩定且不受碳酸鈉和碳酸鉀的影響，這可能是由于葉綠素b比葉綠素a更穩定[23]。加入檸檬酸后，菠菜生濕面儲藏24 h后的葉綠素a、葉綠素b均低于對照組。綜上所述，碳酸鉀和碳酸鈉主要通過抑制葉綠素a的降解抑制菠菜生濕面Δa*的變化。

表3 酸度調節劑對菠菜生濕面葉綠素含量的影響

2.4 酸度調節劑對菠菜生濕面游離酚含量的影響

酚類化合物是一種天然植物營養素，具有一個或多個芳香環和一個或多個羥基，酚類化合物具有許多生理功能[24]。小麥富含酚類化合物，其主要以游離態和結合態存在于小麥籽粒的外層麩皮中[25]。Jiang等[26]研究發現，由于游離酚比結合酚自由度更高，易于接觸多酚氧化酶，因此酶促褐變的底物以游離酚為主。表4為酸度調節劑對菠菜生濕面游離酚含量的影響。儲藏24 h，碳酸鉀和碳酸鈉對菠菜生濕面游離酚含量無顯著影響(P>0.05)，而添加檸檬酸顯著增加了(P<0.05)菠菜生濕面游離酚含量。有研究表明酸性條件可以促使部分結合酚轉變成游離酚，從而增大了菠菜生濕面游離酚含量[27]。

表4 酸度調節劑對菠菜生濕面游離酚含量的影響

2.5 酸度調節劑對菠菜生濕面品質的影響

蒸煮損失、拉斷力、硬度和咀嚼性是評價面條品質的關鍵指標。從表5可知，碳酸鈉和碳酸鉀的加入顯著增加了(P<0.05)菠菜生濕面的硬度、咀嚼性和拉斷力，且蒸煮損失隨其添加量的增加而增加。其中，添加碳酸鈉對菠菜生濕面蒸煮損失的影響大于碳酸鉀。而檸檬酸的加入對菠菜生濕面的品質產生了一定的負面影響。有研究表明堿可以促進蛋白質交聯，從而形成致密的蛋白質網絡。硬度、咀嚼性和拉斷力的增加可歸因于致密的蛋白質網絡[10]。堿性鹽一方面通過增加一些ɑ-和γ-醇溶蛋白的溶解度增加面條的蒸煮損失[28]，另一方面加堿促進了淀粉在面條蒸煮過程中的膨脹程度，使之不能很好地嵌入蛋白質網絡，進而導致蒸煮損失的增加[29]。此外，有研究表明酸性條件會使小麥面團蛋白質分子間靜電排斥作用增加，使其蛋白質網絡結構變得松散，所以不能較好地包裹淀粉[30]。這很可能是檸檬酸組面條咀嚼性和硬度下降以及蒸煮損失增加的原因。

表5 酸度調節劑對菠菜生濕面品質的影響

3 結論

碳酸鉀和碳酸鈉主要通過抑制菠菜生濕面PPO活性和葉綠素a的降解，從而顯著降低了(P<0.05)生濕面的ΔE*。游離酚結果表明，僅有檸檬酸可以顯著增加菠菜生濕面游離酚含量。對菠菜生濕面的品質分析可知，3種酸度調節劑均可以增大菠菜生濕面的蒸煮損失，且碳酸鈉對生濕面蒸煮損失的影響高于碳酸鉀。加入碳酸鉀和碳酸鈉均增加了菠菜生濕面的硬度、拉斷力和咀嚼性，而檸檬酸對菠菜生濕面的品質有負面影響。因此，在實際生產中可以通過添加一定量的碳酸鈉或碳酸鉀抑制菠菜生濕面的褐變，但添加量過多可能會對面條蒸煮品質產生負面影響。