湿面条防褐变的技术研究.doc

湿面条防褐变的技术研究（佳利公司）
技术篇 2010-01-12 14:49:34 阅读73 评论1   字号：大中小 订阅

在面条生产过程中，经常会发生刚做好的生面条在放置一段时间后，色泽发暗即发生褐变，这严重影响了面条的色泽。引起面条褐变的原因可分为酶促褐变和非酶促褐变。酶促褐变是因为小麦粉中所含的多酚氧化酶（通称PPO）将邻-联苯酚氧化为邻-苯醌，邻-苯醌能迅速聚合并产生棕色的色素（黑色素)；而非酶促褐变则是面条中还原糖中的羰基与氨基酸中的氨基，发生羰氨反应。
    本实验仅选一个品种的面粉作为研究对象，针对上述两原因选定几种物质添加到面粉中，通过实验证实是否能够阻止面条发生褐变，并测试这些物质在阻止面条褐变的同时是否能够保证面条的品质。面条的品质评价有感官评定和客观评定两种方法
1 材料与方法
1.1 材料
    小麦粉，市售；抗坏血酸、三聚磷酸盐、六偏磷酸钠、焦磷酸钠，分析纯。
1.2 主要仪器与设备
    粉质仪、722型分光光度计、WCB一2000型智能白度仪、MT一10电动压面机等。
1.3 实验方法
    （1)面粉粉质的测定按AACC54-21方法进行，用Bra-bender粉质仪测定面团的吸水率、形成时间、稳定时间、断裂时间、软化度、评价值。
     (2）面条制作方法参见参考文献。
    （3)面条品质评分标准参见参考文献。
     (4)面条褐变速率的测定。将刚压好的面带切下足够的度，并切成合适的形状，装入塑料袋中保存（以免因天气的原因而使面条失水变干燥，且白度增加，影响测得数据的准确性）。将面条在智能白度仪下每隔30 min测一次白度值，观察面条褐变的情况。
    （5)面条食用品质的评价方法参见参考文献。
    （6)面条烹煮浊度的测定参见参考文献。
2 结果分析
2.1 样品品质特性
2.2 单因素实验
2.2.1 抗坏血酸对面条的影响
    选取0.02%、0.04%、0.06%三个添加量，初步测定其效果，结果见图1、图2和表2。
    由图1可知，加入抗坏血酸的样品的白度大体上要高于未加入抗坏血酸的样品的白度；随着时间的变化，面条的白度逐渐降低，这说明面条发生了褐变；添加抗坏血酸后，面条褐变的速率明显降低；当抗坏血酸的添加剂为0.06%时，效果最好。
    由表2可知，添加抗坏血酸后，面条总体的感官评价值有所升高。抗坏血酸不仅对抑制面条褐变有作用，而且对改善面条品质也起到了积极作用，不失为一种好的面条添加剂。
    由图2可知，随着杭坏血酸添加量的增加，面汤的吸光度呈增加的趋势，而面汤的浑浊程度是与面汤的吸光度呈相同的变化，因此面汤的浑浊度随抗坏血酸添加量的增加而呈增加的趋势。
    为了求得更加稳定的结果，又选取0.05%,0.06%、0.07%三个不同添加量，对其进行进一步的研究，得出了与上面一致的结论。
2.2.2 焦磷酸钠对面条的影响
    选取0.2%、0.4%、0.6％三个添加量，初步测定其效果，
结果见图3、图4和表3。
    由图3可知，当焦磷酸钠的添加量增加到0.6%时，其初始的白度值高于空白样及其他样；加入焦磷酸钠的样品的白度大休上要高子未加入焦磷酸钠的样品的白度。不同添加量水平的样品相比，随添加量增加，面条褐变的速率略微有所减缓。当焦磷酸钠添加量为0.6%时效果最好。
    由表3可知，添加焦磷酸钠后，面条总体的感官评价值有显著升高。焦磷酸钠不仅对抑制面条褐变有作用，而且对改善面条品质也起到很大的作用，也不失为一种好的面条添加剂。
    由图4可知，随着焦磷酸钠添加量的增加面汤的吸光度呈增加的趋势，面汤的浑浊度也随焦磷酸钠添加量的增加而呈增加的趋势。以色度为主要评价指标，当焦磷酸钠的添加量为0.6%时，所得效果最好，因此，重新在0.6%附近选值，为后面正交实验选择合适的添加量水平。结果表明：效果最好的三个添加量为0.4%、0.5%、0.6%。
2.2.3 三聚磷酸钠对面条褐变的影响
    选取0.2%、0.4%、0.6%三个添加量，初步测定其效果，结果见图5、图6和表4
    由图5可知，加入三聚磷酸钠的样品的白度大体上要高于未加入三聚磷酸钠的样品的自度；三聚磷酸钠的添加量为0.6%时，效果最好。 
    由表4可知，添加了三聚磷酸钠后，面条总体的感官评价值有所降低，三聚磷酸钠虽然对面条褐变有抑制作用，但对改善面条品质却没起到积极作用。
    由图6可知，随着三聚磷酸钠添加量的增加面汤的吸光度呈增加的趋势，因此面汤的浑浊度也随三聚磷酸钠添加量的增加而呈增加的趋势。以色度为主要评价指标，当焦磷酸钠的添加量为0.6%时，所得效果最好。因此，重新在0.6%附近选值，为后面正交实验选择合适的添加量水平。结果表明：效果最好的三个添加量为0.4%、0.5%、0.6%。
2.2.4 六偏磷酸钠对面条的影响
    选取0.1％、0.3%、0.5%三个添加量，初步测定其效果,结果见图7、图8和表5。
    由图7可知，加入六偏磷酸钠的样品的白度大体上要高于未加入六偏磷酸钠的样品的白度；随着时间的变化，面条的白度逐渐降低；添加六偏磷酸钠后，面条褐变的速率有所降低，六偏磷酸钠的添加量为0.5%时效果最好。
    由表5可知，添加六偏磷酸钠后，面条总体的感官评价值有所提高。这说明六偏磷酸钠不仅对面条褐变有作用，而且对改善面条品质也有作用，不失为一种好的面条添加剂。
    由图8可知，随着六偏磷酸钠添加量的增加，面汤的吸光度呈增加的趋势，面汤的浑浊度也随六偏磷酸钠添加量的增加而呈增加的趋势。以色度为主要评价指标，当焦磷酸钠的添加量为0.5%时，所得效果最好。因此，重新在0.5%附近选值，为后面正交实验选择合适的添加量水平。
2.3 正交试验
    由正交试验结果可知，在焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、抗坏血酸这四因素中，对阻止面条褐变起作用的主次作用排序为三聚磷酸钠、抗坏血酸、六偏磷酸钠、焦磷酸钠；最好的搭配水平为B1D1C2A3;最佳添加量为三聚磷酸钠0.4%，抗坏血酸0.05%，六偏磷酸钠0.4%，焦磷酸钠0.6%。
3 讨论
3.1 各种磷酸盐
    添加复合磷酸盐后的面条，具有色泽白润、筋力强、弹性好、口感滑爽、易熟耐泡、口味佳等特点并含有人体必需的磷元素。磷酸盐对面条品质的改良作用，首先是磷酸盐能增加细胞壁内外渗透压，使水分能更好地进人颗粒内部，增加淀粉的吸水能力，提高淀粉的糊化度，提高面条的口感，在实验中发现加入之后，面汤浑浊度增加；其次，磷酸盐在水溶液中能与可溶性金属盐类生成复盐，产生对葡萄糖基团的“桥架”作用，使支链淀粉碳链延长，形成淀粉分子的交链作用，提高了面条的嚼劲。在实验过程中，添加了磷酸盐的面条口感普遍较爽滑，韧性好，爽滑是因为磷酸盐具有保水性。
3.2 抗坏血酸
    抗坏血酸是一种还原剂，能抑制邻苯二酚的氧化，使生成的醌类物质立即还原为酚，它也可以结合PPO的辅基，因而可以直接作用于此酶。
面条是我国的传统食品，起源于我国东汉，距今已有二干余年的历史。我国的面条的品种和风味富于变化，在世界上都是最多的。目前我国在制面技术的研究和工业化等方面落后于日本、意大利等，造成许多传统制面技术、艺术、文化等逐渐流失，如何解决传统面条工业化是所有面条研究者和生产者共同努力的目标。面条是仅次于面包的世界第二大方便主食，据统计全国面条加工用小麦粉约占小麦粉总量的40％左右。消费者对天然食品的追求，使化学改良剂的使用受到了很多限制。我国学者对现在使用的一些对人体健康有害的添加剂已进行了多次讨论，呼吁尽快禁用。例如溴酸钾在面粉改良中已有80多年的使用历史，现在在许多国家中均已被禁止使用，建议我国也应尽早采取行动。在面条的生产中，一般要加入一定量的添加剂来改善面条的品质，同时提高其商品价值。目前，使用的面条品质改良剂如增白剂、氧化剂、面筋增强剂等大多是由化学改良剂组成，存在安全隐患。最近，在全国范围内发现一些食品加工厂在米面制品加工过程中加入“吊白块”。据广西南宁市卫生防疫站阳柳蓉等对本市吊白块污染面粉情况检测，结果被检样品86份，46份检出吊白块，检出率53．5％，可谓触目惊心。吊白块的学名为甲醛次硫酸氢钠，分子式为NaHSO2·CH20·2H20，是工业上常用的还原剂和漂白剂。吊白块属细胞原浆毒，对人体细胞功能损害较大，在国际上被列为能引起致癌的物质之一。吊白块易溶于水，添加到米面制品中易受热分解为甲醛和二氧化硫，这2种物质对人体都有毒性，尤其是甲醛对人体毒性更大。国家有关部门已明确规定，禁止生产和销售含有吊白块的食品。在面条(米粉)中添加吊白块，可使面条(米粉)韧性好、弹性强、不易断裂和煮烂、色泽白、表面感观好。这就要求科研工作者研制天然安全的添加剂来满足市场需求，而酶制剂是一种比较好的选择。
    世界上已知的酶制剂有5000多种，工业化酶制剂有近200种，常用的有30多种。据不完全统计，我国2001年酶制剂产量达32万t，但仅占世界酶制剂销售额的5％左右。酶作为一种食品添加剂，与传统的改良剂相比，具有显著的优越性。首先它不会有任何有害的残留物质；其次酶的催化反应具有高度专一性和高效性，且用量小，经济上合算；再者酶反应条件温和、易操作、能耗低，同时可以避免因剧烈操作所造成的营养成分损失。但由于我国在这方面的研究较晚，应用到粮食加工方面的酶制剂很有限。目前，实际应用于改良面粉和面包品质的酶制剂主要有2种，即淀粉酶和蛋白酶。随着酶制剂技术的不断发展和面条加工的深人研究，将合适的酶制剂应用到面条加工中，将具有广阔的应用前景。
1 面条加工用的单一酶制剂
    加工面条的原料主要为粮谷原料，化学组成主要为淀粉和蛋白质，以及少量的非淀粉碳水化合物和脂质等。工业化面条的加工和成型方法主要为压延法和挤压法。酶制剂的选用主要考虑面条的原料组成和加工工艺，以期最终达到改善品质的目的。能够用于面条加工的单一酶制剂主要有以下几种。
1．1 氧化酶
    用于面制品加工中的氧化酶主要包括：葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、脂肪氧合酶和一些过氧化物酶等，它们对面筋结构和面团流变学性质有一定影响。目前，应用研究较多的是葡萄糖氧化酶和脂肪氧合酶。这些氧化酶由于具有良好的氧化性，能够显著增强面团筋力，可望替代传统的化学
氧化剂，如溴酸盐等。
    葡萄糖氧化酶(ECl.1.3.4，Glucose oxidase，GOD，β-D-葡萄糖：氧化还原酶)，能消耗氧气催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸内酯，并释放出H202。它广泛应用于蛋白脱糖、食品除氧及葡萄糖定量分析等，也是迄今为止生物传感器领域最主要的工具酶。在食品工业上有去葡萄糖、脱氧、杀菌和测定葡萄糖含量等用途。葡萄糖氧化酶作为一种商业酶制剂，能够改善面粉的加工性能，增强面团的筋力，被认为是较为理想的溴酸钾替代物之一。葡萄糖氧化酶在面条加工中的作用机理为将葡萄糖氧化生成H202。从而将面筋蛋白中的一SH氧化为一S—S—，有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构，在面条加工中的推荐用量为200～300 U／kg(面粉)。封雯瑞的研究表明添加葡萄糖氧化酶可获得与添加1％谷朊粉(基于面粉添加量)类似的效果。
    脂肪氧合酶(Lipoxygenase，ECl.1.3.1：13)是一种氧化还原酶，在氧气的参与下，将顺、顺—1，4—戊二烯单元的不饱和脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸)及酶氧化，反应产生具有氧化能力的H202，它能作用于食品中各种不同的组分。在面条制作中添加脂肪氧合酶，能将面筋蛋白中的一SH氧化为一S—S—，增强面团的筋力，同时消除面粉中蛋白酶的激活因子一SH，防止面筋蛋白水解。另外，通过偶合反应破坏胡萝卜素的双键结构，从而使面粉增白。实验结果表明：它既能使面粉增白，又能增强面团的筋力。因此脂肪氧合酶可望替代现用的面粉增白剂过氧化苯甲酰。小麦粉中脂肪氧合酶活力很低，且主要存在于胚乳和麸皮中。但在大豆、扁豆和豌豆中，脂肪氧合酶活性很高。因此，可添加一些脂肪氧合酶活性高的豆粉来改善面条品质。
1．2 转谷氨酞胺酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13)
    转谷氨酰胺酶为蛋白质—谷氨酰胺γ·谷氨酰基转移酶，可通过催化转酰基反应，使蛋白质或多肽之间发生交联反应。它既可以发生在分子内，也可以发生在分子间。酰基供体为蛋白质或多肽链上谷氨酰胺残基的γ—甲酰胺基，受体可以为蛋白质多肽链上或游离赖氨酸的ε—氨基、伯氢基或水。转谷氨酰胺酶广泛存在于细菌、真菌、绿藻和动植物中，起初由于分离纯化工艺繁琐，生产成本高，很难广泛应用于食品工业。20世纪80年代后期，发现一些菌株也能产生转谷氨酰胺酶。这种微生物发酵产生的转谷氨酰胺酶大大降低了生产成本，并且具有许多优点，如热稳定性好，pH稳定范围宽，对Ca2+不依赖等。1993年日本味之素公司推出了3种转谷氨酰胺酶酶制品，它们分别是水产品用的“TG—K”、肉制品用的“TG—S”和粘着食品用的“TC—B”。转谷氨酰胺酶催化交联反应后，能改善蛋白质的塑性、持水性、水溶性和功能性，作为一种蛋白质的改良剂在食品工业中具有很好的应用前景。目前，被广泛用于肉制品、乳制品和植物蛋白制品中来提高产品的品质。在面条加工中，蛋白质对面条的成型和品种都很重要。理论上加入转谷氢酰胺酶能够促进其它蛋白质与面筋蛋白之间的交联作用，改善面筋网络组织结构，从而提高成品面条的品质。
1．3 脂肪酶(Lipase，EC 3.1.1.3)
    脂肪酶即甘油三酯水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。面粉中含有1％～2％的脂类，且大部分是甘油三酸脂，能被脂肪酶降解生成游离脂肪酸、甘油单酸酯和甘油二酸酯。因此，加入脂肪酶能够获得乳化剂对面团的改善效果。在面条加工中，通过此酶
的作用，可以使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在膨胀和煮熟过程中的渗出现象。
1．4 木聚糖酶(EC.3.2.1.8；1，4—β-D-endoxylanase)
    β—1，4—木聚糖酶(EC.3.2.1.8)能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量木糖，是木聚糖降解酶系中最主要的酶。根据许多糖苷键水解酶的催化区域的氨基酸序列组成和疏水簇分析，可将其分成许多族(family)。所有的木聚糖酶都属于F／10或G／11族，不同木聚糖酶分子在其氨基酸组成的数目上相差很大，但它们的催化区在大小上比较一致。同一族中的木聚糖酶催化区域具有较高的同源性，根据已知酶可以推测未知酶的催化特性。高分子量木聚糖酶(一般分子量大于30ku)多属于F／10族，对木聚糖的水解速度快，水解产物为低分子量(聚合度1～5Dp左右)的寡糖。该族还包括对纤维素和木聚糖都有水解作用的非特异葡聚糖酶；低分子量木聚糖酶属于G／11族，对木聚糖的水解速度慢，水解产物为聚合度5～10DP左右的木寡糖。因此，F／10族的木聚糖酶比较适合工业应用。
    面粉中的非淀粉多糖主要是戊聚糖，化学结构上属于阿拉伯木聚糖，尽管它只占小麦粉干基的1.5％～3％，但对面团的流变学特性及制品的品质等有显著的影响。面包加工中适量添加戊聚糖酶(主要是木聚糖酶)已经取得很好效果，它不仅能提高面团的机械加工性能，而且可以消除发酵过度
的危害，增大面包体积，改善面包心质地以及延缓老化等。但是，尚未有木聚糖酶应用于面条加工的研究报道。由于木聚糖酶能够水解戊聚糖，增加非淀粉多糖的水溶性，降低它们与水的结合力，这样就可以释放出大量的结合水。这些水可以提供给淀粉和面筋，使面团能够形成更好的面筋网络结构，提高面团的机械加工性能，改善面条的品质。
2 面条加工用的酶制剂产品
    目前，世界上开发出的面条加工用酶制剂有2种：
2．1诺帕酶(Noopazyme)
    诺帕酶(Noopazyme)是由北美诺优酶制剂公司开发生产的一种可以提高东方面条和意大利式通心面条整体品质的专用酶制剂。诺帕酶是一种来源于微生物脂肪酶，由基因工程改变的米曲霉经深层发酵并提取纯化而得。试验表明：面粉在添加该酶后，可以增加60％以上的复合物，防止面条和
通心面条中的淀粉在煮制时渗出，同时还可以提高面条或通心粉的咬劲，使面条在水煮过程中不粘连，不易断，表面光亮、滑爽。此外，还能减少面团上出现的斑点，提高面带压片或通心粉挤出的过程中产品颜色的稳定性。产品活力为600kU／g。在面条加工中建议用量为5～60kU／Kg(面粉)。
2．2 活力发TG—M面用改良剂(ACTTVA)
    活力发IG—M(溶水型)面用改良剂是味之素公司开发推出的，以转谷氨酰胺酶为主要成分，能改善面类口感的—种专用酶制剂。该添加剂能够对形成的质地构造产生直接的影响，通过强化网络结构来增强其粘弹性，赋予面条良月的韧性，并且可以使其韧性保持较长的时间，抑制面条煮沱或糊烂。和面时加水量为38％～43％，比不添加提高5％左右，推荐用量为0．2％～1％。当然，要保证一定的作用时间一般需在压延操作后进行。室温下(20℃)作用O．25～2h，冷藏条件下(5℃需要作用8～16h。 
3建议
   （1）目前，商用面条酶制剂主要基于对蛋白质或脂肪作用的酶。实际上，淀粉也是决定面条品质的主要因素，寻找合适的能够作用于淀粉或修饰淀粉的酶制剂应该能取得很好的效果；
   (2)面条种类繁多，因原料品种及要求、制作过程、食用方法和产品形态存在差异，单独使用某一种酶剂多存在一些不足。应根据面条品质的要求和各种酶制剂的特点，研究酶的协同增效作用，将几种酶或酶与其它添加剂复合使用、效果会更好。
   (3)酶制剂品种日益增多，应用技术也不断提高，酶制剂幢面条中的应用将具有广阔的前景，开展酶制剂在面条加工中的应用研究将是面条行业今后的发展方向之一。