冷凍面條工藝的研究

冷凍面條工藝的研究

這是中國人喜愛的傳統(tǒng)食品，是中國北方人民喜愛的主食和當(dāng)?shù)厥称贰＠鋬雒鏃l,依照其生產(chǎn)過程的差異,可分為“冷凍生面”和“冷凍熟面”,前者是由制作好的生面條直接冷凍而成,后者是由煮熟的面條快速冷凍制成的。冷凍熟面是在面條煮熟至口感最佳的條件下快速降溫至-18℃冷凍,食用時(shí)解凍復(fù)熱15~60s即可,這時(shí)面條回復(fù)到最佳食用狀態(tài),具有新鮮面條的口感。目前,市面上流通的主要是冷凍熟面。在冷凍藏過程中,冷凍面條普遍存在以下問題:1)冰晶對面條造成機(jī)械破壞,使面條的筋力降低,斷條率大,影響面條的品質(zhì);2)在低溫貯藏時(shí)溫度波動(dòng)所造成的產(chǎn)品的不穩(wěn)定,影響產(chǎn)品品質(zhì)。冷凍面條在冷凍貯藏過程中面條中的自由水發(fā)生遷移,造成水分的損失,而面條內(nèi)部的自由水分結(jié)晶和重結(jié)晶而形成的冰晶會對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成物理性的破壞,導(dǎo)致面條的筋力降低、斷條率高、質(zhì)構(gòu)發(fā)生劣變。親水膠體既有大量的親水集團(tuán),也有疏水集團(tuán),具有一定的乳化性;又因不同膠體所具有的獨(dú)特成分和微觀結(jié)構(gòu),具有良好的增稠性、凝膠性、持水性、凝聚性。因此,親水膠體在冷凍食品中的應(yīng)用受到了眾多研究者的追捧。親水膠體能夠與面團(tuán)中的面筋蛋白作用,形成膠體-面筋蛋白復(fù)合物,增強(qiáng)面筋強(qiáng)度,改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí),親水膠體還可以吸附面團(tuán)中的游離水分,并控制水分的遷移,從而降低冷凍面制品中水的融化焓,也就是降低凍結(jié)水含量即自由水質(zhì)量分?jǐn)?shù),同時(shí)阻止水分遷移,改善冷凍面條在貯藏過程中質(zhì)構(gòu)的劣變。不同的親水膠體與小麥淀粉及面筋蛋白的作用機(jī)理存在差異,且不同膠體對冷凍面條的作用效果相差較大。作者對黃原膠和瓜爾豆膠兩種膠體對改善冷凍面條品質(zhì)的作用機(jī)制進(jìn)行了研究。1材料和方法1.1試樣面粉和儀器面粉:中糧面業(yè)鵬泰股份有限公司;黃原膠:食品級,寶雞阜豐生物科技有限公司;瓜爾豆膠:食品級,北京礦冶研究總院;食鹽:江蘇省井神鹽業(yè)有限公司。試樣面粉的粉質(zhì)指標(biāo)見表1。攪拌機(jī):美國KitchenAid公司5K5SSWH型;面條機(jī):北京東孚久衡儀器技術(shù)有限公司JMTD168140型;T-XT2i質(zhì)構(gòu)儀:英國StableMicroSystem公司;BD-100LT低溫冷凍柜:青島海爾股份有限公司;差示掃描量熱儀(DSC):英國PerkinElmer公司;FA2004型電子天平:上海衡平儀器儀表廠。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1面團(tuán)的制備和面包的制備面粉+膠體添加劑→攪拌均勻→和面→醒面→壓片→切條→水煮→冷卻→包裝→-40℃凍結(jié)→-18℃凍藏。按比例準(zhǔn)確稱取面粉與膠體添加劑,將稱量好的固體物料混勻,再將稱好的食鹽在水中溶解,在小型攪拌機(jī)中采用慢速5min,快速2min的工藝和面,制成面團(tuán),將面團(tuán)用紗布蓋好進(jìn)行醒面,醒面后在面條機(jī)上經(jīng)過2mm壓延率50%;1.8mm壓延率30%;1.5mm壓延率20%的過程將面條壓片、切條,得到的面條經(jīng)過水煮、冰水冷卻、包裝后在-40℃條件下凍結(jié)30min,最后于-18℃凍藏。1.2.2質(zhì)構(gòu)儀接頭的選擇每次將4根面條水平的放置于載物臺上,與載物平臺的側(cè)邊相平行,對每種式樣做6次平行試驗(yàn),數(shù)據(jù)處理采用去最大值最小值,求平均值的辦法。本實(shí)驗(yàn)采用的質(zhì)構(gòu)儀探頭為HDP/PFS。參數(shù)設(shè)定:測試前速度2.0mm/s,測試速度1.0mm/s,測試后速度1.0mm/s,觸發(fā)力5g,間隔時(shí)間1s。1.2.3拉伸面條質(zhì)構(gòu)冷凍貯藏的面條在30℃下解凍30min,每次將一根面條固定在兩個(gè)平行的夾具之間,上面的夾具勻速地向上拉伸面條(在拉伸過程中面條不能松動(dòng)),直至面條斷裂,對每個(gè)樣品做10次平行試驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理采用;去掉最大值和最小值,求平均值的方法。本實(shí)驗(yàn)采用的質(zhì)構(gòu)儀探頭為A/SPR。參數(shù)設(shè)定:測試前速度2.0mm/s,測試速度1.5mm/s,測試后速度10mm/s,引發(fā)力5g。1.2.4dsc法測定不同冷凍面條溫度下的波場研究了添加不同膠體對冷藏0、7、14、21、28d后冷凍面條結(jié)晶水和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的變化。用銦(融化溫度156.61℃,融化焓值28.54J/g)和水(融化溫度0℃,融化焓值335J/g)校準(zhǔn)差示掃描量熱儀。用剃刀取10~15mg冷凍面條中心部位樣品并稱重,密封在鋁盒中,放入DSC中,用一個(gè)空鋁盒作空白。實(shí)驗(yàn)采用液氮做冷凍劑,氮?dú)庾霰Ｗo(hù)器,儀器降溫到-20℃并平衡10min后以10℃/min的速率降溫到-60℃,保溫10min,再以5℃/min的速率升溫至20℃,氮?dú)獾牧髁繛?0mL/min,記錄可凍結(jié)水的焓值△H及樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。每個(gè)樣品重復(fù)3次,采用DPS軟件做顯著性分析。冷凍面條凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測定的典型DSC曲線見圖1和圖2。1.2.5“不結(jié)合式”面采用掃描電鏡觀察凍藏0d和40d后面條超微結(jié)構(gòu)的變化。面條厚度為1.5mm,寬度為6mm,長度為18cm。將制備好的面條冷凍干燥并處理后,置于掃描電子顯微鏡下觀察、拍照。2結(jié)果與討論2.1冷塊的最佳工藝條件的確定分別取冷凍貯藏7d和40d的面條,相同條件下解凍后測定其硬度及最大拉斷力。2.1.1軋片困難,細(xì)胞不穩(wěn)定水對面條的質(zhì)構(gòu)影響非常大,加水量不足時(shí),面條不能形成良好的面筋組織;加水量過多時(shí),面條又過于濕軟,軋片困難,面片組織不緊密。圖3和圖4中可以看到,冷凍面條的硬度和拉斷力隨著加水量的增加而下降,但加水量小于36%的面條表面比較粗糙,表面易皴裂,而加水量過大面條的抗拉斷力和硬度都下降,因此從流變學(xué)角度看最適加水量為36%。2.1.2促進(jìn)面團(tuán)韌性和彈性食鹽的用量因面的種類而異,用鹽效果可改善面的味感。圖5和圖6表明,加鹽量越大,面條的拉斷力和硬度越大,說明食鹽可以增強(qiáng)面條的韌性和彈性。這是由于氯化鈉溶于水后,能使面粉吸水速率加快,水容易分布均勻,同時(shí),鈉離子和氯離子分布在蛋白質(zhì)周圍,能起到固定水分的作用,有利于蛋白質(zhì)快速吸水形成面筋并相互連接更加緊密,使面筋的彈性、延伸性和韌性增強(qiáng)。同時(shí)由于當(dāng)食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.5%時(shí),面條拉斷力和硬度變化不明顯,而且會影響面條口感,因此面條的最適加鹽量為2.5%。2.1.3拉斷力和硬度增長緩慢從圖7和圖8可以看出,醒發(fā)時(shí)間越長,面條的拉斷力和硬度越大。醒發(fā)時(shí)間在20~50min內(nèi),面條拉斷力和硬度的增長速率較大,而50min之后,拉斷力和硬度增長比較緩慢,甚至幾乎不變。這是因?yàn)樵谑旎倪^程中,面團(tuán)的內(nèi)應(yīng)力逐漸消除,水分子進(jìn)一步滲透均勻,使蛋白質(zhì)和淀粉的吸水更加充分,促進(jìn)面筋進(jìn)一步形成,從而使面團(tuán)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。在醒發(fā)50min之后,蛋白質(zhì)和淀粉吸水足夠充分,面團(tuán)結(jié)構(gòu)也足夠穩(wěn)定。所以面團(tuán)的最適醒發(fā)時(shí)間為50min。2.1.4水煮時(shí)間對面條濕軟、硬度的影響從圖9可以看出,冷凍面條的硬度在煮1min的時(shí)候硬度最大,超過1min后硬度呈先上升后下降。在水煮1min時(shí),面條吸水量少,硬度很高,隨著水煮時(shí)間的增加,面條吸水量增加,形成良好的面筋網(wǎng)絡(luò),韌性增加,硬度有所增大,水煮時(shí)間過長時(shí),導(dǎo)致面條濕軟,硬度再次降低。所以,面條的最適水煮時(shí)間為2.5min。圖10表明,隨著水煮時(shí)間的增加,拉斷力先上升后下降,這是因?yàn)榧訜崆闆r下,淀粉顆粒吸水膨脹,面筋網(wǎng)絡(luò)也伸展開來,形成了良好的面筋組織,面條抗拉伸能力增加,但是煮的時(shí)間過長導(dǎo)致面條濕軟,面筋組織受破壞,拉斷力降低。2.2親水膠體對冷凍表面的質(zhì)量結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性的影響2.2.1冷凍貯藏過程對面條拉斷力的影響面條的筋道感、滑口感、彈性與最大拉斷力顯著相關(guān)最大拉斷力在一定程度上反映了面條筋力的大小即可以采用最大拉斷力預(yù)測面條面筋強(qiáng)度的大小。F1:空白面條:F2:添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1g/dL瓜爾豆膠的面條;F3:添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1g/dL黃原膠的面條;F4:添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5g/dL瓜爾豆膠和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5g/dL黃原膠的面條;面條加水質(zhì)量分?jǐn)?shù)36g/dL,加鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5g/dL(均以面粉質(zhì)量計(jì))。由圖11可知,在冷凍貯藏過程中,拉斷力的大小表現(xiàn)為F3>F4>F2>F1,說明瓜爾豆膠和黃原膠都可以提高冷凍面條的筋力;而且在同樣的添加量下,黃原膠對冷凍面條拉斷力的改善較瓜爾豆膠明顯,這與不同膠體改善面條流變學(xué)特性的機(jī)理不同。4種面條在7~21d的貯藏時(shí)間內(nèi)最大拉斷力呈下降趨勢表明,在冷凍貯藏過程中,冷凍面條的彈性和筋力發(fā)生了改變,冷凍面條的質(zhì)量逐步下降。這是因?yàn)樵诶鋬鲑A藏過程中,冷凍面條中的自由水轉(zhuǎn)化為冰晶,破壞了面條中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而貯藏28d后,面條的拉斷力較21d時(shí)的拉斷力都有明顯的增加,F1增加的更為明顯。可能是因?yàn)槔鋬雒鏃l在貯藏后期,大分子物質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)等釋放了水分子,導(dǎo)致水分重新分布有關(guān)。2.2.2玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的確定玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為無定形聚合物的3種力學(xué)形態(tài),玻璃化轉(zhuǎn)變是非晶態(tài)的高聚物(包括晶態(tài)高聚物中的非晶部分)從玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變或者從高彈態(tài)到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,用Tg表示。眾所周知,冷凍食品的貯藏溫度如果在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下,貨架期更長、品質(zhì)更穩(wěn)定。研究測得冷凍面條的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-32℃左右,低于平常的貯藏溫度-18℃,而該貯藏溫度對冷凍面條的品質(zhì)有顯著影響。由表2可以看出,空白面條的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在貯藏期內(nèi)表現(xiàn)出輕微的波動(dòng),而另外3種配方由于添加了膠體表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性,但是并沒有影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的大小,這與Tatiana等報(bào)道的一致,可能是由于冷凍面條的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度主要是由含水量和其配方?jīng)Q定的,不受膠體添加量的影響。2.2.3可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)dsc冷凍面條的品質(zhì)受面條中可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響,可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)少則形成的冰晶就少,這有利于保持面條質(zhì)量。應(yīng)用DSC測定冷凍面團(tuán)中的可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù),通過計(jì)算DSC曲線峰值面積,即可測得融化焓值△Hw(J/g)。由表3可知,F2、F3、F4三種配方的樣品,在貯藏7d后熔化焓值明顯下降。DPS軟件分析,F3、F4兩種配方的樣品在0~21d內(nèi)融化焓呈下降趨勢,而另外兩種配方的樣品卻沒有表現(xiàn)出相同的趨勢,說明黃原膠在貯藏過程中可以降低冷凍面條的熔化焓。2.2.4冷凍食品中冰激凌水含量的變化根據(jù)公式計(jì)算樣品中凍結(jié)水含量,其中△Hw為樣品中冰的融化潛熱,△Hi為純水結(jié)成冰的融化潛熱(335J/g),Tw為樣品中總的含水量。Baier研究認(rèn)為,在貯藏過程中,冷凍食品的冰晶的體積會增大,但是冰晶的數(shù)量不變,即貯藏時(shí)間并不會影響樣品中凍結(jié)水含量。表4中F1的凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏過程中變化不明顯,而F2、F3、F4在貯藏期內(nèi)都表現(xiàn)出凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,降低比例分別為:11.9%、16.9%、15.9%,由于不同膠體降低冷凍面條凍結(jié)水含量的作用機(jī)理是不同,所以其作用效果也是不同的,而黃原膠的作用效果比較明顯。2.3面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)的微觀觀察面筋蛋白以膜狀形態(tài)存在,構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);淀粉顆粒為圓球形,被包裹在面筋膜中支持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從圖12中可以看到,冷凍0d的面條中的成片面筋膜,淀粉顆粒被緊密地鑲嵌在其中,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整,沒有空洞;圖13中,添加黃原膠的冷凍面條面筋膜受到輕微破壞,從圖中面筋膜上的空洞可以看出;而圖14中空白冷凍面條面筋膜明顯變薄,部分?jǐn)嗔?出現(xiàn)不連續(xù)相,淀粉顆粒暴露在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外,可以觀察到明顯的不規(guī)則空洞。這是因?yàn)閮霾剡^程中的結(jié)晶和重結(jié)晶效應(yīng),產(chǎn)生了大冰晶,大冰晶對面筋的機(jī)械損傷是面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞的主要原因,當(dāng)冰晶升華后,在受損的面筋膜上就留下了大空洞。3添加黃原膠對冷凍面條統(tǒng)計(jì)特性的影響確定冷凍面條的最佳工藝為:加水質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%,加鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%(均以面粉質(zhì)量計(jì)),醒發(fā)時(shí)間50min,水煮時(shí)間為2.5min。黃原膠和瓜兒豆膠都可以提高冷凍面條的最大拉斷力,改善面條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。冷凍面條的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-32℃,不隨膠體的添加而改變。黃