高静压技术生产方便湿面条的工艺研究

王　珊,刘欣然,李沁园,沈　群,陈燕卉

(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)



高静压技术生产方便湿面条的工艺研究

王珊,刘欣然,李沁园,沈群,陈燕卉*

(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)

利用高静压技术对生鲜面条进行二次加工,生产方便湿面条。首先通过单因素实验,分别改变保压压力(100～500 MPa)、保压时间(1～13 min)、保压温度(20～30 ℃)三个高静压处理条件,以最佳煮制时间为考核指标,确定正交实验条件。之后通过正交实验综合研究了最佳煮制时间、糊化度、菌落总数、质构性质的变化,结合感官评价确定最佳高静压处理条件为压力400 MPa,时间10 min,温度20 ℃。此条件下,最佳煮制时间缩短为185 s,保质期可达两周以上。

方便面条,高静压技术,最佳煮制时间

面条有着两千多年的悠久历史[1],以其制作简单、食用方便、经济实惠的特点成为了中国和亚洲其他国家最常见的传统面食[2]。目前,面条在传统手工制作的基础上已经发展出了多种口味和加工类型,如生鲜面条、冷冻面条、干面条、方便面条等[3]。随着人们生活节奏的加快,方便食品的市场需求量日益增加,很多传统主食都在朝着速食化的方向发展,方便面条的受欢迎度也越来越高,大大促进了面条工业的发展[4]。目前市场上的方便面条主要采用油炸、高温热风干燥、化学处理等加工方式[3],使得营养价值降低,口感风味下降。为了满足消费者对面条方便性和营养性不断提高的需求,新型方便面条的研究和开发将具有很大的市场潜力。

高静压(High Hydrostatic Pressure,简称HHP)技术是指一定温度下用100 MPa以上的压力(100～1000 MPa)来处理食品,以达到杀菌灭酶和改善食品功能特性的加工技术[5-6]。高静压技术在食品加工中的应用日益广泛,许多学者也开始利用高静压技术研发方便食品,如朱转[7]、高嘉琦[8]等人研究了高静压对米饭的食用特性影响,侯磊[9]等研究了高压对面条品质的影响,但对于方便面条食品的具体工艺研究尚属空白。利用高静压技术生产方便面条,可以在非热和非化学防腐剂条件下对食品进行杀菌处理[10],很好的保留了食品的营养价值和风味[6],且可以改善淀粉的糊化特性[11],缩短复煮时间,有很大的研究意义。

本实验利用高静压技术对生鲜面条进行二次加工,生产方便湿面条。根据国家行业标准SB/T10137-1993[12]和前人对面条的评价方法[13-14],本实验选择单因素实验和正交实验的方法,研究了高静压处理条件对面条的最佳煮制时间、糊化度、菌落总数、质构性质的影响,并结合感官评价指标确定了最佳的高静压面条加工工艺条件,为开发新型方便面条提供数据基础。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

小麦粉北京古船食品有限公司;食盐中国盐业总公司;淀粉酶(2500 U/mL)、柠檬酸、硫代硫酸钠、碘、碘化钾、浓硫酸、盐酸、氢氧化钠、氯化钠,平板计数琼脂培养基分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

表1　面条感官评价评分表Table 1　Noodle sensory evaluation score

DHG-9053A型烘箱上海精宏实验设备有限公司;DK-S24型水浴锅上海精宏实验设备有限公司;TX-XT2i质构仪Stable Micro Systems,Scarsdale,NY,USA;ACCULAB ALC-110.4电子天平德国Sartorius公司;双室真空封口机北京日上科技有限公司;HHP/15L高静压设备包头科发高压科技有限责任公司;PET-PE复合真空袋河北沧州市众信塑业有限公司;FDV高速粉碎机北京环亚天元仪器公司。UV-2102C型紫外分光光度计尤尼柯(上海)仪器有限公司;CS-B5A和面机广州市宏阳铸造有限公司;MT60150-4型电动面条机河北香河中心厨房设备有限公司海鸥牌。

1.2实验方法

1.2.1面条样品制备和面:以每200 g 面粉加入80 mL煮过的水(水温30 ℃)、4 g食盐的比例,用和面机和面,和面时间为6 min,和面机先慢速和面2 min,再快速和面2 min,最后慢速和面2 min,之后面絮放入自封袋中静置30 min。压面:将醒发完毕的面团放入压面机进行压面,先反复折叠压延15～20次后压成4 mm厚的面带,放入自封袋中静置20 min,静置后进行第二次压面,此次压面不折叠,厚度从4 mm到1 mm四个档,每个档位压延3次最后压成 1 mm厚的面带。切面:将压好的面片切成20 cm长,用切刀切成5 mm宽的面条[3]。

1.2.2高静压处理将面条样品装入PET-PE复合真空袋中,每袋装40根,用真空封口机封口,抽气2 s,热封8 s。放入高静压设备中,进行不同条件的高静压处理。

高静压处理条件控制如高静压压力、高静压温度和高静压保压时间,是通过调节设备控制面板设置参数来完成。

1.2.3最佳煮制时间测定每次取20根面条,放入盛有500 mL沸水的汤锅中(电磁炉的功率为 1000 W),用秒表进行计时,每隔15 s取样一次,迅速地将样品置入冷水中冷却,用小刀将面条切断,观察面条内部的硬芯,当硬芯消失时样品所对应的煮面时间即为最佳煮制时间,测量重复三次[14]。

1.2.4糊化度测定将面条样品在50 ℃条件下烘干[15],然后在粉碎机中粉碎,过60目筛,采用酶解法测定。每个样品测定三次,取平均值[16]。

1.2.5质构性质测定坚实度测定:采用压缩测试模式,选用有机玻璃刀具A/LKB-F探头,每次取三根面条并排放置于测试平台上,每个样品测定5次,取平均值。测定参数:测前速度:N/A;测试速度:0.17 mm/s;测后速度:10.0 mm/s;测试距离:4.5 mm;数据获取率:400 pps。

粘着性测定:采用粘性测试模式,选用HDP/PFS粘性测试探头,每次取5根面条并排放置于测试平台上,再将黑色夹板固定好测试,每个样品测定5次,取平均值。测定参数:测前速度:1.0 mm/s;测试速度:0.5 mm/s;测后速度:10.0 mm/s;压力:1000 g;压力时间:2 s;触发力:Auto-20 g;后撤距离:10.0 mm;数据获取率:500 pps[14,17]。

1.2.6菌落总数测定面条样品置于4 ℃环境中保存,分别在储存0、7、14、21 d后,测定菌落总数,参考GB 47892-2010 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定[18-20]。

1.2.7浑汤现象测定利用分光光度计,以蒸馏水为参照,在620 nm波长处测定面汤的透光率,每个样品测定三次[14]。

1.2.8感官评价采用8人小组打分制,参考SB/T10137-93,对表1中的各项指标进行打分[12]。

1.2.9高静压处理条件单因素实验

1.2.9.1高静压保压压力对面条最佳煮制时间的影响分别制备5组面条样品,分别按100、200、300、400、500 MPa控制保压压力,在时间7 min,温度20 ℃条件下处理,测定最佳煮制时间,记录数据。

1.2.9.2高静压保压时间对面条最佳煮制时间的影响分别制备5组面条样品,分别按1、4、7、10、13 min控制保压时间,在压力300 MPa,温度20 ℃条件下处理,测定最佳煮制时间,记录数据。

1.2.9.3高静压保压温度对面条最佳煮制时间的影响分别制备5组面条样品,分别按20、25、30 ℃控制保压温度,在压力300 MPa,时间7 min条件下处理,测定最佳煮制时间,记录数据。

1.2.10高静压处理条件正交实验根据单因素实验的结果,选取压力、时间、温度为因素,进行L9(33)正交实验[21](表2),以最佳煮制时间、糊化度、菌落总数、质构性质为指标进行考察。

表2　高静压处理正交实验L9(33)因素水平表Table 2　Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.11高静压面条工艺正交实验优组合验证根据正交实验的结果,选取高静压处理条件为400 MPa,10 min,20 ℃、500 MPa,4 min,20 ℃、500 MPa,7 min,20 ℃的面条,进行优组合验证实验,以最佳煮制时间、透光率、煮后质构性质、感官评价为指标进行考察,确定最佳工艺条件。

所有数据利用excel2010进行处理分析。

2　结果与分析

2.1高静压处理条件单因素实验

2.1.1高静压保压压力对面条最佳煮制时间的影响从图1中可以看出,随着压力的升高,面条的最佳煮制时间逐渐减少,组间差异性显著(p<0.05),压力值在300 MPa到400 MPa之间时,最佳煮制时间减少量最多。500 MPa处理条件下,面条最佳煮制时间最短,比未经高静压处理的面条样品减少了50.3%,可见高静压处理对缩短面条的蒸煮时间、提高食品的速食性有着很好的效果。

图1　高静压保压压力对面条最佳煮制时间的影响Fig.1　Effect of HHP pressure on the optimum cooking time of noodles

高静压处理能够缩短面条最佳煮制时间的主要原因是高压可以破坏淀粉的结晶结构,使氢键断裂,压力作为一种能量传递给水分子和淀粉分子,首先在淀粉颗粒无定型区与水结合,使淀粉颗粒膨胀及结晶区变形,并导致结晶区与水接近程度提高,淀粉颗粒结构破坏增强,从而使淀粉颗粒更易与水结合,缩短了面条的蒸煮时间[11,22]。且压力增大,对淀粉结构的破坏作用增强,使蒸煮时间缩短[23]。

叶怀义等人研究还发现压力达到300 MPa以上时,小麦淀粉的糊化焓明显减小,可以节省加工能源[24]。本实验中压力值从400 MPa升高到500 MPa,最佳煮制时间缩短量相对前阶段减小,且考虑到后期正交实验高压设备不能承受过高压力和过长的时间,以及节约能源方面的因素,确定高压值300、400、500 MPa为正交实验条件。

2.1.2高静压保压时间对面条最佳煮制时间影响从图2可以看出,高静压作用时间加长,面条最佳煮制时间整体呈减少趋势,保压时间10 min到13 min差异不显著(p>0.05),其余处理组间差异显著(p<0.05)。与2.1.1中叙述的原因相似,时间的延长可以增强对淀粉结构的破坏作用,进一步促进淀粉颗粒与水结合,缩短蒸煮时间。

图2　高静压保压时间对面条最佳煮制时间影响Fig.2　Effect of HHP time on the optimum cooking time of noodles

压力传递是瞬间作用,但分子运动、结构调整需要一定时间,在较短时间内可以降低糊化焓,缩短蒸煮时间,时间延长,变化在定压下将趋于定值,增大压力会减少结构调整的时间[23]。所以综合考虑设备在正交实验中的承受能力以及经济节能因素,确定时间4、7、10 min为正交实验条件。

2.1.3高静压保压温度对面条最佳煮制时间的影响从图3可以看出,随着温度的升高,面条最佳煮制时间的减少比较平缓,处理组间差异不显著(p>0.05)。由于高静压处理的温度普遍不高(<50 ℃),且温度升高比较困难,本次实验温度设置不高。可能在常温温度范围内温度所提供的能量相对于高压力值而言对淀粉结构的影响小,故煮制时间变化不大。考虑到在正交实验中温度可能会和压力、时间产生协同作用[25],故保留该因素变量,且高静压处理的温度受室温影响很难低于20 ℃,确定正交实验条件为20、25、30 ℃。

图3　高静压保压温度对面条最佳煮制时间影响Fig.3　Effect of HHP temperature on the optimum cooking time of noodles

2.2高静压处理条件正交实验

2.2.1面条最佳煮制时间和糊化度研究根据表3,通过极差R值的比较,可知影响面条煮制时间和糊化度的主次因素顺序皆为:压力>时间>温度,且糊化度的增长趋势基本与最佳煮制时间的变化同步。未经高静压处理的面条样品糊化度为15.75%,正交实验中经过高静压处理后的面条样品糊化度都有所提升,进一步表明高静压通过对淀粉结构的影响,改善了淀粉的糊化性质,缩短了最佳煮制时间。

表3　面条最佳煮制时间和糊化度正交实验设计结果及分析Table 3　Results and analysis of orthogonal experiment of optimum cooking time of noodles and degree of gelatinization

综合表4和表5,F检验结果表明,压力和时间对最佳煮制时间有显著性影响,压力对糊化度也有显著性影响,时间对糊化度无显著性影响,温度作用对最佳煮制时间和糊化度都没有显著性影响,这可能是因为温度梯度较小的关系。因此以最佳煮制时间作为主要评判指标,压力是影响本实验结果的关键因素,常温温度范围内温度对实验结果影响不大,后期优组合验证中将温度条件定为20 ℃。温度条件确定为C1后,不宜再选取极差分析确定的最优条件A3B3C3为优组合实验条件。在选取优组合实验的压力和时间条件时,因为压力对结果的影响最大,且压力越大,时间越长,面条的最佳煮制时间越短,正交实验中6～9组压力和时间处理条件为A2B3,A3B1,A3B2,A3B3,处理后的面条最佳煮制时间也比较短,符合上述优选规律,适宜在其中选取优组合条件,但具体选择仍需参考其他实验指标。

表4　面条最佳煮制时间正交实验方差分析Table 4　Orthogonal experiment anova analysis of optimum cooking time of noodles

注:**:p<0.01差异极显著,*：0.01

表5　糊化度正交实验方差分析Table 5　Orthogonal experiment anova analysis of degree of gelatinization

2.2.2菌落总数研究除最佳煮制时间外,还需要对正交实验中各工艺组合的灭菌效果进行考察。正交实验1～3组保压压力为300MPa,4～6组保压压力为400 MPa,7～9组保压压力为500 MPa,实验中未处理样品三周内菌落总数的变化范围是1.7×102～106cfu/g。由图4可以看出,保压压力高的处理组菌落生长速度缓慢。高静压杀菌的主要原因是微生物细胞壁、细胞膜受高压破坏,结构松解,通透性改变,酶受高压破坏失活,微生物正常生理代谢受到抑制[26]。参考文献[27],正交7、8、9组的面条样品4 ℃条件下保质期可以达到三周,正交5、6组的面条保质期可以达到两周以上,比较适宜生产销售。

2.2.3质构性质研究利用质构仪可以对面条的不同质地品质指标进行客观评价,选取优组合还需要对正交实验中各工艺组合面条在质构性质方面的差异进行考察。从图5可以看出,高静压处理对面条的粘着性影响不大,除正交2组及正交8组外,处理组间差异均不显著(p>0.05),此时面条未经水煮,含水量不高,淀粉结构的破坏未能使粘度有比较大的变化。但高静压处理对面条的坚实度有显著影响(p<0.05),各处理组的压力条件如2.2.2中描述有递增趋势,坚实度随处理的顺序有一定的增大趋势,这可能是因为高压可以增强蛋白质二硫键的交联作用,面筋强度增加,增大了面条的硬度[28-29]。硬度过大会对感官评价有负影响,因此正交9组虽然在2.2.1和2.2.2实验中指标效果好,但因硬度偏大,不宜被选为优组合实验条件。

表6　正交实验优组合验证结果Table 6　Results of optimal combination in orthogonal experiment

图4　面条4 ℃条件储存下菌落总数变化情况Fig.4　The change of the total number of colonies noodles storage under 4 ℃

注:字母相同表示无显著性差异,字母不相同表示有显著性差异。

图5　高静压处理面条坚实度和粘着性变化情况Fig.5　The change of firmness and adhesion of noodles processed by HHP

综上,由于常温温度范围内温度对面条的最佳煮制时间和糊化度无显著性影响,在优组合验证实验中选取20 ℃为温度条件,并综合菌落总数、质构性质等指标,选取正交6、7、8组的压力和时间条件作为优组合条件,即三组优组合实验条件为:400 MPa、10 min、20 ℃;500 MPa、4 min、20 ℃和500 MPa、7 min、20 ℃。

2.3正交实验优组合验证

由表6可以看出,优组合验证结果基本符合正交实验结果。结合质构性质和感官评价,发现经过高静压处理的面条表面更加光滑致密,滑口感、咀嚼性更好,但500 MPa,7 min,20 ℃条件处理面条硬度较高,咀嚼费力,感官评分较低,不适宜生产销售。综合各项指标及经济能源因素,选取400 MPa,10 min,20 ℃为最佳高静压生产工艺条件。

3　结论

通过单因素实验得出,高静压处理可以显著缩短面条的最佳煮制时间,适宜作为新技术生产方便湿面条。且最佳煮制时间基本随压力增大和时间增加呈下降趋势,温度的单一性变化对最佳煮制时间的影响不显著。进一步的正交实验和感官评价表明,三个高静压处理因素对面条的最佳煮制时间和糊化度显著性影响大小排序为:压力>时间>温度,常温温度范围内温度对结果的影响仍然不显著。高静压处理还可以显著地降低菌落生长速率,延长保质期,但过高的处理压力和时间会使面条硬度增加,降低感官效果。综合各项指标,得出高静压方便湿面条的最佳加工工艺条件为400 MPa,10 min,20 ℃,最佳煮制时间缩短为185 s,口感、风味、外形良好,保质期可达两周以上,消费者可根据个人喜好适当调整煮面时间。

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Study on the production of the wet instant noodle by the technology of high hydrostatic pressure

WANG Shan,LIU Xin-ran,LI Qin-yuan,SHEN Qun,CHEN Yan-hui*

(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China)

By using HHP(High Hydrostatic Pressure)technology for secondary processing fresh noodles and changing three HHP processing conditions of pressure(100～500 MPa),time(1～7 min)and temperature(20～30 ℃)in single factor experiment,orthogonal experiment conditions were determined according to optimum cooking time. And in orthogonal experiment,several properties including optimum cooking time,degree of gelatinization,total number of colonies and texture properties were measured . Combined with sensory evaluation,the result showed the best HHP processing conditions were 400 MPa for pressure,10 min for time and 20 ℃ for temperature. Under the conditions,the optimum cooking time can be shortened to 185 s,and shelf life could reach more than two weeks.

instant noodle;HHP;optimum cooking time

2015-06-03

王珊(1994-),女,本科,研究方向:食品科学与工程,E-mail:wangshanguodong@sohu.com。

陈燕卉(1957-),女,硕士,副教授,研究方向:食品加工与安全,E-mail:foodcyh@163.com。

科技部“十二五”科技支撑项目(014BAD04B02)。

TS217.1

B

1002-0306(2016)03-0229-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.03.040