酸度调节剂对菠菜生湿面褐变及品质的影响

程玲玲， 朱科学， 郭晓娜

(江南大学食品学院，无锡 214122)

面条是中国的传统主食，相比传统挂面，生湿面具有口感筋道爽滑、面香味浓郁等特点，因而深受消费者的青睐。菠菜含有丰富的维生素K、维生素A、叶酸等维生素，以及镁、钾、铁等矿物质[1]。将菠菜汁与小麦粉混合制成的菠菜生湿面兼具营养价值高且口感良好的特点，符合现代人营养健康的饮食需求。然而，由于含水量高、酚类物质和叶绿素等含量丰富，菠菜生湿面在储藏过程中会逐渐变黄变暗。菠菜生湿面的变色可能是酶促褐变、非酶促褐变和叶绿素降解造成的[2，3]。酶促褐变是由于多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)催化单酚羟基化为二羟基苯酚，再氧化为苯醌，苯醌能与氨基酸和酚类物质等发生反应，生成有色物质[4]。此外，非酶促褐变也会发生，生鲜面的非酶促褐变机制非常复杂，且目前尚无有效的措施可以抑制面条的非酶促褐变。有研究表明生鲜面的非酶促褐变可能和含有芳香族氨基酸的蛋白质有关，低温美拉德反应也可能参与了面条的非酶促褐变[5]。添加柠檬酸、半胱氨酸等抑制剂或是采用热处理钝化PPO活性均可以抑制生湿面褐变。叶绿素为菠菜生湿面的主要呈色物质，其对热、光、氧气、酸性条件等非常敏感。酸性条件下，叶绿素卟啉环中的镁原子很容易被氢离子取代，导致绿色的叶绿素变成橄榄褐色的脱镁叶绿素[2]。对果蔬进行预处理以钝化引起叶绿素降解的酶或采用金属离子取代叶绿素吡咯环中心的镁原子是抑制叶绿素降解的常用手段[6,7]。

目前关于菠菜生鲜面的研究主要集中在品质改良方面，而关于延缓菠菜生鲜面褐变的研究较少。赵迪等[8]研究发现将D-异抗坏血酸钠、叶绿素铜钠盐、氯化钠复配可以改善储藏过程中菠菜生鲜面色泽和品质的变化。张笑笑等[9]报道了菠菜和水的比例以及菠菜浆和盐的添加量均会影响菠菜生湿面的口感。pH不仅会影响叶绿素的降解，还会影响生湿面的褐变及品质。Asenstorfer等[5]研究表明将生湿面pH调节到4以下时基本可以完全抑制由PPO引起的酶促褐变。Guo等[10]研究发现加碱可以引起蛋白质中化学键的变化，增大面条的弹性和硬度，从而改善面团的品质。目前针对pH对生湿面的影响研究主要集中在面条的保鲜方面，但关于pH对生湿面褐变的影响研究较少。本研究通过测定菠菜生湿面多酚氧化酶活性、叶绿素和游离酚含量，以及相关的品质特性，旨在探讨不同酸度调节剂对菠菜生湿面褐变及品质的影响规律。

1 材料与方法

1.1 实验材料

麦芯粉(含水量14.10%，蛋白质10.10%)；菠菜；碳酸钠、碳酸钾、柠檬酸均为食品级。

1.2 仪器与设备

JMTD-168 /140型实验面条机，JHMZ200型针式和面机，TA.XTplus型物性分析仪，CR-400型色差计，EPOCH2T型酶标仪，TU-1810型紫外可见分光光度计，HR2100/60料理机。

1.3 方法

1.3.1 菠菜生湿面条的制作

将清洗干净并沥干水分的菠菜与去离子水(4 ℃)以2∶3的比例放入料理机中破碎3 min，用8层纱布过滤后即为菠菜汁，使用前4 ℃避光储藏。称取200 g小麦粉于针式和面机中，然后分别称取碳酸钾(0.22、0.42、0.8 g)、碳酸钠(0.2、0.3、0.6 g)以及柠檬酸(0.22、0.84 g)溶于62 g菠菜汁中，将溶解好的菠菜汁倒入和面机，和面时间为5 min，然后将制成的面团置于醒发箱中(25 ℃，相对湿度80%)静置熟化20 min。将熟化好的面团连续压延15道至面片厚度为1 mm，切条后包装，置于25 ℃环境中避光储藏。

1.3.2 pH的测定

将10 g破碎的生湿面条与90 mL去离子水混合1 min，然后使用pH计测定混合物的pH[11]，重复测定3次。

1.3.3 色差值的测定

将压延好的面片切成10 cm×10 cm的大小，使用色差计测定菠菜生湿面的颜色。记录面片正反面不同位置共6个点的颜色值。然后将包装好的面片置于25 ℃避光放置24 h，再次记录24 h后的面片颜色值。以L*(0～100，0表示黑色，100表示白色)、a*(“+”方向增加表示红色值增加，“-”方向增加表示绿色值增加)和b*(“+”方向增加表示黄色值增加，“-”方向增加表示蓝色值增加)评价菠菜生湿面的颜色。ΔE*表示储藏24 h后菠菜生鲜面的总体褐变程度。计算公式为：

1.3.4 多酚氧化酶活性的测定

根据Yadav等[12]的方法稍作改进。将4 g研磨成80目的菠菜面条冻干粉末与10 mL磷酸盐缓冲液(0.1 mol/L，pH 6.0)混合，4oC振荡提取24 h后离心(4 ℃，10 615 g/min，20 min)，上清液即为粗酶液。移取250 μL上清液至96孔板中，加入50 μL邻苯二酚溶液(0.1 mol/L，由磷酸盐缓冲液配制)。在37 ℃测定PPO活性，测试时间间隔为1 min，测试波长为420 nm，测定时间为5 min。每克样品在1分钟内吸光度增大0.001定义为1个多酚氧化酶活单位[U/(g·min)]。

1.3.5 叶绿素含量的测定

根据Weemaes等[13]的方法稍作改进。称取2.5 g研磨成80目的菠菜面条冻干粉末于棕色离心管中，加入10 mL 80%丙酮溶液，振荡提取10 min后离心(4 ℃，10 000 g/min，5 min)。重复提取3次。收集4次上清液并过滤，然后使用紫外可见分光光度计在663 nm和645 nm处测量提取物的吸光度。总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的计算方法为：

总叶绿素/(mg/L)=20.21OD645+8.02OD663

叶绿素a/(mg/L)=12.7OD663-2.69OD645

叶绿素b/(mg/L)=22.9OD645-4.68OD663

1.3.6 游离酚含量的测定

根据Levent等[14]的方法稍作修改。将0.4 g研磨成80目的菠菜生湿面条冻干粉末与4 mL 70 ℃预热30 min的70%甲醇溶液混合，振荡提取10 min后离心(4 ℃，1 258 g/min，5 min)。将上清液转移至10 mL棕色容量瓶中，重复提取1次。将两次提取液混合后用70%甲醇溶液定容。将1 mL上清液与4 mL10%福林酚试剂混合均匀，反应3 min后，加入5 mL 7.5%Na2CO3溶液。室温下避光反应1 h。使用分光光度计在765 nm处测量混合物的吸光度。绘制没食子酸标准曲线确定游离酚含量。

1.3.7 品质特性的测定

1.3.7.1 质构测定根据AACC 66—50[15]的方法并稍作修改。将煮制最佳蒸煮时间的面条捞出，过冷水后吸干水分，每次取2根面条置于载物台上进行全质构的测定，全质构测定的探头选择P36R型，测前速度为2 mm/s，测试和测后速度均为0.8 mm/s，压缩比为75%，感应力为5 g，测试时间间隔为1 s，重复测定10次。

1.3.7.2 拉断力

根据Guan[16]的方法并稍作修改。将面条煮至最佳蒸煮时间后捞出过冷水，用滤纸吸干面条表面水分，每次将1根面条缠绕在探头的上下臂进行拉断力的测定，拉断力测试的探头选择A/SPR型，触发力为5 g，起始距离为10 mm，测前速度为2 mm/s，测试速度为3 mm/s，测后速度为10 mm/s，拉伸距离为150 mm，重复测定10次。

1.3.7.3 蒸煮损失

根据AACC 66—50[15]的方法并稍作修改。称取一定质量的菠菜生湿面放入沸水中煮制最佳蒸煮时间后捞出，然后将面汤冷却至室温后转移至500 mL容量瓶中。定容后量取100 mL面汤于恒重后的烧杯中加热，待烧杯中的水分蒸发至少于5 mL时，置于105 ℃烘箱内烘干至恒重。面条的蒸煮损失计算方法为：

式中：M为面汤中干物质质量/g；m为生湿面质量/g；W为生湿面含水量/%。

1.3.8 数据统计与分析

用SPSS17.0软件进行数据分析，选择Duncan分析，在P<0.05 检验水平上对数据进行显著性分析。所有数据均来自3次以上独立实验测定结果的平均值。

2 结果与讨论

2.1 酸度调节剂对菠菜生湿面褐变的影响

表1 酸度调节剂对菠菜生湿面褐变的影响

2.2 酸度调节剂对菠菜生湿面多酚氧化酶活性的影响

PPO被认为是引起生湿面条变色的主要因素[3]。不同酸度调节剂对菠菜生湿面PPO活性的影响如表2所示。菠菜生湿面初始多酚氧化酶活性随酸度调节剂添加量的增加呈下降趋势，对照组多酚氧化酶活性最高，为401.90 U/(g·min)，当碳酸钾、碳酸钠、柠檬酸添加量分别为0.4%、0.3%和0.42%时，菠菜生湿面初始多酚氧化酶活性有最小值。有研究表明，多酚氧化酶活性随pH变化的趋势近似双钟形，在最适pH时最高[19]。本实验中，未添加酸度调节剂的菠菜生湿面pH为6.24，其PPO活性最高，而添加了酸度调节剂的菠菜生湿面PPO活性均低于对照组。因此推测pH 6.24可能是菠菜生湿面中多酚氧化酶活性的最适pH。有研究表明，植物来源不同的PPO最适pH差别很大，Soysal等[20]从土耳其当地的一种硬粒小麦麸皮中分离出的PPO最适pH为5，而梁建兰等[21]从我国28种春小麦粉中提取的PPO最适pH约为7.6。因此推测可能是菠菜PPO的引入导致菠菜生湿面PPO最适pH发生变化。

当碳酸钾和碳酸钠添加量分别为0.4%和0.3%时，储藏24 h后菠菜生湿面多酚氧化酶活性呈上升趋势。这可能是由于当面条初始pH值较高时，生湿面多酚氧化酶活性受到抑制。然而，生鲜面富含碳水化合物，储藏过程中，大量繁殖的腐败微生物会利用碳水化合物产酸并降低pH，导致多酚氧化酶活性的升高[22]。此外，添加酸度调节剂的实验组在储藏过程中多酚氧化酶活性均低于对照组，这可能是酸度调节剂降低菠菜生湿面ΔL*的原因(表1)。

表2 酸度调节剂对菠菜生湿面多酚氧化酶活性的影响

2.3 酸度调节剂对菠菜生湿面叶绿素含量的影响

表3为不同酸度调节剂对菠菜生湿面叶绿素含量的影响(0 h和24 h)。只有柠檬酸可以显著降低菠菜生湿面初始叶绿素含量(pH 4.37～5.22)，而当生湿面pH处于6.24～9.31时，菠菜生湿面初始叶绿素含量无显著变化，说明在此pH范围内，碳酸钠和碳酸钾基本未影响生湿面加工过程中叶绿素的降解。

当碳酸钾和碳酸钠添加量分别为0.21%和0.3%时，储藏24 h后的菠菜生湿面总叶绿素含量最高，分别为137.66、135.47 μg/g。而此时，菠菜生湿面Δa*分别为0.27和0.87(表1)。但是，菠菜生湿面叶绿素b含量在储藏过程中保持稳定且不受碳酸钠和碳酸钾的影响，这可能是由于叶绿素b比叶绿素a更稳定[23]。加入柠檬酸后，菠菜生湿面储藏24 h后的叶绿素a、叶绿素b均低于对照组。综上所述，碳酸钾和碳酸钠主要通过抑制叶绿素a的降解抑制菠菜生湿面Δa*的变化。

表3 酸度调节剂对菠菜生湿面叶绿素含量的影响

2.4 酸度调节剂对菠菜生湿面游离酚含量的影响

酚类化合物是一种天然植物营养素，具有一个或多个芳香环和一个或多个羟基，酚类化合物具有许多生理功能[24]。小麦富含酚类化合物，其主要以游离态和结合态存在于小麦籽粒的外层麸皮中[25]。Jiang等[26]研究发现，由于游离酚比结合酚自由度更高，易于接触多酚氧化酶，因此酶促褐变的底物以游离酚为主。表4为酸度调节剂对菠菜生湿面游离酚含量的影响。储藏24 h，碳酸钾和碳酸钠对菠菜生湿面游离酚含量无显著影响(P>0.05)，而添加柠檬酸显著增加了(P<0.05)菠菜生湿面游离酚含量。有研究表明酸性条件可以促使部分结合酚转变成游离酚，从而增大了菠菜生湿面游离酚含量[27]。

表4 酸度调节剂对菠菜生湿面游离酚含量的影响

2.5 酸度调节剂对菠菜生湿面品质的影响

蒸煮损失、拉断力、硬度和咀嚼性是评价面条品质的关键指标。从表5可知，碳酸钠和碳酸钾的加入显著增加了(P<0.05)菠菜生湿面的硬度、咀嚼性和拉断力，且蒸煮损失随其添加量的增加而增加。其中，添加碳酸钠对菠菜生湿面蒸煮损失的影响大于碳酸钾。而柠檬酸的加入对菠菜生湿面的品质产生了一定的负面影响。有研究表明碱可以促进蛋白质交联，从而形成致密的蛋白质网络。硬度、咀嚼性和拉断力的增加可归因于致密的蛋白质网络[10]。碱性盐一方面通过增加一些ɑ-和γ-醇溶蛋白的溶解度增加面条的蒸煮损失[28]，另一方面加碱促进了淀粉在面条蒸煮过程中的膨胀程度，使之不能很好地嵌入蛋白质网络，进而导致蒸煮损失的增加[29]。此外，有研究表明酸性条件会使小麦面团蛋白质分子间静电排斥作用增加，使其蛋白质网络结构变得松散，所以不能较好地包裹淀粉[30]。这很可能是柠檬酸组面条咀嚼性和硬度下降以及蒸煮损失增加的原因。

表5 酸度调节剂对菠菜生湿面品质的影响

3 结论

碳酸钾和碳酸钠主要通过抑制菠菜生湿面PPO活性和叶绿素a的降解，从而显著降低了(P<0.05)生湿面的ΔE*。游离酚结果表明，仅有柠檬酸可以显著增加菠菜生湿面游离酚含量。对菠菜生湿面的品质分析可知，3种酸度调节剂均可以增大菠菜生湿面的蒸煮损失，且碳酸钠对生湿面蒸煮损失的影响高于碳酸钾。加入碳酸钾和碳酸钠均增加了菠菜生湿面的硬度、拉断力和咀嚼性，而柠檬酸对菠菜生湿面的品质有负面影响。因此，在实际生产中可以通过添加一定量的碳酸钠或碳酸钾抑制菠菜生湿面的褐变，但添加量过多可能会对面条蒸煮品质产生负面影响。