方便面生产中的物理_化学变化及其对产品质量的影响.pdf

第 18 卷 1997 年 第 9 3 期 月 郑州粮食学院学报 Journal of Zhengzhou Grain College Vol 18 No 3 Sep 1997 方便面生产中的物理 化学变化 及其对产品质量的影响 陆启玉1 翟俊仁2 马传国3 郑州粮食学院食品工程系1 院办2 油脂工程系3 郑州 450052 摘要 探讨方便面生产中发生的主要的物理变化及其化学变化对方便面质量的 影响 为方便面生产理论研究和生产控制提供了依据 关键词 方便面 变化 质量 中图分类号 TS217 0 前言 如何改进方便面加工工艺和设备以提高产品质量一直是食品研究人员和方便面生产企业 不断探索的课题 尤其在目前方便面市场竞争日益激烈的情况下 改进加工方法 提高产品质 量就显得更为重要 人们在这方面进行了不少尝试 如原材料选择 添加剂使用 改进生产工艺 等 而且收到了一定效果 但这种探索往往与理论脱离 有一定盲目性 因而走弯路较多 运用 食品化学 物理化学 食品生物化学的理论探讨方便面生产中的变化 而且把这种探讨上升为 理论已成为一个发展趋势 在这方面的研究内容很多 如和面 油炸中发生的物理变化 化学变 化 和面 熟化中的生物化学变化等 这些变化对方便面生产操作和质量都有一定影响 运用现 代理论指导生产 解决生产中的疑难问题就会事半功倍 1 物理变化 方便面生产中的物理变化是多方面的 对生产操作 产品质量影响最明显的是水分和油脂 含量的变化 1 1 含水的变化 原料面粉一般含水 12 14 该水分为面粉的安全水分 和面后面团含水一般达到 30 32 和面后水分的存在形式有化学结合水 物理化学结合水和机械结合水 含水的多 少直接影响面团的流变学特性 含水太高面团粘度增加 可能会影响连续压片和折花成型 含 水太低会降低面团的延伸性 粘弹性 不利于其他工序的进行 和面工艺会影响水在面团中的 存在形式 如温度低 和面时间短 加入的水附在面粉颗粒表面而没来得及被蛋白质 淀粉完全 收稿日期 1997 03 11 陆启玉 男 40 岁 副教授 吸收 这样虽然加水量足够 但面团的加工性能仍较差 而且粘度大 面团的性能不但决定于其 含水量 而且还取决于水的活度 aw 水的活度随着温度的增加而增加 和面时一般要求 aw为 0 8 左右 这时分子动能较大 有 利于淀粉 蛋白质吸水 若和面温度偏低 aw值变小 面团性能则较差 在熟化工序中 面团含水的变化有两个方面 一是由于熟化机是敞口的 将会有部分水分 挥发 二是面团内部水分迁移 结果是水分均匀化 面粉颗粒表面的游离水被蛋白质 淀粉吸 收 会进一步提高湿面筋的数量和质量 在蒸煮工序中 低温的面条刚进入隧道式蒸锅 部分蒸汽会在面条表面冷凝下来 因而面 条的水分是增加的 增加水分对糊化是有利的 在油炸工序中 水分含量由 35 左右逐步降低到 8 以下 其脱水速度由以下数学公式表 达 11 I kC0 w n kC0D t n 式中 k 为导温系数 w 为湿含量 D为导湿温系数 n 为等湿面间的垂直距离 C0为单位湿物料 容积内绝对干物质重量 其中 k 也是随温度而变化的量 k 1 102 t 290 14 在油炸过程中 脱水速度是不断变化的 变化曲线如图 1 所示 人们一般希望油炸初期 的脱水速度尽量降低 以减少产品含油 从上 式看出 降低温度就能达到这一目的 从图 1 曲线看 直线 1 是理想状态 曲线 2 优于曲线 3 曲线 3 又优于曲线 4 作为方便面产品 其 水分含量不是越低越好 太低的含水不仅碎头 含量增加 而且还会影响产品保存期 当水分 活度aw在 0 25 左右 水分含量为 3 7 图 1 油炸脱水曲线 时 产品质量稳定 微生物不能生长 油脂氧化速度最低 若水分低于 3 方便面在贮存过程 中氧化速度明显提高 6 因此可以推断少量的水分含量能降低方便面中油脂氧化的速率 究其 原因是 水能破坏自由基形成 以氢键形式与过氧化物结合 降低其生成其他产物的速 度 与金属离子作用或与其形成水合物 降低金属的催化作用 10 1 2 含油的变化 在油炸工序前 面条中的含油量是基本稳定的 若生产中不添加含油成分 其中的含油就 是原料面粉中的含油 尽管在和面 熟化 压片及蒸煮中有水分的变化 但面的干基含油是基本 不变的 大约为 0 01 1 8 在油炸工序 面块含油由 0 9 1 8 逐步增加到 24 左 右 面条中含油增加的速度与脱水速度有密切关系 只要油炸时间一定 降低开始节段的脱水 速度 使产品出锅时达到产品含水要求即可 这可以降低产品含油 控制产品含油不仅可以降 低产品成本 同时提供低含油食品也是消费者健康的需要 64郑州粮食学院学报第 18 卷 2 化学变化 2 1 添加剂之间的反应 方便面生产中添加了不少添加剂 如抗氧化剂 食用碱 食盐 复合磷酸盐及其起酥性添加 剂等 这些添加剂在和面之前采用了一定的预处理手段 以便能均匀加入 这些添加剂会发生 一系列的反应 从而对面团产生作用 这些作用有正面的 也有反面的 氧化剂是常用的面团改良剂 如 CaO2 K2BrO4等 过氧化钙对面团的作用机理如下 CaO2 H2OCa OH 2 O R S H O H S RR S S R H2O 产生的生态氧能够改善面筋的形成 使之形成大的面筋网络 并包围吸水后而具有一定可 塑性的淀粉 从而得到具有一定弹性 延伸性的面团 12 同时产生的 Ca OH 2为强碱 对面团 的 pH 值有一定的改变 在设计面团配方时应考虑到这一点 味精能与加入的碱或酸反应 反应式如下 NaC5H8O4N NaOHNa2C5H7O4N H2O NaC5H8O4N HClC5H9O4N NaCl 这两种情况都使味精的鲜味降低 pH 值为 7 时味精的鲜味最高 3 因而在方便面着味时 把味 精溶液加入碱性面粉中 味精的鲜味大大降低了 从另一个角度看 大量味精加入也使碱性降 低 在一定程度上会降低面团的加工性能 加入的磷酸二氢钠 磷酸氢二钠 焦磷酸钠 偏磷酸钠等物质的水溶液 与其他添加剂如碳 酸钠 谷氨酸钠等也会有一些反应 从而会影响其改良面团的作用 所以在生产中 磷酸盐应单 独溶解后单独加入和面机 加入的碳酸氢铵 碳酸氢钠及酒石酸氢钾在加热后会发生如下反应 4 NaHCO3Na2CO3 CO2 NH4HCO3NH3 CO2 H 2O NaHCO3 HOOC CHOH 2COOKNaOOC CHOH 2COOK CO2 H2O 以上反应产生的气体能够使面条呈多孔性 但这类物质的加入会使面团 pH 值发生变化 在设计配方时应充分考虑 为了减慢方便面用油的氧化酸败速度 常在油中加入抗氧化剂 如 BHA BHT NDGA 及 TBHQ 等 在方便面油炸时 抗氧化剂会发生化学变化 反应式为 AH ROO R A ROOH RH 式中 AH 表示抗氧化剂 A 为抗氧化剂游离基 由于以上反应 油炸锅中的抗氧化剂不断 损失 因而要定量地 不断地补充抗氧化剂 2 2 天然色素的变化 小麦面粉中存在的胡萝卜素比较稳定 耐 pH 值变化 耐热 在 Zn Cu Sn 等离子作用下 也不易被破坏 能够被空气中的氧和氧化剂氧化而失去颜色 2 面粉中加入的面粉漂白剂 实 际上就是通过氧化胡萝卜素而起漂白作用的 65第 3 期陆启玉等 方便面生产中的物理 化学变化及其对产品质量的影响 小麦面粉中还存在另一类色素 既黄酮类物质 最主要的是黄酮及其黄酮醇类的衍生物 在自然条件下 这类物质在面粉中不显色 但在遇碱时会变黄色 其机理是黄酮类物质在碱性 条件下其苯并吡喃酮的 1 2 碳位间的 C O 键打开生成查耳酮结构所致 反应式为 O O OH H OH O 在酸性条件下 查耳酮又回复为闭环结构 于是颜色消失 黄酮类物质遇铁离子可变为蓝绿 色 2 根据以上机理 在方便面生产中 无论是用普通面粉 还是用漂白过的面粉作原料 加入 过多的食用碱会使面团显黄色 同时 盐水罐需用不锈钢制造 因为铁离子可能与黄酮类物质 反应从而使产品色泽变暗 2 3 油脂的劣化 方便面生产中油脂的劣化主要是在高温下发生的热氧化 聚合 水解及分解反应 2 3 1 热氧化 方便面生产中发生的油脂热氧化是在空气存在的条件下进行的 高温中的剧烈氧化反应 伴随着聚合或分解反应 高温下的氧化与低温下的自动氧化同为游离基反应 最初受氧攻击的 是饱和脂肪酸酯键附近位置或不饱和脂肪酸的双键位置 与低温下自动氧化不同的是饱和脂 肪酸也较激烈地发生氧化 5 在方便面生产中虽然选择饱和度较高的棕榈油作原料 但在油炸 中的氧化反应也决不能忽视 2 3 2 聚合 油炸中的聚合主要有氧化聚合和热聚合 氧化聚合的机理为 5 RO2 RO2 ROOR O2 RO2 R ROOR RO RO ROOR RO R ROR R R R R 热聚合的反应机理为 RCH CHCH CH R R CHCHCH2CHCR RCH CHCH CHR CH CH2CHCH R CH R 热聚合主要是亚油酸及亚麻酸酯之间的聚合 由于方便面煎炸油主要采用的是棕榈油 因 而发生的热聚合的机会是很少的 5 6 2 3 3 分解 煎炸油在高温下的分解可分为氧化分解和热分解 氧化分解进行时 饱和油脂和不饱和油脂分解情况是不同的 不饱和油脂的氧化分解是自 动氧化引起的 分解速度很快 分解产物有醛 酮 碳氢化合物 醇及脂肪酸等 饱和油脂的氧化 66郑州粮食学院学报第 18 卷 分解因其构成脂肪酸链的长短不同 氧化分解方式也不同 长碳链的脂肪酸氧化分解产物多为 8 9个碳的挥发性物质 而中碳链 8 9 个碳 脂肪酸氧化后很少打断碳链 A位氧化为醛 B位 氧化为甲基酮 C位氧化为 C 内酯 短碳链的脂肪酸组成的油脂一般不易被氧化分解 5 方便面油炸中 一般不易发生油脂的热分解 因为热分解一般在 290 300 的高温下才 会发生 5 但若出现局部过热现象 这种情况发生是有可能的 因而直接火加热的油炸设备不 是发展方向 2 3 4 水解 在油炸工序中 甘三酯与面条中挥发的水分或水蒸汽在高温下反应 水解为甘三酯与脂肪 酸 当加入新油时 水解速度是很慢的 当酸价增加到一定程度时 这各反应就会变得比较激 烈 5 6 9 油炸过程中发生的氧化 分解 聚合及水解引起了油脂一系烈的变化 如起泡性增加 色泽 变深 烟点降低 产生臭味等 这些称为油脂的劣化 5 劣化后的油脂对方便面质量有严重影 响 会使产品的酸价 过氧化值增高 产品色泽变深 产生不宜人的臭味等 因而方便面生产企 业要从油脂选择 加入抗氧化剂 减少铜 铁等金属离子的污染 适当增加油脂使用周转期 避 免油锅排气烟囱冷凝物回流 配方中减少酸性物质等几个方面减少或降低油脂的劣化速 度 3 生物化学变化 3 1 面粉中酶的作用 面粉中含有的酶主要有淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶等 面粉中的淀粉酶在和面 熟化及蒸煮过程中 由于水分的加入 搅拌等作用会使其活性增 强 7 能够水解淀粉 尤其是损伤淀粉 从而会降低面团粘度 影响加工性能 同时会使面粉中 水溶性物质增加 产品浸泡时糊汤现象严重 A 淀粉酶加热到 70 仍然具有较强的活性 在一 定范围内 温度越高 活性越强 当温度超过 95 时 A 淀粉酶才会被彻度钝化 而 B 淀粉酶的 稳定性较差 当加热至 70 时 其活力减少 50 几分钟后即被钝化 发芽小麦加工的面粉中 淀粉酶含量较高 1 在原料选择时应给以足够的重视 小麦面粉中的蛋白酶当有蛋白酶激活剂存在时 在和面 熟化过程中 因适宜的温度和水 分 蛋白酶活性大大增加 水解部分蛋白质 导致湿面筋含量减少 面团软化及粘度降低 这对 生产面条是十分不利的 出粉率高 加工精度低的面粉或发芽小麦面粉中含有较多的蛋白酶及 其激活剂 1 10 以其为原料生产方便面时 压片时易碎片 食用时筋力差 严重时难以生产出面 条 蛋白酶随着蒸煮 油炸时温度的升高而被钝化 3 2 淀粉糊化 湿面条进入蒸煮锅后 淀粉会被逐步糊化 影响糊化的因素是多方面的 湿面条含水量 蒸 煮时间 加热温度是影响糊化的主要因素 1 7 糖的存在会降低淀粉糊化速度 这方面双糖比单 糖的作用更明显 糖类具有增塑作用 并对淀粉分子之间形成结点区的干扰从而使凝胶程度降 低 脂肪的存在能够影响淀粉糊化 这是由于脂肪能与部分淀粉形成络合物阻止颗粒溶胀的原 因 8 淀粉糊化后其粘度变化过程为 加热后粘度逐步升高 到达峰值后粘度逐步降低 冷却 67第 3 期陆启玉等 方便面生产中的物理 化学变化及其对产品质量的影响 时 淀粉分子重新联合成凝胶 8 变性蛋白质和凝胶淀粉具有一定的弹性 冷却后粘度较低 方 便面蒸煮后其花纹相对固定就是基于这一原理 若不经过蒸煮 自动定量 自动切断 自动落 盒 方便面蒸煮时若糊化度太低 则会影响产品的复水性 若冷却不够 面条粘度太大 定量 切 断 折叠工序难以进行 3 3 非酶褐变 还原糖和胺在一定条件下会发生迈拉德反应 反应产物和进行的程度遵守化学反应热动 力学的普遍规律 象 pH 值 温度 反应物浓度及触媒等都很重要 在食品生产中 还原糖和蛋 白质共存时 在一定条件下能够发生这种反应 8 方便面生产原料面粉中含有蛋白质和单糖 在一定条件下会发生这种反应 产物会使产品显黄色 并产生一定香味 干吃面 生产时 有时 油炸锅出口温度超过 160 炸后产品具有宜人的香味和淡黄色 原因之一就是迈拉德反应所 致 油炸前 在面条表面喷洒葡萄糖和部分氨基酸溶液 产品产生金黄色并具有芳香气味其理 论依据也是迈拉德反应 面粉中还存在糖类 除了可能发生迈拉德反应外 还有可能发生焦糖化反应 该反应在酸 性或碱性条件下都能进行 但反应速度不同 2 9 方便面生产中面块一般呈碱性 发生焦糖化反 应的可能更大 方便面油炸时 当油温超过 150 时 面块呈黄色 这是迈拉德反应 焦糖化反应综合作用 的结果 哪个反应起主要作用尚不十分清楚 参考文献 1 陆启玉 方便面生产技术 郑州 中原农民出版社 1994 10 40 2 天津轻工业学院 无锡轻工业学院编 食品生物化学 北京 轻工业出版社 1985 403 405 414 415 3 刘 程 食品添加剂实用大全 北京 北京工业大学出版社 1994 95 4 天津轻工业学院 饼干 面包生产基础知识 北京 轻工业出版社 1985 44 46 5 丁纯孝译 油脂食品的劣化及其防止 1985 187 6 徐学兵 油脂化学 北京 中国商业出版社 1993 77 111 7 张守文 焙烤食品 哈尔滨 黑龙江科学技术出版社 1987 29 8 杨铭铎译 食品加工中的化学变化 哈尔滨 黑龙江科学技术出版社 1989 270 271 255 9 John M cle Man Principles of Food Chemistry International T homson Publishing 1993 25 30 10 Dominic W S Wong Mechanism and Theory In Food Chemistry PHD Publishecl by Va Nostrand 1992 92 97 11 无锡轻工业学院 天津轻工业学院编 食品工艺学 北京 轻工业出版社 1984 32 38 12 张为宪 高等食品化学 华香园出版社 1991 10 68郑州粮食学院学报第 18 卷 CHEMICAL AND PHYSICAL CHANGES AND THE EFFECT TO PRODUCT QUALITY IN THE PROCESS OF INSTANT NOODLES PRODUCTION Lu Qiyu 1 Zhai Junren2 Ma Chuanguo3 Food Engineering Department 1 President Off ice2 Oil Fat Engineering Dep artment 3 Zhengzhou Grain College Zhengzhou 450052 Abstract T he paper researches main chemical and physical changes and the effect to product quality in the process of instant noodles production and offers basis for production theory