劉 玲，馬鑫鑫，史趙建，胡新中,*

（1.陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西 西安 710119；2.西安交通大學醫(yī)學部公共衛(wèi)生學院，陜西 西安 710048）

面條是向面粉中加適量水，通過和面形成面絮/團，面絮/團餳發(fā)后再經(jīng)過不同的加工形式（例如壓、搟、拉、抻、扯、削、揪等）制成的面制品。作為我國的傳統(tǒng)主食之一，面條因其制作簡單、食用方便而受到消費者的喜愛，根據(jù)面條的水分含量，可分為生鮮面（切面）、半干面、干面（掛面），占面粉總消費量的39%[1]。生鮮面條因其水分含量高且分布均勻、面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成充分而實現(xiàn)了面筋對淀粉的充分包裹、蒸煮時間相對較短等特點，呈獻給消費者以優(yōu)良的口感，深受消費者喜愛。但是目前關(guān)于生鮮面條的研究多局限在不同原料和加工過程中面粉組分的特性對加工的影響、加工方式的影響和工藝優(yōu)化、水分含量的影響及品質(zhì)保持等方面[2-4]，從水分子運動角度關(guān)注生鮮面條成型過程中品質(zhì)形成及影響機制的研究相對較少。

面條是由淀粉（質(zhì)量分數(shù)60%～70%）、蛋白質(zhì)（質(zhì)量分數(shù)10%～15%）、戊聚糖（質(zhì)量分數(shù)1%～3%）等大分子聚合物組成的多相體系，其中，淀粉、蛋白質(zhì)和戊聚糖的吸水能力分別為自身質(zhì)量的0.3～10、3.5 倍和10 倍以上，各面粉組分自身的吸水差異性和內(nèi)部的水分狀態(tài)，可以經(jīng)由組分間的動態(tài)互作間接決定面條的質(zhì)構(gòu)等宏觀品質(zhì)特性[5-7]。面條制作就是將一個面粉組分與水分形成的各向異性體系經(jīng)過時效處理后變成各向同性的過程，受到原料內(nèi)因（蛋白質(zhì)、淀粉、戊聚糖等）和加工外因（水分添加量、和面、壓延次數(shù)、壓延間距等）的雙重調(diào)控[8-9]，水分不斷從一個區(qū)域到另一個區(qū)域的散失或獲得，是一個動態(tài)遷移的復雜過程，接近熱動力學平衡態(tài)，也就是達到面條的最佳狀態(tài)。目前，常用來檢測食品水分特性的技術(shù)有水分活度檢測技術(shù)、差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）技術(shù)[10]、低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LFNMR）技術(shù)[11]、近紅外光譜技術(shù)、高光譜成像技術(shù)[12]等。其中LF-NMR技術(shù)因其無損檢測、簡單快速、精確度高的優(yōu)勢，被廣泛應用于描繪食品中的水分遷移過程及水分分布情況，能夠準確地追蹤面條內(nèi)部水分趨于各向同性的過程。

生鮮面條的制作主要包括水合過程和能量輸入過程兩個階段。其中水合作用貫穿面條制作的整個過程，具有自發(fā)性和被動性的特點，集中體現(xiàn)在餳發(fā)階段；而能量輸入過程主要指機械力輸入，集中于和面、成型過程，并且水合作用也會隨著能量輸入程度的調(diào)整而發(fā)生變化。和面和餳發(fā)過程主要是促使小麥面粉中的淀粉顆粒和面筋蛋白通過親水性基團、極性基團與水形成氫鍵，將水分吸收至結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部，隨著時間的推移發(fā)生脹潤、黏連，同時不斷調(diào)整面絮/團內(nèi)部的水分狀態(tài)，形成松弛、連貫的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[13]。為了實現(xiàn)淀粉顆粒與松散面筋網(wǎng)絡(luò)之間的緊密嵌合，一般要進行成型過程，成型的方法主要有拉伸法、擠壓法和壓延法3 種[14]：拉伸法多為手工操作，如扯面，厚度一般為2.0～4.0 mm左右；擠壓法由擠壓機操作，如圓棍狀面條，直徑一般為1.0～2.0 mm左右；壓延法是目前最常用的一種方法，一般通過調(diào)整壓輥間距控制面條的最終厚度，厚度范圍較大，通過壓延法制作的生鮮面條厚度一般在1.0 mm左右。成型過程的目的是形成厚度一致、顏色均勻、平整光滑的面條，其厚度直接決定著食用口感及宏觀、微觀品質(zhì)。余曉宇等[15]研究了面條厚度對冷凍熟面復煮后品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著面條厚度的增加（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm），復煮冷凍熟面的硬度、拉伸強度、拉伸距離呈上升趨勢；王猛等[16]研究表明，面條的拉伸、硬度、咀嚼性與面條厚度呈正相關(guān)，彈性、回復性與面條的厚度、最佳蒸煮時間呈負相關(guān)。

分析不同壓延間距下生鮮面條中水分狀態(tài)及遷移的差異與變化特點，有助于理解壓延過程中小麥面粉組分與水分子的互作機制，明確不同壓延間距下生鮮面條品質(zhì)差異的理化結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，有利于進一步揭示“加工-（水分-結(jié)構(gòu)）-品質(zhì)”之間的關(guān)系，把握水分子對面條品質(zhì)的直接和間接影響途徑，對面制品加工提供一定的研究基礎(chǔ)及參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥面粉 五得利面粉集團有限公司；聚四氟乙烯帶（生料帶） 南美氟塑潔具有限公司；平板計數(shù)培養(yǎng)基北京奧博星生物技術(shù)有限責任公司；溴化鉀（光譜級）天津大茂化學試劑廠；戊二醛、異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate，F(xiàn)ITC）、羅丹明B、乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、5,5’-二硫代雙-2-硝基苯甲酸（5,5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)，DTNB）、二硫蘇糖醇（dithiothreitol，DTT）、考馬斯亮藍等有機試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

KMM770型和面機 東莞德龍健伍電器有限公司；JMTD168/140型壓面機 北京東方孚德技術(shù)發(fā)展有限公司；HD-5型智能水分活度儀 無錫市華科儀器儀表有限公司；Q2000型DSC分析儀、TA.XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀美國TA公司；NMI20-025型LF-NMR分析儀 上海紐邁電子科技有限公司；CM1950型切片機 德國萊卡公司；FV1200型激光共聚焦顯微鏡（confocal laser scanning microscopy，CLSM） 日本奧林巴斯株式會社；In Via Reflex型激光拉曼光譜（laser raman spectroscopy，LRS）儀 英國雷尼紹公司；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；LGJ-10C型四環(huán)凍干機 北京四環(huán)科學儀器廠有限公司。

1.3 方法

1.3.1 面條制作

稱取100 g面粉（含水量（12.6±0.1）%）于和面機中，以干基加入35%的水分，和面（50 r/min攪拌1 min、200 r/min攪拌2 min、100 r/min攪拌1 min）得到疏松雪花狀面絮，將面絮裝入自封袋中于室溫下靜置餳發(fā)30 min后進行壓延。壓延過程中通過調(diào)整壓面機輥間距（2.2、1.5、0.9 mm）控制面片厚度，每個厚度的面片共進行8 道同向壓延（前4 次均按照4.8 mm 1 次、4.0 mm 1 次、3.0 mm 2 次的間距梯度進行初步成型，然后分別以2.2、1.5、0.9 mm間距重復壓延4 次），以得到表面光滑均勻的面片，最終將面片切成2 mm寬的面條，置于自封袋備用。

1.3.2 面條水分測定

1.3.2.1 水分含量及活度測定

參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》直接干燥法測定生鮮面條中的水分含量；使用經(jīng)飽和氯化鈉溶液校正的水分活度儀測定生鮮面條中的水分活度。每個樣品平行測定3 次。

1.3.2.2 DSC分析

參照劉銳等[11]的方法，測定生鮮面條內(nèi)部水分的可凍結(jié)性。稱取20 mg左右（精確至0.1 mg）的生鮮面條置于坩堝中，以5 ℃/min從室溫降至-40 ℃，然后再以5 ℃/min升溫至40 ℃，記錄樣品的焓變和溫度。計算時所需要的水分含量由1.3.2.1節(jié)方法測得，每個樣品平行測定3 次。

1.3.2.3 LF-NMR分析

將面片置于LF-NMR檢測管中，采用多層-回波脈沖序列進行掃描（參數(shù)設(shè)置為回波時間0.100 ms、采樣間隔時間2500 ms、數(shù)字增益3、回波個數(shù)1000、累加次數(shù)16），以獲取樣品內(nèi)水分子的衰減信號曲線，再通過瞬時重建迭代技術(shù)對衰減曲線進行反演，得到橫向弛豫時間T2的譜圖。每個樣品平行測定5 次。

1.3.2.4 核磁共振成像分析

采用自旋-回波脈沖序列從“Axial”方向觀察樣品中的水分分布情況。參數(shù)設(shè)置為重復時間400.00 ms、回波時間6.00 ms、矩陣256×256、層厚5 mm、掃描次數(shù)8。所得圖像為質(zhì)子密度圖像，為了便于觀察通常對所獲取的圖像加以偽彩處理。

1.3.3 CLSM觀察及分析

從面片上取出長方體狀（5 mm×5 mm×厚度）的樣品，將其置于體積分數(shù)2.5%的戊二醛溶液中固定4 h，再用冷凍切片機將樣品切成8 μm厚的薄片，滴加FITC（2.5 g/L）和羅丹明B（0.25 g/L）熒光染液，分別對淀粉和面筋蛋白進行染色[13]。使用CLSM觀察切片的微觀結(jié)構(gòu)，參數(shù)設(shè)置為放大倍數(shù)40，F(xiàn)ITC激發(fā)波長488 nm、發(fā)射波長518 nm，羅丹明B激發(fā)波長568 nm、發(fā)射波長625 nm。從每個樣品的不同部位共獲取20 張圖像，并用Image J和Angio Tool軟件對所得圖像的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行數(shù)字化定量分析[17-18]。其中Image J軟件先將圖像預處理成二值化灰度圖像，再通過自動閾值分割法將面筋蛋白的熒光信號進行分割，計算出面筋蛋白總面積所占百分比（PΣA，面筋蛋白總面積/圖像總面積）、各面筋蛋白碎片面積的平均值（?A）[17]及標準偏差（σA）；利用Angio Tool軟件則主要是對面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行精細分析，通過特征識別與計算獲取網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連接點密度（連接點個數(shù)/空白面積）、分支率（連接點個數(shù)/面筋蛋白面積）、平均長度、末端點率（末端點個數(shù)/面筋蛋白面積）和孔隙度。

1.3.4 LRS分析

采用LRS儀，使用532 nm的Nd:YAG激光器記錄生鮮面片的光譜圖。采集波數(shù)范圍400～4000 cm-1、分辨率4 c m-1、激光功率5%。每個樣品平行測定3 次。用Peak Fit 4.12軟件對圖譜進行蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析（1600～1700 cm-1）和二硫鍵構(gòu)象分析（500～550 cm-1）[19]。

1.3.5 面條蛋白質(zhì)分子間相互作用力測定

1.3.5.1 巰基、二硫鍵含量

參照Peng Jing等[20]的方法測定生鮮面條的巰基、二硫鍵含量。將制好的小麥鮮面置于-80 ℃預凍2 h，取出后立即凍干（-20 ℃、48 h），將干燥的面條磨粉備用。

游離巰基含量測定：精確稱取凍干面條粉末240 mg于50 mL離心管中，隨后加入4 mL的緩沖液A（0.2 mol/L Tris、8 mol/L尿素、3 mmol/L EDTA、1%的SDS，pH 8.0），室溫振蕩1 h，14000×g離心10 min，再向2 mL上清液中加入0.1 mL 10 mmol/L的DTNB反應液，充分振蕩搖勻，避光反應20 min后在412 nm波長處測量吸光度。

總巰基含量測定：精確稱取凍干面條粉末5 mg于10 mL離心管中，加入1 mL 40 mmol/L的DTT溶液（pH 8.0），充分搖勻，于60 ℃反應2 h，加入3 mL 100 mmol/L的醋酸丙酮溶液（-18 ℃）以終止反應，在-4 ℃、5000×g離心4 min，棄去上清液并用醋酸丙酮溶液將沉淀重復清洗3 次。隨后用該沉淀物測定樣品中的總巰基含量，測定方法與上述游離巰基含量測定方法一致。每個樣品平行測定3 次。樣品中的巰基、二硫鍵含量按照下式計算：

式中：A為吸光度；k為摩爾吸光系數(shù)/（L/（mol?cm））；b為吸收層厚度/cm。

1.3.5.2 氫鍵、離子鍵、疏水相互作用強度

參照Wang Kaiqiang等[21]的方法測定氫鍵、離子鍵及疏水相互作用強度。以0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖液（pH 7.0）為溶劑配制以下反應液：1）PA：0.05 mol/L NaCl；2）PB：0.6 mol/L NaCl；3）PC：0.6 mol/L NaCl＋1.5 mol/L尿素；4）PD：0.6 mol/L NaCl＋8 mol/L尿素。精確稱取100 mg的凍干面條粉末，加入5 mL的反應液，室溫反應20 min，于4 ℃左右攪拌1 h，3500×g離心25 min，采用考馬斯亮藍法在595 nm測定上清液吸光度，分別以PA和PB、PB和PC、PC和PD中可溶性蛋白含量之間的差異表示離子鍵、氫鍵、疏水相互作用的強度。同時也使用考馬斯亮藍法測定面條中的總蛋白質(zhì)含量。每個樣品平行測定4 次。

1.3.6 生鮮面條品質(zhì)特性測定

1.3.6.1 貯藏品質(zhì)

參照GB 4789.2—2016《食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》，將制作好的生鮮面條置于自封袋內(nèi)，于室溫儲存，分別在第0、1、2天時取樣測定微生物菌落總數(shù)。

1.3.6.2 蒸煮品質(zhì)

參照閆文芳等[22]的方法，取適量生鮮面條，在電磁爐上用小火烹煮直至白芯剛好消失為止，記錄此時間為最佳蒸煮時間；稱取一定量生鮮面條m1煮至最佳蒸煮時間，立即撈起，于冷水中冷浸1 min后放在濾水漏網(wǎng)上靜置3 min，用濾紙吸去面條表面多余水分，再次稱量m2；將煮面水和冷卻水定容至500 mL，量取50 mL面湯置于已烘干至質(zhì)量恒定的空燒杯m0中，在105 ℃烘箱烘干至質(zhì)量恒定m3。每個樣品平行測量3 次。計算公式如下：

1.3.6.3 質(zhì)構(gòu)特性

將生鮮面條煮至最佳蒸煮時間，冷卻瀝干后立刻進行測試。剪切測試參數(shù)設(shè)定為A/LKB探頭、測試模式Compression、測前速率1.0 mm/s、測中速率0.17 mm/s、測后速率10.0 mm/s、負載類型Auto-5g；拉伸測試參數(shù)設(shè)定為A/SPR探頭、測試模式Tension、測前速率1.0 mm/s、測中速率2.0 mm/s、測后速率2.0 mm/s、負載類型Auto-5g。每個樣品平行測定至少8 次。剪切測試與拉伸測試代表性圖譜及相關(guān)指標如圖1所示。

圖1 剪切測試與拉伸測試的代表性圖譜Fig.1 Representative curves of shear and tensile tests

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同壓延間距下生鮮面條水分特征分析

2.1.1 水分含量、活度、可凍結(jié)性

由表1可知，不同壓延間距下的生鮮面條水分含量無顯著差異（P＞0.05），在0.9 mm壓延間距下略有減少。水分活度隨著面條壓延間距的減小而降低，0.9 mm壓延間距下的生鮮面條水分活度顯著低于1.5 mm和2.2 mm壓延間距下的面條（P＜0.05）。此外，生鮮面條中可凍結(jié)水的占比也隨著面條壓延間距的減小而降低，不可凍結(jié)水占比則顯著增多（P＜0.05）。

表1 不同壓延間距下生鮮面條的水分含量、活度、可凍結(jié)性Table 1 Water content,water activity and freezability of fresh noodles processed at different sheeting gaps

以上結(jié)果表明，生鮮面條內(nèi)部的水分受壓延間距的影響十分顯著，并且較小的壓延間距會對水分子形成較大的束縛性，較大的壓延間距則會給予水分子更多的運動空間。這是因為當壓延間距過大時，生鮮面條單位面積上受到的機械作用力強度相對較小，不足以充分調(diào)整面片內(nèi)部面筋蛋白質(zhì)的聚合，結(jié)構(gòu)上存在更多的孔隙，同時也不利于水分的均勻分布及與其他物質(zhì)的結(jié)合，因此2.2 mm壓延間距下的生鮮面條表現(xiàn)出較大的可凍結(jié)水占比和較高的水分活度；隨著壓延間距的減小，面片所受機械力強度增大，這能夠促使面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的充分形成，也有利于淀粉顆粒在面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)中的緊密嵌合，同時表現(xiàn)為與水分子結(jié)合緊密，可凍結(jié)水占比減小，不可凍結(jié)水占比增大，且水分活度降低。整體來看，隨著壓延間距的減小，生鮮面條體系中的水分與其他組分的結(jié)合程度變得更加緊密，水分的可凍結(jié)性顯著降低，但隨著壓延間距減小到0.9 mm，面條總含水量略有減少（（34.31±0.16）%→（33.67±0.14）%），出現(xiàn)了部分水分散失的情況。

2.1.2 水分狀態(tài)

圖2A為不同壓延間距下生鮮面條中氫質(zhì)子的T2譜，每條T2譜中都有4 個氫質(zhì)子峰，表明樣品中的氫質(zhì)子處于4 種不同結(jié)合強度，根據(jù)其峰頂點的位置和弛豫時間范圍，將這4 類氫質(zhì)子分別定義為：0～0.25 ms（I型氫質(zhì)子）、0.25～2 ms（II型氫質(zhì)子）、2～30 ms（III型氫質(zhì)子）和30～200 ms（IV型氫質(zhì)子）[23]；隨著壓延間距的減小，I型氫質(zhì)子峰頂點時間沒有發(fā)生變化（0.081 ms），II型氫質(zhì)子峰頂點（1.030 ms-0.948 ms-0.889 ms）和III型氫質(zhì)子峰頂點時間（7.055 ms-6.136 ms-6.136 ms）均向短橫向弛豫時間方向偏移，IV型氫質(zhì)子的峰頂點（73.675 ms-92.185 ms-92.799 ms）向長橫向弛豫時間方向偏移。從圖2B可以發(fā)現(xiàn)，隨著壓延間距的減小，I型氫質(zhì)子占比逐漸增大，III型和IV型氫質(zhì)子占比逐漸減小，II型氫質(zhì)子所占比例先增多后減少（P＞0.05），在1.5 mm壓延間距時展現(xiàn)了最大值。

圖2 不同壓延間距下生鮮面條中氫質(zhì)子的存在狀態(tài)和遷移情況Fig.2 Hydrogen proton status and migration in fresh noodles processed at different sheeting gaps

以上結(jié)果表明，在不同壓延間距下的生鮮面條中主要存在4 類水分子，其中I型和II型氫質(zhì)子表示與面筋蛋白、淀粉顆粒結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合的水分子，自由度最??；III型氫質(zhì)子含量最高（約占70%），表示被束縛在面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)孔隙及淀粉等大分子物質(zhì)水合空隙內(nèi)部的水分子，結(jié)合不夠牢固，具有一定的流動性和自由度；IV型氫質(zhì)子則表示游離于面粉組分大分子以外的水分子，最易流動，自由度最高[24]。當壓延間距為2.2 mm時，面片受到的機械作用程度相對較小，不利于面團體系中水分與非水物質(zhì)的結(jié)合以及水分子的重新分布；隨著壓延間距減小至1.5 mm，壓延過程中面片所受的機械作用力增強，面片內(nèi)部的水分子與面粉物質(zhì)的結(jié)合程度也被增強，有利于水分與淀粉、蛋白質(zhì)的—OH、—NH2、—SH等基團發(fā)生質(zhì)子交換，水分子的運動能力被束縛，使得更多的水分子處于較強的結(jié)合狀態(tài)（III型和IV型轉(zhuǎn)化為I型和II型）；當壓延間距減小到0.9 mm時，面片內(nèi)部結(jié)合較強的那部分水分子伴隨著緊密的微觀結(jié)構(gòu)，含量并未發(fā)生明顯變化，同時，部分水分子（IV型）的結(jié)合強度在此時卻被削弱，這表明面片中部分面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，氫質(zhì)子被重新釋放，自由度增加，但IV型氫質(zhì)子占比（約占0.5%）非常小，整體來看，隨著壓延間距的減小，生鮮面條中水分子與其他組分結(jié)合的緊密程度仍處于被增強的狀態(tài)，水分自由度降低，結(jié)構(gòu)化程度更高。LF-NMR結(jié)果與水分活度、水分可凍結(jié)性所反映的結(jié)果一致，即隨著壓延間距的減小，水分子自由度降低，結(jié)構(gòu)化程度更高，但也出現(xiàn)了極少數(shù)氫質(zhì)子可能由于面筋結(jié)構(gòu)的部分破壞而被重新釋放，進而自由度增加的現(xiàn)象。

2.1.3 水分分布

如圖3所示，LF-NMR技術(shù)提供了生鮮小麥面條內(nèi)部的氫質(zhì)子分布情況，畫面中的螺旋樣圓形是將樣品卷好后，取固定高度的橫截面所得到的質(zhì)子密度圖像，添加偽彩后可用于分析不同壓延間距下生鮮面條內(nèi)部的水分分布情況，其中，不同的顏色代表該區(qū)域的氫質(zhì)子密度不同，顏色越接近紅色表示該區(qū)域的氫質(zhì)子密度越大?？梢杂^察到，2.2 mm壓延間距下的圖像中有呈橙紅色的區(qū)域即氫質(zhì)子密度大的區(qū)域，也有較多的黃綠斑點區(qū)域即氫質(zhì)子密度小的區(qū)域，表明水分分布很不均勻。而0.9 mm和1.5 mm壓延間距下的面片圖像呈相對較統(tǒng)一的橙紅色，表明其水分分布比較均勻。因此，質(zhì)子密度加權(quán)像的結(jié)果進一步證明了不同壓延間距下生鮮面條的水分差異，與T2圖譜所反映的結(jié)果一致。

圖3 不同壓延間距下生鮮面條中氫質(zhì)子的分布情況Fig.3 Hydrogen proton distribution in fresh noodles processed at different sheeting gaps

2.2 不同壓延間距下生鮮面條微觀結(jié)構(gòu)圖像及分析

采用CLSM觀察不同壓延間距下生鮮面條的微觀結(jié)構(gòu)，并對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖像進行數(shù)字化分析預處理，結(jié)果如圖4所示。由面筋蛋白和淀粉顆粒雙通道CLSM圖像（圖4A）可知，相較于0.9 mm和2.2 mm壓延間距下的生鮮面條，1.5 mm壓延間距下的生鮮面條中面筋蛋白對淀粉顆粒的包裹性較好，面筋蛋白和淀粉顆粒的分布均勻連續(xù)；由面筋蛋白單通道CLSM圖像和灰度圖像（圖4B、C），可以清晰地觀察到面筋網(wǎng)絡(luò)形成的完整程度和圓形孔洞的規(guī)則程度由高到低依次是1.5、0.9、2.2 mm；由Angio Tool軟件處理得到的面筋網(wǎng)絡(luò)特性分析圖像（圖4D）中綠色線條代表面筋蛋白質(zhì)的骨架、藍色點代表面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的分支節(jié)點，可以看到，2.2 mm壓延間距下面條面筋蛋白質(zhì)條帶長度小、碎片化明顯，隨著壓延間距的減小，面筋蛋白質(zhì)條帶長度增加、蛋白質(zhì)之間相互交聯(lián)、更加均勻連續(xù)，但是當壓延間距過小時，又出現(xiàn)了部分較小的蛋白質(zhì)段。

圖4 不同壓延間距下生鮮面條的微觀圖像及面筋網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化分析Fig.4 Microscopic images and digital analysis of gluten network in fresh noodles processed at different sheeting gaps

表2是使用Image J軟件與Angio Tool軟件對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖像進行數(shù)字化分析的結(jié)果。通過Image J軟件對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的熒光信號進行分析，可以獲得面筋蛋白總面積所占百分比（PΣA）、各面筋蛋白碎塊面積的平均值（?A）及標準偏差（σA），結(jié)果表明，與0.9 mm壓延間距下的生鮮面條相比，1.5 mm壓延間距下面條的PΣA值和?A值顯著增大，σA值顯著減小（P＜0.05），這表明此時面條面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的延展程度有所提高，并且面筋蛋白碎塊的大小更加均一。由Angio Tool軟件分析圖像可得到面筋蛋白的連接點密度、分支率、平均長度、末端點率、孔隙度等信息，其中分支率與面筋蛋白分布的均勻程度密切相關(guān)，高分支率表明面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻、成熟、充分；末端點率可用于表征面筋蛋白的連續(xù)性，較低的末端點率表明面筋網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性更好[13]；孔隙度也是評價面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的指標，由面筋蛋白的長度和包裹的淀粉顆粒大小決定，孔隙度越高表明面筋微觀結(jié)構(gòu)中存在越多的空隙，空隙中同時填充多個淀粉顆粒的可能性更大，從而使面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不規(guī)則且致密性降低[25]。與0.9 mm壓延間距下的生鮮面條相比，1.5 mm壓延間距下面條的面筋網(wǎng)絡(luò)連接點密度、分支率、蛋白平均長度顯著增大，末端點率、孔隙度顯著減?。≒＜0.05），表明此時的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)節(jié)點多，面筋網(wǎng)絡(luò)形成充分且蛋白質(zhì)條帶長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密孔隙少。另外，相較于2.2 mm壓延間距下的生鮮面條，0.9 mm壓延間距下的生鮮面條擁有較高的面筋網(wǎng)絡(luò)延展程度、面筋蛋白組分平均大小和較小的末端點率和孔隙度。從面筋網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化分析結(jié)果整體來看，面筋形成的良好程度由高到低依次是1.5、0.9、2.2 mm，與CLSM圖像觀察到的結(jié)果一致。

表2 不同壓延間距下生鮮面條微觀圖像的數(shù)字化分析Table 2 Digital analysis of gluten network in fresh noodles processed at different sheeting gaps

2.3 不同壓延間距下生鮮面條的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

采用LRS儀獲取了不同壓延間距下生鮮面條的拉曼光譜，譜圖中的酰胺I帶（1600～1700 cm-1）常被用來指認蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，不同的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)對應不同的拉曼光譜吸收峰[26-27]，各二級結(jié)構(gòu)相對含量如表3所示。α-螺旋是多肽鏈在氫鍵作用下形成的重復螺旋構(gòu)象；β-折疊是多條多肽鏈（分子間β-折疊）或者同一多肽鏈的不同肽段（分子內(nèi)β-折疊）在氫鍵作用下側(cè)向結(jié)合形成的片狀結(jié)構(gòu)；β-轉(zhuǎn)角是4 個氨基酸在氫鍵作用下用以連接β-折疊的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)[28]。Choi[29]和Li Man[30]等認為，相較于β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲而言，α-螺旋和β-折疊是比較有序、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲較為無序，穩(wěn)定性低。由表3可知，1.5 mm壓延間距下的生鮮面條有較多的β-折疊和α-螺旋結(jié)構(gòu)，這表明其面筋結(jié)構(gòu)更加有序且穩(wěn)定。維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要作用力是氫鍵，而氫鍵的形成又受到面團體系中水分存在狀態(tài)以及遷移特性的影響，結(jié)合不同壓延間距下生鮮面條水分分析的結(jié)果可以推測，適當?shù)膲貉訖C械作用力使得1.5 mm壓延間距下的面條具有較高的水分含量、較多結(jié)合較強的水分及均勻的水分分布，促進了氫鍵的形成，因此使得面條蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲傾向于轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定、有序的β-折疊和α-螺旋結(jié)構(gòu)。

表3 不同壓延間距下生鮮面片蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化Table 3 Changes in protein secondary structures in fresh noodles processed at different sheeting gaps

2.4 不同壓延間距下生鮮面條的分子間相互作用

表4羅列了不同壓延間距下生鮮面條中的分子間相互作用力強度。由2.3節(jié)結(jié)果推測，1.5 mm壓延間距下的生鮮面條具有連貫成熟的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)以及更為穩(wěn)定的蛋白二級結(jié)構(gòu)，這可能是由于面條體系中的氫鍵有所增強，這一推測通過表4被證實。然而，氫鍵的增強是由于面條中大分子物質(zhì)上的親水基團（酰胺基、羥基等）通過氫鍵作用結(jié)合了更多水分，表現(xiàn)為體系內(nèi)水分結(jié)合強度增加、自由度降低，與2.1節(jié)部分的結(jié)果也一致。除此之外，隨著壓延間距的減小，可以發(fā)現(xiàn)疏水相互作用呈先減小后增大的趨勢，且離子鍵作用持續(xù)增大（P＞0.05）。疏水相互作用反映面筋網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和聚集程度，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，組分之間的包裹結(jié)合越好，也就阻礙了組分表面的疏水基團發(fā)生作用，因此，1.5 mm壓延間距下的面條由于具有緊密充分的微觀結(jié)構(gòu)而形成了最弱的疏水相互作用；離子鍵強度隨壓延間距的減小而增大，這可能是由于隨著壓延間距的減小，面片所受的擠壓作用力持續(xù)增強，使得部分基團暴露，帶電荷基團間相互作用增強，表現(xiàn)為離子鍵強度的增大。

表4 不同壓延間距下生鮮面條中的分子間相互作用及構(gòu)象Table 4 Intermolecular interactions and conformations in fresh noodles processed at different sheeting gaps

二硫鍵是影響面筋蛋白的結(jié)構(gòu)和功能的重要因素[21]，分子內(nèi)二硫鍵可以使麥谷蛋白和麥醇溶蛋白分子正確折疊，維持蛋白質(zhì)分子的二、三級結(jié)構(gòu)；分子間二硫鍵可以參與形成麥谷蛋白聚合體，維持聚合體的四級結(jié)構(gòu)，二硫鍵是形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[1]。如圖5所示，由于C-C-S-S-C-C間鍵角（ζ、ψ、ξ）的差異，可將二硫鍵分為3 種：g-g-g（gauchegauche-gauche，500～515 cm-1）、t-g-g（trans-gauchegauche，515～530 cm-1）、t-g-t（trans-gauche-trans，530～550 cm-1），其中以g-g-g構(gòu)象最穩(wěn)定，t-g-t構(gòu)象最不穩(wěn)定[25,32]。由表4可以看出，當壓延間距為1.5 mm時，面條中具有較多的游離巰基和較少的二硫鍵，說明面條中蛋白質(zhì)的交聯(lián)情況變?nèi)?，但結(jié)合二硫鍵構(gòu)象來看，在壓延間距為1.5 mm時，g-g-g構(gòu)象占比明顯升高，說明二硫鍵的穩(wěn)定性更高。這表明生鮮面條的壓延間距并不是越小越好，0.9 mm的面條中二硫鍵含量雖高，但二硫鍵的穩(wěn)定性較差。

圖5 3 種二硫鍵構(gòu)象示意圖[31]Fig.5 Schematic representation of three conformations of disulfide bonds

2.5 不同壓延間距下生鮮面條品質(zhì)特征分析

2.5.1 貯藏品質(zhì)

生鮮面條營養(yǎng)豐富，微生物繁殖速率快。參照NY/T 1512—2014《綠色食品 生面食、米粉制品》中對生面食微生物菌落總數(shù)的規(guī)定（≤3×105CFU/g），結(jié)合圖6可以發(fā)現(xiàn)，不同壓延間距下的生鮮面條均在24 h以內(nèi)就發(fā)生了菌落總數(shù)超標的現(xiàn)象。此外，生鮮面條的微生物菌落總數(shù)隨著壓延間距的減小而有所降低，這是由于隨著壓延間距的減小，水分活度顯著下降（P＜0.05），可凍結(jié)水含量減少，水分結(jié)構(gòu)化程度增高，因此微生物的生長繁殖速率減緩，這體現(xiàn)了水分子可移動性對生鮮面條品質(zhì)的直接影響。

圖6 不同壓延間距下生鮮面條貯藏期間的菌落總數(shù)變化Fig.6 Change in total bacterial count in fresh noodles processed at different sheeting gaps

2.5.2 蒸煮品質(zhì)

如圖7A所示，隨著壓延間距的減小，水分的進入與熱傳導速率加快，面條最佳蒸煮時間也就會縮短（2.2 mm：220 s；1.5 mm：125 s；0.9 mm：50 s）。另外，由圖7B可知，0.9 mm壓延間距下生鮮面條的蒸煮吸水率顯著高于其他兩個壓延間距下的面條，這可能是因為在稱取相同質(zhì)量面條的情況下，0.9 mm壓延間距下的面條具有更加扁平的外表且根數(shù)相對較多，表明其延展性較強，增加了面條的吸水量。相較于2.2 mm壓延間距下的面條，1.5 mm壓延間距下的生鮮面條本身就具有較高的持水性（水分含量高且水分自由度?。业鞍踪|(zhì)網(wǎng)絡(luò)形成更加均勻緊密，在蒸煮過程中，麥谷蛋白受熱后會形成體積較大的聚合體，使得面筋網(wǎng)絡(luò)更加緊固，淀粉顆粒被緊密包裹，導致面條的吸水率和蒸煮損失率均減小；結(jié)合生鮮面條的微觀結(jié)構(gòu)可知，1.5 mm壓延間距下的面條面筋網(wǎng)絡(luò)均勻致密，淀粉顆粒不易從蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中脫落，因此蒸煮損失率較小，壓延間距過小破壞了部分面筋結(jié)構(gòu)，壓延間距過大導致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，均會使得蒸煮損失率增加。綜上，1.5 mm壓延間距時表現(xiàn)出較小的蒸煮吸水率和損失率，說明良好的水分存在狀態(tài)以及遷移特性和均勻致密的面筋微觀結(jié)構(gòu)給予了其較好的蒸煮品質(zhì)。

圖7 不同壓延間距下生鮮面條的蒸煮品質(zhì)Fig.7 Cooking quality of fresh noodles processed at different sheeting gaps

2.5.3 質(zhì)構(gòu)特性

通過質(zhì)構(gòu)儀配備的剪切探頭與拉伸探頭獲取了不同壓延間距下生鮮面條的硬度、彈性、緊密度、咀嚼性、延展性、斷裂力與斷裂距離，結(jié)果如表5所示。可以發(fā)現(xiàn)，隨著壓延間距的減小，面條的硬度、咀嚼性、斷裂力均顯著減?。≒＜0.05），緊密度、延展性均增大，彈性在1.5 mm壓延間距下時展現(xiàn)了最大值，斷裂距離在1.5 mm壓延間距下時展現(xiàn)了最小值。王猛等[16]研究表明，面條的拉伸、硬度、咀嚼性與面條的壓延間距正相關(guān)，彈性、回復性與面條的壓延間距、最佳蒸煮時間負相關(guān)，與本研究得到的結(jié)果具有一致性。

表5 不同壓延間距下煮后面條的質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Textural properties of cooked noodles processed at different sheeting gaps

面條的硬度和面筋蛋白含量有關(guān)，壓延間距越大，面筋蛋白量越大，因此表現(xiàn)為硬度增大，類似的結(jié)果也在Shi Zhaojian等[33]的研究中出現(xiàn)。另外，面條在蒸煮過程中，最外層與水直接接觸，會最先發(fā)生糊化，從而阻礙了水分進入面條內(nèi)部，且壓延間距越大，水分受阻礙的程度越大，內(nèi)部的硬度也因水分分布的不均勻而受到影響；彈性和分子間內(nèi)聚力有關(guān)[14]，隨著壓延間距的減小，熟面條彈性先增大后減小，在1.5 mm壓延間距時展現(xiàn)了最大值，這是因為1.5 mm壓延間距下的面條具有較高的水分含量、良好的水分分布使得維持面筋蛋白的氫鍵增強、疏水相互作用減弱、二硫鍵更為穩(wěn)定，進而使得面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密、均勻連續(xù)，形成良好的彈性；咀嚼性是剪切實驗中所得曲線的正峰面積值，反映了面條對咀嚼的抵抗能力，隨著壓延間距的減小，生面條和熟面條的咀嚼性均減?。幻鏃l的延展性隨著壓延間距的減小而顯著增大（P＜0.05），結(jié)合水分狀態(tài)以及遷移和微觀結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果可知，這可能是由于水分結(jié)構(gòu)化程度高，促進了面筋蛋白質(zhì)分子的伸展并通氫鍵等次級鍵相互交聯(lián)，從而增大了面筋網(wǎng)絡(luò)的延展性；不同壓延間距生鮮面條的形狀和厚度的變化不一致，而面條形狀和厚度變化對拉伸特性影響較大[34]，使面條的斷裂力及斷裂距離產(chǎn)生了明顯變化。

3 結(jié)論

在壓延成型過程中，水分子的運動及面片的微觀結(jié)構(gòu)變化間存在一致性，二者共同決定小麥鮮面的貯藏、蒸煮及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)。當壓延間距適當減小時，水分同其他面粉組分結(jié)合的緊密程度升高，從而形成結(jié)合程度較高的水合產(chǎn)物，水分的自由度與流動性降低。這些具有較強結(jié)合狀態(tài)的水分子一方面直接減緩了鮮面中微生物的生長，延長了生鮮面條的貯藏期（直接影響途徑），另一方面則會通過增強氫鍵作用力維持面條中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在二硫鍵的輔助下形成均勻致密的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)，進而改善面條的蒸煮及質(zhì)構(gòu)特性（間接影響途徑）。本研究進一步驗證了水分子能夠通過影響氫鍵、二硫鍵等分子間相互作用參與面筋蛋白結(jié)構(gòu)的形成，進而調(diào)控面條的宏觀品質(zhì)，結(jié)合水分子對面條宏觀品質(zhì)的直接影響，豐富了“加工-（水分-結(jié)構(gòu)）-品質(zhì)”這一解釋模型。