1、 淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 20 页1 引言面条是中国的传统主食，在中国人的食品结构中占有重要的地位。随着生活水平的不断提高和食品安全意识的增强，消费者不仅对面条的质地品质如弹性和韧性的要求愈来愈高，对面条的安全健康和营养价值也提出了更高的要求。然而，目前使用的面条添加剂如增白剂、强筋剂、抗氧化剂等大多是由化学改良剂组成，存在安全隐患。酶制剂是一种生物催化剂在自然界的生物体中广泛存在，它和化学改良剂相比优势之处就在于它是绿色添加剂，安全、无毒、无害，并且具有高度的专一性和高效性。在挂面制品的加工过程中酶的添加可以显著地影响产品的最终品质从而
2、替代或弥补化学品质改良剂的不足。由于酶是一类具有生物催化性质的活性蛋白质，本身无毒，符合现代食品工业发展的方向，因此在面制品行业中的应用前景广阔 1。1.1 面条加工常用酶制剂面条加工中酶制剂的添加对面条的烹煮品质、食用品质、感官品质、储存性能起到很大的改善作用，成为面条加工中不可或缺的一部分。现阶段面条加工中使用的酶制剂主要有葡萄糖氧化酶、脂肪酶、转谷氨酰胺酶、木聚糖酶、脂肪氧合酶等，它们在改善面条筋道、色泽、口感方面有相应的辅助作用。1.1.1 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase,EC1.1.3.4）葡萄糖氧化酶在氧气存在条件下能催化 -D-葡萄糖转化为-D 葡萄糖内酯，同时产生
3、过氧化氢。它广泛应用于蛋白脱糖、食品除氧及葡萄糖定量分析等,也是迄今为止生物传感器领域最主要的工具酶。在食品工业上有去葡萄糖、脱氧、杀菌和测定葡萄糖含量等用途。葡萄糖氧化酶作为一种商业酶制剂能够改善面粉的加工性能增强面团的筋力被认为是较为理想的溴酸钾替代物之一 2。葡萄糖氧化酶在面条加工中的作用机理为将葡萄糖氧化生成 H2O2,从而将面筋蛋白中的-SH 氧化为-S-S-,有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构 3。张剑等 4研究认为葡萄糖氧化酶能明显改善面条的黏弹性,尤其能增大面条的硬度、弹性、咀嚼性,减小面条的黏附性与黏结性。葡萄糖氧化酶还可以提高面条的抗剪切能力，使它口感更劲道，耐煮性
4、得到加强，使面条烹煮后表面不塌陷、不糊汤。此外，葡萄糖氧化酶还能够改善面条淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 20 页的色泽。1.1.2 脂肪酶（Lipase,EC 3.1.1.3）脂肪酶又称甘油酷水解酶,它能催化甘油三醋水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油和脂肪酸。丹麦诺维公司酶制剂部研究发现,脂肪酶作用方式涉及到小麦类脂与面筋蛋白质之间相互作用,构筑更好的面筋网络状分子,使面筋具有更好弹性特征 5。脂肪酶被加入面条专用粉中后,面团上的斑点明显减少,面带压片或通心粉挤出过程中的颜色稳定性更高,同时面条或通心粉的咬劲也有所提高,使面条在水煮过程中不枯连,
5、不易断,表面光亮,滑爽。钱露等 6研究表明表明添加脂肪酶后面粉糊化淀粉的稳定性增强，耐热性增加；脂肪酶添加量为 1525mg/kg 时，对面条专用粉有很好的改良作用。1.1.3 转谷氨酰胺酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13)转谷氨酰胺酶，又称谷氨酰胺转胺酶，是一种催化酰基转移反应的转移酶。广泛存在于动、植物和微生物体内。在面条的生产中,添加 TG 后,通过调整酶的用量和反应时间就可以控制面条的质构,使口感明显提高。转谷氨酰胺酶应用于面条中，促使面筋中 -（-谷氨酰基）-赖氨酸异肽键形成分子内和分子间的网状结构。王晶晶等 7通过转谷氨酞胺酶处理面筋蛋白制备脱酞胺而筋添加
6、到面条中，发现脱酞胺面筋蛋白分子直接发生了交联，改变了蛋白质质构，有助于形成良好的面筋网络结构。促进非面筋蛋白与面筋蛋白之间的交联作用，加强面筋网络结构，改善面团的流变学性质，延长粉质稳定时间，改善面团的延伸性，弹性及持水率，增大面筋网络的持气性，从而提高面条的品质 8。1.1.4 木聚糖酶（Oxylanase，EC.3.2.1.8）木聚糖酶能够水解面粉中的戊聚糖，增加非淀粉多糖的水溶性，降低它们与水的结合力，释放出大量的结合水提供给淀粉和面筋，使面团能够形成更好的面筋网络结构，提高面团的机械加工性能，改善面条的品质 9。面包加工中适量添加木聚糖酶已经取得很好的效果，它不仅能提高面团的机械加工
7、性能，而且可以消除发酵过度的危害，增大面包体积，改善面包心质地以及延缓老化等 10。1.1.5 脂肪氧合酶（Lipoxygenase，EC1.11.13.12 ）淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 20 页脂氧合酶能催化氧化不饱和脂肪酸形成氢过氧化物,氢过氧化物氧化蛋白质分子的-SH 形成二硫键-S-S-，并能诱导蛋白质分子聚合,使蛋白质分子变得更大,从而起到增强面筋的作用 11。同时，脂肪氧合酶还可以通过偶合反应破坏胡萝卜素的双键结构，从而使面条增白，可替代强筋剂溴酸钾及漂白剂过氧化苯甲酰的用量 12。实验结果表明:它既能使面粉增白,又能增强面团的
8、筋力。目前对于脂肪氧合酶的研究大多还局限在其对面团流变学和拉伸性能等宏观变化方面没有对强筋机制进行深入研究。而且，目前商品化的脂肪氧合酶纯酶提取工艺复杂，价格昂贵，制约了脂肪氧合酶应用前景。1.1.6 其他酶-淀粉酶又称 -1,4-D-葡萄糖-葡萄糖苷水解酶，是一种重要的淀粉水解酶，它以随机作用方式切断淀粉、糖原、寡聚糖或多聚糖分子内的 -1,4葡萄糖苷键，产生麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等。-淀粉酶水解面条中的淀粉分子，使直链淀粉和支链淀粉的比例发生变化，低聚糖、糊精的含量增加，口感发粘 13；直链淀粉和支链淀粉中裂开的键有助于支链淀粉-脂肪复合物的形成，可以起到抗老化的作用。蛋白酶可以分解面条中
9、的蛋白质，使面筋的数量减少，会导致面团的吸水率、形成时间、稳定时间下降，弱化度提高，延伸性和抗延伸性都下降 14。它专一地作用于蛋白分子，对面筋的弱化是不可逆的，一般很少使用或特殊用途使用。1.2 面条加工用复配酶制剂尽管不同的酶制剂有着各自独特的作用，但各种酶制剂的协同作用在有些时候却更能收到事半功倍的效果。复配酶制剂除能产生协同作用外有时还能产生 1+12的不凡效果。当前的趋势表明，当前酶制剂的发展正逐步从单一型向复合型过渡。因为复合酶制剂不仅可弥补单一酶的专一性，还有利于食品中多种成分的科学配比。目前，复配酶制剂在面包等烘焙行业中已广泛应用。而复配酶制剂在面条加工中也有应用。王霞等 15
10、的研究表明，戊聚糖酶（主要是木聚糖酶）与葡萄糖氧化酶具有协同效应，前者水解面团内的大分子水不溶性阿拉伯木聚糖，生成链较短的可水溶性阿拉伯木聚糖，水溶性阿拉伯木聚糖在葡萄糖氧化酶的作用下发生链间交联形成凝胶，可以用来改善面条延展性及品质。对于复配酶制剂在面条中的应用虽已有研究，但是有待广泛的科学研究运用于面条制作工艺中。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 20 页1.3 本课题的研究意义与内容 面条加工中使用酶制剂能改善面条的色泽，爽滑度，韧性，降低面条的蒸煮损失，增加面条咬劲，提高面条的各方面品质，由于其安全、无毒、无害更加符合现代食品安全的标准，成
11、为面条加工中不可或缺的一部分。现如今国内挂面生产，不注重产品内在品质，缺乏定量化的工艺参数和质量安全控制技术。为帮助挂面生产企业改进生产工艺、保证产品质量稳定性本课题以酶制剂为研究对象，添加不同种类的酶制剂作为辅料制作挂面，通过对挂面的物性（色泽、质构）、蒸煮品质、感官进行分析，建立酶制剂的种类与添加量与挂面品质之间的关系，确定较优化的酶制剂的种类与添加量，为生产高品质的挂面提供科学依据。2 实验部分2.1 主要原料特级小麦粉粉，食盐，蒸馏水，葡萄糖氧化酶，脂肪酶，转谷氨酰胺酶等。表 1 原料一览表2.2 主要仪器和设备250ml 烧杯，500ml 烧杯，量筒，家用压面机，电子天平， 色度仪，
12、物性分析仪，恒温鼓风干燥机。表 2 仪器和设备一览表2.3 实验方法与设计名称 原料种类 生产厂家特级小麦粉 食品级 江苏新象面粉厂食盐 食品级 苏果超市脂肪酶 食品级 江苏锐阳生物科技有限公司葡萄糖氧化酶 食品级 江苏锐阳生物科技有限公司转谷氨酰胺酶 食品级 江苏锐阳生物科技有限公司名称 型号 生产厂家电子天平 FA2004B 型 上海精科天美科学仪器有限公司电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9123A 型 上海精宏实验设备有限公司物性分析仪 T2A5H250V 型 英国 Lloyd 仪器公司家用压面机 FK156-3 型 上海市巧媳妇食品机械有限公司调温万用电炉 S-3000N 型 南通金石实验
13、设备有限公司色差仪 CR-10 型 柯尼卡美能达投资有限公司淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 20 页2.3.1 单因素实验2.3.1.1 不同葡萄糖氧化酶添加量对挂面品质的影响先对选定的酶进行单因素分析，分别添加葡萄糖氧化酶0、20、40、60、80mg/kg 及其他辅料制成挂面，对挂面的物性、蒸煮品质及感官进行实验分析，确定葡萄糖氧化酶的最适添加量。2.3.1.2 不同脂肪酶添加量对挂面品质的影响先对选定的酶进行单因素分析，分别添加脂肪酶 0、20、40、60、80mg/kg 及其他辅料制成挂面，对挂面的物性、蒸煮品质及感官进行实验分析，确定较
14、优化的脂肪酶添加量。2.3.1.3 不同转谷氨酰胺酶添加量对挂面品质的影响先对选定的酶进行单因素分析，分别添加谷氨酰胺转胺酶0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 g/kg 及其他辅料制成挂面，对挂面的物性、蒸煮品质及感官进行实验分析，确定转谷氨酰胺酶的最适添加量。2.3.2 挂面制作方法2.3.2.1 原料筛选表 3 面粉指标粉质特性指标指标 水分 % 灰分 %湿面筋含量%14%基吸水率%形成时间min稳定时间min弱化度FU质量指数特级小麦粉 14.4 0.46 29.2 62.6 2.2 6.0 56 73精白粉 14.3 0.61 31.1 63.6 3.8 5.0 100 61油条粉
15、 15.1 0.72 36.0 60.9 4.7 6.3 81 76现有三种不同指标的面粉可供使用，基于国标 SB/T 10137-93 中规定的面条用小麦粉指标，选用特级小麦粉进行挂面的制作。2.3.2.2 挂面制作工艺流程参考 SB-T 10137-93，根据实验要求做一定修改。工艺流程包括 :配料 称量 和面 熟化 压片 切条成形 烘干 整理 品质测定淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 20 页2.3.2.3 操作要点（1）和面 使面筋蛋白质、淀粉吸水胀润，二者结合成具有一定粘性和可塑性的面团。加水量一般为面粉重的 26-32%，为了减少压片时
16、粘辊、悬挂时断条、烘干时消耗能量，所以对加水量进行了限制。和面用水温度在 20-25为宜，和面时间一般为 10-15min。（2）熟化 挂面制品中的熟化，俗称醒面，即把经过和面后的颗粒状面团存放一段时间，促使水分子最大限度地渗透到蛋白质内部，进一步形成面筋质，改善面团的工艺性质。长时间的静置面团会粘连结块，为防止结块，熟化一般采用低速搅拌的方法，时间为 10-20min。在面料能保持松散的颗粒状态和不影响供料的前提下，搅拌速度越慢越好，以 8-10r/min 为宜。理想的熟化温度温度为 25。（3）压片与切条 又称压面、辊轧，将熟化的面团通过压面机辊压，形成组织细密，互相黏连，厚薄均匀，平整光
17、滑的面带，经过 8-10 次的多道辊压后，轧成2mm 厚度和有一定韧度的面带，然后将压成的面带用压面机切成粗细为 2mm 的面条即可。（4）干燥 将面条放在室内进行自然风干，使水分从 40-45%降低至 14%左右，有利于面团的贮存，固定面条组织。2.3.3 挂面色泽测定方法采用色差仪来进行颜色测定。目前最常用表示颜色的方法是 L*a*b*色空间法，其中 L*是样品颜色的亮度； a*、b*是色方向，+a*为红色方向、-a* 为绿色方向、+b*为黄色方向、-b*为蓝色方向。不仅可以用来测试可流动性的粉状物小麦粉的白度，更能对面制成品的表面白度#亮度以及内部结构的白度#光泽性等给予客观的量化评价，
18、通过综合 L*a*b*，能全面反映出面条、馒头、面包、面片等食品表面色度或内部组织所存在的偏差，从而更精确地比较不同样品之间的色差 16。首先启动色差仪，将“power”键调到I位，此时按下Lab键，选取Lab色彩系统，采用L*a*b*色坐标。将色差仪轻放在目标颜色上并按下测量键，听到“哔”一声后即表示测量完成，并同时显示出色彩值。如果测量目标颜色有误，可以按下“TARGET”键回到目标颜色测量显示屏，重复测量即可。而后将色差仪轻放在来样后，按测量键，听到“哔”一声后即表示测量完成，测量结果便会显示与原来目标的色差，并记录下来。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第
19、 7 页 共 20 页2.3.4 挂面的蒸煮品质的测定（1）挂面最佳蒸煮时间分别选取添加不同种类不同水平的酶制剂面条各 10g，分批放入 400mL 蒸馏水中，保持 100左右微沸状态煮面，每隔 15s 捞出一根，在玻璃板上用镊子小心夹断面条，观察面条内部是否有白芯存在，记录面条白芯消失的时间点作为每批次最佳蒸煮时间点，并计算出最佳蒸煮时间。（2）挂面水分含量的测定按照国家标准 GB5009.3-2010 执行固体试样：取洁净铝制或玻璃制的扁形称量瓶，置于101 105 干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，加热1.0 h，取出盖好，置干燥器内冷却0.5 h，称量，并重复干燥至前后两次质量差不超过2 mg
20、，即为恒重。将混合均匀的试样迅速磨细至颗粒小于2 mm，不易研磨的样品应尽可能切碎，称取2 g10 g试样（精确至0.0001 g），放入此称量瓶中，试样厚度不超过5 mm，如为疏松试样，厚度不超过10 mm，加盖，精密称量后，置101 105 干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，干燥2 h4 h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5 h后称量。然后再放入 101 105 干燥箱中干燥1 h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5 h后再称量。并重复以上操作至前后两次质量差不超过2 mg，即为恒重。（3）挂面蒸煮损失的测定烹调损失率测定：称取 10g 样品，精确至 0.1g，放入盛有 500ml 沸水（蒸馏水）
21、的烧杯中，可调式电路加热，保持水的微沸状态，按测定的烹调时间煮熟后用筷子挑出挂面，面汤放至常温后，转入 1000ml 容量瓶中定容、混匀，取 500ml 面汤倒入恒质的 250ml 燃烧配种，放在可调式电炉上蒸发掉大部分水分后，再加入面汤50ml 继续蒸发至近干，放入 105 度烘箱内烘至恒重，按式计算烹调损失。%10)(PWGMP-烹调损失率，以质量分数计，%M-100ml 面汤中干物质质量，单位为克（g）W-挂面水分含量G-样品质量，单位为克(g)。淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 20 页2.3.5 挂面最大剪切力测定方法将制备好的挂面样品经
22、 1h 静置后，经 5min 水煮，置于室温蒸馏水中冷却 15s用网兜沥干水后，分别对面条的物性进行测定，试验方法以及各测试程序的参数设定均参照质构分析仪运行程序的标准测试方法进行试验。在程序列表中选用压缩试验，设置测试速度为 0. 17 mm / s, 测试程度达面条厚度的 90%。可得到最大剪切力、剪切面积、剪切时间等参数, 其中最大剪切力与面条感官评价中的质地、弹性相关,可用来预测面条品质 17。2.3.6 挂面的感官品质分析参照国家企业标准 SB/T 10068-92 面条食用品质评价标准，进行面条的感官评价,品评小组由 5 名固定成员组成，感官评价采用问卷的形式，通常每 4-5 种试
23、样为一批，在进行品评时随机放置。每次只对一个指标评价，所有人结果的平均值为样品的评价值。评分标准见表 4。表 4 面条品尝项目和评分标准项 满分 评分标准色泽 10 指面条的颜色和亮度。面条白、乳白、奶黄色，光亮为 8.510 分；亮度一般为 68.4 分；色发暗、发灰，亮度差为 16 分表观形态 10 指面条表面光滑和膨胀程度。表面结构细密，光滑为 8.510 分；中间为 68.4 分；表面粗糙，变形严重为 16 分适口（软硬）20 用牙咬断一根所需面条力的大小。力适中得分 1720 分；稍偏硬或软 1217 分；太硬或太软 112 分韧性 25 面条在咀嚼时，咬劲和弹性的大小。有咬劲、富有
24、弹性为 2125分；一般为 1521 分；咬劲差，弹性不足为 115 分黏性 25 指在咀嚼过程中，面条的粘牙强度。咀嚼时爽口，不粘牙为 2125分；较爽口，稍粘牙为 1521 分；不爽口，发粘为 1521 分光滑性 5 指在品尝面条时，口感的光滑程度。光滑为 4.35 分；中间为34.3 分；光滑程度差为 13 分食味 5 指品尝时的味道。具麦清香味 4.35 分；基本无异味 34.3 分；有异味为 13 分总分 100 精致级小麦粉制品评分不少于 85 分，普通小麦粉制品评分不少于淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 20 页75 分2.4 正交试
25、验 通过单因素实验，确定各种酶的最适添加量范围，为了进一步确定较优化的酶制剂种类与添加量，选用L 9（3 4）正交表进行4因素 3水平正交试验，分析得出最佳的酶制剂种类与添加量配方。3 实验结果与分析3.1 酶制剂对挂面色泽的影响酶制剂对挂面色泽的影响可直接通过色差仪来进行测定，测得的L*值和b*可直观的观察比较出面条的白度和黄度的差异，从而可分析出不同的酶制剂的添加量对挂面色泽变化的影响。L表示黑白，也可为亮暗， +表示偏白，-表示偏暗。b*表示黄蓝，+ 表示偏黄，-表示偏蓝。分析数据如表5所示：表5-1 不同酶制剂添加量对挂面色泽的影响脂肪酶 葡萄糖氧化酶添加量/mg/kg dL da d
26、b dL da db0 -20.3 -0.2 30.4 -20.3 -0.2 30.420 -13.4 -1.1 26.7 -12.1 -1.3 30.340 -12.3 -0.03 26.5 -13.9 -1.5 29.860 -13.7 -0.93 27.0 -13.7 -0.8 29.580 -15.6 -1.0 29.8 -18.5 -0.97 29.1表5-2 不同酶制剂添加量对挂面色泽的影响转谷氨酰胺酶添加量/g/kgdL da db0.6 -13.6 -0.7 31.20.8 -10.3 -0.7 31.31.0 -10.7 -0.6 32.81.2 -10.6 -0.67 31
27、.31.4 -11.7 -0.7 31.1如表5-1 所示：随着脂肪酶添加量的增加其亮度与空白样品相比明显较亮，在添淮 阴 工 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 20 页加量为20-60mg/kg时其亮度较好，继续增加添加量则变得较暗。其黄度随着添加量的增加有所下降，但是增加量为80mg/kg时黄度明显增加。葡萄糖氧化酶对挂面亮度的影响与脂肪酶相似，并且也是在20-40mg/kg时较为明显，添加量过多时反而会使挂面颜色变暗。而随着添加量的增加，葡萄糖氧化酶对挂面黄度的影响效果不大。如表5-2 所示：转谷氨酰胺酶添加后，挂面亮度明显增加，且添加量在0.8-1.
28、2g/kg时效果显著。随着添加量的增加转谷氨酰胺酶酶对挂面黄度的影响效果不大。3.2 酶制剂对挂面蒸煮时间的影响不同酶制剂对挂面最佳蒸煮时间的影响（如图所示） 3.0 45. 607. 82040608010佳佳 /mgk佳 /min 佳图1-1 脂肪酶和葡萄糖氧化酶对挂面最佳蒸煮时间的影响5.6.570.60.7.80.91.1.2.31.4.5最 佳 蒸 煮 时 间 酶 添 加 量 /gk最佳蒸煮时间 /min 转 谷 氨 酰 胺 酶图1-2 转谷氨酰胺酶对挂面最佳蒸煮时间的影响由图1-1 可以看出，随着脂肪酶添加量的增加，挂面的最佳蒸煮时间与不添加酶的空白挂面相比总体呈上升趋势，并且在添加量为40mg/kg时最佳蒸煮时间最长。而葡萄糖氧化酶的最佳蒸煮时间随着添加量的增加有所下降。转谷氨酰胺酶随着其添加量的增加其最佳蒸煮时间也随之变长，如图1-2所示。由于转谷氨酰胺酶的加入，
