中高水分面制品的品质劣变机制及调控途径研究

Wheat flour-based products are the traditional staple food in China and play an irreplaceable role in human diet. However, these products are generally high in water content and water activity (aw), which accelerate the physiological and biochemical reactions as well as the growth of microorganisms, thus leading to a short shelf-life. How to control the quality of these products and extend their shelf-life, has become a critical problem in the industrial production. Based on the previous studies,tranditional fresh noodles and steamed bread were taken as the study objects and the macroscopic, structural, and molecular changes along with their quality deterioration were further investigated, as well as the regularity and correlation between these changes and eating quality. By tracing the polymerization and depolymerization of proteins, the aggregation and hydrolization of starch granules, the decomposition of gluten network, as well as moisture distribution and migration, mechanisms underlying the deterioration of high and medium moisture flour-based products were clarified. Furthermore, systematic quality retention technology was proposed based on these internal mechanisms.

面制品作为我国乃至世界人民的传统主食，在日常膳食中具有不可替代的作用。然而传统面制主食多具有含水量高，水分活度大的普遍特点，微生物生长繁殖及内部生理生化反应迅速，导致其保质期较短，这成为的困扰生产者一个共性技术难题，也是实现我国传统面制食品工业化生产需要解决的关键性问题。本项目在前期研究的基础上，以生鲜面条和馒头为主要研究对象，进一步深入探究中高水分面制品品质劣变过程中宏观、微观以及分子水平上的物化及生化指标变化的内在规律，分析各种指标变化与品质劣变之间的相关性，确定劣变反应加速的拐点并建立品质变化动力学模型；通过跟踪蛋白组分的解聚和重聚行为，淀粉颗粒的团聚、水解和重结晶，面筋网络结构的变化以及水分的分布和结合状态，深入揭示中高水分面制品贮藏过程中品质劣变的具体机制，并从这些具体机制入手，研究促进游离水分结构化的关键技术，抑制水分迁移、蛋白质解聚和淀粉结构重排，结合多种手段提出科学的保鲜技术。

我国传统面制主食多具有含水量高，水分活度大的普遍特点，其内部生理生化反应迅速，微生物极易生长繁殖，导致其保质期较短，这成为困扰生产者的一个技术难题，也是实现我国传统面制食品工业化生产需要解决的关键性问题。本项目以馒头和生鲜湿面为研究对象，探明中高水分面制品品质劣变的内在规律和主要机制，并基于此提出有效的调控途径。主要研究内容包括：从宏观、结构及分子层面探究中高水分面制品品质劣变的具体机制和内在规律；运用动力学的方法，明确导致中高水分面制品品质劣变加速的关键因素及转折条件；从中高水分面制品品质劣变的具体机制及整个生产工艺入手，探索延缓其品质劣变过程的关键技术。研究发现，中高水分面制品品质劣变过程宏观层面主要表现为微生物的增殖、L*值下降、pH上升、产品质构劣变、淀粉粘度特性下降（生鲜面）等；结构层面主要体现在蛋白质组分的解聚和重聚、淀粉组分结晶特性的变化（馒头）及面筋纤维断裂引起的网络结构破坏；此外，随贮藏时间的延长，生鲜面和馒头变质过程中等温吸湿曲线下移，水分子核磁共振横向弛豫峰右移；MRI图像显示，产品原有的结构被破坏，水分分布不均且向表面迁移。通过对主要指标变化规律进行相关性分析和因子分析，筛选出TPC和L*值的变化作为评价中高水分面制品品质劣变的直观指标；而水分的流动和迁移则对其表面状态及质构参数具有显著的影响；生鲜面品质劣变开始加速的关键转折温度为20~25 ℃，关键水分含量在23%~24%之间，褐变速率最快的pH范围为pH8.0~8.5；馒头劣变加速的关键温度范围为20~30 ℃。在已明确中高水分面制品品质劣变的内在规律和机制的基础上，从整个生产工艺入手，研究了小麦粉的臭氧处理、降低水分活度、高温短时适度脱水、活性包装和气调包装等关键技术，从而抑制优势菌生长，促进游离水分结构化，促进蛋白质组分的重聚及面筋网络结构的充分形成，抑制淀粉组分的水解及老化重结晶过程，形成了一套完整的中高水分面制品加工及保鲜技术方案。