Effect of Porphyra Powder on the Quality and Microstructure of Noodles
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摘要: 为全面探究紫菜粉对面条品质的影响，将0~4%的紫菜粉加入面粉中制作鲜湿面，研究紫菜粉对混粉（小麦粉-紫菜粉）、面团和面条的加工特性和食用品质的影响。结果表明，在粉质特性和糊化特性方面，添加了紫菜的混合面粉弱化度减小51.38%，面团形成时间和稳定时间分别增大和降低了21.56%和48.97%，峰值粘度和谷值粘度分别降低了27.64%和21.96%。面团的弹性模量、损耗模量和正切值均与紫菜粉的添加比例成负相关。对宏观品质来说，紫菜粉赋予了面条独特的紫菜风味和绿色外观，在添加量为2%时感官得分最高；随紫菜粉添加量的增加，面条的硬度显著增加（P<0.05）、弹性和回复性显著降低（P<0.05），蒸煮损失率和吸水率逐渐增加，紫菜用量为2%以内时，蒸煮损失率在优质面条的最大蒸煮损失率范围以内。傅里叶红外和低场核磁共振的结果分别表明，紫菜的添加增加了蛋白质二级结构中无规则卷曲的占比、缩短了结合水和不易流动水的弛豫时间，降低了面条的水分流动性。在微观结构方面，随紫菜粉添加量的增加，面片表面变暗、参差程度加剧，添加量超过2%时，面筋网络结构遭到明显破坏。总体来说，在不添加品质改善剂的情况下，紫菜粉在面条中的添加比例不宜超过2%。Abstract: The effects of Porphyra on the processing characteristics and food quality of mixed flour (wheat flour-Porphyra powder), dough and noodle were studied by the addition 0~4% Porphyra into flour to make fresh wet noodle, which fully explored the regulation of Porphyra on noodle quality. The weakening degree of the mixed flour with Porphyra decreased by 51.38% and the dough formation time and stabilization time increased and decreased by 21.56% and 48.97% respectively, and the peak viscosity and valley viscosity decreased by 27.64% and 21.96% respectively. The elastic modulus, loss modulus and tangent value of dough were negatively correlated with the addition proportion of Porphyra. Porphyra powder endowed the noodles with a unique Porphyra flavor and green appearance in terms of macro quality, especially when the additive amount was 2% to obtain the highest sensory score. With the increasing of Porphyra powder, the hardness enhanced significantly (P<0.05), the elasticity and recovery decreased remarkably (P<0.05), as well as the cooking loss rate and water absorption increased gradually. When the dosage of Porphyra was less than 2%, the cooking loss rate of prepared noodles was lower than that of high-quality noodles. Fourier infrared analyses showed that the proportion of random curl in protein secondary structure was positively correlated with the addition level of Porphyra. The results of low field nuclear magnetic resonance (NMR) showed that the addition of Porphyra shortened the relaxation time of bound water and non-flowing water, while decreased the water fluidity of noodles. For microstructure measured by stereomicroscope and scanning electron microscopy (SEM), the surface of the patch became dark and uneven as the increasing of Porphyra addition. When the addition level was more than 2%, the gluten network structure was obviously damaged. In general, the proportion of Porphyra powder in noodles should not exceed 2% without adding quality improvers.
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Keywords:
- Porphyra /
- noodles /
- farinograph properties /
- dough properties /
- noodles quality /
- microstructure
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面条是中国传统饮食的主体，也是我国消费量最大的面制品之一，在我国居民膳食结构中的重要性不容忽视[1]。传统面条在加工过程中去除了麦麸，损失了大量的营养元素，如：纤维素，维生素以及矿物质[2]，因此添加杂豆、薯类以及果蔬汁等的营养面条也应运而生，并其因口感独特、营养丰富逐渐占据了面条的中高端市场[3-4]。紫菜（Porphyra），是一种经济红藻，也是餐桌上最受欢迎的海藻之一。紫菜的营养价值极高，富含不饱和脂肪酸、多种维生素和微量元素[5]，其中的紫菜多糖和多肽还具有抗血栓、抑制肿瘤和抗氧化活性等功能[6]。另外紫菜的Na/K的比率小于1.2，有助于降低高血压的发病率[7]。目前市场上的紫菜制品种类较为单一，主要是通过简单加工得到的干紫菜饼、海苔等，一般用作食品辅料[8]。
紫菜在面条中的应用已有研究，陈嘉兴[9]、骆其君等[10]分别制备了紫菜干食面和微颗粒紫菜面条，陈什康等[11]以断条率、蒸煮损失率和感官得分为指标，通过正交试验探究了紫菜生面的最佳配方。面粉和面团分别是面条制备过程中最主要的原料和中间状态,面粉的粉质特性、糊化特性以及面团的流变学特性对面条的品质和加工都有极大影响[12-13]。目前关于紫菜对面条品质影响的研究主要集中面条的感官、质构等最终产品方面，尚未有关于紫菜对面粉和面团品质影响的研究。
因此，本文研究了不同添加量的紫菜粉对小麦粉糊化特性、粉质特性以及面团流变学特性的影响，通过测定紫菜鲜湿面的质构品质、感官品质、色泽等指标，再结合面条的水分分布、微观结构和蛋白质二级结构分布情况，全面探究紫菜粉对面条各种品质的影响，为紫菜粉在面制品中的应用提供理论依据和实践基础，为后续改良面条品质中各种添加剂和加工工艺的选择提供准确可靠的支撑。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
金龙鱼多用途麦芯粉（11.0%蛋白质、1.6%脂肪、73.4%碳水化合物、14.0%水分） 河北金沙河有限公司；条斑紫菜（43.2%蛋白质、4.39%脂肪、 30.3%碳水化合物、7.03%水分） 南通海达水产食品有限公司。
M5-L82面条机 九阳股份有限公司；布拉班德粉质仪 德国布拉班德公司；MCR301智能型高级流变仪 苏州赛恩斯仪器有限公司；TMS-PRO质构仪 美国FTC；HPG-2132色差仪 上海汉谱光电科技有限公司；V8体式显微镜 德国卡尔蔡司股份公司；LZ-04快速粘度分析仪 瑞典波通仪器公司；TCS SP8 X激光共聚焦显微镜 德国徕卡公司；FTIR-150傅里叶变换红外光谱仪 中世沃克（天津）科技发展股份有限公司；NM120低场核磁共振成像仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 面粉粉质特性的测定
将紫菜粉按质量分数0%、1%、2%、3%、4%的添加量加入面粉中，按GB/T 14614-2006的方法测定粉质参数。
1.2.2 面粉糊化特性的测定
测定铝筒中加入3 g紫菜粉添加量为1%~4%的混合面粉（14.0%含水量），用蒸馏水25 mL混合搅拌8～10次后用快速粘度分析仪（RVA）进行测定。先以960 r/min 搅拌10 s 以形成均匀的面粉混合液，再以 l60 r/min 的速度旋转至测定结束。初始温度为50 ℃ 保持1 min，然后以 12 ℃/ min提高到95 ℃，保持2.5 min，再以12 ℃/min降至50 ℃保持2 min，每样品测定时间为13 min[14]。
1.2.3 面团流变学特性的测定
把1.2.1中粉质仪测定的混合粉吸水率的60%作为加水量，制备0~4%紫菜添加量的面团待用，取3 g待测面团放置在直径为40 mm的光滑平板上，设置探针和平板之间的间隙为1 mm，刮去多余面团，盖上保护罩。为排除面团中残余机械作用力对结果造成影响，开始测试前对面团进行10 min稳定平衡。在25 ℃、动态测量模式下用应力扫描确定线性粘弹区。在线性粘弹区内设置测试参数为：温度25 ℃，恒定压力为1 Pa，频率变化范围0.1～25 Hz，研究弹性模量（G'）、粘性模量（G''）随频率的变化[15]。
1.2.4 紫菜鲜湿面的制备
参照《小麦品种品质分类》分别称100、99、98、97、96 g小麦粉，依次加入0、1、2、3、4 g 紫菜粉（打碎并过100目筛），混合均匀后倒入和面机中，加水量为粉质仪测定的混合粉吸水率的60%，用和面机将原料搅拌5 min，在25 ℃培养箱中醒发30 min后用面条机复合折叠压延5~8次，至形成表面光滑无褶皱的15 mm×17 mm，厚2 mm的面片。压延后切条，形成粗细2 mm、长22 cm左右的面条。对照组的面条用100%的小麦粉制作。
1.2.5 面条蒸煮特性的测定
最佳蒸煮时间确定：在300 mL沸水中放入5 g左右待测面条，计时器计时，从250 s开始，每隔10 s捞出一根面条，观察面条，白芯刚刚消失的时间则为面条的最佳蒸煮时间。
吸水率和蒸煮损失率测定：取5 g的鲜湿面样品，质量（m1），放入300 mL沸腾的蒸馏水中煮至最佳蒸煮时间。将紫菜鲜湿面捞出后沥水5 min，称质量（m2），按公式（1）计算紫菜鲜湿面的吸水率；将面汤放置烧杯中继续加热至20 mL称取烧杯质量（m3），再将烧杯放105 ℃烘箱内烘干至恒重，称质量（m4），按公式（2）计算蒸煮损失率。
吸水率(%)=m2−m1m1×100 (1) 蒸煮损失率(%)=m4−m3m1×100 (2) 1.2.6 面条质构特性的测定
将紫菜鲜湿面煮到最佳蒸煮时间后捞出冷却到室温，取中间段进行TPA（质地剖面分析）实验测试，选用P/50探头，测试参数设定为：样品回升到样品表面的高度为15 mm；形变百分量为75%；检测速度为60 mm/min；起始力为0.1 N，间隔时间为2 s。每个试样作6次平行实验，去掉最大、最小值后求平均值。
1.2.7 面片色差的测定
用色差仪测定紫菜鲜湿面表面的色值，分别测量L、a、b。其中，L代表亮度，a代表红绿度，b代表黄蓝度。每个试验样品测量3次，取平均值。
1.2.8 面条感官评价
参考刘震远等[16]的方法由5名受过训练的小组成员按照表1对紫菜鲜湿面条的感官品质进行测定。评价项目包括气味（10分）、外观（10分）、口感（10分）、坚实度（10分），最终根据各项的平均分做出雷达图并分析。
表 1 紫菜面条的感官评价标准Table 1. Sensory score evaluation table for Porphyrar noodles指标 分值（分） 评分标准 气味 10 具有紫菜的清香味8~10；无异味5~7；味道较难接受0~4 外观 10 有紫菜特有的绿色，有光泽感，表面光滑、无杂质8~10；
稍有光泽感，表面较为光滑5~7；颜色发黄、发暗，表面粗糙，有杂质0~4口感 10 有紫菜特有的风味，口感爽滑，有嚼劲8~10；
无紫菜香味、稍有嚼劲、粘弹性一般5~7；味道较难接受，无嚼劲0~4坚实度 10 硬度适中，结构紧密，无开裂8~10；偏软或偏硬5~7；很软或很硬0~4 1.2.9 低场核磁共振实验（LF-NMR）
称取3.00 g紫菜鲜湿面（煮前），为防止测试过程中水分变化需用封口膜包裹好样品后送进低场核磁共振测试腔体中进行试验测试。测试程序为CPMG序列，参数设置：磁体频率200 kHz，检测样品点数为40046，回波时间0.200 ms，采样间隔时间3000 ms，重复次数NS=32，回波数量NECH=1000，90°脉冲时间P1=19 μs，180°脉冲时间P2=41 μs。每个样品平行测定6次取平均值，利用仪器自带的程序进行数据100万倍拟合反演[17]。
1.2.10 傅里叶红外光谱分析（FTIR）
将紫菜鲜湿面冷冻干燥、磨粉并过200目筛以备用。取适量上述样品和KBr粉末分别在80 ℃烘箱中干燥4 h，以去除水分。样品与溴化钾粉末按照1:50的比例（样品质量:溴化钾质量）压制成0.5 mm左右的没有裂缝的薄片，放进傅里叶红外光谱仪中进行扫描测试，设置扫描波数范围为400~4000 cm−1，分辨率为4 cm−1，扫描次数为64次，用溴化钾粉末压片做空白扣除背景[18]。使用Omnic 8.2软件对谱图进行自动基线校正与傅里叶自去卷积处理，去卷积时使用半峰宽为42 cm−1，增强因子为3.1，得到去卷积后的图谱，导出图谱的数据，并进行峰值拟合处理，计算出各峰的峰值强度及峰面积。
1.2.11 体式显微镜观察
将压延至表面光滑的鲜湿面片放在体式显微镜下放大40倍观察并拍照。
1.2.12 激光共聚焦观察
利用激光共聚焦显微镜（CLSM）观察鲜湿面的微观结构，用冷冻切片机将面条其切成15 μm的切片，用异硫氰酸荧光素和罗丹明B的溶液对其染色1 min。用去离子水洗去多余染色液后，盖上盖玻片置于显微镜下观察[19]。
1.3 数据处理
利用SPSS 20软件对实验结果进行分析，并利用Origin Pro 2021 SR0进行绘图。使用单因素方差分析（ANOVA）检查各处理之间的差异，然后使用Tukey检验评估平均值的差异，P<0.05具有统计学意义。
2. 结果与分析
2.1 紫菜粉对面粉粉质特性和糊化特性的影响
2.1.1 紫菜粉对面粉粉质特性的影响
粉质特性能够反映面团在形成过程中的流变学特性[20]，并且紫菜粉的添加会改变混合面粉的吸水率，若固定某一加水量可能会造成加工困难、测量数据不准确，因此有必要根据粉质特性的吸水率确定不同紫菜粉添加量的面粉加水量。从表2中可以看出，随着紫菜粉添加量的增加，混合粉的吸水率显著增加（P<0.05）。本研究中使用的紫菜粉和小麦面粉的含水量分别为7.03%和14.0%，紫菜粉的添加降低了混合粉的含水量，这可能是导致其吸水率增加的原因之一[21]；另外，紫菜中的戊聚糖和膳食纤维分别具有较强的凝胶特性和吸水性，也会提高混粉体系的吸水率。面团的形成时间是面粉中的面筋蛋白、淀粉等吸水后达到稠度不变的动态平衡所需的时间，紫菜粉的添加延长了面团的形成时间，可能是紫菜中的膳食纤维和硫酸多糖与面筋蛋白和淀粉颗粒竞争水的吸收，降低了其吸水速度，延长了稠度达到动态平衡的时间[22]。稳定时间反映了面团对剪切力的抵抗力大小，面团的筋力与稳定时间成正比，稳定时间越长，说明面团越耐搅拌。由表2可知，稳定时间随着紫菜粉添加量的增加从6.33 min下降至3.23 min，说明紫菜粉降低了面团的耐揉性。推测有两方面原因：紫菜粉的添加稀释了混合粉中面筋蛋白的含量，降低了面筋网络的强度；混粉面团不断增加的吸水率会影响面筋网络的稳定性。这些因素都降低了面团应对机械剪切时的抵抗力，降低了稳定时间[23]。弱化度反映面团对机械搅拌产生的剪切力的耐受程度。弱化度越大，面团越容易流变，加工时成品不易成型[24]。紫菜粉的添加将面团的弱化度由67.67降至32.90，说明添加紫菜粉利于面团的加工。总的来说，紫菜粉的添加增加延长了面团的吸水率和形成时间，缩短了稳定时间、降低了弱化度。紫菜添加量为0的面团筋力最大，紫菜添加量为4%的面团加工时最易成型。
表 2 紫菜粉对面团粉质特性的影响Table 2. Effects of Porphyra on farinograph properties of dough2.1.2 紫菜粉对面粉糊化特性的影响
淀粉的糊化能反映淀粉的膨胀能力和结合水的能力，其具体过程是淀粉颗粒受热吸水、膨胀并失去晶体结构的过程[25]。紫菜粉和小麦淀粉在结晶度、精细结构和直链淀粉含量等方面存在显著差异，这可能导致混合面粉的糊化参数产生较大变化。由表3可知，面粉的峰值黏度、谷黏度、最终粘度都随着紫菜粉添加量的增加而降低，呈现浓度依赖性。面粉的回生值和崩解值也分别从449、721 cp降至208和443 cp，可能是紫菜粉降低了混合粉的淀粉含量，而面团黏度主要是由淀粉糊化产生[26]。此外，紫菜粉中的蛋白质和粗纤维可能与淀粉竞争淀粉-蛋白质基质中的有效水分，抑制淀粉颗粒的膨胀，降低体系黏度。
表 3 紫菜粉对面粉糊化性质的影响Table 3. Effects of porphyra on pasting properties of flour紫菜粉添加量（%） 峰值黏度（cp） 谷值黏度（cp） 崩解值（cp） 最终黏度（cp） 回生值 0 2105 1384 721 2319 449 1 2010 1358 652 2313 388 2 1870 1311 592 2284 320 3 1815 1223 559 2135 274 4 1523 1080 443 1911 208 表 4 紫菜粉对面条质构特性的影响Table 4. Effects of Porphyra on textural properties of noodles紫菜添加量
（%）硬度（g） 粘附性 弹性 咀嚼性 回复性 0 6.54±0.11d 1.51±0.16a 1.18±0.01a 5.94±0.04a 0.53±0.01a 1 8.68±0.22cd 1.14±0.04b 1.07±0.02ab 4.41±0.15a 0.4±0.01b 2 9.81±0.15bc 0.63±0.03c 1.06±0.02ab 5.41±0.12a 0.3±0.00c 3 11.86±0.17ab 0.56±0.05c 1.02±0.02b 5.52±0.16a 0.25±0.00c 4 13.75±0.3a 0.29±0.13d 0.97±0.01b 6.41±0.29a 0.18±0.00d 表 5 紫菜粉对面条水分分布的影响Table 5. Effects of Porphyra on water distribution of noodles紫菜添加量（%） T21（ms） T22（ms） T23（ms） A21（%） A22（%） A23（%） 0 0.39±0.03a 2.32±0.01a 162.3±2.23a 17.45±0.68c 76.75±1.02a 5.8±0.49a 1 0.34±0.01ab 2.10±0.02ab 163.12±0.98a 19.63±0.32bc 76.13±0.12a 4.24±0.12b 2 0.31±0.02bc 2.02±0.08bc 165.81±0.65a 21.50±0.81ab 77.59±0.25a 0.91±0.10c 3 0.30±0.01bc 1.97±0.02bc 164.64±0.54a 22.00±0.76a 77.27±10.34a 0.73±0.13c 4 0.27±0.02c 1.84±0.05c 168.53±0.41a 22.50±0.57a 76.96±0.16a 0.54±0.05c 表 6 紫菜粉对蛋白质二级结构的影响Table 6. Effects of Porphyra on on secondary structure of protein添加量（%） β1（β-折叠片层） β-折叠 无规则卷曲 α-螺旋 β-转角 分子间
弱氢键0 25.36±0.21a 17.42±0.29a 0.33±0.30d 23.24±0.33a 18.05±0.26a 16.09±0.24c 1 22.98±0.18b 14.46±0.02b 14.13±0.41c 17.15±0.12b 17.08±0.23b 14.29±0.33d 2 19.39±0.08c 13.91±0.04c 20.44±0.11b 16.06±0.08c 16.05±0.16c 14.34±0.17d 3 16.18±0.11d 12.71±0.13d 21.24±0.09b 15.82±0.16d 16.09±0.07c 18.19±0.25b 4 14.46±0.09e 12.66±0.22d 26.49±0.37a 14.53±0.29e 13.21±0.23d 18.74±0.41a 峰值黏度是淀粉颗粒膨胀达到极限、将要破裂时的黏度，直链淀粉和直链淀粉-脂质复合体会降低峰值黏度，紫菜粉中的脂质可能与面粉中的直链淀粉形成了直链淀粉-脂质复合体，通过抑制淀粉颗粒的膨胀，降低了体系的峰值黏度[27]。衰减值是峰值黏度与谷值黏度的差值，反映膨胀后的颗粒破裂的程度，衰减值越小表明在受热过程中淀粉颗粒的结构越稳定。实验结果显示衰减值与紫菜添加量呈负相关，说明紫菜粉的添加能增加混合粉的热稳定性。回生值是指冷却过程中从破裂的淀粉颗粒中渗出的直链淀粉经结构重排、增强凝胶网络结构后使体系黏度增加的值，能反映淀粉短期回生程度和成胶能力。随紫菜粉质量分数的增加，混合粉回生值持续下降。表明有紫菜粉能抑制小麦粉的老化，延长面制品的保质期[28-29]。紫菜添加量为4%的样品体系黏度最低，最不易老化。
2.2 紫菜粉对面团流变学特性的影响
弹性（储能）模量（G'），黏性（损耗）模量（G"）分别反映材料的弹性和黏性特性。由图1可知，在频率范围内，所有面团的G'与G"值均随频率的增加而增加，且在对应的频率下的G'值始终大于G"值，表现为典型的弱凝胶动态流变学谱图[30]。随着紫菜粉质量分数的增加，G'和G"显著（P<0.05）减小，说明紫菜粉降低了面团的黏弹性。一方面可能是由于紫菜粉干扰了蛋白质分子的交联和面筋网络对淀粉分子的包裹，影响了以蛋白质和淀粉为基质形成的黏弹体结构，导致面团内部结构不紧密，面团的黏弹性降低[31]。另一方面，混粉面团的吸水率随着紫菜粉添加量的增加而增加，过多的水分子导致面团中面筋网络结构发生水合，形成水化层，降低了面团黏性[31]。损耗角正切（tanδ=G"/G'），表示面团的综合黏弹性的比值，当材料性质类似固体时，G'>G"，tanδ<1。由图1可知，面团的tanδ均小于1，且紫菜粉质量分数越高，tanδ越小，说明面团的黏性比例降低。这可能是因为紫菜粉作为固体粉末，降低了体系的流动性[32]。
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图 1 紫菜粉对面团G'（A）、G''（B）和tanδ（C）影响Figure 1. Effects of Porphyra on G' (A), G'' (B) and tanδ (C) of dough samples2.3 紫菜粉对面条品质特性的影响
2.3.1 紫菜粉对面条质构特性的影响
质构分析仪能对食品的质地特性做出客观、灵敏的评价，有效避免主观因素的影响[33]。高品质的面条应该具有适当的硬度，较高的咀嚼性和弹性以及较低的粘附性。由表4可以看出，随着紫菜粉添加量的增加，面条的硬度从6.54 g增至13.75 g，紫菜粉中的部分膳食纤维吸水膨胀后能填充在面筋网络中，增加面筋网络内部的坚实度，体现为硬度增加[34]。另外，张榉等[33]的研究中认为灰分增多会使得面条硬度增大。小麦粉和紫菜粉的灰分含量分别为1%~2%[35]和8%~9%[36]，紫菜粉提高了面团的灰分含量，这可能是导致面条硬度增加的原因之一。面条的粘附性（从1.51到0.29）、弹性（从1.18到0.97）和回复性（0.53到0.18）随紫菜粉的添加显著降低（P<0.5），咀嚼性变化不显著。研究表明面条的弹性与小麦粉的中蛋白质的含量呈正相关关系[37]，这是因为小麦蛋白中麦谷蛋白决定面团的弹性和强度，紫菜粉中蛋白质含量虽高却无法产生聚合作用、形成网络结构，另外紫菜中可溶性膳食纤维的表面会聚集阴离子，影响蛋白质和淀粉之间的相互作用，降低了面筋网络的强度，造成面条的弹性降低[38]。弹性降低不利于面条的品质和口感，但低粘附性的面条更受消费者喜爱。紫菜粉的添加提高了面条的硬度，降低了面条的弹性和粘附性，其中添加量为4%的样品硬度最高，粘附性最低。
2.3.2 紫菜粉对面条蒸煮品质的影响
蒸煮品质是反映面条品质的重要指标，蒸煮损失率越大则面条营养流失越多、越容易糊汤；吸水率越大，面条出品率越高，但吸水率过高可能会使面条质地偏软[39]。由图2可知紫菜粉的添加会面条的蒸煮时间增加了98s。面条的最佳蒸煮时间受淀粉颗粒吸水后充分糊化的速度影响，与混合面团的形成时间被延长的原因一致，紫菜粉对面条最佳蒸煮时间的提高可能归结于膳食纤维的强吸水性[40]。随着紫菜粉的添加，面条的吸水率和蒸煮损失率分别增加了42.62%和6.74%。面条吸水率的增加，一方面是由于紫菜本身所含的大量膳食纤维，另一方面是紫菜中含有较高比例的灰分和不能形成面筋的蛋白质，这些物质不利于面筋网络的形成，导致部分淀粉从网络中泄露，并过度吸水膨胀，后者也是面条蒸煮损失率增加的原因。另外，以下两个原因也有可能造成面条蒸煮损失率的增加，一是紫菜粉中大量膳食纤维、灰分以及可溶性物质在糊化过程中可能会和淀粉一起溶出[41]，吴娜娜等[42]在对糙米面条的研究中同样认为外来添加物中水溶性物质的增多可能是导致糙米面条蒸煮损失较高的重要因素；二是随着吸水率的不断增加，面条在烹煮时膨胀过度，对面筋网络结构造成机械破坏，导致部分面筋网络裹挟着淀粉、膳食纤维融入面汤[43]。 由图2可知，当紫菜粉添加量为0%~2%时，面条蒸煮损失率从6.64%增加至8.9%，紫菜粉添加量为3%~4%时，超过优质面条的最大蒸煮损失率（12%）[44]。因此紫菜粉添加量应为1%~2%为宜，否则会降低蒸煮品质。
2.3.3 紫菜粉对面片色值的影响
色泽是消费者对面条的第一感官印象，在面条品质评价中具有重要意义，面粉的灰分、蛋白含量及多酚氧化酶的活性等都会对面片色泽产生一定的影响[45]。紫菜粉的颜色主要由叶绿素组成，与小麦粉相比，紫菜颜色偏绿、偏黄，因此添加到面粉中将一定程度地影响面团的色泽。由图3可知，与对照组相比，随紫菜粉添加量的增加，面片的L值逐渐由72.7降至48.09，一方面是紫菜粉的亮度和白度低于小麦粉，另一方面是面片中的酚类物质在多酚氧化酶及氧气的共同作用下生成醌，醌与蛋白质的活性基团反应生成黑色、褐色物质[46]。随着紫菜粉添加量的增加，面条制作中的加水比例增加，使得多酚氧化酶更易与空气和水中的氧气结合，因此加快了多酚氧化酶的褐变速率。随紫菜粉的添加，紫菜粉的a值由−0.8降至−5.69，b值由17.07增至19.99。a值的增加主要原因是紫菜中的叶绿素。胡瑞波等[47]研究表明白盐面条的b值与蛋白质含量、湿面筋含量、面粉颗粒度及类胡萝卜素含量呈显著正相关。紫菜和小麦粉的类胡萝卜素含量分别为120 mg/100 g[48]和0.23 mg/100 g[49]，且紫菜粉的添加降低了面团中小麦蛋白的浓度，因此面条黄度显著增加。另外，李翠翠等[50]的研究发现，随混合粉中二硫键的减少，生面片L值降低，b值升高，紫菜中的膳食纤维、多糖等有很多巯基，可能会通过疏水作用等干扰蛋白质之间二硫键的形成，间接导致L值降低、b值增加。结合图3和图4可知，在添加量为2%时鲜湿面的颜色可接受性最高，添加量小于2%时，绿色不显著，添加量大于2%时面片变为暗黄绿色。
2.3.4 紫菜粉对面条感官品质的影响
由图5可知鲜湿面的气味和坚实度得分在紫菜粉添加量为0%~2%时增加迅速，添加量超过2%时，得分变化较小。在气味方面，紫菜粉添加量为1%时，紫菜的香味较淡、风味不明显；添加量为2%和3%时紫菜的香气较明显，添加量为4%时，紫菜香气几乎没有变化。在坚实度方面，随着紫菜的添加，面条弹韧性性逐渐减低、硬度逐渐增加，这与质构中硬度和弹性的变化一致。鲜湿面的口感和外观得分均随紫菜粉添加量的增加先增加后降低。在口感方面，紫菜作为一种藻类，不仅具有独特的清香口感，还带有轻微的咸腥味，添加量为0~2％时，面条中紫菜的清香味逐渐增加、无咸腥味，添加量超过2%时咸腥味开始显现，且品尝后有后苦味，降低了口感的得分。在外观得分方面，添加量小于2%时，鲜湿面的颜色主体为绿色，且表面有光泽、较为平整光滑；添加量超过2%时，褐色和黄色逐渐成为鲜湿面颜色的主体，面条表面逐渐变得粗糙。这可能是因为紫菜的添加导致面筋蛋白断裂、溶出物增多，溶出物附着面条表面，降低了其光滑度。总的来说，紫菜添加量为2%的面条，在气味、口感、外观、坚实度方面得分分别为8.22、8.86、9.07、7.58，整体得分最高。
2.3.5 紫菜粉对面条水分分布的影响
鲜湿面（煮前）中有3种状态的水：结合水、不易流动水及自由水。结合水与蛋白质、淀粉等结合紧密，流动性差；不易流动水一般存在于有序结构中，如面筋蛋白等；自由水能自由移动，存在于淀粉及蛋白质外[51]。这次研究中，通过NMR技术检测了紫菜鲜湿面中结合水（0.3～0.5 ms）、不易流动水（1.0～3.0 ms）和自由水（80～190 ms）的占比和流动性。A21、A22及A23和 T21、T22、T23分别记作三种状态水的占比和弛豫时间，弛豫时间越大表示该种状态的水分流动性越强。由表5可知，A22的占比超过70%，说明面条中的水分主要以不易流动水的形式存在。紫菜粉的添加导致面条的T21、T22值显著（P<0.05）减小，A21显著增加（P<0.05），A23显著降低（P<0.05），说明紫菜粉显著降低了面条的水分流动性。水分子与蛋白质等亲水物质通过氢键相互作用的强弱是导致水分流动性增加或降低的主要原因。紫菜粉中的多糖和膳食纤维有较多的氢键结合位点，可通过氢键、疏水作用等与面团中的蛋白质、淀粉等组合成复杂的体系，共同截留水分子，增加水分子与淀粉、蛋白质的相互作用，导致与淀粉、蛋白质等紧密结合的结合水占比增加，水分流动性降低[20]。Liu等[51]认为，在面制品中添加膳食纤维会降低面团自由水的含量，增加结合水的含量，与本文结果一致。
2.3.6 紫菜粉对面条红外谱图的影响
谱图中吸收峰的位置和强度与分子中基团的状态和多少有关。由图6可知，紫菜粉的添加整体上降低了面条的谱图强度，包括1650和1550 cm−1处酰胺Ⅱ带的吸收峰[52]、3360 cm−1处氢键（-OH）的伸缩振动峰[53]。对反映蛋白质二级结构变化的酰胺Ⅰ带（1600~1700 cm−1）进行自动基线校正和傅里叶红外去卷积，用Omnic拟合后得到的蛋白二级结构结果分析可知（表6）：随着紫菜粉的添加，蛋白质的无序结构（无规则卷曲）占比增大，通过氢键排列整齐的β1（β-折叠片层）占比逐渐降低，且差异显著；分子间弱氢键的含量与紫菜添加量无正反比关系。
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图 6 紫菜粉对面条出峰位置的影响Figure 6. Effects of Porphyra on infrared spectrum intensity of noodles氢键是面条中连接单肽链的重要次级作用力，有利于面条的物理性质；酰胺键是面筋蛋白酰基化反应所生成，与蛋白质之间的作用强弱有关。谷氨酸和脯氨酸在小麦粉中的占比远高于紫菜粉，因此紫菜粉降低了形成酰胺键的可能性。另外推测氢键、酰胺键的减少以及β-折叠及α-螺旋的降低与面条的水分流动性降低有关。未添加紫菜粉时，蛋白质通过谷氨酰胺的残基相互作用形成酰胺键，肽链之间通过有序的氢键连接，添加紫菜粉后，结合水的占比增加且水分流动性降低，促进了水与蛋白质、氨基酸、肽链等竞争分子内或分子间的羟基（-OH）、氨基（-NH2）、亚氨基（-NH）、羧基（-COOH）等活性位点的结合，减弱了谷氨酰胺的残基以及肽链氢键之间的相互作用，导致肽链之间因分子间作用力减弱而伸直，使整个蛋白的无序结构增加，从而破坏了蛋白质结构[54]，产生了上述现象。α-螺旋、β-折叠等结构有利于面制品结构的稳定性，故紫菜粉的添加对面制品的结构稳定性有不利影响。
2.4 紫菜粉对面条表观形貌和微观结构的影响
2.4.1 紫菜粉对面条表观形貌的影响
体式显微镜图的明暗程度以及小峰的数量和参差程度可以在一定程度上反应出面片表面的明暗程度和光滑程度。从图7可以看出，紫菜粉的添加明显降低了鲜湿面表面的亮度同时增加了参差程度使得面片表面变得粗糙。添加量为1%时，面条表面的参差程度增加不显著，添加量为2%、3%、4%时面片表面明显变得粗糙。
2.4.2 紫菜粉对面条微观结构的影响
决定面条品质的主要结构是包裹淀粉的面筋网络结构，网络结构的强度与韧性决定了面条的硬度与弹性，网络结构的完整性、紧实度决定了面条的吸水率、蒸煮损失率等品质。异硫氰酸荧光素和罗丹明B分别能与淀粉和蛋白质结合而呈现绿色和红色，因此借助激光共聚焦可以清楚看到面筋蛋白和淀粉的交联情况，有助于更直观地解释面条一些宏观品质的变化。由图8可知，对照组中淀粉和蛋白质之间紧密结合。紫菜添加量为1%~3%的图中，明显观察到红色区域面积增加且呈现集聚的现象，这可能与紫菜粉的分布不均有关，紫菜粉中蛋白质含量远高于小麦粉，但其不能像小麦蛋白一样通过二硫键构建稳定的三维结构、并与淀粉等物质紧密结合，故随着紫菜粉含量的增加，面筋网络不能够很好的包裹淀粉。添加量为4%时，面团明显出现了孔洞（图中箭头和圆圈所指处），面筋网络几乎不能包裹住淀粉颗粒。紫菜粉中的膳食纤维，在稀释面筋蛋白的同时，会因较强的吸水性和持水性而吸水膨胀并形成空间障碍，阻碍了面筋网络的形成和发育，弱化了面筋网络的强度。面条中未被包裹的淀粉颗粒很容易析进汤里增大混汤率，这解释了面条的蒸煮损失率与紫菜添加量成正比的结果。
3. 结论
本文在小麦粉中添加了0%~4%的紫菜粉，探究紫菜粉对混合粉的粉质特性、糊化特性，面团的流变学特性以及面条的质构品质、蒸煮品质、感官品质、水分流动性、蛋白质二级结构和微观结构的影响，得出以下结论：与原面粉相比，在粉质特性方面，紫菜粉的添加延长了面团的形成时间、降低了面团的耐揉性、有利于面团加工成型；在糊化特性方面，紫菜粉的添加能延缓面团的老化，降低体系粘度。面团中加入紫菜粉后G'和G"减小，与质构中面条的粘附性和弹性降低相对应。紫菜粉添加量超过1%时，面片表面的粗糙明显加剧，添加量超过2%时，面条的面筋网络遭到破坏，体现为蒸煮损失率增加。随着紫菜粉添加量的增加，面条的水分流动性降低、结合水的占比增加，从而加剧了水与氨基酸竞争羟基等活性位点，干扰了肽链间的相互作用，增加了二级结构中无序结构的占比。在食用品质方面，紫菜粉赋予了面条独特的风味和口感，但降低了面片的亮度，添加量超过2%时感官得分降低。
未来可以针对性的添加品质改良剂，或者对紫菜粉进一步加工和处理，在保留风味、特色和营养的同时降低紫菜粉对面条加工性能和蒸煮品质的负面影响，使得紫菜面条可以商品化、市场化。
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图 1 紫菜粉对面团G'（A）、G''（B）和tanδ（C）影响
Figure 1. Effects of Porphyra on G' (A), G'' (B) and tanδ (C) of dough samples
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图 6 紫菜粉对面条出峰位置的影响
Figure 6. Effects of Porphyra on infrared spectrum intensity of noodles
表 1 紫菜面条的感官评价标准
Table 1 Sensory score evaluation table for Porphyrar noodles
指标 分值（分） 评分标准 气味 10 具有紫菜的清香味8~10；无异味5~7；味道较难接受0~4 外观 10 有紫菜特有的绿色，有光泽感，表面光滑、无杂质8~10；
稍有光泽感，表面较为光滑5~7；颜色发黄、发暗，表面粗糙，有杂质0~4口感 10 有紫菜特有的风味，口感爽滑，有嚼劲8~10；
无紫菜香味、稍有嚼劲、粘弹性一般5~7；味道较难接受，无嚼劲0~4坚实度 10 硬度适中，结构紧密，无开裂8~10；偏软或偏硬5~7；很软或很硬0~4 
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表 3 紫菜粉对面粉糊化性质的影响
Table 3 Effects of porphyra on pasting properties of flour
紫菜粉添加量（%） 峰值黏度（cp） 谷值黏度（cp） 崩解值（cp） 最终黏度（cp） 回生值 0 2105 1384 721 2319 449 1 2010 1358 652 2313 388 2 1870 1311 592 2284 320 3 1815 1223 559 2135 274 4 1523 1080 443 1911 208
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表 4 紫菜粉对面条质构特性的影响
Table 4 Effects of Porphyra on textural properties of noodles
紫菜添加量
（%）硬度（g） 粘附性 弹性 咀嚼性 回复性 0 6.54±0.11d 1.51±0.16a 1.18±0.01a 5.94±0.04a 0.53±0.01a 1 8.68±0.22cd 1.14±0.04b 1.07±0.02ab 4.41±0.15a 0.4±0.01b 2 9.81±0.15bc 0.63±0.03c 1.06±0.02ab 5.41±0.12a 0.3±0.00c 3 11.86±0.17ab 0.56±0.05c 1.02±0.02b 5.52±0.16a 0.25±0.00c 4 13.75±0.3a 0.29±0.13d 0.97±0.01b 6.41±0.29a 0.18±0.00d
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表 5 紫菜粉对面条水分分布的影响
Table 5 Effects of Porphyra on water distribution of noodles
紫菜添加量（%） T21（ms） T22（ms） T23（ms） A21（%） A22（%） A23（%） 0 0.39±0.03a 2.32±0.01a 162.3±2.23a 17.45±0.68c 76.75±1.02a 5.8±0.49a 1 0.34±0.01ab 2.10±0.02ab 163.12±0.98a 19.63±0.32bc 76.13±0.12a 4.24±0.12b 2 0.31±0.02bc 2.02±0.08bc 165.81±0.65a 21.50±0.81ab 77.59±0.25a 0.91±0.10c 3 0.30±0.01bc 1.97±0.02bc 164.64±0.54a 22.00±0.76a 77.27±10.34a 0.73±0.13c 4 0.27±0.02c 1.84±0.05c 168.53±0.41a 22.50±0.57a 76.96±0.16a 0.54±0.05c
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表 6 紫菜粉对蛋白质二级结构的影响
Table 6 Effects of Porphyra on on secondary structure of protein
添加量（%） β1（β-折叠片层） β-折叠 无规则卷曲 α-螺旋 β-转角 分子间
弱氢键0 25.36±0.21a 17.42±0.29a 0.33±0.30d 23.24±0.33a 18.05±0.26a 16.09±0.24c 1 22.98±0.18b 14.46±0.02b 14.13±0.41c 17.15±0.12b 17.08±0.23b 14.29±0.33d 2 19.39±0.08c 13.91±0.04c 20.44±0.11b 16.06±0.08c 16.05±0.16c 14.34±0.17d 3 16.18±0.11d 12.71±0.13d 21.24±0.09b 15.82±0.16d 16.09±0.07c 18.19±0.25b 4 14.46±0.09e 12.66±0.22d 26.49±0.37a 14.53±0.29e 13.21±0.23d 18.74±0.41a
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