Influence of Composite Biopreservatives on the Preservation Effect and Quality Changes of Fresh Wet Noodles
生鲜面为最低限度加工食品且没有经过严格热处理、没有化学防腐剂而且储存方便[1]，故在全球范围内广受欢迎[2]。面条天然风味和质地在加工过程中略有变化，使鲜面在味道和营养成分上比传统的干面和速炸面更具优势。但是较高的水分会导致面条迅速变质，引起味道和白度变化甚至导致鲜面发酸、发霉，使得货架期缩短，不易开拓市场，成为阻碍鲜面工业化生产的严重问题。
壳聚糖具有出色的抗菌活性、可食用性和无毒性[3]。有研究报道称将壳聚糖添加于虾、猪肉片、草莓可以明显延长货架期[4]。Lin 等[5]使用Nisin 应用于牛肉，保鲜效果较好，不影响牛肉的色泽与质地。Alhatim 等[6]将茶多酚添加到方便面中，保质期从9 天延长到3 个月。Zhao 等[7]利用壳聚糖-Nisin-茶多酚复配保鲜猪肉，结果表明细菌数量显著减少。目前由于新型生物保鲜剂的抑菌机理仍在探索阶段，成本较高未能广泛应用于市场，寻求多种保鲜剂复配不仅扩大抑菌范围而且增强抑菌效果。对于探究壳聚糖-Nisin-茶多酚复配保鲜面条以及研究其在贮藏过程中的品质变化报道较少。
本研究主要采用壳聚糖、Nisin、茶多酚作为保鲜剂，探究其三者复配对生鲜面的保鲜效果以及在25 ℃贮藏过程中的菌落总数、白度、蒸煮特性、质构与挥发性气味的变化，明确复配保鲜剂可以抑制鲜面腐败，为鲜面工业化生产提供理论基础。
小麦粉（五得利，其水分、蛋白质、脂肪和灰分分别为12.5%、13%、1.20%、0.3%）：五得利面粉集团有限公司；无水乙醇、葡萄糖、氯化钠（均为分析纯）：天津市江天化工技术股份有限公司；琼脂、胰蛋白胨、酵母浸粉：天津索罗门生物科技有限公司；茶多酚：天津瑞根特商贸有限公司；壳聚糖、乳酸链球菌素：河南万邦化工科技有限公司。
和面机（MM-ESC1500）：广东美的生活电器制造有限公司；压面机（QM-1）：常州墅乐厨具有限公司；超净工作台（AIphaCIean 1300）：力康精密科技（上海）有限公司；生化培养箱（HPS-250）：哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；色差计（NR60CP+）：深圳市三恩时科技有限公司；质构仪（TA-XT plus）：英国 Stable Micro Systems 公司；电子鼻（PEN3）：德国AIRSENSE公司。
1.3.1 生鲜面的制作
面条的制作参照LS/T 3202—1993《面条用小麦粉》。按面粉质量计算，称量60%去离子水和不同配比的生物保鲜剂加入面粉中，将面粉倒入和面机，和面机采用慢速52 r/min 搅拌4 min 后，再用中速73 r/min 搅拌3 min，成团之后揉搓成面团状，取出面团用保鲜膜覆盖醒发20 min，使用压面机进行复合折叠压延，至面片表面光滑无褶皱，压延后切条，最后切成宽长2 mm×20 cm 的面条。将所有样品分装于无菌包装袋进行密封，在温度为25 ℃，湿度条件为60%的环境下贮藏。
1.3.2 微生物菌落总数的测定
参考GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物检验 菌落总数测定》方法测定贮藏期间鲜湿面菌落总数，参考NY/T 1512—2014 《绿色食品 生面食米粉制品》中微生物限量，检测阈值为5 lg(CFU/g)。
1.3.3 色差测定
色差参照Li 等[8]的方法测定，随机取同批样品中的三根生鲜面样品，将其并排摆在水平桌面上，不留空隙，每隔一定时间用色差计测定颜色变化，取三次数的平均值，记录L*、a*、b*值的变化。L*值、a*值、b*值分别代表黑白度、红绿度及黄蓝度，其中L*值越小说明样品越黑，反之越白；a*值越小说明样品越绿，反之越红；b*值越小说明样品越蓝，反之越黄。
1.3.4 蒸煮特性测定
参照华燕菲[9]的方法，在不锈钢锅中加入500 mL 蒸馏水，取15 根长度为15 cm，且外表均一的面条，称量生面条质量（m1），蒸馏水沸腾后，将面条放入沸水煮3 min，捞出并过冷水，称量煮熟面条质量（m2）。把面汤全部转移至500 mL 容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀，取100 mL 于恒重烧杯中（m0），以105 ℃烘箱烘干水分至恒重（m3）。吸水率和蒸煮损失率计算见式（1）～（2）。浊度测定方法：定容好的面汤静置15 min，取上清液于720 nm 测吸光度。
式中：m1 为煮前生面条质量（g）；m2 为煮熟面条质量（g）。
式中：m1 为煮前生面条质量（g）；m0 为恒重烧杯质量（g）；m3 为蒸煮残渣质量（g）；W 为煮前面条水分含量质量分数（%）。
1.3.5 煮熟面条质构特性测定
参照李曼[10]的方法，并作以下修改：25 根新鲜面条（20 cm，平均重量0.8 g）煮至最佳蒸煮时间3 min，并浸入冷水中30 s 擦干表面多余水分，用保鲜膜覆盖，取三根面条平行放置于载物台上，5 min 内完成质构特性测试。使用参数如下：压缩比80%，间隔时间5 s，测前速度2.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，触发模式5 g。
1.3.6 煮熟面条感官评价
参考NY/T 1512—2014 《绿色食品 生面食米粉制品》，由8 人组成评分小组对色泽（10 分），表观状态（10 分）、适口性（20 分）、韧性（25分）、粘性（25 分）、光滑性（5 分）、食味（5 分）等内容进行评分，满分100 分（表1）。
表1 生鲜面感官评分标准
Table 1 Sensory scoring standard of fresh noodles
项目 满分/分 含义 评分标准色泽 10 指面条的颜色和亮度 面条洁白光亮为8.5～10 分；面条呈奶白色6～8.4 分；亮度发暗、发灰为1～5.9 分表观状态 10 指面条表面光滑和膨胀程度表面结构细密、光滑为8.5～10 分；表面结构组织较细密为6.0～8.4 分；表面粗糙、膨胀、变形严重为1～5.9 分适口性 20 用牙咬断一根面条所需力的大小力适中得分为17～20 分；稍偏硬或软12～16 分；太硬或太软1～11 分韧性 25 面条在咀嚼时，咬劲和弹性的大小有咬劲、富有弹性为22～25 分；咬劲和弹性适中为15～21 分；咬劲差、弹性不足为1～14 分粘性 25 指在咀嚼过程中，面条粘牙强度咀嚼时爽口、不粘牙为22～25 分；较爽口、稍粘牙为15～21 分；不爽口、发粘为1～14 分光滑性 5 指在品尝面条时口感的光滑程度光滑为4.3～5 分；光滑程度适中为3～4.2 分；光滑程度差为1～2.9 分食味 5 指品尝时的味道 具麦清香味4.3～5 分；基本无异味3～4.2 分；有异味为1～2.9 分
1.3.7 挥发性气味的测定
参照孙莹[11]的方法，并稍加修改。
采用origin Pro 2021 以及SPSS Statistics 25.0对实验数据进行处理及显著性统计分析，结果表示为平均值±标准差，P<0.05 表示数据间差异显著，且所有实验重复3 次。
根据前期预实验与国标中规定壳聚糖、Nisin、茶多酚的最大添加量确定保鲜剂添加范围。如图1 所示，贮藏期间所有样品的菌落总数均呈快速增长趋势，贮藏12 h 时，对照组菌落总数已超过阈值失去食用价值。同一贮藏时间内，添加保鲜剂的菌落总数仍没有超过阈值。如图1-a 所示壳聚糖对生鲜面的抑菌效果最好，不同浓度（0.2%、0.25%、0.3%）和对照组相比延长了货架期，随着壳聚糖浓度的增加，更多的伯氨基参与细菌细胞膜的相互作用，干扰正常的膜功能，从而抑制微生物活性[12]。图1-b 所示Nisin添加量为0.02%、0.025%时，在贮藏24 h 时菌落总数未超过国家标准。图1-c 所示茶多酚的抗菌机制包括细胞正常的生理和形态变化、蛋白质合成和表达的障碍[13]，使其菌落总数降低，贮藏期延长至24 h。
图1 保鲜剂添加量对生鲜面菌落总数的影响
Fig.1 Effect of preservative addition on the total number of colonies in fresh noodles
注：a-壳聚糖添加量；b-Nisin 添加量；c-茶多酚添加量。
Note: a-Addition of Chitosan; b-Nisin addition; c-Addition of tea polyphenols.
将生鲜面中添加最优配方（前期实验进行壳聚糖、Nisin、茶多酚单因素实验，利用正交实验对复合保鲜剂添加量进行优化，筛选出最优配方为0.25%壳聚糖、0.025% Nisin、0.012%茶多酚）在25 ℃贮藏条件下测定微生物的变化，如图2所示复配组的菌落总数明显低于对照组，对照组在贮藏12 h 超过国家标准而复配组在48 h 时才超过限量。
图2 最佳处理组微生物数量与贮藏时间的关系
Fig.2 Relationship between the number of microorganisms in the best treatment group and storage time
注：同一折线图中的小写字母上标在P<0.05 时显著不同。
Note: The lowercase letters in the same line chart were marked differently when P<0.05.
颜色被认为是面条适销性的重要决定因素，而鲜湿面颜色的变化主要是面粉中的多酚氧化酶（PPO）引起的酶促褐变[14]，鲜湿面在25 ℃贮藏条件下的变化如表2，在贮藏过程中，对照组与复配组的L*逐渐降低，贮藏48 h 后复配组L*值下降21.4 而对照组L*值下降28.55，说明添加复配保鲜剂可以减缓褐变的发生。在贮藏过程中复配组与对照组的a*值显著上升（P<0.05）且复配组a*值大于对照组，这可能与天然色素有关，复配组中有茶多酚影响了生鲜湿面的颜色。原样和复配组的b*值在贮藏过程中逐渐上升，但复配组b*值低于对照组说明在贮藏过程中保鲜剂的添加可以提高鲜面的白度。
表2 鲜湿面贮藏过程中色差的变化
Table 2 Color change of fresh and wet noodles during storage
注：同一列中对照组与复配组不同的上标字母显著不同，差异P<0.05。
Note: In the same column, the different superscript letters of the control group and the compound group were significantly different (P<0.05).
样品类型 贮藏时间/hL* a* b*0 79.20±0.42a 0.66±0.01b 17.66±0.28c 12 75.03±1.24a 0.68±0.01b 20.56±0.22b 24 64.23±2.72b 0.71±0.02b 22.00±0.76b 对照组48 50.65±0.69c 0.77±0.01a 23.70±0.78a 0 77.83±0.13a –0.93±0.01d 9.67±2.49a 12 74.00±1.20b 0.74±0.01c 9.79±0.09a 24 63.87±0.87c 0.97±0.02b 10.76±0.21a 复配组48 56.43±1.44d 1.15±0.04a 12.45±1.41a
鲜湿面条的吸水率和损失率可以用来评估面条筋道感、硬度、弹性和滑口感[15]。如表3 所示，在贮藏48 h 后，与对照组相比添加保鲜剂的鲜面吸水率较高（从56.64%±0.69%升至69.06%±1.28%），损失率较低（从8.97%±0.02%降至7.36%±0.14%），浊度降低（0.42±0.01 NTU 降至0.11±0.01 NTU）。结果表明，鲜湿面条在贮藏过程中面筋质量不断下降，蛋白质结构及淀粉组成发生变化，使得鲜湿面条在蒸煮过程中对水的容纳力降低[16]。鲜湿面条的蒸煮损失率逐渐上升，这是因为微生物在贮藏过程中的大量繁殖破坏了生鲜湿面的面筋结构，蛋白质结构发生变化。但添加保鲜剂的鲜面在贮藏 48 h 后吸水率比对照组高4.5%，损失率降低0.67%，浊度低于对照组，说明添加保鲜剂可以提高鲜面的品质。
表3 鲜湿面在贮藏过程中蒸煮特性的变化
Table 3 Changes of cooking characteristics of fresh and wet noodles during storage
注：同一列中对照组与复配组不同的上标字母显著不同，差异P<0.05。
Note: In the same column, the different superscript letters of the control group and the compound group were significantly different (P<0.05).
样品类型 贮藏时间/h 吸水率/% 损失率/% 浊度/NTU 0 82.71±2.05a 4.79±0.28c 0.04±0.01c 12 77.47±1.39b 6.03±0.01b 0.06±0.01c 24 70.96±0.99c 7.83±0.09a 0.10±0.02b 对照组48 56.64±0.69d 8.97±0.02a 0.42±0.01a 0 90.63±1.94a 3.85±0.02d 0.02±0.01c 12 79.94±0.30b 5.70±0.08c 0.04±0.02c 24 73.73±0.61c 6.23±0.14b 0.06±0.01b 复配组48 69.06±1.28d 7.36±0.14a 0.11±0.01a
如表4 所示，在25 ℃贮藏48 h 后，对照组与复配组弹性和回复性变化不显著（P>0.05），与对照组相比，添加保鲜剂的鲜面硬度（从7 526.00±1.27 g 至3 095.90±3.75 g）和胶粘性（3 526.43±14.93 g.sec 至1 342.37±55.19 g.sec）以及咀嚼性（从1 897.28±1.95 g 至594.81±1.42 g）都有所降低，结果显示在贮藏过程中微生物对面筋网络的破坏使得未添加保鲜剂的鲜湿面条各项指标都呈现下降趋势，而添加保鲜剂的鲜面可以抑制微生物的生长防止其腐败变质，这与Man Li 等[17]研究结果一致。复配组各项指标的下降趋势都比对照组低，因为壳聚糖对蛋白质具有吸附絮凝作用，麦谷蛋白与麦醇溶蛋白通过形成面筋网络结构，可以提升面团的筋力、硬度[18]。
表4 鲜湿面贮藏过程中质构的变化
Table 4 Texture changes of fresh and wet noodles during storage
注：同一列中对照组与复配组不同的上标字母显著不同，差异P<0.05。
Note: In the same column, the different superscript letters of the control group and the compound group were significantly different(P<0.05).
样品类型 贮藏时间/h 硬度/g 弹性 咀嚼性/g 回复性0 7 664.53±0.50a 0.57±0.01a 3 167.01±85.52a 0.39±0.08a 12 6 735.56±4.18b 0.58±0.05a 2 994.60±1.42b 0.34±0.01ab 24 5 030.88±14.84c 0.51±0.02a 1 674.05±39.07c 0.33±0.02ab 对照组48 1 753.49±45.14d 0.34±0.01b 223.29±14.21d 0.20±0.07b 0 7 526.00±1.27a 0.67±0.12a 1 897.28±1.95a 0.21±0.06ab 12 6 814.60±1.20b 0.44±0.01b 1 684.32±20.90b 0.16±0.01b 24 5 348.99±38.19c 0.46±0.03b 2 048.11±25.91c 0.26±0.01a 复配组48 3 095.90±3.75d 0.48±0.01b 594.81±1.42d 0.17±0.03ab
如图3 所示，在贮藏过程中面条逐渐失去光泽，出现发酸、发黏等品质劣变现象。复配组的综合指标比对照组高，因为复配组可以抑制微生物的生长，使其在贮藏期间品质提高，但是食味有所下降，原因是 Nisin 具有独特的微苦味，当添加量比较大时，这种味道就比较明显，与面条麦香味的差异影响了鲜湿面的食味品质。
图3 生鲜湿面在贮藏过程中感官评价的变化
Fig.3 Changes of sensory evaluation of fresh wet noodles during storage
注：同一折线图中的小写字母上标在P<0.05 时显著不同。
Note: The lowercase letters in the same line chart were marked differently when P<0.05.
由图4-a 所示，各组样品分析数据点分布在各自区域，能明显的被区分开。贮藏24 h 后，复配组均位于图的右半轴，而对照组分布于图的左半轴，在贮藏48 h 后，对照组距离新鲜样品（贮藏0 h）距离最远，鲜面变得发黏、有异味，而复配组距离贮藏0 h 较近，由此可见当贮藏48 h 后，鲜面已完全变质但添加保鲜剂的鲜面腐败程度低于对照组。如图4-b 所示，在10 个传感器中，贮藏48 h 后复配组中的W2S 与W1W 明显低于对照组，说明添加保鲜剂可以抑制鲜面碳氢类及硫化物物质的生成。图4-c 所示，自变量拟合指数（
）为0.842，因变量拟合指数为（
）为0.286，模型预测指数（Q2）为0.539，R2 与Q2 超过0.5 表示模型拟合结果可以接受[19]。Q2 回归线与纵轴相交点小于0，说明模型有效，认为该结果可用于鲜面添加复配保鲜剂在不同贮藏下香气的鉴别分析。综上，电子鼻技术可以较好的评价贮藏过程中保鲜剂对鲜面挥发性气味的影响，并且可以明显的区分出对照组与复配组。
图4 鲜面添加复配保鲜剂在不同贮藏时间的风味变化
Fig.4 Flavor changes of fresh noodles with compound preservatives during different storage time
注：a-OPLS-DA；b-贮藏48 h 后雷达图；c-模拟交叉验证结果。W1C：对芳香性化合物敏感；W5S：对氮氧化合物敏感；W3C：对氨类和芳香性化合物敏感；W6S：对氢气有选择性；W5C：对烯烃和芳香性化合物敏感；W1S：对烃类物质敏感；W1W：对无机硫化物敏感；W2S：对醇类物质敏感；W2W：对芳香化合物和有机硫化物敏感；W3S：对碳氢化合物敏感。
Note: a-OPLS-DA; b-Radar chart after storage for 48 h; c-Simulation cross-validation results. W1C: sensitive to aromatic compounds;W5S: sensitive to nitrogen oxides; W3C: sensitive to ammonia and aromatic compounds; W6S: selective for hydrogen; W5C: sensitive to olefins and aromatic compounds; W1S: sensitive to hydrocarbon substances; W1W: sensitive to inorganic sulfide; W2S: sensitive to alcohol;W2W: sensitive to aromatic compounds and organic sulfides; W3S: sensitive to hydrocarbons.
本文研究了Nisin（0.025%）、壳聚糖（0.25%）、茶多酚（0.012%）复配对鲜湿面保鲜效果及挥发性风味变化，探究了鲜湿面条在25 ℃贮藏过程中色差、质构、蒸煮特性、感官及挥发性风味的变化。结果表明：在贮藏过程中复配保鲜剂可有效抑制鲜湿面腐败变质，货架期从12 h 延长到48 h，说明壳聚糖-Nisin-茶多酚复配可以抑制细菌的生长。L*值、b*值低于对照组，表明复配保鲜剂可以降低PPO 的活性使其颜色变白变亮。由于微生物对面筋网络的破坏作用导致硬度、胶黏性、咀嚼性显著下降，但是添加保鲜剂的鲜面表面粘连现象明显低于对照组，这是由于壳聚糖对蛋白质的吸附絮凝作用使其网络结构不易松散。蒸煮特性显示鲜湿面条在贮藏期间面筋质量下降，蛋白质结构发生变化导致其吸水率降低，微生物的大量繁殖破坏了生鲜湿面的面筋结构，使得损失率上升。添加保鲜剂的鲜面腐败程度低于对照组使得感官综合评价上升。复配组与对照组在不同贮藏时间下气味响应值没有重叠区域，因此可将鲜面在常温贮藏过程中气味变化进行较好的区分。本研究为壳聚糖-Nisin-茶多酚复配保鲜面条以及探究其在贮藏过程中的变化提供理论基础。
[1] ANUMUDU C, HART A, MIRI T, et al. Recent advances in the application of the antimicrobial peptide nisin in the inactivation of spore-forming bacteria in foods[J]. Molecules (Basel,Switzerland), 2021, 26(18): 5552.
[2] ZHANG L L, GUAN E Q, YANG Y L, et al. Impact of wheat globulin addition on dough rheoligical properties and quality of cooked noodles[J]. Food Chemistry, 2021, 362(2): 130170.
[3] FLORZE M, GUERRA-RODRIGUEZ E, GAZON P, et al.Chitisan for food packaging: Recent advances in active and intelligent films[J]. Food Hydrocolloids, 2022, 124: 107328.
[4] LIU X, LIAO W, XIA W. Recent advances in chitosan based bioactive materials for food preservation[J]. Food hydrocolloids,2023, 140: 108612.
[5] LIN L, LUO C, LI C, et al. A novel biocompatible ternary nanoparticle with high antibacterial activity: synthesis,characterization, and its application in beef preservation[J].Foods, 2022, 11(3): 438.
[6] ALHATIM R R, ALALNABI D I B, ALYOUNIS Z K, et al.Extraction of tea polyphenols based on orthogonal test method and its application in food preservation[J]. Food Science and Technology, 2022, 42: e70321.
[7] ZHAO S, LI N, LI Z, et al. Shelf life of fresh chilled pork as affected by antimicrobial intervention with nisin, tea polyphenols,chitosan, and their combination[J]. International Journal of Food Properties, 2019, 22(1): 1047-1063.
[8] LI M, ZHU K, GUO X, et al. Effect of water activity (aw) and irradiation on the shelf-life of fresh noodles[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2011, 12(4): 526-530.
[9] 华燕菲. 低GI 小米绿豆面条配方优化及其品质特性的研究[D]. 河北经贸大学, 2020.HUA Y F. Study on formula optimization and quality characteristics of low GI millet mung bean noodles[D]. Hebei University of Economics and Business, 2020.
[10] 李曼. 生鲜面制品的品质劣变机制及调控研究[D]. 无锡: 江南大学, 2014: 15-16.LI M. Study on quality deterioration mechanism and regulation of fresh noodle products[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2014:15-16.
[11] 孙莹, 苗榕芯, 江连洲. 电子鼻结合气相色谱–质谱联用技术分析贮存条件对马铃薯面包挥发性成分的影响[J]. 食品科学,2019, 40(2): 222-228.SUN Y, MIAO R X, JIANG L Z. Analysis of the effect of storage conditions on volatile components of potato bread by electronic nose combined with gas chromatography-mass spectrometry[J].Food Science, 2019, 40(2): 222-228.
[12] WANG J, POTOROKO I, TSIRULNICHENKO L. Wood vinegar and chitosan compound preservative affects on fish balls stability[J].Food Bioscience, 2021, 42(4): 101102.
[13] YI S, LI J, ZHU J, et al. Effect of tea polyphenols on microbiological and biochemical quality of Collichthys fish ball[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2011,91(9): 1591-1597.
[14] ASENSTORFER R E, APPELBEE M J, MARES D J. Impact of protein on darkening in yellow alkaline noodles[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2010, 58(7): 4500-4507.
[15] CAO Z, LIU Y, ZHU H, et al. Effect of soy protein isolate on textural properties, cooking properties and flavor of whole-grain flat rice noodles[J]. Foods, 2021, 10(5): 1085.
[16] 李运通, 陈野, 李书红，等. 生鲜面常温贮藏过程中的品质变化规律[J]. 食品科学, 2017, 38(1): 258-262.LI Y T, CHEN Y, LI S H, et al. Quality changes of fresh noodles during storage at room temperature[J]. Food Science, 2017,38(1): 258-262.
[17] MAN LI, MA M, ZHU K X, et al. Delineating the physicochemical, structural, and water characteristic changes during the deterioration of fresh noodles: Understanding the deterioration mechanisms of fresh noodles[J]. Food Chemistry, 2017, 216(1):374-381.
[18] CHEN H, GUO X N, ZHU K X. The effect of chitosan oligosaccharides on the shelf-life and quality of fresh wet noodles[J].Carbohydrate Polymers, 2023, 309: 120704.
[19] YUN J, CUI C, ZHANG S, et al. Use of headspace GC/MS combined with chemometric analysis to identify the geographic origins of black tea[J]. Food Chemistry, 2021, 360(11): 130033.