J. Future Foods | 高温高相对湿度干燥对挤压荞麦面条水分分布、淀粉微结构及蒸煮特性的影响

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Introduction

淀粉面条是亚洲一些地区的传统主食和流行食品，淀粉面条是通过淀粉凝胶网络形成的。挤压蒸煮后的粉条需要立即干燥，以抑制微生物生长，减弱酶促反应，延长保质期。传统的热风干燥（conventional hot-air drying，CHAD）工艺需要较长的干燥时间，并且由于干燥温度较低（< 50°C），淀粉面条的干燥效率较低。淀粉面条的高温干燥应遵循保湿原则，即保持烘箱内一定的空气湿度，即高温高相对湿度干燥（high relative humidity drying，HTHD）工艺。本文将研究HTHD和CHAD对挤压荞麦面条的水分分布、淀粉微观结构和蒸煮品质的变化。该研究有望为规范荞麦食品的加工条件和促进其商业化利用提供理论依据。

表1不同干燥工艺下的挤压荞麦面条代码样本

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Results and Discussion

挤压荞麦面条的干燥曲线

挤压荞麦面条在不同干燥温度和相对湿度下的干燥曲线如图1所示。干燥温度的提高和相对湿度的降低显著提高了面条的干燥速度，降低了面条的含水率。高温干燥可有效缩短干燥时间，提高干燥速度。同时，高相对湿度下的恒定干燥温度导致干燥速度较慢，平衡含水率较高。相反，在恒定相对湿度条件下，干燥温度越高，干燥速度越快，平衡含水率越低。

图1 挤压荞麦面条在不同干燥过程中的水分含量

LF-NMR

不同干燥过程下挤压荞麦面条水分分布曲线如图2所示。如表2所示，与对照相比，高温高压处理显著延长了荞麦面条的横向松弛时间(T21、T22、T23)(P<0.05)，表明高温高压处理后面条中的水分分子更加流畅。随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，LN-核磁共振曲线左移，横向弛豫时间T21、T22和T23减小，表明水分子的流动性降低，干燥效率和程度提高。另外，随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，A21逐渐降低，A22逐渐升高，说明高温高压处理后挤压荞麦面条的强结合水减少，弱结合水增加。

图2 挤压荞麦面条在不同干燥工艺下的水分状态。(A)60°C；(B)70°C；(C)80°C

表2 不同干燥工艺下挤压荞麦面条的横向松弛时间(T21、T22、T23)和峰面积百分比(A21、A22、A23)

DSC和XRD

表3显示了不同干燥温度和相对湿度下挤压荞麦面条的热性能和结晶度。与对照相比，高温高压处理显著提高了体系的回生热(ΔH)和结晶度。此外，随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，淀粉的ΔH和结晶度降低，表明淀粉的回生程度降低。

表3 不同干燥工艺下挤压荞麦面条的热性能和结晶度

SEM

如图3所示，对照处理面条中出现了大的裂纹和粗糙的气孔，而高温高压处理显著改善了面条的裂纹和疏松结构，特别是在70°C和75%相对湿度(T70H75)的干燥条件下，面条结构光滑致密。适当的干燥参数可能有利于保持面条水分迁移和相变之间的平衡关系，从而获得更好的面条品质。

图3 不同干燥工艺下挤压荞麦面条的扫描电子显微镜图像

烹调特性

图4显示了不同干燥温度和相对湿度下挤压荞麦面条的蒸煮损失率和破碎率。HTHD处理的挂面的蒸煮损失率和破碎率均显著降低(P<0.05)。干燥温度和相对湿度将直接影响面条的水分迁移速率和干燥效率，最终决定面条的烹饪特性。未调湿的对照处理在40℃干燥条件下，面条的水分从内到外蒸发不平衡，导致面条表面结构疏松，在扫描电子显微镜下观察到较多的裂纹，进一步导致面条的蒸煮品质较差。

图4 不同干燥工艺下挤压荞麦面条的蒸煮损失(A)和破碎率(B)

质地特征

如图5所示，经过高温高压处理后，面条的硬度显著提高。随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，样品的硬度和弹性呈现先升后降的趋势，其中T70H75样品的硬度和弹性最高，分别为1 695.17 g和0.92。与蒸煮特性相似，40°C热风干燥的面条结构疏松，硬度较低。随着干燥温度的升高(60~70 ℃)，面条表面的裂纹和气孔减少，内部结构变得致密。与对照相比，70 ℃高温高压处理显著提高了面条的硬度和弹性(P < 0.05)，这与蒸煮特性的结果一致。

图5 不同干燥工艺下挤压荞麦面条的硬度(A)和弹性(B)

颜色

表4显示了不同干燥温度和相对湿度对生荞麦粉和挤压荞麦面条色值的影响。与生荞麦粉相比，挤压荞麦粉的L*和b*值降低，a*值显著升高(P<0.0 5)。与对照相比，HTHD处理的a*和b*值增加。随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，L*值减小，a*值和b*值显著增大(P<0.0 5)。

表4 不同干燥工艺下生荞麦粉和挤压荞麦粉的色值

TFC和TPC

图6显示了不同干燥温度和相对湿度下的生荞麦粉和挤压荞麦面条的TFC和TPC。与生荞麦粉相比，干燥处理后的TFC和TPC显著降低(P<0.05)。与乍得相比，HTHD的TFC由16.29 mg/g降至11.64~15.18 mg/g，降幅为6.81%~28.50%；TPC由2.78 mg/g降至1.30~2.58 mg/g，降幅为7.19%~53.23%。此外，随着干燥温度的升高和相对湿度的降低，TFC和TPC在高温高压下持续下降。

图6 不同干燥工艺下生荞麦和挤压荞麦面条的TFC(A)和TPC(B)

03

Conclusion

干燥过程是淀粉凝胶面条的关键步骤。在此，作者证实了与常规的40 ℃热风干燥工艺相比，提高干燥温度(60~80℃)和降低相对湿度(85%~65%)可以显著提高干燥效率。此外，高温高压干燥后的荞麦面条水分具有更高的流动性，改善了淀粉分子链之间的相互作用，增加了淀粉的回生程度。此外，通过调整HTHD工艺参数，可以控制面条中水分的迁移速度和淀粉的相变，防止面条微观结构的破坏，改善面条的品质，获得较高的TFC和TPC保留率。综上所述，高温高压干燥效率的提高可以改善荞麦面条的品质。适当的干燥参数有利于保持水分迁移与面条相变之间的平衡关系，进而改善面条的烹饪特性。为了提高荞麦面条的商业价值，有必要对其营养价值进行进一步的研究。

Effects of high temperature and high relative humidity drying on moisture distribution, starch microstructure and cooking characteristics of extruded whole buckwheat noodles

Linghan Menga, Xuyang Suna, Yan Zhangb, Xiaozhi Tanga,*

a Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing, College of Food Science and Engineering, Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China

b Hebei Key Laboratory of Food Safety, Hebei Food Inspection and Research Institute, Shijiazhuang 050091, China

*Corresponding author.

Abstract

Drying is a key step in starch noodle production. The effects of high temperature (60, 70, 80°C) and high relative humidity (65%, 75%, 85%) drying (HTHD) on the moisture distribution, starch microstructure and cooking characteristics of extruded whole buckwheat noodles were investigated. Compared to the conventional hot-air drying (CHAD) at 40°C, the increase in drying temperature (60–80°C) and the decrease in relative humidity (85%–65%) significantly improved drying efficiency of the extruded noodles. By adjusting drying temperature and relative humidity, the rate of moisture migration in noodles and phase transition of starch could be appropriately controlled. The optimum drying parameters (T70H75, 70°C drying temperature and 75% relative humidity) showed smooth and dense network structure, resulting in the lowest cooking loss (6.61%), broken rate (0%), highest hardness (1 695.17 g) and springiness (0.92). However, the total flavonoid content (TFC) and the total phenolic content (TPC) reduced by 6.81%–28.50% and 7.19%–53.23% in contrast to CHAD, and the color of buckwheat noodles became darker through HTHD. These findings showed the potential of HTHD for increasing drying efficiency and improving buckwheat noodle quality. The appropriate drying parameters could maintain a balanced relationship between moisture migration in noodles and phase transition of starch, which resulted in better cooking quality for extruded whole buckwheat noodles. Such a study is valuable for regulating the process conditions of buckwheat-based foods and promoting its commercial utilization.

Reference:

MENG L H, SUN X Y, ZHANG Y, et al. Effects of high temperature and high relative humidity drying on moisture distribution, starch microstructure and cooking characteristics of extruded whole buckwheat noodles[J]. Journal of Future Foods, 2024, 4(2): 159-166. DOI:10.1016/j.jfutfo.2023.06.007.

翻译：管勤昊（实习）

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意

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