采用包埋法与微波处理制备色泽稳定的抹茶鲜面

摘要

本实验方案描述了一种将抹茶与乳清蛋白和羧甲基壳聚糖复合，并通过微波处理小麦粉以制备色泽稳定的抹茶鲜面的方法。

摘要

抹茶作为一种健康的食品添加剂，已被广泛应用于面条、饼干和面包等传统食品中。然而，在抹茶复合食品的质量方面仍存在若干需要解决的问题，其中最主要的是防止抹茶发生变色。本研究提出一种新方法，即将抹茶与乳清蛋白（0.08 g/mL）和羧甲基壳聚糖（0.04 g/mL）结合，并对小麦粉进行700 W微波处理60秒，以制备色泽稳定的鲜制抹茶面条。文章详细介绍了鲜制抹茶面条的全部生产工艺步骤，包括抹茶包埋处理、小麦粉微波处理、面团揉制、醒发、分块、压延及使用面条机压片切条。研究结果表明，经过包埋和微波处理后，鲜制抹茶面条的变色程度较未经处理的样品降低了72.13%。此外，该复合处理工艺未对抹茶面条的感官特性（包括香气和滋味）产生任何不利影响。因此，本研究提出的新方法在提升鲜制抹茶面条制备过程中的色泽稳定性方面具有重要应用潜力。

引言

面条是中国传统谷物类饮食的重要组成部分，亚洲国家约40%的小麦产量被用于面条加工¹。然而，小麦粉的基本营养成分已不足以满足消费者日益增长的营养需求。因此，一些研究人员选择用其他天然成分部分替代面条中的小麦粉，例如燕麦麸²、乳蛋白³、甘薯⁴和柚子（Citrus maxima）⁵，以提升面条的营养和功能特性。抹茶富含具有抗氧化和抗炎特性的生物活性化合物，有望降低心血管疾病风险并预防慢性疾病⁶。因此，将抹茶融入传统食品（包括中式馒头、米糕，尤其是鲜面条）的研究兴趣日益增长。

然而，鲜面条容易随时间推移发生褐变，导致产品外观发生不良变化，这对鲜面条的贮存构成了重大挑战⁷。普遍认为，鲜面条在贮存过程中出现的变色现象主要由多酚氧化酶（PPO）的存在引起^7,8。此外，有研究指出可溶性蛋白组分也参与了非多酚氧化酶（non-PPO）途径的褐变过程⁹。近年来，人们已投入大量努力以减轻贮存期间PPO引起的褐变。先前的研究表明，对生面条施加酸性抑制剂和热处理可通过使蛋白质变性从而抑制酶活性，有效实现这一目标^10,11。叶绿素对pH、温度和加热条件变化敏感，而绿茶面条的鲜绿色泽主要归因于叶绿素¹⁰。显然，通过直接添加酸性抑制剂和热处理来有效调控绿茶面条的颜色存在局限性。

除了小麦粉的热加工处理外，抹茶面条中叶绿素的保存也是一个需要考虑的关键因素。已有多种方法被提出用于延长叶绿素的储存时间并保持其色素稳定性，包括使用碱化剂、铜络合以及低温储存¹²。然而，大多数工艺要求接近中性的pH值，以减少不利化学反应的发生。叶绿素衍生物的铜络合物可能有助于缓解稳定性问题，其呈现的绿色与天然叶绿素相似。但人们通常更倾向于天然叶绿素而非人工色素。微胶囊技术已作为一种可行方案出现，通过提供针对氧气、pH、离子强度和温度等环境条件的屏障，提高生物活性化合物的稳定性^13,14,15。迄今为止，茶叶提取物、儿茶素和叶绿素在包埋于不同壁材时的稳定性及控释性能已得到持续研究¹⁴。然而，将微胶囊应用于面条中的研究尚未见报道¹⁵。

本研究描述了一种将抹茶与乳清蛋白和羧甲基壳聚糖包埋，并通过微波处理小麦粉制备色泽稳定的抹茶鲜面的方法。将微胶囊化的生物活性成分添加到食品中，有助于在保持食品固有品质特性的同时，开发新型功能性食品。本文展示了采用该加工工艺所得的结果，用以探究抹茶面条在贮藏过程中颜色值的变化。本研究的具体目标是确定一种制备抹茶面条的最佳方法，使其兼具优异的色泽与风味。

方案

1. 抹茶嵌入悬浮液的制备

1. 取4 g羧甲基壳聚糖（见材料表）溶于100 mL蒸馏水中，配制成0.04 g/mL的羧甲基壳聚糖储备液。使用恒温加热磁力搅拌器在60 °C下加热以促进羧甲基壳聚糖溶解。
2. 将4 g乳清蛋白（见材料表）溶于50 mL蒸馏水中，配制成0.08 g/mL的乳清蛋白储备液。
3. 待溶液冷却后，置于冰箱中冷藏过夜，使聚合物分子充分溶胀饱和。
4. 将8 g抹茶粉和4 g NaCl（见材料表）加入烧杯中，加入50 mL无菌沸水制成抹茶浆液。使用玻璃搅拌棒辅助溶解。无菌水是指去离子水在容器中煮沸15 min所得的水。
5. 将抹茶浆液与50 mL羧甲基壳聚糖溶液混合，在室温下使用磁力搅拌装置以300 rpm速度搅拌混合。
6. 向混合液中滴加25 mL乳清蛋白溶液，继续在300 rpm下搅拌30 min，形成包埋悬浮液（见图1）。该悬浮液应与面条制备同步进行，并于当日制备完成后在4 °C条件下储存。
   注意：抹茶包埋悬浮液的pH值未进行调节，仅受抹茶或壁材本身影响。

2. 小麦粉的微波处理

1. 将300 g小麦粉均匀铺在圆形塑料容器中。用保鲜膜盖住容器，放入微波炉中，以700 W功率加热60秒。之后将容器取出，静置至面粉冷却。

3. 抹茶面条的制备

1. 面团混合：将125 mL预先制备的含抹茶悬浮液和15 mL水缓慢加入300 g经微波处理的小麦粉中。逐渐将面粉向中心收拢，一点一点地混合，直至悬浮液完全融入面粉中。
   1. 对于未经微波处理的小麦粉，使用125 mL水代替含抹茶悬浮液来制备面条，标记为对照面条（空白对照）。向未经微波处理的小麦粉中加入125 mL水和8 g抹茶粉以制备抹茶面条，并将其标记为抹茶面条（M-面条）。
2. 揉面：使用面团搅拌机揉面7分钟。揉好的面团应光滑且有延展性，不湿不粘。
3. 静置：将面团放回搅拌碗中，用湿润的茶巾覆盖，在室温下静置30分钟。
4. 按以下步骤制备面条。
   1. 将面团分成4等份，将其中3份重新包好并放置一旁。将未包裹的一份轻轻撒上面粉，偶尔提起以确保其不粘连。
   2. 将面团压延机的压辊间距调节至3.5 mm。将面团放入压面机中压片，然后对折。反复压延面片，直至其达到光滑且有延展性的状态。
   3. 将面片压薄至1 mm。从3.5 mm开始，依次将压辊间距调整为2 mm，然后为1 mm。在每个间距下各压延3次。
   4. 用保鲜膜松散覆盖，然后对剩余面团重复步骤3.4.1–3.4.3。
      注意：为确保每批样品压延过程的一致性，每次仅调整一次压辊间距，待每个样品通过后再调整至下一间距。
   5. 将面条切成22 cm长、1 mm厚、3.0 mm宽的样品（见图2）。撒入约3.75 g粗粒小麦粉，防止面条相互粘连。

4. 感官评价与物理特性分析

1. 感官评价
   1. 取30 g面条放入600 mL沸水中，煮5分钟。煮熟后立即浸入冷水中，然后进行测试。
   2. 采用Li等¹²所述的定量描述分析法（QDA）对面条样品进行感官评价。确保由12名经过培训的评价员使用九点喜好度量表对样品的感官特性进行评价，其中9表示“极喜欢”，1表示“极不喜欢”。
2. 颜色测定
   1. 将煮熟和新鲜的样品切成约10 cm长的段，置于色差计的测量孔下方。
   2. 按下仪器按钮测定新鲜面条的颜色，并对每个样品重复测试6次。
3. 质构分析仪
   1. 使用质构分析仪测定煮熟及新鲜面条的质构特性，并基于质构剖面分析（TPA）进行计算。
   2. 将五根面条置于测试平台上，对每个样品重复测试6次。

5. 数据分析

1. 采用方差分析（ANOVA）对数据进行分析，当 p < 0.05 时认为差异具有显著性。

结果

本方案可用于分析添加抹茶的加工食品和面条在加工过程中从抹茶处理到中间加工阶段直至最终产品的感官和物理特性。该方案结合了包埋和微波技术以制备抹茶面条(图3)。未包埋的抹茶新鲜面条、含包埋抹茶并经微波处理的面条以及不含任何抹茶的面条分别标记为M-面条、ME-面条和对照组。在对三种面条样品进行感官评价时发现，微波处理及壁材的添加对抹茶面条的感官特性（包括香气和风味）均未产生明显负面影响(图4)。ME-面条样品的新鲜色泽处于中等水平，而其煮熟后的色泽和顺滑度优于对照组，其风味和硬度得分最高。

使用色差计对对照组、新鲜M面条组和新鲜ME面条组进行表征，测定储存期间24小时与初始读数之间的绝对差异（Δ）。采用色差计记录用于评价各样品表面颜色的L*（黑白）、a*（红绿）和b*（黄蓝）值。ΔE*的计算公式如下：

（ΔE* = ）

通过计算熟制面条与新鲜面条之间的绝对差值来描述熟制组的数值（图5）。24小时内，新鲜M-面条的总色差（ΔE*）降低，而新鲜ME-面条的色泽变化极小。结果表明，新鲜ME-面条的色泽保持能力优于M-面条（ME-面条：ΔE* = 1.98 ± 0.12；M-面条：ΔE* = 6.98 ± 0.21）。在熟制样品中也观察到类似现象。 如表1所示，ME-面条组的硬度、弹性及咀嚼性显著高于M-面条组和对照组，而三组样品间的黏附性无显著差异。上述结果表明，添加包埋抹茶并结合微波处理可改善新鲜面条的质构品质。

图1：抹茶嵌入型悬浮液制备的示意图。 该图显示了（1）羧甲基壳聚糖溶液，（2）乳清蛋白溶液，（3）抹茶悬浮液，以及（4）预先形成的抹茶嵌入型悬浮液。请点击此处查看此图的放大版本。

图 2：抹茶面条制备的示意图。（A）小麦粉的微波处理；（B）抹茶面条的制备。请点击此处查看该图的放大版本。

图3：面条样品照片。（A）对照组，未添加抹茶粉的新鲜面条；（B）添加未包埋抹茶粉的新鲜面条；（C）添加包埋抹茶粉并经微波处理的新鲜面条；（D）未添加抹茶粉的熟面条；（E）添加未包埋抹茶粉的熟面条；（F）添加包埋抹茶粉并经微波处理的熟面条。请点击此处查看此图的放大版本。

图4：面条样品的感官品质特征。对照组为不含抹茶的面条，M-Noodles组为添加未包埋抹茶的面条，ME-Noodles组为添加包埋抹茶并进行微波处理的面条。请点击此处查看该图的放大版本。

图5：面条样品的色差分析。（A）不同处理条件下面条样品的 ΔL* 值。（B）不同处理条件下面条样品的 Δa* 值。（C）不同处理条件下面条样品的 Δb* 值。（D）不同处理条件下面条样品的 ΔE* 值。误差线表示均值 ± 标准差（n = 6）。字母表示经 ANOVA 分析在 p <0.05 水平上存在显著差异。请点击此处查看该图的高清版本。

样品	硬度/g	黏着性/g s	弹性	咀嚼性/g
对照组	3179.3 ± 136.5a	68.22 ± 8.9a	0.895 ± 0.012a	2373.12 ± 94.9a
煮熟的M型面条	3929.9 ± 154.8b	63.39 ± 10.4a	0.813 ± 0.013b	2623.09 ± 89.4a
煮熟的ME型面条	4763.4 ± 205.8c	59.23 ± 15.6a	0.972 ± 0.022c	3713.30 ± 178.6b

表1：熟面条样品的物理品质特性。 数值表示为平均值 ± 标准差（n = 6）。不同字母表示经ANOVA分析在 p < 0.05 水平上存在显著差异。

讨论

与方便面、细干面及其他类似产品相比，鲜面条在保持原有风味方面具有更强的优势，因此在市场上极具前景。先前的研究表明，绿茶可在一定程度上提升鲜面条的整体品质¹⁶。因此，将茶叶添加到鲜面条的面粉体系中，旨在兼顾高品质与健康益处，符合当前倡导天然、追求绿色健康饮食的潮流。然而，在含茶鲜面条的常温贮藏环境中，茶叶中的多酚类物质和色素等成分更易发生氧化或被微生物降解¹⁰。这不仅会降低含茶鲜面条的营养价值和保健功能，还会显著影响其外观色泽及其他品质特性，从而可能降低消费者的接受度。为避免因添加茶叶所引发的上述问题，本研究提出一种用于抹茶面条色泽与品质稳定化的方法。

新鲜面条的品质受原料、加工工艺和储存条件的影响。新鲜面条成分复杂，在储存过程中可能发生多种物理化学和生物化学反应，导致褐变。酶促^1,17 和非酶促的^9,18 褐变可能导致湿面颜色变深或出现黑斑，物理因素也可能影响其外观。目前，抑制面条中酶促褐变的技术包括添加抑制剂、微波处理、过热蒸汽处理、超声波处理及其他方法。由于小麦中多酚氧化酶（PPO）的最适pH为6.5，因此通过添加柠檬酸、苹果酸等酸度调节剂调节pH条件，可有效抑制PPO的酶活性。¹⁵此外，热处理是一种广泛使用的技术，用于使酶失活，通常通过将温度升高至50–90 °C来实现。¹⁹与小麦面条不同，抹茶面条含有高浓度的叶绿素。在加工过程中，小麦粉中的多酚氧化酶（PPO）不可避免地会与叶绿素发生相互作用，同时暴露于水和氧气中。这破坏了两个独立系统的稳定性，促进了加工过程中的酶促褐变，最终导致茶面条色泽不稳定。

本方案介绍了一种高效的方法，利用低强度微波辅助热处理，有效缓解抹茶面条的色泽劣化，同时提高色素保留率并使酶失活。当小麦粉暴露于微波辐射时，不仅表现出非热效应，即在无明显温度升高的情况下，微波的电磁场效应可引发强烈的生物响应，从而杀灭细菌、抑制霉菌生长并使酶失活；同时还能吸收电磁能，产生一定程度的热效应，使多酚氧化酶（PPO）失活²⁰。此外，多酚的降解会因面条长时间烹煮而加剧。通过对面团进行微波热处理，并促进面条内部淀粉的胶凝化，可有效缩短所需的烹煮时间^21,22。该方法不仅缩短了抹茶面条的烹饪过程，还改善了其微观结构，从而有助于多酚的保留。

抹茶面条的鲜绿色泽主要归因于叶绿素。然而，叶绿素易受pH、温度和化学反应的影响¹⁰。显然，在绿茶面条中直接添加酸抑制剂和采用热处理来控制颜色存在一定的局限性。目前，茶饮料的护色技术包括抗氧化剂、酶制剂和金属离子。在离子护色技术中，通常使用锌离子与叶绿素结合，以增强叶绿素的热稳定性²³。本实验方案的关键在于采用了包埋技术以提高抹茶面条色泽的稳定性。乳清蛋白和羧甲基壳聚糖以及其他碳水化合物具有良好的复合和结合能力，可通过协同作用增强复合物的性能²⁴。此外，本方案还表明，微波处理和包埋处理对抹茶面条的物理特性和感官品质均无不良影响。

本方案可轻松调整，用于模拟其他加工抹茶食品的生产过程。例如，含抹茶的悬浮液已被应用于多种传统食品的制造中，包括饺子皮或蒸制面点^15,25。本方案的一个重要局限性在于，制备含抹茶的悬浮液必须以水为介质。如果目标产品的生产工艺无需用水，则该方法可能不适用。

综上所述，本方案提出了一种通过包埋和微波处理来制备新鲜抹茶面条的方法，可增强其风味并保持颜色一致。此外，褪色程度降低超过70%似乎是确保抹茶面条稳定性的关键阈值。然而，仍需在工业生产条件下进行放大验证，以确保产品具有与本方案所制得面条相同的特性。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
羧甲基壳聚糖	Mackin
色差计	3nh	NH-300+
和面机	ACA	AM-CG108
冷冻柜	海尔	BCD-252KS
加热磁力搅拌器	宇华	DF-101S
磁力搅拌器	Keezo	KMS-521D
抹茶	金华翡翠
微波炉	松下	NN-GF351X
NaCl	中国盐业总公司
面条机	天喜	JCD-10
质构分析仪	洛通科学	TA-XT plus
小麦粉	皇后
乳清蛋白	远业