谷朊粉與其改良面粉流變學(xué)特性的相關(guān)性研究

王六強(qiáng)，袁亞男，李曉娟，張春紅（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110161）

谷朊粉與其改良面粉流變學(xué)特性的相關(guān)性研究

王六強(qiáng)，袁亞男，李曉娟，張春紅*
（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110161）

為研究不同谷朊粉對(duì)小麥粉品質(zhì)的改良作用，選用10種市售谷朊粉為試材，分析其主要品質(zhì)及改良面粉面團(tuán)的流變學(xué)特性，通過相關(guān)性分析及逐步回歸分析研究谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：谷朊粉的灰分、粗蛋白、水分、巰基含量、溶解性、持水力、吸水性及泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、延伸性、最大拉伸阻力及能量呈顯著相關(guān)（p＜0.05）或者極顯著相關(guān)（p＜0.01）。谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分、粗蛋白、灰分、粗脂肪、持水力、持油力及巰基含量等指標(biāo)對(duì)改良面粉的品質(zhì)影響較大，其中谷朊粉中粗蛋白含量對(duì)改良面粉的綜合品質(zhì)影響最大。

谷朊粉，改良面粉，品質(zhì)，面團(tuán)流變學(xué)特性，相關(guān)性

我國(guó)是小麥生產(chǎn)大國(guó)，近幾年來(lái)連續(xù)獲得豐收，2013年總產(chǎn)量約1.22億噸，但國(guó)產(chǎn)小麥由于受品種、氣候、土壤等因素的影響，小麥品質(zhì)的變異較大，利用不同品種小麥加工的面粉筋力不同。與進(jìn)口小麥相比，國(guó)產(chǎn)小麥粉長(zhǎng)期處于高筋不強(qiáng)、低筋不弱的狀態(tài)，很難滿足生產(chǎn)各種專用粉的需要（如面包、面條、拉面專用粉）。谷朊粉作為小麥中面筋性蛋白，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和良好的功能性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于食品多個(gè)領(lǐng)域，其主要用途是回添到中、低筋力面粉中，在和面機(jī)的作用下可完全與面粉中的面筋性蛋白相互作用形成一體，改善面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明顯地提高國(guó)產(chǎn)面粉的流變學(xué)特性和機(jī)械加工性能，改善各種面制品的品質(zhì)［1-3］。由于谷朊粉的原料和生產(chǎn)工藝不同，不同企業(yè)生產(chǎn)的谷朊粉品質(zhì)不同，對(duì)面粉的改良效果也不同［4-5］。

近年來(lái)，有研究表明小麥粉品質(zhì)與水餃和饅頭等面制品質(zhì)構(gòu)之間存在一定的相關(guān)性［6-7］。而關(guān)于谷朊粉與改良面粉流變學(xué)特性之間相關(guān)性報(bào)道較少。

通過相關(guān)性分析，可以研究谷朊粉品質(zhì)與改良面粉流變學(xué)特性之間的關(guān)系，為企業(yè)選取合適的谷朊粉改良面粉提供理論依據(jù)。本文選取10種市售谷朊粉為試材，分別添加到中筋小麥粉中，測(cè)定谷朊粉品質(zhì)及改良面粉的流變學(xué)特性，通過相關(guān)性分析及逐步回歸分析研究谷朊粉與改良面粉流變學(xué)特性之間的相關(guān)性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

谷朊粉市售，分別購(gòu)自山東新瑞集團(tuán)（1號(hào)）、安徽省碧綠春釀酒有限公司（2號(hào)）、河南蓮花面粉有限公司（3號(hào)）、安陽(yáng)眾鑫食品有限公司（4號(hào)）、徐州德隆生物科技有限公司（5號(hào)）、安徽安特生物化學(xué)有限公司（6號(hào)）、安徽瑞福祥食品有限公司（7號(hào)）、河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司（8號(hào)）、封丘縣華豐粉業(yè)有限公司（9號(hào)）、河南大康糧食深加工有限公司（10號(hào)）；小麥粉沈陽(yáng)香雪面粉有限公司；面包粉新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司。

DHG-9246A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司；ALC-210.2型電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；PHS-3C型數(shù)字式pH計(jì)上海理達(dá)儀器廠；T18型分散機(jī)德國(guó)IKA公司；粉質(zhì)儀德國(guó)布拉班德公司；拉伸儀德國(guó)布拉班德公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1谷朊粉及面粉理化指標(biāo)和性質(zhì)的測(cè)定水分測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB 5009.3-2010；灰分測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 5505－2008；粗蛋白測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 5511－2008；粗脂肪測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 5512-2008；巰基及二硫鍵測(cè)定：采用Ellman’S試劑比色法測(cè)定［8］；麥醇溶蛋白含量測(cè)定：參照司學(xué)芝［9］提取麥醇溶蛋白，參照國(guó)標(biāo)GB/T 5511-2008測(cè)定蛋白含量；溶解性的測(cè)定：采用雙縮脲法測(cè)定［10］；持水力的測(cè)定：采用差量法測(cè)定［11］；吸水率的測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 21924-2008測(cè)定；起泡性及泡沫穩(wěn)定性測(cè)定：采用攪打法測(cè)定［12］；持油力測(cè)定：采用差量法測(cè)定［11］；面粉濕面筋含量的測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 5506.1-2008；面粉粉質(zhì)參數(shù)的測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 14614-2006；面粉拉伸參數(shù)的測(cè)定：參照國(guó)標(biāo)GB/T 14615-2006。

1.2.2改良面粉綜合品質(zhì)分析基于熵權(quán)的Topsis評(píng)價(jià)法［13］。

1.3統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)據(jù)均測(cè)定3次取平均值，采用Excel 2003及SPSS 17.0軟件分析數(shù)據(jù)。

表1　不同谷朊粉品質(zhì)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)Table 1　Descriptive statistics of different wheat gluten

2　結(jié)果與分析

2.1谷朊粉的基本成分及功能性分析

由表1可知，不同谷朊粉的灰分、巰基、二硫鍵含量及溶解性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性等功能性變異系數(shù)較大，說明不同企業(yè)生產(chǎn)的谷朊粉品質(zhì)不同，本研究選用的10種谷朊粉具有一定的代表性。

表2　谷朊粉功能性評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性Table 2　Correlations between quality of wheat gluten

2.2谷朊粉功能性評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

由表2可知，谷朊粉的溶解性與起泡性、泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)；谷朊粉的吸水率與起泡性顯著相關(guān)，吸水率與泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)；谷朊粉起泡性與泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)。

表3　小麥粉及面包粉的品質(zhì)特性Table 3　The quality of wheat flour and bread flour

2.3小麥粉及面包粉的品質(zhì)分析

由表3可知，除水分含量稍高外，面包粉的流變學(xué)特性均好于小麥粉。說明面包粉的筋力更強(qiáng)，耐攪拌，烘焙等加工性能好，出品率高且質(zhì)地松軟，產(chǎn)品能夠存放較長(zhǎng)時(shí)間。

2.4改良面粉中谷朊粉最適添加量的確定

以粗蛋白含量最高的2號(hào)谷朊粉為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別按照小麥粉質(zhì)量的3%、4%、5%、6%添加谷朊粉，分析比較改良面粉與面包粉的粉質(zhì)特性，確定谷朊粉的最適添加量。在小麥粉中添加不同水平谷朊粉對(duì)小麥粉的改良效果見表4。

由表4可知，隨著谷朊粉添加量的增加，小麥粉的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，吸水率逐漸增大，弱化度降低，說明向小麥粉中添加谷朊粉可明顯改善面粉的品質(zhì)，使小麥粉的面筋含量增加，筋力增強(qiáng)。當(dāng)谷朊粉添加量為5%～6%時(shí)，面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間及弱化度均接近面包粉的水平，但5%、6%添加量之間的差異不顯著，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，確定適宜的谷朊粉添加量為5%。

表4　添加不同水平谷朊粉對(duì)小麥粉的改良效果Table 4　The effects of wheat gluten with different levels on wheat flour

2.5不同谷朊粉對(duì)小麥粉改良效果的分析

按照最適添加量，分別將不同種谷朊粉添加到小麥粉中，分析并比較改良面粉的粉質(zhì)特性及拉伸特性，結(jié)果見表5。

表5　不同谷朊粉對(duì)小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性的影響Table 5　The effects of different wheat gluten on the dough rheology properties of flour

由表5可知，添加不同谷朊粉對(duì)小麥粉均具有較好的改良作用。在小麥粉中分別添加不同谷朊粉后，改良面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率、延伸度、最大拉伸阻力、能量均有不同程度的增大；其中1號(hào)、4號(hào)和10號(hào)谷朊粉使改良面粉的的弱化度升高，其他7種谷朊粉使改良面粉的弱化度降低。在相同的條件下，向小麥粉中添加相同量的谷朊粉，對(duì)面粉品質(zhì)的改良效果不同，說明不同品質(zhì)的谷朊粉作用效果不同。

2.6不同谷朊粉對(duì)小麥粉品質(zhì)改良作用的綜合評(píng)價(jià)

采用熵權(quán)法對(duì)改良面粉的7個(gè)指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)，然后運(yùn)用Topsis法對(duì)改良面粉的品質(zhì)進(jìn)行客觀的綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表6。經(jīng)計(jì)算面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、吸水率、延伸性、最大拉伸阻力及能量的權(quán)重分別為0.1293、0.1587、0.1033、0.1224、0.1603、0.1637、0.1622。

表6　改良面粉的Topsis綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Table 6　Results of Topsis comprehensive evaluation on the improved flour

由表6可知，谷朊粉2號(hào)對(duì)小麥粉的改良作用最好，其次是5號(hào)及8號(hào)，1號(hào)對(duì)小麥粉的改良作用最差，4號(hào)及10號(hào)對(duì)面粉的改良作用較差。

2.7谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

由表7可知，谷朊粉各指標(biāo)與改良面粉流變學(xué)特性之間存在較好的相關(guān)性。谷朊粉水分含量與改良面粉的吸水率、延伸性、最大拉伸阻力呈負(fù)相關(guān)；谷朊粉灰分含量與改良面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、綜合評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，與谷朊粉弱化度呈正相關(guān)。因?yàn)楣入梅鬯趾亢突曳趾吭礁?，谷朊粉品質(zhì)相對(duì)較差，降低了改良面粉的部分流變學(xué)特性。

谷朊粉粗蛋白含量與改良面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、能量及綜合評(píng)分呈正相關(guān)。因?yàn)楣入梅鄣鞍缀扛?，能增加面筋的?shù)量，改善面筋的質(zhì)量，顯著提高面團(tuán)的大部分流變學(xué)特性。

谷朊粉巰基含量與改良面粉的面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)，因?yàn)閹€基為極性基團(tuán)，能夠在一定程度上增加面團(tuán)的吸水率。

谷朊粉的溶解性起泡性和泡沫穩(wěn)定性與面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)，因?yàn)橛捎诠入梅鄣娜芙庑?、吸水率與其起泡性和泡沫穩(wěn)定性呈顯著相關(guān)，谷朊粉上述功能性好，則谷朊粉能更好的與面粉相互作用，增加面團(tuán)的筋力，從而增加面團(tuán)的吸水率。

谷朊粉的吸水率與改良面粉的延伸性呈正相關(guān)，因?yàn)楣入梅畚屎茫芨玫淖饔糜诿娣壑?，增加面團(tuán)的吸水率，使面團(tuán)變得更勁道，延伸性更好。

谷朊粉的持水力與改良面粉的弱化度呈顯著負(fù)相關(guān)，與面團(tuán)的能量呈顯著正相關(guān)。說明持水力好的谷朊粉，在面粉中作用效果好，從而能使面團(tuán)的弱化度降低，使面團(tuán)的能量增加。

谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的最大拉伸阻力及能量呈正相關(guān)，說明蛋白功能性好，能夠更好地作用于面粉中，改良面團(tuán)的流變學(xué)特性。

表7　谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)性Table 7　Correlations between quality of wheat gluten and improved flour

表8　谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的逐步回歸分析Table 8　Regression analysis between quality of wheat gluten and quality of flour

2.8谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的逐步回歸分析

由表8可知，每個(gè)回歸方程的F值及復(fù)相關(guān)系數(shù)R均達(dá)到顯著或極顯著水平，這些方程擬合度好，可以用來(lái)表達(dá)自變量與因變量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。從各個(gè)回歸方程可以看出，谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分含量、粗蛋白含量、持水力、灰分、粗脂肪、持油力及巰基含量對(duì)面粉的改良作用影響較大。改良面粉的形成時(shí)間受谷朊粉粗蛋白及巰基含量影響較大。改良面粉的穩(wěn)定時(shí)間受谷朊粉的灰分及巰基含量影響較大。改良面粉的弱化度受谷朊粉的灰分、持水力、粗脂肪及持油力影響較大。改良面粉的吸水率受谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性影響較大。谷朊粉的水分含量對(duì)改良面粉的延伸性影響較大。改良面粉的最大拉伸阻力受谷朊粉的粗蛋白含量影響較大。面粉的能量受谷朊粉的粗蛋白含量及持水力影響較大。面粉的綜合評(píng)價(jià)得分受谷朊粉粗蛋白含量影響較大，谷朊粉蛋白含量高，能夠明顯改善面粉的粉質(zhì)特性和拉伸特性。

通過測(cè)定谷朊粉的水分、粗蛋白、灰分、粗脂肪含量、持水力、泡沫穩(wěn)定性、持油力及巰基含量等指標(biāo)，可以預(yù)測(cè)谷朊粉對(duì)面粉的改良作用，其中谷朊粉中粗蛋白含量在面粉改良作用中起主要作用。

3　結(jié)論

3.1在小麥粉中添加谷朊粉，對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性具有明顯的改善作用。隨著谷朊粉添加量的增加，改良面粉的吸水率增加，形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)，弱化度降低，改良面粉的粉質(zhì)特性整體得到提高。

3.2不同谷朊粉對(duì)小麥粉的改良效果不同。2號(hào)、5號(hào)和8號(hào)谷朊粉對(duì)小麥粉的改良效果較好；1號(hào)、4號(hào)和10號(hào)谷朊粉的改良效果較差。

3.3谷朊粉品質(zhì)與改良面粉的粉質(zhì)特性和拉伸特性之間存在一定的相關(guān)性。谷朊粉水分含量與改良面粉的吸水率、延伸性、最大拉伸阻力呈負(fù)相關(guān)；谷朊粉灰分含量與改良面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、綜合評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，與谷朊粉弱化度呈正相關(guān)。谷朊粉粗蛋白含量與改良面粉的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、能量及綜合評(píng)分呈正相關(guān)。谷朊粉巰基含量與改良面粉的面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的溶解性與面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的吸水率與改良面粉的吸水率和延伸性呈正相關(guān)。谷朊粉的持水力與改良面粉的弱化度呈顯著負(fù)相關(guān)，與面團(tuán)的能量呈顯著正相關(guān)。谷朊粉起泡性與面團(tuán)吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的最大拉伸阻力及能量呈正相關(guān)。

3.4谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分含量、粗蛋白含量、持水力、灰分含量、粗脂肪含量、持油力及巰基含量等指標(biāo)對(duì)改良面粉的品質(zhì)影響較大，其中谷朊粉中粗蛋白含量對(duì)粉品質(zhì)的改良作用影響最大，通過對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和分析能夠預(yù)測(cè)谷朊粉對(duì)面粉改良作用的效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，建議選用粗蛋白含量高的谷朊粉改良面粉品質(zhì)。

［1］嚴(yán)忠軍，卞科，司建中.谷朊粉應(yīng)用概述［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2005，20（5）：16-20.

［2］李桂江，周仕學(xué)，呂英海.谷朊粉特性與應(yīng)用［J］.糧食與飼料工業(yè)，2011（4）：31-35.

［3］班進(jìn)福，劉彥軍，張國(guó)從，等.幾種面粉添加劑的作用機(jī)理及研究進(jìn)展［J］.糧食加工，2010，35（2）：55-58.

［4］趙仁勇.谷朊粉的生產(chǎn)與質(zhì)量控制［J］.中國(guó)商辦工業(yè)，2001（4）：37-38.

［5］Sayaslan A.Wet-milling of wheat flour industrial processes and small-scale test methods［J］.Food Science and Technology，2004（37）：499-515.

［6］陳潔，李剛鳳，尹成華，等.小麥面粉理化性質(zhì)與水餃皮質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的相關(guān)性研究［J］.食品工業(yè)科技，2013，34（6）：143-145.

［7］袁建，鞠興榮，汪海峰，等.小麥粉品質(zhì)與饅頭加工質(zhì)量的相關(guān)性研究［J］.食品科學(xué)，2005，26（12）：57-61.

［8］Beveridge T，Toma S J，Nakai S.Determination of SH-and SS-groups in some food proteins using Ellman's reagent［J］. Journal of Food Science，1974（9）：49-51.

［9］司學(xué)芝，李建偉，王金水，等.麥醇溶蛋白和麥谷蛋白提取條件的研究［J］.鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，25（3）：33-35.

［10］黃偉坤.食品檢驗(yàn)與分析［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1989：55-58.

［11］A Abdul-Hamid，Y S Luan.Functional properties of dietary fiber prepared from defatted rice bran［J］.Food Chemistry，2000（68）：15-19.

［12］江志煒，沈蓓英，潘秋琴.蛋白質(zhì)加工技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：194-195.

［13］陳強(qiáng)，楊曉華.基于熵權(quán)的Topsis法及其在水環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.環(huán)境工程，2007，25（4）：75-77.

Study on correlation between wheat gluten and the rheological properties of improved flour

WANG Liu-qiang，YUAN Ya-nan，LI Xiao-juan，ZHANG Chun-hong*
（College of Food，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110161，China）

In order to study the effect of different gluten to flour，the main quality of ten kinds of commercial wheat gluten and the dough rheological property of improved flour were analyzed.The relationship of the quality indexs between wheat gluten and the improved flour were studied by correlation and stepwise regression analysis.The results showed that the effects of ash，crude protein，water，sulfhydryl content，solubility，water holding capacity and the foam stability in wheat gluten to the water absorption，formation time，stability，degree of weakening，extensibility，ultimate tensile resistance and energy on the quality of improved flour were significant or extremely significant.The foam stability，moisture content，crude protein，crude fat content，water holding capacity，ash，oil-holding capacity and sulfhydryl content in wheat gluten were the main factors to influence the flour.The crude protein content of the wheat gluten was the significant impact to the overall performance of the flour.

wheat gluten；improved flour；quality；dough rheological property；correlation

TS213.2

A

1002-0306（2015）02-0313-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.059

2014－05－08

王六強(qiáng)（1987-），男，碩士研究生，主要從事植物油脂及蛋白科學(xué)與工程方面的研究。

張春紅（1968-），女，博士研究生，副教授，主要從事植物蛋白質(zhì)、酶工程方面的研究。