谷朊粉對蔬菜掛面粉質(zhì)特性、質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)變化的影響

陳春旭，杜傳來，鄭海波，郭元新

(安徽科技學(xué)院　食品藥品學(xué)院，安徽　鳳陽　233100)

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谷朊粉對蔬菜掛面粉質(zhì)特性、質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)變化的影響

陳春旭，杜傳來，鄭海波，郭元新*

(安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽233100)

摘要：目的:研究添加谷朊粉對蔬菜粉掛面的影響；方法:以蔬菜掛面為主要研究對象，通過改變谷朊粉的添加量，分析谷朊粉對蔬菜掛面的粉質(zhì)特性(吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間和弱化度)、質(zhì)構(gòu)特性(硬度、黏著性、膠著性、彈性及咀嚼性)的影響，并對掛面的顯微變化進行分析；結(jié)果：隨著谷朊粉添加量的增加，淀粉顆粒較多地掩埋于蛋白中，形成緊密連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)，谷朊粉和面粉形成的分子內(nèi)及分子間交聯(lián)使面筋網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定。結(jié)論：谷朊粉能夠顯著改善添加蔬菜粉面團的粉質(zhì)特性和質(zhì)構(gòu)特性；提高了蔬菜掛面的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：谷朊粉；蔬菜掛面；質(zhì)構(gòu)特性；粉質(zhì)特性；微觀結(jié)構(gòu)

掛面是我國最受大眾喜愛的主食之一，每年有30%的面粉用于生產(chǎn)制備掛面[1]，隨著人民生活水平的提高，營養(yǎng)均衡的掛面已成為加工的主要趨勢[2-3]。研究表明，在加入一定量纖維類物質(zhì)后，掛面的蛋白質(zhì)含量降低，不能形成面筋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無法制作具有良好彈性和延伸性的面團[4-6]。

谷朊粉亦稱活性面筋粉，是從小麥中提取而出的粉狀蛋白質(zhì)，其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于80%，是營養(yǎng)豐富、物美價廉、氨基酸組成比較齊全的植物性蛋白源[7]。研究表明利用谷朊粉維持面團框架結(jié)構(gòu)，可以直觀地提高面粉中蛋白質(zhì)含量，促進面團網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[8]。目前，雖然國內(nèi)對谷朊粉加工工藝上及谷朊粉對小麥粉影響有一定的研究[9-10]，但是從微觀結(jié)構(gòu)及粉質(zhì)、質(zhì)構(gòu)性質(zhì)分析谷朊粉對添加蔬菜粉的掛面性質(zhì)影響卻未見報道，本實驗通過探究不同比例的谷朊粉-菠菜粉-小麥混合粉的粉質(zhì)特性、質(zhì)構(gòu)特性，找到其特性的變化規(guī)律，并觀察其微觀結(jié)構(gòu)變化，旨在為添加蔬菜粉掛面的實際加工生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

精制特一粉(水分13.09%，灰分0.46%，總淀粉66.3%，粗蛋白質(zhì)12.3%，濕面筋33.1%，降落數(shù)值336s)，谷朊粉(水分9.79%，灰分1.53%，總蛋白質(zhì)80.7%，粗脂肪1.06%，吸水率148.4%)，菠菜粉(有效成分>99%)，NaOH、KOH、NaHCO3、NaCl等。

1.2儀器與設(shè)備

JFZD 300粉質(zhì)儀，山東衡通公司；CT-3質(zhì)構(gòu)儀，美國博勒飛公司；DMT-5小型電動壓面機，平度市金玉麒麟機械廠；C21-SK2101電磁爐，廣東美的電器有限公司；GZX-9076MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3方法

1.3.1混合粉的制作以添加10%蔬菜粉、0%谷朊粉，90%小麥面粉的混合粉作為對照，分別用5%、10%、15%、20%、25%和30%的谷朊粉替代相應(yīng)比例的小麥面粉，混合均勻。

1.3.2粉質(zhì)參數(shù)測定將谷朊粉、菠菜粉和小麥面粉混合均勻，得到混合粉50 g，設(shè)置轉(zhuǎn)速為63 r/min，時間為25 min，根據(jù)小麥面粉粉質(zhì)特性分析法的國標(biāo)(GB/T 14614-2006/ISO5530-1:1997《小麥粉面團的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測定粉質(zhì)儀法》)，測定得到面粉的吸水率、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間、弱化度和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)。

1.3.3掛面制作取200 g混合粉放入和面盆中，向凹槽里加入37 g的蒸餾水，一定量的5 g NaCl和0.7 g NaHCO3，將面團放置20 min，依次在軌距2 mm、1 mm處壓延4次壓成1 mm厚度均勻的面片。將壓好的面片放入壓面機中切條。

1.3.4生掛面微觀結(jié)構(gòu)測定參照Kim等[11]的方法，略有改動，將制作的面條經(jīng)過冷凍干燥之后，取干燥面條用手小心地掰斷，取截面較為整齊的樣品，置于電鏡內(nèi)并抽真空(防止淀粉顆粒表面的電子導(dǎo)電而失去)拍照觀察其微觀結(jié)構(gòu)，經(jīng)計算機軟件自動處理分析結(jié)果，放大倍數(shù)為500倍和1000倍。

1.3.5熟掛面的質(zhì)構(gòu)特性測定取掛面20根，放入盛有300 mL沸水的鐵鍋中，煮面5 min，立即將面條撈出，置于漏勺中，在涼自來水中浸水10 s，后淋水5 min，分別放在搪瓷托盤中待測。用TA44探頭在TPA模式下，設(shè)置測試速度為3.0 mm/s。拉伸試驗設(shè)置測試速度為2.0 mm/s，目標(biāo)為20 mm，夾具為TA-DGA，每組測量6根面條，實驗值為去掉極端值后求平均值[12]。

2結(jié)果與分析

2.1谷朊粉對混合粉面團粉質(zhì)特性的影響

表1　谷朊粉對面團粉質(zhì)特性的影響

注：同列小寫字母表示在0.05水平上差異顯著,下同。

注：The small letters in a column mean significant difference at levels of 0.05 respectively. The same as follow

粉質(zhì)特性能夠反映面團在形成過程當(dāng)中的流變學(xué)特性[13]，由表1可見，隨著谷朊粉添加量的增加，混合粉的吸水率增大，而且增加顯著(P<0.05)，這可能是由于添加谷朊粉增大了小麥粉中的面筋蛋白等大分子含量[14]。面團的形成時間和穩(wěn)定時間都隨著谷朊粉添加量的增加而顯著增加(P<0.05)，這是由于淀粉的吸水速度比面筋蛋白質(zhì)要快，當(dāng)在混合粉中添加谷朊粉后，面團的吸水速度降低[15-16]。當(dāng)谷朊粉添加量由25%增加到30%時，面團形成時間延長幅度最大，由3.2 min延長到3.9 min；當(dāng)谷朊粉添加量在15%～25%時，面團形成時間的增加逐漸減弱，這可能與混合粉中面筋蛋白質(zhì)含量相對增加使面團的粘度增加有關(guān)[17]；隨著谷朊粉添加量的變化，面團穩(wěn)定時間變化速率較為穩(wěn)定，表示其加工性能的上升[18]，谷朊粉添加量在0%～30%之間時，谷朊粉對混合粉弱化度的影響顯著 (P<0.05)，弱化度的值與面團的流變學(xué)特性呈負(fù)相關(guān)，表明混合粉面團的面筋強度隨谷朊粉添加比例的增加而增大，面團加工性隨之變好。

2.2谷朊粉對生掛面微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖1為谷朊粉不同添加量(5%和30%)(w/w)制作的生掛面，其斷面放大500倍和1000倍的圖像。從500倍圖像上能直觀地看出，谷朊粉2個不同添加量所制作的面條內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，隨著添加量的增加，由淀粉顆粒較多地游離于蛋白之外，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^多地掩埋于蛋白中，蛋白膜增多，結(jié)構(gòu)由松散變緊密。谷朊粉在5%的添加量時可明顯看到蛋白增多但沒有形成緊密、連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)；添加30%谷朊粉的生面條淀粉顆粒均勻地分散于蛋白間，借助于蛋白基質(zhì)連接于面筋網(wǎng)絡(luò)上，蛋白基質(zhì)也變得更加密實。說明了谷朊粉和面粉形成的分子內(nèi)或分子間交聯(lián)使面筋網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更密實[16-17]。

A

B

a

b

從1000倍圖像上可清晰地看出，谷朊粉在低添加量時生掛面的淀粉顆粒較多地分散于蛋白外圍，結(jié)構(gòu)疏松；而高添加量時蛋白膜增多，這是由于谷朊粉的作用得到發(fā)揮，促進蛋白與面筋蛋白分子之間及相互間的交聯(lián)，形成了較多的面筋網(wǎng)絡(luò)，使生掛面的質(zhì)構(gòu)變好，從而使拉伸性能得到提高。由此可能推斷出，良好的連續(xù)性蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是使面條具有較強延伸性和抗斷條能力的根本保證。

2.3谷朊粉對熟掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.3.1谷朊粉對熟掛面硬度的影響面條的硬度主要由其表面成膜效果決定，是由改良劑配料與原料(淀粉等各類成分含量)協(xié)同作用影響[15]。由圖2可知，谷朊粉在低添加量(5%)時顯著降低了熟掛面的硬度，而當(dāng)谷朊粉在提高添加量(10%)時又顯著增加了熟掛面的硬度，進一步添加有明顯的變化；谷朊粉在15%的添加量時硬度達到最大為24.4/g；隨著谷朊粉添加量的增大熟掛面的硬度呈現(xiàn)減小的趨勢，在20%時谷朊粉的添加使熟掛面的硬度降低為23.6/g，并且在繼續(xù)增加谷朊粉添加量(25%，30%)時面條的硬度基本保持不變。

圖2　谷朊粉添加量對熟掛面硬度的影響

圖3　谷朊粉添加量對熟掛面膠著性的影響

2.3.2谷朊粉對熟掛面膠著性影響膠著性是模擬表示將半固體的樣品破裂或吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量[15]。由圖3可知谷朊粉在添加量(10%)時顯著增加了熟掛面的膠著性，隨著谷朊粉添加量的增大熟掛面的膠著性呈現(xiàn)增加的趨勢，在30%時谷朊粉的添加使熟掛面的膠著性達到最大(30.5)。這可能與面條中蛋白質(zhì)含量的增加有關(guān)[17]。

2.3.3谷朊粉對熟掛面黏著性的影響由圖4可知，谷朊粉在低添加量(5%)時顯著增加了熟面條的黏著性，進一步添加有明顯的變化；谷朊粉在15%的添加量時硬度達到最大為1.35/gs；隨著谷朊粉添加量的繼續(xù)增大熟掛面的黏著性呈現(xiàn)減小的趨勢，在25%時谷朊粉的添加使熟掛面的硬度降低為0.86/gs。

圖4　谷朊粉添加量對熟掛面黏著性的影響

2.3.4谷朊粉對熟掛面彈性的影響彈性是指面條在去除變形力恢復(fù)到變形前的條件下的高度或體積比率[15]。由圖5可以看出谷朊粉在添加量5%時顯著增加了熟掛面的彈性，隨著谷朊粉添加量的增大熟掛面的彈性呈現(xiàn)增加的趨勢，在30%時谷朊粉的添加使熟掛面的膠著性達到最大(0.985)。

圖5　谷朊粉添加量對熟掛面彈性的影響

圖6　谷朊粉添加量對熟掛面咀嚼性的影響

2.3.5谷朊粉對熟掛面咀嚼性的影響咀嚼性是表示將半固體的樣品咀嚼或吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量[15]。由圖6可知谷朊粉在添加量10%時才顯著增加了熟掛面的咀嚼性，隨著谷朊粉添加量的增大熟掛面的咀嚼性呈現(xiàn)增加的趨勢，在30%時谷朊粉的添加使熟掛面的咀嚼性達到最大0.7。這可能是由于谷朊粉的作用得到發(fā)揮，促進蛋白與面筋蛋白分子之間及相互間的交聯(lián)形成了較多的面筋網(wǎng)絡(luò)，增強了面條咀嚼或吞咽時所需的能量。

3結(jié)論

本研究結(jié)果表明，谷朊粉能夠顯著改善添加蔬菜粉面團的粉質(zhì)特性。隨著谷朊粉添加量的增加，蔬菜粉面團的吸水率增加，形成時間及穩(wěn)定時間延長，弱化度降低，面團加工性變好。對蔬菜面條內(nèi)部結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖表明，隨著谷朊粉添加量的增加，淀粉顆粒較多地掩埋于蛋白中，形成緊密連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)，谷朊粉和面粉形成的分子內(nèi)及分子間交聯(lián)使面筋網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定。

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(責(zé)任編輯：馬世堂)

收稿日期：2016-01-10

基金項目：國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金項目(2014GB2C300011)；安徽科技學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程重點學(xué)科項目(AKZDXK2015B04)。

作者簡介：陳春旭(1984-)，男，安徽省蚌埠市人，碩士，助教，主要從事食品飲料生產(chǎn)工藝及品質(zhì)控制研究。*通信作者：郭元新，教授，E-mail：guoyuanxiner@163.com。

中圖分類號：TS201.2

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-8772(2016)02-0039-05

Effects of Wheat Gluten on the Farinograph, Rheological Properties and Microstructure of the Vegetable Noodles

CHEN Chun-xu, DU Chuan-lai, ZHENG Hai-bo, GUO Yuan-xin*

(Food and Drug College, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

Abstract：Farinograph properties (water absorption, development time, stability time and weakening level) and rheological properties (hardness, adhesiveness, gumminess, springiness and chewiness) of the vegetable noodles were studied. Also the microstructural changes of vegetable noodles were analyzed. Test results showed that Gluten can significantly improve the farinograph, rheological properties of dough, with the increasing amount of gluten, more starch granules are buried in the protein to form a tight network of continuous gluten. Wheat gluten and flour make crosslinking gluten network more stable.

Key words:Wheat gluten; Vegetable noodles; Farinograph properties; Rheological properties; Microstructure