乳清濃縮蛋白對(duì)面條黏性的影響

陳舒涵 包玉龍 周 鵬

(江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無(wú)錫 214122)

乳清蛋白是由干酪生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品乳清，經(jīng)過(guò)濃縮精制而得的一類蛋白質(zhì)。乳清經(jīng)過(guò)澄清、超濾、干燥等過(guò)程后得到的產(chǎn)物就是乳清濃縮蛋白(Whey protein concentrate，WPC)，過(guò)濾程度的不同可以得到蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)從34%～80%不等的產(chǎn)品。它們不僅容易消化，而且還具有高生物價(jià)、高消化率、高蛋白質(zhì)功效比和高利用率，是公認(rèn)的人體優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑之一。由于乳清蛋白具有很多獨(dú)特的功能特性，合理利用這些功能特性能夠使食品的品質(zhì)大大改善[1]。面條因其方便、營(yíng)養(yǎng)及適口性，在全球的消費(fèi)量不斷增加[2]。但面條的主要原料小麥粉中蛋白質(zhì)含量和質(zhì)量都不能完全滿足人體對(duì)蛋白質(zhì)的需求[3]，小麥的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過(guò)15%，并且賴氨酸含量相對(duì)不足，而乳清蛋白中含有豐富的賴氨酸，向面條中添加適量的乳清濃縮蛋白，可以有效提高蛋白質(zhì)含量并補(bǔ)充人體必需氨基酸，增加面制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。目前對(duì)面條蛋白強(qiáng)化的研究多使用大豆蛋白或大豆粉，關(guān)于乳蛋白的添加的報(bào)道并不多見。而其他面制品中已有添加乳蛋白的研究，例如向面包[4]和印度薄餅[5]中添加WPC，可以提高蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量，并發(fā)現(xiàn)較低添加量對(duì)面團(tuán)的流變學(xué)特性有正面影響，同時(shí)對(duì)感官品質(zhì)有提高或沒有負(fù)面影響，因此可以嘗試通過(guò)添加WPC，在提高面條營(yíng)養(yǎng)特性的同時(shí)，改善面條的食用品質(zhì)。本研究在預(yù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)添加乳清濃縮蛋白能對(duì)面條煮后粘連結(jié)塊變“坨”的現(xiàn)象有改善作用，而面條變“坨”會(huì)嚴(yán)重影響面條的口感，解決煮后黏連十分重要，因此本實(shí)驗(yàn)研究了不同添加量的WPC的對(duì)面條黏性的影響并初步探究其機(jī)理，為開發(fā)乳清蛋白強(qiáng)化面條提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料

乳清濃縮蛋白80(熱穩(wěn)型，水分4.40%，灰分4.85%，粗蛋白74.88%，粗脂肪0.45%)；多用途麥芯小麥粉(水分13.58%，灰分0.46%，粗蛋白10.47%，粗脂肪0.78%)；食鹽。

1.2 主要設(shè)備與儀器

K1302自動(dòng)定氮儀，F(xiàn)ARINOGRAPH-E粉質(zhì)儀，YR-220型英潤(rùn)電動(dòng)小型壓面機(jī)，TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，Hitachi TM3030掃描電子顯微鏡。

1.3 方法

1.3.1 原料基本成分的測(cè)定

原料水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪分別按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 混合粉粉質(zhì)特性的測(cè)定

粉質(zhì)特性按照GB/T 14614—2006的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 濕面筋含量的測(cè)定

濕面筋含量按照GB 5506.1—2008濕面筋測(cè)定法(水洗法)的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 面條的制作方法

以0%、4%、8%、12%、16%、20%的乳清濃縮蛋白粉取代對(duì)應(yīng)質(zhì)量的小麥粉充分混合均勻，將3 g食鹽溶解于適量水加入200 g混合粉中，在和面機(jī)上攪拌10 min，使料胚成為松散的顆粒面團(tuán)狀；室溫下將面團(tuán)靜置30 min；用面條機(jī)反復(fù)壓延6次，最終面片厚度為1 mm；用3.0 mm寬的面刀進(jìn)行切條備用。

1.3.5 面條蒸煮品質(zhì)的測(cè)定

參考李向陽(yáng)等[6]的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定不同WPC添加量面條的最佳蒸煮時(shí)間、干物質(zhì)損失率和干物質(zhì)吸水率。

1.3.6 面條煮后的黏結(jié)情況

稱取約100 g面條樣品煮至最佳蒸煮時(shí)間，用自來(lái)水沖洗10 s，分裝于培養(yǎng)皿中，放置0、2、5、10、20、30、40 min，用筷子挑起表面的兩根面條至8.5 cm高度觀察，比較不同面條的黏連于挑起面條的情況。

1.3.7 面片表面黏性的測(cè)定

將面片切為7 cm×7 cm方形，每次取7個(gè)面片，放入盛有500 mL沸騰蒸餾水的燒杯中，煮至最佳蒸煮時(shí)間后迅速撈出，過(guò)冷水后放到濾紙上瀝干1 min，放置0、2、5、10、20、30、40 min，使用質(zhì)構(gòu)儀Cooking Lasagne程序進(jìn)行測(cè)試。質(zhì)構(gòu)儀探頭：HDP/PFS。運(yùn)行參數(shù)：測(cè)前速度1 mm/s，測(cè)試速度0.5 mm/s，測(cè)后速度5 mm/s，作用力450 g，接觸時(shí)間3 s，觸發(fā)力20 g。

1.3.8 面條TOM(Total Organic Matter)值的測(cè)定

稱取100 g面條放入1 L沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間，按照張玲[7]的方法進(jìn)行測(cè)定，并另取10 mL面條沖洗水，在105 ℃烘干至恒重。

1.3.9 面條的微觀結(jié)構(gòu)(SEM)

煮前面條參考張劍等[8]的方法，煮后面條參考師俊玲等[9]的方法進(jìn)行處理，置于SEM下對(duì)不同WPC添加量面條的表面進(jìn)行掃描觀察。

1.3.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每批次面條制作5個(gè)平行樣品，每項(xiàng)指標(biāo)均采取隨機(jī)測(cè)試3個(gè)平行樣品，取3次測(cè)試結(jié)果的平均值做統(tǒng)計(jì)分析；采用SPSS 20.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性分析；采用Origin2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同量的乳清濃縮蛋白對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)曲線的影響

粉質(zhì)曲線可以反映面團(tuán)的流變學(xué)特性，表1的結(jié)果表明，添加乳清濃縮蛋白對(duì)面條粉質(zhì)特性有較大影響。添加量從0%～20%變化時(shí)，面團(tuán)的吸水率不斷減小，形成時(shí)間不斷增加；WPC添加量為4%時(shí)面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)最高，而超過(guò)4%后面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間縮短，粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)降低，且弱化度顯著高于原小麥粉，面團(tuán)的筋力減弱。

表1 不同添加量對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)參數(shù)的影響

乳清濃縮蛋白使面團(tuán)的形成時(shí)間延長(zhǎng)，可能是乳清蛋白的添加影響混合粉吸水的速率，減緩面團(tuán)成熟，因而延長(zhǎng)了調(diào)制小麥粉的時(shí)間，添加乳清濃縮蛋白后面團(tuán)的吸水率降低也與這一點(diǎn)相符。小麥粉粉質(zhì)曲線中穩(wěn)定性是所有參數(shù)中最重要的參數(shù)，它是反映小麥粉面筋質(zhì)量的可靠參數(shù)[10]，WPC添加量為4%時(shí)面團(tuán)對(duì)面筋質(zhì)量有顯著提高的效果，而更高的添加量則會(huì)降低小麥粉的面筋質(zhì)量。有研究認(rèn)為，添加非面筋蛋白后面團(tuán)筋力的減弱是由于面筋蛋白被稀釋了[11-12]，也有研究對(duì)添加大豆蛋白的面團(tuán)進(jìn)行了電泳實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明大豆蛋白與面筋蛋白之間存在相互作用，認(rèn)為大豆粉增加了巰基濃度，可以與面筋蛋白中的二硫鍵發(fā)生巰基二硫鍵之間的交換反應(yīng)，從而減弱了面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)面團(tuán)的流變特性產(chǎn)生負(fù)面影響[13-14]，Lamacchia等[15]也發(fā)現(xiàn)，添加脫脂大豆粉的意大利面與不添加的相比，游離巰基含量升高而二硫鍵含量降低，認(rèn)為大豆蛋白會(huì)破壞面筋蛋白的二硫鍵，較高的WPC添加可能也會(huì)由于稀釋或破壞二硫鍵的原因降低面筋質(zhì)量。

2.2 添加不同量的乳清濃縮蛋白對(duì)面筋特性及蒸煮特性的影響

面筋含量對(duì)面條品質(zhì)的影響極為重要，面筋含量的多少，決定了面條和面團(tuán)工藝性能的好壞。面筋含量越高，面團(tuán)的彈性、韌性及延伸性越好，故所形成的面條其熟斷條率越低，爽滑感越好并耐煮制和耐咀嚼[16-17]。面條烹煮過(guò)程中，面筋蛋白吸收水分形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻止水分和淀粉從面條中溶出[18]。蒸煮時(shí)，面條中可溶性固形物溶出的多少與面條結(jié)構(gòu)的緊密度有關(guān)，固形物溶出的越少，面條品質(zhì)越高[19]。從表2可以看出，隨著乳清濃縮蛋白添加量的增加，濕面筋含量呈顯著下降趨勢(shì)，面條的最佳蒸煮時(shí)間增長(zhǎng)，干物質(zhì)損失率和干物質(zhì)吸水率均增加。

表2 不同添加量對(duì)面筋特性及蒸煮特性的影響

乳清濃縮蛋白的添加使混合粉的絕對(duì)蛋白含量上升，但濕面筋含量降低，而在小麥粉中添加不同比例的脫脂豆粉和大豆蛋白酶水解產(chǎn)物也有相似的結(jié)果[20-21]。在面條制作的過(guò)程中，小麥粉中的醇溶蛋白和麥谷蛋白形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但WPC不能形成面筋網(wǎng)絡(luò)，過(guò)高的添加量對(duì)面筋有稀釋作用，同時(shí)破壞了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少了可以滯留在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的淀粉顆粒，因此降低了測(cè)得濕面筋的質(zhì)量。胡新中等[22]的研究表明，面條的蒸煮損失與濕面筋含量呈顯著負(fù)相關(guān)。添加WPC后，面筋含量相對(duì)減少，且WPC的添加可能對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，面筋網(wǎng)絡(luò)束縛淀粉顆粒的能力下降，導(dǎo)致蒸煮過(guò)程中的淀粉顆粒溶出，使干物質(zhì)損失率增加。李向陽(yáng)等[6]向面條中添加了不同量的大豆分離蛋白，同樣造成最佳蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，干物質(zhì)吸水率升高，可能是蛋白與淀粉競(jìng)爭(zhēng)吸水，減緩了淀粉糊化的速率，使“白芯”消失的時(shí)間增長(zhǎng)，同時(shí)總體的吸水率提高。

2.3 添加不同量乳清濃縮蛋白對(duì)面條煮后的黏結(jié)情況的影響

煮后的面條經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放置容易相互黏連變“坨”，嚴(yán)重影響面條口感，而WPC的添加對(duì)面條的黏結(jié)有改善的效果。結(jié)果表明，未添加WPC的面條放置2 min挑起時(shí)已有少量面條因黏性被一同挑起，5 min后粘連情況明顯；4%WPC添加量的面條在放置30 min后才出現(xiàn)少量黏結(jié)情況；8%以上WPC添加量的面條在放置40 min后依然沒有明顯的黏連，表明少量的WPC添加即能明顯改善面條煮后的黏結(jié)情況。

2.4 添加不同量乳清濃縮蛋白對(duì)面片表面黏性的影響

面條煮后的放置過(guò)程中，表面水分逐漸散失，水分的潤(rùn)滑作用被減弱，導(dǎo)致面條表面的黏性顯著增大[23]。圖1表明，對(duì)于放置時(shí)間相同的面條，WPC添加量越高的面條表面黏性越??；隨著放置時(shí)間的增加，添加不同量WPC的面條的表面黏性均為增大的趨勢(shì)，且WPC添加量越高，面條表面黏性增大的程度越小，這可能是面條表面引起面條黏連的物質(zhì)減少造成的。

圖1 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條表面黏性的變化

2.5 添加不同量乳清濃縮蛋白對(duì)面條TOM值的影響

TOM值是面條經(jīng)過(guò)蒸煮后沖洗面條水中的有機(jī)物總量，以氧化還原反應(yīng)標(biāo)定100 g面條中獲得的淀粉克數(shù)[7]，而以烘干稱重的方式可測(cè)得面條沖洗水中總有機(jī)物的質(zhì)量。由圖2的結(jié)果可知，隨著WPC添加量的增加，測(cè)得沖洗水中淀粉克數(shù)不斷降低，表明WPC的添加降低了水煮后附著于面條表面的淀粉含量，且滴定法測(cè)得的TOM值變化程度遠(yuǎn)大于面條中小麥粉減少的程度，表明TOM值的降低不僅僅是由于面條中淀粉總量降低，還可能是WPC影響了面條的表面結(jié)構(gòu)，減少了淀粉在面條表面的附著，這可能是改善面條黏連情況的原因；而沖洗水中有機(jī)物總量在添加量0%～8%時(shí)無(wú)顯著差異，之后隨添加量的增大而減少，這可能是WPC的添加帶來(lái)了較多可溶性蛋白，但較高的WPC破壞了面條的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使有機(jī)物在蒸煮過(guò)程中已有較多損失，這與表2中干物質(zhì)損失率較高的結(jié)果一致。

圖2 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條TOM值

2.6 添加不同量乳清濃縮蛋白對(duì)面條表面微觀結(jié)構(gòu)的影響

掃描電鏡(SEM)可以直觀反映樣品的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以有效觀察與分析食品的微觀狀態(tài)[24]。從圖2中煮前表面的結(jié)果可以看出，不添加WPC的面條有清晰的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒被包裹于蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，而隨著WPC的添加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸模糊。經(jīng)過(guò)水煮后，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)吸水?dāng)U張，成為連續(xù)的蜘蛛網(wǎng)狀，淀粉顆粒發(fā)生糊化作用，不添加WPC的面條表面可以觀察到致密的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大量糊化的淀粉填充于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，而隨著WPC的添加，蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連續(xù)性變差，孔隙增大，填充的淀粉逐漸減少?？赡苁荳PC的添加稀釋了面筋蛋白或阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)形成，使得形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致面條蒸煮過(guò)程中有機(jī)物溶出增多，且糊化的淀粉難以滯留于面條表面，面條之間通過(guò)淀粉相互黏連的作用減小，從而降低了面條的表面黏性。

圖3 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條表面電鏡圖片(×1 000)

3 結(jié)論

未添加乳清濃縮蛋白的面條在煮后短時(shí)間內(nèi)就有明顯的黏連，黏性增大，而添加4%WPC即可明顯改善其黏連變“坨”的情況，避免面條在放置過(guò)程中感官特性變差，這可能是WPC的添加稀釋或破壞了面筋結(jié)構(gòu)，形成的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，經(jīng)過(guò)蒸煮后淀粉難以滯留于面條表面，面條之間通過(guò)淀粉相互黏連的作用減小，從而降低了表面黏性，面條經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放置后不易相互黏連。但較高的添加量會(huì)降低小麥粉的面筋質(zhì)量和濕面筋含量，增大面條的干物質(zhì)損失率和干物質(zhì)吸水率，且面筋結(jié)構(gòu)的破壞很可能降低面條的質(zhì)構(gòu)或感官品質(zhì)，因此4%WPC為改善面條黏性較為合適的添加量。