真空和面對不同加水量面團蛋白特性的影響

張毅，陳潔，汪磊，張?zhí)N華

河南工業(yè)大學糧油食品學院（鄭州 450001）

真空和面是在真空狀態(tài)下攪拌，促使水分向小麥粉顆粒內部滲透，促進蛋白質充分、均勻地吸水脹潤和淀粉的溶脹，使面筋網(wǎng)絡在制面過程中形成得更加充分。真空和面能明顯改善生鮮面的色澤，降低其蒸煮損失，提高蒸煮后的拉伸強度和最大剪切力[1]。劉銳等[2]研究表明，真空和面（0.06 MPa）可促進水分與面筋蛋白的相互作用，降低面團中水分子流動性，有利于面團結構的形成。真空和面能明顯提升青稞雜糧方便面復水率、糊化度及感官評分，降低復水時間、沖泡損失率及斷條率[3]。有研究表明真空和面具有提高面條品質的作用，有文獻闡述真空和面具有提高面團含水量的作用，但是針對真空和面如何影響不同加水量面團拉伸及面筋蛋白特性的研究尚不明確。因此，試驗分別研究不同加水量面團的拉伸特性，蛋白質二級結構含量、相對分子質量變化，以期揭示真空和面促進蛋白質水分吸收，形成面筋提高面團拉伸特性的作用機制。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

特一粉（鄭州金苑面業(yè)有限公司）；溴化鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、甘氨酸（天津市科密歐化學試劑有限公司）；鹽酸（洛陽昊華化學試劑有限公司）；鹽酸胍和脲（國藥集團試劑有限公司）；三羥甲基氨基甲烷（北京益利精細化學品有限公司）。

1.2 儀器與設備

真空臥式單軸和面機（河南東方食品機械設備有限公司）；WQF-510型傅里葉紅外光譜儀（北京銳利分析儀器公司）；TU-1810紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；TA-XT Plus型質構儀（英國Stable Micro System公司）；Waters 1525高效液相色譜儀（美國Waters公司）；Zemix SEC-300凝膠色譜柱（蘇州賽分科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 小麥面團的制備

稱取500 g面粉于真空臥式單軸和面機中，分別加入30%，35%，40%，45%和50%（質量比）的水，在非真空（0 MPa）與真空（0.06 MPa）條件下先低速（90 r/min）攪拌1 min，高速（150 r/min）攪拌5 min，低速（90 r/min）攪拌10 min，制成面團。

1.3.2 小麥面團拉伸特性測試

將面團復合壓延，靜置5 min使其應力松弛后，壓成3 mm厚的面片，用模具制成長條，放于TA-XT Plus質構儀上，采用A/KIE探頭測試拉伸特性[4]。

1.3.3 游離巰基含量測定

將和好的面團冷凍干燥12 h，磨粉，過孔徑0.075 mm篩。參考羅明江等[5]方法并略作修改，稱取75 mg凍干粉試樣，加入4.7 g鹽酸胍，用Tris-甘氨酸緩沖液溶解定容至10 mL。取1 mL樣品溶液加4 mL脲-鹽酸胍溶液，加0.05 mL的Ellman’s試劑，避光，用紫外分光光度計于412 nm處測其吸光度，重復測定3次。

1.3.4 二級結構測試

參考Zhan等[6]的方法，并略作修改。稱取5 mg凍干粉試樣，按照1∶100比例與溴化鉀（KBr）研磨混合均勻，壓至成片，進行傅里葉紅外光譜掃描。取1 600～1 700 cm-1段圖譜，進行高斯去卷積和二階求導，計算各二級結構的百分含量，重復測定3次。

1.3.5 蛋白質分子量測試

參考Guo等[7]的方法，并略作修改。取10 mg凍干粉試樣，加入10 mL 2 g/100 mL SDS-0.5 mol/L磷酸鈉緩沖液（pH 6.8），漩渦振蕩超聲混和均勻，8 000g離心15 min。上清液過0.45 μm濾膜，重復提取2次，每個上清液重復測定3次。

色譜條件參照Hou等[8]方法并略有修改：流動相2 g/100 mL SDS-0.5 mol/L磷酸鈉緩沖液（pH 6.8），流速0.7 mL/min，進樣量30 μL；采用紫外檢測器，檢測波長214 nm。參照Johansson等[9]和Hussain等[10]方法，采用標準蛋白甲狀腺球蛋白（670 000 Da）、γ-球蛋白（150 000 Da）、清蛋白（44 300 Da）、核糖核酸酶A（13 700 Da）。根據(jù)洗脫蛋白的相對分子質量，將色譜圖分為4個部分，計算吸收峰面積和面積百分比。

1.3.6 不可溶性麥谷蛋白大聚體含量測試

稱取0.5 g凍干粉試樣，加入10 mL 1.5 g/100 mL SDS提取液，30 ℃振蕩提取1 h，9 500g條件下離心15 min，棄去上清液，重復提取1次。采用凱氏定氮法測定蛋白質含量[11]，重復測定3次。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.5制作圖表，并用SPSS 21.0對試驗數(shù)據(jù)進行顯著性差異分析，以p＜0.05為顯著性標準。

2 結果與分析

2.1 小麥面團拉伸特性分析

從圖1中可以看出，隨著加水量增加，真空（0.06 MPa）和非真空（0 MPa）條件下和出的面團拉伸力呈降低趨勢，加水量30%～40%時，拉伸力下降迅速，加水量高于45%時，拉伸力下降緩慢。和面過程中，醇溶蛋白和麥谷蛋白吸水脹潤，分別提供彈性和黏性形成面筋網(wǎng)絡，使面團具有拉伸性和延展性[12]。加水量30%時，拉伸力最大，此時醇溶蛋白和麥谷蛋白吸水不充分，彈性和黏性較差；面團較硬，韌性較大，拉伸性較差。加水量增大至40%時，醇溶蛋白和麥谷蛋白水合作用加強，形成的面筋具有黏彈性，形成的面團柔軟有彈性和良好的韌性。加水量增大至50%，面團拉伸力持續(xù)降低但下降緩慢，此時面團流動性增強，彈性、韌性下降。

非真空條件下，加水量分別為30%，35%和50%時，面團拉伸力略高于真空和面，這是因為在真空負壓狀態(tài)下，醇溶蛋白、麥谷蛋白與水分子結合更快，面筋蛋白吸水更充分，形成的面團更加柔軟有彈性和韌性[13]，在拉伸特性上表現(xiàn)為真空和面時拉伸力較低。加水量40%和45%時拉伸力無顯著變化，表明在此加水量下，真空度對面團拉伸特性無顯著影響。

圖1 真空度對面團拉伸力的影響

從圖2中可以看出，非真空和面時，面團的拉伸距離隨著加水量增多先上升后下降；真空和面時，則呈上升趨勢。非真空和面時，加水量35%～40%時，面團的拉伸距離上升最快，表明在這一加水量范圍內，面筋蛋白分子擴展充分，形成的面筋網(wǎng)絡結構最好；加水量高于45%時，面團拉伸距離下降。這是因為加水量過高，水分不能被完全吸收，導致面團彈性下降，面筋網(wǎng)絡極易斷裂[14]。

圖2 真空度對面團拉伸距離的影響

真空作用下，和面加水量越多，面團延展性越好，加水量45%～50%，拉伸距離上升最快，說明面筋蛋白分子得到充分擴展。真空和面加水量45%時面團的拉伸距離，與非真空加水量40%時面團的拉伸距離無顯著差異，表明當面團達到同樣的拉伸距離，真空和面條件下可以提高面團的加水量[15]。

2.2 巰基含量分析

在和面過程中會發(fā)生巰基和二硫鍵的相互轉化，面筋蛋白質經(jīng)過吸水，使蛋白質分子鏈擴展，在分子內和分子間游離的巰基分子相互聯(lián)接形成二硫鍵，從而使蛋白質產(chǎn)生交聯(lián)作用，形成面筋網(wǎng)絡[12]。如圖3所示，巰基含量隨著加水量增多呈現(xiàn)先下降后上升趨勢。加水量30%時，面筋蛋白聚合交聯(lián)程度低，分子間二硫鍵形成受到阻礙，硫原子以巰基形式存在；加水量50%時，面筋蛋白質水合過度，和面攪拌過程中形成的二硫鍵被破壞重新形成巰基[16]。

比較真空和非真空和面條件下的巰基含量，發(fā)現(xiàn)真空和面巰基含量低于非真空和面，表明真空和面能促進巰基轉化成二硫鍵，從而有利于面筋蛋白發(fā)生交聯(lián)作用。從圖3中可以看出非真空和面時，在一系列梯度范圍內加水量35%面團中巰基含量較低，而真空和面時加水量40%時巰基含量最低，表明這2種情況下二硫鍵形成最多。真空和面可提高和面加水量，并可促進巰基轉化稱二硫鍵。

圖3 真空度對巰基含量的影響

2.3 小麥蛋白二級結構含量分析

如表1所示，和面加水量從30%到50%，β-折疊、α-螺旋含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，無規(guī)則卷曲、β-轉角呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，特別是真空和面加水量40%時α-螺旋含量顯著升高。α-螺旋是二級結構中最穩(wěn)定的構象，其主要依靠氫鍵來維系，含量越高表明面筋蛋白越不易變性，形成的面筋網(wǎng)絡結構越穩(wěn)定[17]。所以加水量較大時，有利于氫鍵形成，進而影響α-螺旋形成。

真空和面時α-螺旋、β-折疊結構比非真空和面含量高，說明真空負壓作用有利于蛋白質二級結構向穩(wěn)定的構象轉化，更多的α-螺旋、β-折疊形成于蛋白內部，外界壓力的作用使蛋白質結構更致密。比較真空和非真空和面時無規(guī)則卷曲、β-轉角含量，發(fā)現(xiàn)真空和面時不穩(wěn)定的二級結構構象含量更少，表明真空和面有利于面筋蛋白的有序伸展。

表1 真空度對蛋白質二級結構的影響

2.4 小麥蛋白質相對分子質量分布分析

圖4 面團蛋白質體積排阻高效液相色譜圖

表2 真空度對蛋白質組分的影響

圖4中大分子量聚合體蛋白、小分子量聚合體蛋白主要是麥谷蛋白；大分子量單體蛋白主要是醇溶蛋白；小分子量單體蛋白主要是清蛋白和球蛋白[18]。如表2所示，真空和面與加水量對面團中蛋白質組分的變化有顯著影響。隨著加水量增加，大分子量聚合體蛋白和小分子量單體蛋白呈現(xiàn)先下降后上升趨勢；小分子量聚合體蛋白和大分子量單體蛋白隨著加水量增加，呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。用SDS提取時，可溶性麥谷蛋白主要以大分子量聚合體蛋白形式存在，加水量40%時，大分子量聚合體蛋白含量最少，小分子量聚合體蛋白含量最多，表明加水量可以影響可溶性谷蛋白的聚合和解聚作用。

比較真空和非真空和面時各蛋白含量的變化發(fā)現(xiàn)，真空和面對大分子量聚合體蛋白、大分子量單體蛋白和小分子量單體蛋白含量具有顯著影響。與非真空和面相比，真空和面時大分子量聚合體蛋白和大分子量單體蛋白較高，小分子量單體蛋白含量則相反。這與劉銳[18]的試驗結果相一致，真空和面可以促進谷蛋白聚合體形成，但是會降低水溶性清、球蛋白含量。

2.5 不可溶性麥谷蛋白大聚體含量分析

面團形成過程中麥谷蛋白具有重要作用，用SDS提取時，沉淀出的不可溶性麥谷蛋白賦予面團彈性[19]。如圖5所示，加水量30%～50%時，麥谷蛋白大聚體含量先上升后下降，加水量40%時達到最大值。這一結果與2.4中，隨著加水量增加，大分子量聚合體蛋白即可溶性麥谷蛋白含量先下降后上升相對應。加水量30%時，由于水分較少，面筋蛋白不能充分脹潤，淀粉顆粒也不能充分溶脹，蛋白分子聚合程度低，不可溶性麥谷蛋白大聚體含量較少；加水量高于45%時，小麥蛋白脹潤充分，但是不可溶性麥谷蛋白大聚體含量減少，這是因為過多的水分子存在于蛋白分子之間，降低蛋白分子間的疏水作用和交聯(lián)程度[20]。

圖5 真空度對谷蛋白大聚體含量的影響

此外，比較真空與非真空和面時不可溶性麥谷蛋白大聚體含量的變化，真空和面的不可溶性麥谷蛋白大聚體含量高于非真空和面，尤其加水量35%～45%時，真空和面不可溶性麥谷蛋白大聚體含量顯著高于非真空和面，表明真空和面高水分條件下，有利于麥谷蛋白交聯(lián)形成大聚體。李瑜等[21]研究表明，面筋蛋白質麥谷蛋白大聚體能極大影響面團的一些特性，所以真空和面在促進麥谷蛋白大聚體形成的同時對增強面團的彈性有一定作用。

3 結論

試驗揭示真空和面與加水量影響面團拉伸及面筋蛋白特性的規(guī)律，結果表明，面團拉伸力與加水量成負相關，加水量越高，拉伸力越低。和面加水量可影響面筋蛋白質二級結構及不可溶性麥谷蛋白大聚體含量，加水量40%時，β-折疊、α-螺旋、不可溶性麥谷蛋白大聚體含量最高。與非真空和面相比，真空和面時面團拉伸力較低，構象穩(wěn)定的α-螺旋、β-折疊結構含量較高。因此，真空和面具有提高面團拉伸性，促進面筋蛋白形成面筋的作用，在生產(chǎn)中對提高產(chǎn)品質量促進面制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。