糊粉層粉對(duì)面團(tuán)蛋白質(zhì)聚集和掛面品質(zhì)的影響

李念琦，關(guān)二旗，卞 科，李萌萌

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

在小麥加工過(guò)程中，糊粉層隨著麥麩一起被剝離，成為小麥加工的副產(chǎn)物。小麥糊粉層占麩皮的比例最大，為48%～52%[1]。流行病學(xué)研究表明，麥麩的攝入不僅可以調(diào)節(jié)體重，而且可以降低2型糖尿病、心血管疾病和癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。麥麩中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并不是均勻分布的，糊粉層富集了谷物中絕大部分對(duì)人體健康有益的成分[4]。糊粉層細(xì)胞的細(xì)胞壁由阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和少量的蛋白質(zhì)組成，其中細(xì)胞內(nèi)容物占整個(gè)糊粉層細(xì)胞干質(zhì)量的70%，其營(yíng)養(yǎng)成分主要存在于細(xì)胞的小液泡內(nèi)，包括蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、脂質(zhì)、維生素以及酚類等抗氧化物[5-10]。

與麥麩相比，使用小麥糊粉層粉制作主食具有以下優(yōu)點(diǎn)：安全性較高，農(nóng)藥、重金屬、毒素、霉菌的殘留量顯著低于麥麩；適口性較好，粒度更小，更容易被消費(fèi)者接受。研究表明，在方便面產(chǎn)品中加入糊粉層粉會(huì)導(dǎo)致方便面蒸煮吸水率降低、質(zhì)地變硬、彈性降低、內(nèi)聚力和回彈性降低以及顏色變深等[11]。Bagdi等[12]研究發(fā)現(xiàn)添加糊粉層粉不會(huì)改變意大利面的烹煮損失率，但會(huì)使其吸水率和黏性降低，硬度和拉伸強(qiáng)度增高。

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于添加糊粉層粉制作食品的研究包括鮮濕面、饅頭和餅干，缺少對(duì)中式掛面的研究。作者探究了添加糊粉層粉對(duì)中式掛面的烹煮特性、質(zhì)構(gòu)特性、色澤和感官品質(zhì)的影響，以及添加糊粉層粉對(duì)面團(tuán)蛋白分子量分布的影響，以期為掛面的深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

糊粉層粉(蛋白質(zhì)19.10 g/100 g、脂肪3.16 g/100 g、膳食纖維27.87 g/100 g、淀粉33.46 g/100 g、水分8.98 g/100 g、灰分3.90 g/100 g)：知食坊食品科技有限公司;小麥粉：由鄭麥7698經(jīng)布勒實(shí)驗(yàn)?zāi)ゼ庸ぶ频?，出粉率?0%。

1.2 儀器與設(shè)備

懸掛面中試實(shí)驗(yàn)線150：河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院；e2695高效液相色譜: 沃特世科技(上海)有限公司；UV-2000分光光度計(jì): 尤尼柯(上海)儀器有限公司; 5810R離心機(jī): 德國(guó)艾本德股份公司; DHG-9246 A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱: 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司; 色彩色差計(jì)CR-410: 柯尼卡美能達(dá)(中國(guó))有限公司; Free Zone 6plus冷凍干燥機(jī)：美國(guó)拉博科公司；TA.XT plus C質(zhì)構(gòu)儀：斯戴普(北京)科技有限公司；SEC-S4000色譜柱：博納艾杰爾科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 掛面的制備

參考文獻(xiàn)[13]的方法制作掛面，略有改動(dòng)。糊粉層粉與面粉配比分別為0/100、10/90、20/80、30/70、40/60、50/50，一定質(zhì)量的食鹽加入水中與面粉進(jìn)行混合，和好的面團(tuán)水分含量為33%。使用掛面中試設(shè)備，將面粉和鹽水倒入和面機(jī)中，高速和面5 min，然后低速和面10 min。將和好的面絮熟化10 min后，復(fù)合壓延1次至面帶厚度為5 mm，取一部分面帶，密封后在-20 ℃冰箱中預(yù)凍24 h，然后冷凍干燥48 h，放入研缽研磨成粉，過(guò)100目篩備用。剩下的面片經(jīng)過(guò)連續(xù)壓延4次至厚度為0.9 mm的面片，切成寬度為3 mm的面條，烘干4 h，切成長(zhǎng)度為220 mm的掛面。

1.3.2 掛面蒸煮特性測(cè)定

吸水率測(cè)定：取40根掛面(質(zhì)量m1，水分含量X)，放入1 000 mL沸水中，撈出后用紗布吸干面條表面水分，冷卻至常溫，測(cè)其質(zhì)量(m2)。將測(cè)定吸水率后的面條放入預(yù)先恒質(zhì)量的燒杯中，置于135 ℃的烘箱中烘至恒質(zhì)量(m3)。干物質(zhì)吸水率=(m2-m1) ×100%/(m1×(1-X))；蒸煮損失率=(m1×(1-X)-m3) ×100%/(m1×(1-X))。

熟斷條率測(cè)定：取40根掛面放入1 000 mL沸水中，煮至最佳蒸煮時(shí)間后將面條挑出，對(duì)完整的面條進(jìn)行計(jì)數(shù)(N)，掛面熟斷條率=(40-N) ×100%/40。

1.3.3 掛面質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

取掛面40根，放入1 000 mL沸水中煮至最佳蒸煮時(shí)間后，用筷子挑出放入常溫水中冷卻1 min，全部測(cè)試過(guò)程在10 min內(nèi)完成。全質(zhì)構(gòu)分析選用Code HDP/PFS探頭，每次將3根面條平行放置于載物臺(tái)上，每個(gè)樣品進(jìn)行7次平行試驗(yàn)，參數(shù)設(shè)定：測(cè)試模式，Measure Force in Compression；測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度分別為2.0、0.8、0.8 mm/s；觸發(fā)力為5 g；壓縮比為70%；兩次壓縮之間的時(shí)間間隔為2 s。拉伸分析選用Code A/SPR型號(hào)探頭，每個(gè)樣品進(jìn)行7次平行試驗(yàn)，參數(shù)設(shè)定：測(cè)試模式，Measure Force in Extension；校準(zhǔn)距為35 mm；測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度分別為2.0、2.0、10.0 mm/s；拉伸距離為120 mm；觸發(fā)力為5 g。

1.3.4 掛面色澤測(cè)定

取制好的掛面使用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成粉末，過(guò)60目篩后使用色差計(jì)測(cè)定掛面的L*(明亮度)、a*(紅綠色)、b*(黃藍(lán)色)。

1.3.5 掛面微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)

取長(zhǎng)度5 mm的掛面，將固定面磨平固定于掃描電鏡樣品臺(tái)上，對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理，在10 kV電壓下放大1 000倍觀察樣品表面微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.6 掛面感官評(píng)價(jià)

掛面感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T 35875—2018并稍加修改，見(jiàn)表1。參與評(píng)價(jià)人員7人，均提前進(jìn)行面條感官評(píng)價(jià)培訓(xùn)。

表1 掛面感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation indexes of aleurone dried noodles

1.3.7 面團(tuán)蛋白質(zhì)可萃取率的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)定面團(tuán)蛋白質(zhì)可萃取率并稍有改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取含有6 mg蛋白的面團(tuán)凍干樣品，溶于5 mL的樣品緩沖液(0.05 mol/L的磷酸鹽緩沖液、2.0%SDS，pH 6.8)中，振蕩1 h使其充分溶解，4 000 r/min離心20 min，取上清液2 mL于離心管中，8 000 r/min離心10 min，取上清液用色譜儀進(jìn)行分析。此外將樣品溶于5 mL緩沖液(0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液、2.0%SDS、2 mol/L尿素、1%DTT，pH 6.8)提取還原性蛋白，重復(fù)上述操作，離心后取上清液注入進(jìn)樣瓶中。流動(dòng)相流速1 mL/min，柱溫30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng) 214 nm。

1.3.8 游離巰基測(cè)定

參考Ellman’s的方法[15]，稍有改動(dòng)。準(zhǔn)確稱取75 mg凍干樣品，加入1 mL Tris-甘氨酸緩沖液(10.4 g Tris、 6.9 g甘氨酸、1.2 g EDTA,用0.1 mol/L鹽酸調(diào)pH至8.0，定容至1 L)，混勻后加入4.7 g鹽酸胍，使用緩沖液定容至10 mL，取1 mL加入4 mL脲-鹽酸胍溶液和0.05 mL Ellman’s試劑于412 nm處測(cè)定吸光度。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用 SPSS 16.0 和Origin 8.5對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析并繪制圖表，多重比較選擇Duncan， 在P<0.05 水平下進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)至少為3次平行試驗(yàn)的結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 掛面的蒸煮品質(zhì)

如表2所示，隨著糊粉層粉添加量的增加，掛面吸水率呈先降低后升高的趨勢(shì)，糊粉層粉與面粉配比為40/60時(shí)，掛面吸水率最低。在方便面中添加糊粉層粉也發(fā)現(xiàn)了相似的現(xiàn)象[11]。這可能是糊粉層粉中脂質(zhì)具有疏水作用，從而導(dǎo)致掛面的吸水率降低[16]。與之不同的是，當(dāng)糊粉層粉配比超過(guò)40/60后，面條的吸水率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，可能由于添加的糊粉層粉含有的膳食纖維競(jìng)爭(zhēng)水分起到主要作用，從而導(dǎo)致面條吸水率增加。

表2 不同添加量的糊粉層粉對(duì)掛面蒸煮品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different addition amount of aleurone on cooking qualities of dried noodles %

蒸煮損失率可以反映面條煮熟后的面筋網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣。一般情況下，蒸煮損失率低說(shuō)明面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密，面條品質(zhì)更理想。掛面的蒸煮損失率隨著糊粉層粉添加量的增加顯著增加。糊粉層粉中富含纖維，面粉中小麥纖維含量的增加會(huì)導(dǎo)致面條的蒸煮損失率增加[17]。糊粉層粉配比超過(guò)30/70時(shí)，面條熟斷條率顯著增加。小麥籽粒中球蛋白屬于非面筋蛋白，研究發(fā)現(xiàn)糊粉層粉中球蛋白占糊粉層總蛋白的66%及以上[18]。因此，掛面中添加糊粉層粉會(huì)導(dǎo)致面粉中面筋蛋白被稀釋。此外，糊粉層粉中的膳食纖維成分導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，從而引起掛面熟斷條率增加。

2.2 掛面的質(zhì)構(gòu)特性

由表3可以看出，糊粉層粉添加量增加時(shí)，面條的延伸性顯著減小，這可能是由于糊粉層粉的添加使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，從而導(dǎo)致面條延伸性下降。添加糊粉層粉后，掛面的硬度和咀嚼度均顯著升高，彈性隨糊粉層粉添加量的升高逐漸降低。面團(tuán)中蛋白質(zhì)的聚集影響面條的質(zhì)構(gòu)特性。研究發(fā)現(xiàn)，麥醇溶蛋白的含量與熟面條的咀嚼度和硬度相關(guān)，麥醇溶蛋白增加導(dǎo)致面條的咀嚼度和硬度增大[19]。麥谷蛋白作為面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，在面團(tuán)中添加糊粉層粉后發(fā)生解聚現(xiàn)象，從而可能引起面條和面團(tuán)彈性變差[20]。

表3 不同添加量的糊粉層粉對(duì)掛面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effect of different addition amount of aleurone on texture properties of dried noodles

2.3 掛面的色澤

如表4所示，隨著糊粉層粉添加量的增加，掛面色澤的L*顯著降低，顏色變暗，a*和b*也發(fā)生顯著變化。掛面的色澤一方面可能受到糊粉層粉灰分的影響，面粉灰分高時(shí)顏色暗，因此隨著糊粉層粉含量的增加，掛面色澤逐漸變暗[21]；另一方面，由于小麥籽粒皮層含有類胡蘿卜素導(dǎo)致糊粉層粉呈現(xiàn)黃色，因此添加糊粉層粉后的掛面色澤逐漸變黃。

表4 不同添加量的糊粉層粉對(duì)掛面色澤的影響Table 4 Effect of different addition amount of aleurone on the color of dried noodles

2.4 掛面的微觀結(jié)構(gòu)

如圖1所示，未添加糊粉層粉的掛面表現(xiàn)出平整的截面，掛面截面隨著糊粉層粉含量的增加出現(xiàn)纖維顆粒不規(guī)律分布在其中，截面逐漸粗糙，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。掛面中添加糊粉層粉有利于在日常飲食中攝入纖維成分，但同時(shí)膳食纖維顆粒可能會(huì)使面條硬度增加。

注：A—F分別為糊粉層粉和面粉比例為0/100、10/90、20/80、30/70、40/60、50/50掛面的微觀結(jié)構(gòu)。圖1 不同添加量的糊粉層粉掛面的微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Microstructure of aleurone dried noodles with different addition amount

2.5 感官評(píng)價(jià)

對(duì)添加不同糊粉層粉的掛面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖2所示，糊粉層粉的添加對(duì)掛面的感官品質(zhì)有顯著影響，掛面的光滑性、食味、黏性、韌性、適口性、表觀狀態(tài)和色澤評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)隨著糊粉層粉添加量的增加呈下降趨勢(shì)。與未添加糊粉層粉的面粉相比，面粉中加入糊粉層粉使表面逐漸粗糙，這可能與掃描電鏡觀察到的掛面截面纖維逐漸增加有關(guān)。面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，掛面感官評(píng)價(jià)隨著糊粉層粉加入不斷降低。

圖2 不同添加量的糊粉層粉掛面感官評(píng)價(jià)Fig.2 Sensory evaluation of aleurone noodles with different addition amount

2.6 面團(tuán)蛋白質(zhì)可萃取率

圖3為添加不同糊粉層粉面團(tuán)的SDS可萃取蛋白的體積排阻高效液相色譜圖。按蛋白質(zhì)分子質(zhì)量降低的順序：Ⅰ部分為大于80 kDa的麥谷蛋白，Ⅱ部分主要為10～80 kDa的麥醇溶蛋白。采用SE-HPLC探索面團(tuán)蛋白質(zhì)可萃取率的變化，面筋蛋白發(fā)生交聯(lián)聚合時(shí)，分子質(zhì)量增大，SDS可萃取蛋白質(zhì)減少，不可萃取蛋白增多；反之，SDS可萃取蛋白質(zhì)增多，不可萃取蛋白減少[22]。面筋蛋白可萃取率等于麥谷蛋白可萃取率與麥醇溶蛋白可萃取率之和。由表5可以看出，隨著糊粉層配比增大，麥谷蛋白可萃取率顯著增加；相比未添加糊粉的麥醇溶蛋白可萃取率，糊粉層粉與面粉配比在(10/90)～(30/70)時(shí)沒(méi)有顯著變化，大于30/70時(shí)顯著降低；總面筋蛋白的可萃取率在(0/100)～(40/60)沒(méi)有顯著變化，糊粉層粉配比大于40/60時(shí)，面筋蛋白可萃取率顯著增加，麥醇溶蛋白不斷聚合，與麥谷蛋白協(xié)同構(gòu)成了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使總面筋蛋白沒(méi)有顯著變化。通過(guò)掃描電鏡發(fā)現(xiàn)掛面中出現(xiàn)纖維成分破壞面條表面結(jié)構(gòu)，可能是糊粉層粉添加破壞了麥谷蛋白之間的二硫鍵，麥谷蛋白發(fā)生解聚現(xiàn)象[23]。面團(tuán)中麥谷蛋白解聚和麥醇溶蛋白聚合可能導(dǎo)致面條硬度和咀嚼性增大、延伸性降低。

注：Ⅰ為SDS可萃取麥谷蛋白；Ⅱ?yàn)镾DS可萃取麥醇溶蛋白。圖3 添加糊粉層粉的面團(tuán)SDS可萃取蛋白的體積排阻高效液相色譜圖Fig.3 SE-HPLC profiles of SDS extractable protein from aleurone dough

表5 添加糊粉層粉的面團(tuán)蛋白SDS可萃取率的變化Table 5 Change of SDS extractable rate of aleurone dough protein %

2.7 游離巰基

游離巰基含量增加通常與二硫鍵的斷裂相關(guān)，游離巰基含量的變化是反映蛋白質(zhì)分子聚集程度的常用指標(biāo)[24]。由圖4可知，隨著糊粉層粉添加量的增加，面團(tuán)中游離巰基的含量呈現(xiàn)顯著增加的趨勢(shì)，這與Han等[25]的研究結(jié)果相似。根據(jù)SE-PHLC結(jié)果可知，面筋蛋白可萃取率上升，面筋蛋白發(fā)生解聚導(dǎo)致面團(tuán)游離巰基增加。這可能是由于糊粉層粉中的纖維素成分破壞了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致面筋蛋白的解聚。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。圖4 不同添加量的糊粉層粉對(duì)面團(tuán)游離巰基含量的影響Fig.4 Effect of different addition amount of aleurone on free SH content of dough

3 結(jié)論

糊粉層粉的加入對(duì)面團(tuán)蛋白分子量和蛋白質(zhì)聚集特性產(chǎn)生顯著影響，面團(tuán)面筋蛋白的可萃取率受到了麥醇溶蛋白聚合的影響，在(0/100)～(40/60)范圍內(nèi)沒(méi)有顯著差別，配比超過(guò)40/60時(shí)面筋聚合能力降低，麥谷蛋白可萃取率隨著糊粉層粉添加量的增加顯著增加。面團(tuán)游離巰基受麥谷蛋白解聚的影響顯著增加。糊粉層粉添加量的增加使掛面的硬度和咀嚼性顯著增加，彈性顯著降低。糊粉層粉添加量的增加使掛面蒸煮損失增加，吸水率降低后又增加，掛面在糊粉層粉配比超過(guò)30/70時(shí)出現(xiàn)斷條現(xiàn)象并隨著添加量的增加熟斷條率逐漸增加。干掛面的色澤顯著變暗。觀察掛面截面微觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，掛面截面嵌入大量的纖維結(jié)構(gòu)。掛面品質(zhì)的變化受到面團(tuán)蛋白質(zhì)分子量的改變和聚集的影響，游離巰基的增加以及麥谷蛋白的解聚導(dǎo)致掛面彈性的降低，熟斷條率和蒸煮損失率增加；麥醇溶蛋白聚集導(dǎo)致了掛面硬度和咀嚼性的增加。本研究從糊粉層粉對(duì)面團(tuán)蛋白的影響以及蛋白質(zhì)聚集的方向分析了導(dǎo)致掛面品質(zhì)變化的原因，下一步將對(duì)高添加量的糊粉層掛面的品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。