玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白對面團特性與面制品品質(zhì)的影響

任順成，陳 玉，陶 華

1．河南工業(yè)大學(xué) 河南省天然色素制備重點實驗室，河南 鄭州 450001

2．中原糧食集團多福多食品有限公司，河南 鄭州 450001

小麥粉中人體必需氨基酸組成不平衡，為了補充必需氨基酸以及改善其組成比例，通常情況下會采用人工添加外源植物蛋白[1-2]。然而，添加非小麥成分可能會稀釋面筋蛋白，從而損害和弱化整體蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，進而對面團特性和面制品的品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[3]。作者通過預(yù)試驗，篩選了在一定添加范圍內(nèi)能提高面團濕面筋含量的2種外源植物蛋白，即玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白，并進一步研究其對面團特性和面制品品質(zhì)的影響，試圖尋找對面筋蛋白及面制品有改善作用的外源植物蛋白，以增加小麥粉中蛋白質(zhì)的多樣性。

玉米醇溶蛋白已經(jīng)被證明具有形成類似小麥面團的功能[4-5]， Khuzwayo等[6]的研究表明玉米醇溶蛋白強化了面包的結(jié)構(gòu)，增加了面包的體積；根據(jù)Giami[7]的研究，添加南瓜子濃縮蛋白使面團的拉伸阻力、延伸性和變形機械功降低，但對面團其他性質(zhì)的變化沒有深入研究。目前，國內(nèi)對于南瓜子蛋白的利用還處于研究階段，南瓜子榨油后的餅粕產(chǎn)量巨大，蛋白質(zhì)含量高，廉價易得，但其利用率卻極低。根據(jù)劉艷榮等[8]的研究，南瓜子濃縮蛋白可以部分替代小麥粉用于高蛋白面包的生產(chǎn)，但對其他面制品的影響尚不明確。

目前，國內(nèi)外將玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加到面制品中的研究較少，作者主要分析了這2種外源植物蛋白對面團特性和面制品品質(zhì)的影響，以期為面制品的改良提供理論依據(jù)，擴大玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白的應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥粉：福臨門家宴小麥粉；玉米醇溶蛋白：億發(fā)生物科技有限公司；南瓜子蛋白：自制，南瓜子由內(nèi)蒙古巴林民族手工坊有限公司提供；酵母：安琪酵母股份有限公司；食鹽：中鹽上海市鹽業(yè)有限公司。其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Farinograph-AT粉質(zhì)儀、Extensograph-E拉伸儀：德國布拉班德公司；Free Zone6plus冷凍干燥機：美國拉博科公司；RVA-TM快速黏度分析儀：瑞典PERTEN公司；MicroMR-CL-I變溫型核磁共振食品農(nóng)業(yè)成像分析儀：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司； TA-XT Plus 質(zhì)構(gòu)儀：英國SMS公司； JHMZ-200針式和面機、JXFD-7醒發(fā)箱：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 混合粉的制備

將玉米醇溶蛋白、南瓜子蛋白按照1%、3%、5%的比例替代小麥粉，混勻，以純小麥粉為對照。

1.3.2 面團粉質(zhì)特性的測定

參照GB/T 14614—2019 《糧油檢驗 小麥粉面團流變學(xué)特性測試 粉質(zhì)儀法》進行測定。

1.3.3 低場核磁測定混合面團水分分布

按粉質(zhì)吸水率 80% 加水制備面團。準確稱取1.20 g面團，用聚氟乙烯膠布包裹后投入核磁共振管底部。參數(shù)設(shè)置參考沈海斌[9]使用的方法，稍做修改。采樣點數(shù)TD=60 000，采樣頻率SW=200.00 kHz，采樣間隔時間TW=2 000 ms，回波個數(shù)NECH=3 000，回波時間DL1=0.046 48 ms，累加次數(shù)NS=16。

1.3.4 面團糊化特性的測定

參照GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速黏度儀法》進行測定。

1.3.5 饅頭質(zhì)構(gòu)及感官評價

參考GB/T 35991—2018《糧油檢驗 小麥粉饅頭加工品質(zhì)評價》進行饅頭的制作及感官評價。采用小米替換法測定饅頭比容。將冷卻 1 h的饅頭，切成厚15 mm的饅頭片，取中間部分進行質(zhì)構(gòu)分析，參數(shù)設(shè)置參考周杰等[10]使用的方法。

1.3.6 掛面的品質(zhì)測定及感官評價

1.3.6.1 熟掛面質(zhì)構(gòu)的測定

參考SB/T 10072—1992《掛面生產(chǎn)工藝技術(shù)規(guī)程》的方法，制備寬4 mm、厚1 mm、長22 cm的掛面。取30根長10 cm的掛面放入500 mL沸水中，煮到最佳煮面時間后撈出，用自來水輕淋60 s后測定，參數(shù)設(shè)置參考桂俊等[11]使用的方法，每個樣品平行測試6次。

1.3.6.2 掛面蒸煮損失的測定

取30根長10 cm的掛面放入500 mL沸水中，煮到最佳煮面時間后撈出，將面條放在濾紙上靜置5 min后稱質(zhì)量，面湯放至室溫后，定容至500 mL，取100 mL先在電爐上加熱，蒸發(fā)掉大部分水分后，將其放入105 ℃烘箱內(nèi)烘至恒質(zhì)量，計算公式如下:

1.3.6.3 掛面的感官評價

參照GB/T 35875—2018《糧油檢驗 小麥粉面條加工品質(zhì)評價》中面條質(zhì)量評分方法進行評價。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 25統(tǒng)計分析，顯著性水平為P<0.05。采用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 面團的粉質(zhì)特性

2種外源植物蛋白對面團粉質(zhì)特性的影響如表1所示。隨著玉米醇溶蛋白添加量的增加，面團的品質(zhì)逐漸降低，但適量添加南瓜子蛋白會使形成時間、穩(wěn)定時間及粉質(zhì)指數(shù)有所增加。這可能是因為南瓜子蛋白與面筋蛋白競爭性爭奪水分，使面筋網(wǎng)絡(luò)的形成時間延長，面筋充分吸水，溶脹的時間延長，抗拉伸阻力增加，面團的耐揉性增強，面團的形成時間及穩(wěn)定時間變長，弱化度變小[12]。郭興鳳等[13]研究大豆分離蛋白的添加對面團形成時間、穩(wěn)定時間等方面的影響時，有相似的結(jié)論。

表 1 2種外源植物蛋白對面團粉質(zhì)特性的影響

2.2 面團的水分分布

弛豫時間和峰面積分別表示面團中各種水的流動性和含量，弛豫時間與水的流動性成正比，峰面積與水分含量成正比。圖1為面團水分弛豫時間(T2)的反演圖,其中，第1個峰代表深層結(jié)合水，主要是與淀粉或面筋蛋白緊密結(jié)合的水; 第2個峰代表弱結(jié)合水，流動性介于深層結(jié)合水和自由水之間; 第3個峰代表面團中的自由水[14]。由圖1可以看出，面團中水分主要以弱結(jié)合水的形式存在，且外源植物蛋白的添加使峰面積有所增加，說明蛋白質(zhì)和淀粉結(jié)合的水質(zhì)子增加，面團的水分含量增加。因此，2種外源植物蛋白的添加提高了面團的吸水能力。

圖1 添加玉米醇溶蛋白、南瓜子蛋白的面團水分橫向弛豫時間(T2)反演圖

2.3 面團的糊化特性

從表2可以看出，隨著2種外源植物蛋白添加量的增大，峰值黏度、最低黏度、最終黏度逐漸下降。峰值黏度降低的原因可能是蛋白與水結(jié)合，影響了淀粉與水分子間氫鍵的形成[15]；衰減值主要反映小麥粉在加熱過程中的穩(wěn)定性，具有較低衰減值的面團顯示出更好的抗剪切變稀性，南瓜子蛋白的添加使衰減值降低，因此，面團對剪切稀化的抗性增強。隨著南瓜子蛋白添加量的增加,樣品中淀粉的比例逐漸下降,從而回生值大幅度下降,明顯改善了面粉老化的性質(zhì)。玉米醇溶蛋白的添加使面團回生值有所提高，可能是因為玉米醇溶蛋白吸水性差[16]，導(dǎo)致蛋白利用的水量減少，從而使淀粉可利用的水量增加，淀粉分子的遷移速度加快，分子碰撞機會變大, 從而易于發(fā)生老化[17]。

表 2 2種外源植物蛋白對面團糊化特性的影響

2.4 饅頭的質(zhì)構(gòu)及感官評價結(jié)果

2.4.1 饅頭的質(zhì)構(gòu)

由表3可以看出，隨著玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加量的增加，饅頭的硬度、膠著性及咀嚼性增加，回復(fù)性降低，但對饅頭彈性影響不顯著。這主要是因為添加的外源植物蛋白對面粉中的面筋蛋白有稀釋作用，會降低面團的持氣能力，導(dǎo)致饅頭的體積下降，結(jié)構(gòu)變得致密。因此，饅頭硬度、膠著性和咀嚼性顯著增加，相比來看，添加玉米醇溶蛋白對饅頭的硬度影響較??；同時，因為饅頭的結(jié)構(gòu)變得越發(fā)致密，被強力按壓時很難恢復(fù)原狀，因此回復(fù)性降低。

表 3 2種外源植物蛋白對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.4.2 饅頭的比容

由圖2可以看出，隨著南瓜子蛋白添加量的增加，饅頭的比容逐漸減?。挥衩状既艿鞍滋砑恿繛?%時饅頭比容稍有增加，可能是因為玉米醇溶蛋白形成的微結(jié)構(gòu)能夠承受發(fā)酵過程中氣體膨脹的壓力，從而增加饅頭的體積。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是，在發(fā)酵過程中，膨脹的谷蛋白內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)被外部的玉米蛋白原纖維加固，使其可更伸展、更牢固地容納氣體[6]。但玉米醇溶蛋白在淀粉基體系中形成的面團不像小麥面團那樣結(jié)實，因為形成的分子間交聯(lián)(共價鍵)較少，所以饅頭的比容并非隨著蛋白添加量的增大而增大。

圖2 2種外源植物蛋白對饅頭比容的影響

2.4.3 饅頭的感官評分

由表4可以看出，饅頭的表面色澤及食味的評分隨著玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加量的增加而逐漸降低，添加量增加到5%時，饅頭會出現(xiàn)一定程度的坍塌，結(jié)構(gòu)相對緊密，從而復(fù)原性變差，咀嚼時會有粘牙感，導(dǎo)致饅頭表面結(jié)構(gòu)、韌性及黏性評分降低。因此，這2種外源植物蛋白的添加量應(yīng)控制在3%以內(nèi)，對饅頭各項指標影響較小。趙景艷等[18]研究大豆分離蛋白的最適添加比例與本研究結(jié)果相似。

表4 2種外源植物蛋白對饅頭感官評分的影響

2.5 掛面的品質(zhì)測定及感官評價結(jié)果

2.5.1 掛面的蒸煮品質(zhì)

由圖3a可知，適量添加玉米醇溶蛋白能降低掛面的蒸煮損失率，南瓜子蛋白的添加量為1%時掛面的蒸煮損失率較大；對比圖3a、3b可以看出，添加南瓜子蛋白后掛面蒸煮損失率與吸水率的變化規(guī)律相似，根據(jù)陳海華等[19]的研究，在面筋網(wǎng)絡(luò)可以很好地束縛淀粉顆粒的前提下，吸水率大，面條富有彈性、表面光滑，但如果面筋網(wǎng)絡(luò)不能很好地束縛淀粉顆粒,吸水率增大會使面條松軟，從而增加蒸煮損失,因此，推測南瓜子蛋白添加量增加時掛面的蒸煮損失率的降低與吸水率的降低有關(guān)。根據(jù)高雪麗[12]和Mahmoud等[20]的研究，掛面的吸水率和蒸煮損失率的變化也可能是因為添加的外源植物蛋白和小麥面筋蛋白之間通過共價鍵、非共價鍵發(fā)生交聯(lián)，形成了更加緊密的結(jié)構(gòu)。

圖3 2種外源植物蛋白對掛面蒸煮損失和吸水率的影響

2.5.2 掛面的質(zhì)構(gòu)

由表5可知，2種外源植物蛋白的添加對掛面彈性、黏聚性影響不顯著，掛面的硬度、膠著性、咀嚼性顯著增加(P<0.05)，可能是因為2種外源植物蛋白的添加增強了掛面內(nèi)部結(jié)構(gòu)。掛面硬度增加，受到外界的壓力產(chǎn)生變形后難以快速恢復(fù)原狀，導(dǎo)致回復(fù)性有所降低。

表5 2種外源植物蛋白對熟掛面質(zhì)構(gòu)的影響

2.5.3 掛面的感官評分

由表6可以看出，玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白的添加量在3%以內(nèi)時，對掛面的各項評分的影響不大，添加量增加到5%時會使掛面硬度增加，影響熟面的適口性，且使掛面原有的麥香味變淡，導(dǎo)致感官評分降低，但對熟掛面光滑性的影響不顯著。另外，南瓜子蛋白添加量為5%時，熟面表面出現(xiàn)了顏色不均勻的現(xiàn)象，邊緣稍偏白。因此，考慮到掛面的營養(yǎng)價值，這2種外源植物蛋白的適宜添加量為3%。

表6 2種外源植物蛋白對掛面感官評分的影響

3 結(jié)論

在一定添加范圍內(nèi)，南瓜子蛋白提高了面團的形成時間和穩(wěn)定時間，降低了面團的弱化度；2種外源植物蛋白都提高了面團的吸水能力；2種外源植物蛋白的添加使面團峰值黏度、最低黏度、最終黏度、衰減值都呈下降趨勢；添加1%的玉米醇溶蛋白能增加饅頭的比容、減少掛面的蒸煮損失率；2種外源植物蛋白的添加使饅頭和熟面條的硬度、膠著性以及咀嚼性升高，回復(fù)性降低；2種外源植物蛋白添加量不超過3%時對面制品的感官評分有積極影響，但增加到5%時，對面制品的色澤、食味等指標影響較大，感官評分降低。所以，2種外源植物蛋白的添加量不宜超過3%。南瓜子蛋白對面粉的粉質(zhì)特性、老化性質(zhì)及吸水能力有一定的改善作用，適量添加玉米醇溶蛋白能增加饅頭的比容、減少掛面的蒸煮損失率。