小麥谷蛋白溶脹指數(shù)與面團特性及面條品質相關性分析

趙清宇 李利民 張 杰 鄭學玲

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450052）

小麥谷蛋白溶脹指數(shù)與面團特性及面條品質相關性分析

趙清宇 李利民 張 杰 鄭學玲

（河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450052）

選用30種小麥，通過谷蛋白溶脹指數(shù)（SIG）與面團特性及面條品質的相關性研究，進而評價谷蛋白溶脹指數(shù)在預測蛋白質品質中的應用。結果表明：SIG與面團品質參數(shù)形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度、拉伸曲線面積具有顯著相關性，相關系數(shù)分別為0.537，0.547，－0.516，0.469；SIG20與面條品質參數(shù)最佳蒸煮時間、咀嚼性、彈性具有顯著相關性，相關系數(shù)分別為0.455，0.477，－0.521，與硬度具有相關性，相關系數(shù)為0.334。谷蛋白溶脹指數(shù)比其他3種預測方法更簡單，相關性更好，更適合中國小麥蛋白質品質預測，可以用于指導品質育種、谷物化學研究、面制食品加工。

谷蛋白溶脹指數(shù)；面團特性；面條品質；相關性

人們已經證實蛋白質含量和質量影響著面粉的烘焙品質［1］。但是，更多的證據(jù)表明面團特性、烘焙品質主要由谷蛋白的質量和數(shù)量決定［2］。通過重組研究、凝膠過濾、液相色譜等方法，科學家已經建立谷蛋白含量與面粉的烘焙品質的相關性［3］。谷蛋白質量要比蛋白質質量復雜得多，它是一個模糊的概念。1987年，谷蛋白質量被定義為含有高分子量谷蛋白亞基的組分［4］。后來，谷物學家將含有高、低分子量谷蛋白亞基的組分都定義為谷蛋白質量［5］。但是，技術人員發(fā)現(xiàn)這種定義并不實用。谷蛋白溶脹指數(shù)反應谷蛋白的溶脹特性。在溶脹開始的短時間內，可溶性谷蛋白處于溶脹、分解的平衡階段；而不溶性谷蛋白處于半溶脹和完全溶脹階段。其中，不溶性谷蛋白含量與面條的最佳煮制時間、煮面剪切力、煮面粘彈性都有直接關系［6］。因此，溶脹指數(shù)（SIG）可以作為反應谷蛋白品質的一個參數(shù)。

筆者選用中國30種小麥品種，研究谷蛋白溶脹指數(shù)（SIG）與面團特性、面條品質的關系，評價谷蛋白溶脹指數(shù)在預測面團特性、面條品質的效果。旨在將谷蛋白溶脹指數(shù)作為一種蛋白質品質指標，指導品質育種、谷物化學研究、面制食品加工。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

從黑龍江、遼寧、河北、河南、山東、四川等省份收集30種硬度不同的小麥品種。30種小麥按照硬度指數(shù)分為五大類：Ⅰ類小麥：硬度指數(shù)80以上的小麥；Ⅱ類小麥：硬度指數(shù)在70～80之間的小麥；Ⅲ類小麥：硬度指數(shù)60～70之間的小麥；Ⅳ類小麥：硬度指數(shù)45～60的小麥；Ⅴ類小麥：硬度指數(shù)45以下的小麥。硬度指數(shù)60以上的小麥潤麥水分為15.5%，潤麥時間為24h；硬度指數(shù)45～60的小麥潤麥水分為14.5%，潤麥時間為20h；硬度指數(shù)45以下的小麥，潤麥水分為13.5%，潤麥時間為16h。用布勒試驗磨磨粉，流量為3.5kg/h，出粉率控制在70%左右，密閉保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 主要儀器

電熱鼓風干燥箱：101A－2型，上海實驗儀器廠有限公司；

凱氏定氮儀：FOSSKT260型，瑞典福斯公司；

單籽粒谷物特性測定儀：SKCS4100型，瑞典波通公司；

面筋儀：perten2200型，瑞典波通公司；

離心指數(shù)儀：perten2015型，瑞典波通公司；

烘干爐：perten 2022型，瑞典波通公司；

粉質儀：Farinograph－E型，德國布拉班德公司；

拉伸儀：Extensograph－E型，德國布拉班德公司。

1.2 分析方法

（1）小麥籽粒水分、硬度：采用SKCS4100單籽粒谷物特性測定儀測定；

（2）小麥粉水分含量：采用 GB/T 5497——85《糧食、油料檢驗 水分測定法》［7，8］；

（3）蛋白質含量：采用GB/T 9823——88《油料餅粕總含氮量測定法》［7，8］；

（4）濕面筋含量：采用 GB/T 14608——93《小麥粉濕面筋測定法》［7，8］；

（5）干面筋含量：采用 GB/T 14607——93《小麥粉干面筋測定法》［7，8］；

（6）沉降值：采用 GB/T 15685——95《小麥粉沉降值測定法》［7，8］；

（7）粉質特性：采用 GB/T 14614——93《小麥粉吸水量和面團揉和性能測定法》［7，8］；

（8）拉伸特性：采用 GB/T 14615——93《面團拉伸性能測定法》［7，8］。

1.3 試驗方法

1.3.1 SIG含量的測定 準確稱量45mg面粉，放入1.5mL塑料離心管（已稱重）中，加入0.6mL蒸餾水，迅速蓋干。在旋渦震蕩器中（25℃，1 400r/min）水化20min。水化之后，再加入0.6mL SDS乳酸（AACC 56－70）溶液，震蕩5s。分別混合0，5，20min。將試管放在離心機中離心5min，離心力300g，用注射器吸取上清液。然后再離心2min，離心力為300g，用注射器吸取上清液，針頭不要碰到沉淀物。離心管中殘余物質的重量與面粉重量的比值即為SIG值。0，5，20min的谷蛋白溶脹指數(shù)值分別記為SIG0、SIG5和SIG20。

1.3.2 不溶性谷蛋白的測定 不溶性谷蛋白的測定方法參照文獻［9］稍做改變。向1.000 0g小麥面粉中加入20mL 1.5% 的SDS提取液，常溫下7 000g離心15min，棄上清液，采用雙縮脲法［5］測定殘余物中氮的含量作為GMP的近似含量。

1.3.3 面條的制作 100g面粉加入35mL蒸餾水，在針式和面機和面7min，在3min時停止1次用小勺子將粘在面缽壁和針頭上的面絮撥下，和好的面絮放在自封袋中靜置20min。面絮用面條機壓延，壓延順序為4.0mm成型，4.0mm 對折，3.0，2.0，1.5，1.0mm 壓延，然后切成1mm寬的面條。放在塑料袋中靜置15min，測定最佳煮面時間及TPA。

1.3.4 面條最佳煮制時間、質構分析 取18根面條，燒杯中盛2 000mL蒸餾水，待水沸騰后，放入面條。開始計時，每隔5s觀察面條中間的白芯是否消失時。待白心消失，迅速撈出，放入盛300mL室溫蒸餾水的燒杯中，立即進行TPA分析。儀器參數(shù)分別為測前速度5.0mm/s，測試速度1.0mm/s，測后速度1.0mm/s，壓縮率70%，最小感應力5g。

2 結果與分析

2.1 谷蛋白溶脹指數(shù)與蛋白特性分析

由表2可知，在混合時間為0，5，20min時，谷蛋白溶脹指數(shù)與不溶性谷蛋白含量、沉降值都具有顯著相關，主要原因是：雖然可溶蛋白和不可溶蛋白均可以溶脹，但是它們的溶脹特性是不一樣的。在向面粉中加入SDS乳酸溶液后，不溶性谷蛋白很快就處于溶脹和完全溶脹的階段，而可溶性谷蛋白此時正處于溶脹和分解的階段。這個過程與不溶性谷蛋白和沉降值是相似的。溶脹指數(shù)與蛋白含量具有顯著相關性，相關系數(shù)分別為0.352，0.452，0.472；隨著溶脹時間的增加，相關性明顯增加，可能原因是蛋白質含量高，需要更長的時間才能完成溶脹過程。谷蛋白溶脹指數(shù)與面筋指數(shù)具有相關性，而與濕面筋含量沒有相關性。

2.2 谷蛋白溶脹指數(shù)與粉質特性分析

由表3可知，谷蛋白溶脹指數(shù)、不可溶蛋白含量、沉降值與粉質儀的形成、穩(wěn)定時間呈顯著相關，與弱化度呈顯著負相關。吸水率與溶脹指數(shù)、蛋白質含量、不溶性谷蛋白、沉降值均無相關性。沉降值與評價值顯著相關。由此可見，溶脹指數(shù)、不可溶蛋白含量、沉降值都可以很好地反映了面團的粉質特性。從表3中明顯可以看出，除了吸水率和評價值以外，不溶性谷蛋白與粉質儀參數(shù)的相關性要比其它的好。這個結果說明，不溶性谷蛋白對面粉的粉質特性影響最大。

2.3 谷蛋白溶脹指數(shù)與拉伸特性分析

由表4可知，拉伸曲線面積與谷蛋白溶脹指數(shù)、蛋白質含量、不溶性谷蛋白含量均有顯著相關性，與沉降值相關性一般。拉伸曲線面積反應了面團的強度和筋力（彈性），面積越大，彈性越強。由不溶性谷蛋白與拉伸曲線面積相關系數(shù)的最大，與延伸度相關系數(shù)最小，可以得出：不溶性谷蛋白對面團的抗延伸性起到重要的作用，而對面團的延伸性作用最小。這一結論與Gupta研究認為面團拉伸特性中不溶性谷蛋白與抗延伸性顯著相關（r＝0.831）的結論一致［10］。谷蛋白溶脹指數(shù)與拉伸曲線面積的相關系數(shù)先增大后減小，可能的原因是因為隨著溶脹時間的增長，部分不溶性谷蛋白在長時間的溶脹條件下降解，從而失去溶脹能力導致谷蛋白溶脹指數(shù)下降。

2.4 谷蛋白溶脹指數(shù)與面條品質分析

蛋白質含量和質量是面條品質的重要評價指標［11］。由表5可知，最佳蒸煮時間與谷蛋白溶脹指數(shù)、蛋白質含量、不溶性谷蛋白含量、沉降值都具有較好的相關性。蛋白質含量高，煮后面條質構緊密，面條彈性、斷裂能量也較高。質構儀TPA指標中僅硬度、咀嚼性與谷蛋白溶脹指數(shù)具有顯著相關性，與彈性具有顯著負相關性。谷蛋白溶脹指數(shù)與黏著性、黏聚性、膠著性相關性較差，原因是這些參數(shù)表現(xiàn)面條的黏性，主要受到淀粉特性影響，淀粉的糊化特性對煮面的黏性呈極顯著正相關性。黏聚性與蛋白質含量、沉降值的相關系數(shù)高于另外兩個，這是因為谷蛋白水合后，不具有黏性，只有谷蛋白與醇溶蛋白相互結合形成的結構才具有黏性，但是這種黏性遠小于淀粉糊化的黏性。

表1 參試樣品面粉品質指標的平均值、標準差、變異系數(shù)及變幅Table 1 The mean，standard deviation，coefficients of variation and range of flour sample

表2 谷蛋白溶脹指數(shù)與蛋白質、不溶性谷蛋白、面筋、沉降值相關系數(shù)表?Table 2 The correlation between SIG and protein，insoluble glutenin，gluten，SDS sedimentation

表3 蛋白微量測定方法與粉質特性相關系數(shù)表?Table 3 The correlation between small－scale tests and farlnograph parameters

表4 蛋白微量測定方法與拉伸特性相關系數(shù)表?Table 4 The correlation between small－scale tests and extensigraph parameters

表5 蛋白微量測定方法與面條品質相關系數(shù)表?Table 5 The correlation between small－scale tests and noodle quality

3 結論

在小麥育種早期，因為樣品量很少，小麥品質評價常常受到限制。谷蛋白溶脹指數(shù)（SIG）幾乎滿足育種的所有要求。在整個標準SIG試驗過程中，具有快速、簡單的優(yōu)點，而且，需要的樣品量很少。谷蛋白溶脹指數(shù)與不溶性谷蛋白含量相關性分析發(fā)現(xiàn)：谷蛋白溶脹指數(shù)是主要受到不溶性谷蛋白含量、品質影響，說明了面粉品質主要受到不溶性谷蛋白的影響。谷蛋白溶脹指數(shù)是不溶性谷蛋白含量和谷蛋白含量的一個間接反映指標，可以作為小麥品質育種早代品質檢測的重要指標。

本試驗只研究了谷蛋白溶脹20min的特性，并沒有對溶脹20min以后，谷蛋白品質進行分析?？茖W研究者可以通過延長溶脹時間，進一步研究谷蛋白溶脹特性。

1 Campbell W P，Wrigley C W，Cressey P J，et al.Statistical correlations between quality attributes and grain－protein composition for 71hexaploid wheats used as breeding parents［J］.Cereal Chem.，1987，64：293～299.

2 周建科，王立雙，趙瑞峰.液相色譜測定面包中DMF和BHQT［J］.食品與機械，2009，25（1）：117～119.

3 Weegels P L，Hamer R.Functional properties of wheat glutenin［J］.Cereal Sci.，1996，23：1～18.

4 Payne P L，Nightingale M A，Krattiger A F.The relationship between HMW glutenin subunit composition and the breadmaking quality of British－grown wheat varieties［J］.Sci.Food Agric.，1987，40：51～65.

5 Huang S，Morrison W R.Aspects of proteins in Chinese and British common wheat related to quality of white and yellow Chinese noodles［J］.Journal of Cereal Science，1998，1：177～187.

6 林作楫，王美芳，吳政卿.小麥不同蛋白質性狀指標與食品加工關系－蛋白質含量、面筋儀指標與微量測定指標［J］.糧食加工，2010，35（1）：23～30.

7 劉泗麟.糧食工程設計手冊［M］.鄭州：鄭州大學出版社，2002.

8 王肇慈.糧油食品品質分析［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.

9 Gupta R B，Batey I L，Mac Ritchie F.Relationships between protein composition and functional properties of wheat flours［J］.Cereal Chem.，1992，69：125～131.

10 魏益民.谷物品質與食品品質［M］.西安：陜西人民出版社，2002.

11 師俊玲，魏益民.小麥蛋白質和淀粉對面條品質的研究進展［J］.鄭州糧食學院學報，2000，20（1）：73～78.

Relationship between swelling index of glutenin and dough characters，noodle quality

ZHAO Qing－yu LI Li－min ZHANG JieZHENG Xue－ling

（Grain College，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan450052，China）

In order to evaluate the effect of SIG in prediction of protein quality，it studied the correlation between the swelling index of glutenin dough and noodle quality for 30wheat cultivars，development time，stable time，degree of softing，extend curve area of dough quality parameters had significant correlation with SIG（r＝ 0.537，0.547，－0.516，0.469）.Best cooking time，chewiness，springiness of needle quality were significantly correlated with SIG（r＝0.455，0.477，－0.521）.SIG had more simple and better correlative.Therefore，SIG test is suitable to evaluate dough rheological properties for Chinese wheat varieties，and will be helpful for cereal research and wheat breeding program，especially，in early generations.

swelling index of glutenin；dough characters；noodle quality；correlation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.010

河南省小麥產業(yè)技術體系建設專項資金資助項目（編號：S2010－01－G06）

趙清宇（1986－），男，河南工業(yè)大學在讀碩士研究生。E－mial：zqy398847125＠126.com

鄭學玲

2011－08－01