蛋白質(zhì)和淀粉對面團(tuán)流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的影響

姜小苓，李小軍，馮素偉，董 娜，胡鐵柱，李 淦，茹振鋼*

（河南科技學(xué)院小麥中心，河南 新鄉(xiāng) 453003）

蛋白質(zhì)和淀粉對面團(tuán)流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的影響

姜小苓，李小軍，馮素偉，董 娜，胡鐵柱，李 淦，茹振鋼*

（河南科技學(xué)院小麥中心，河南 新鄉(xiāng) 453003）

以3個(gè)筋力不同的小麥粉為材料，利用分離重組方法，在保持小麥粉其他成分不變的情況下，組成不同面筋蛋白和淀粉含量的配粉，研究面筋蛋白和淀粉添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性和面粉糊化特性的影響。結(jié)果表明：隨著面筋蛋白添加量的增加，3種筋力小麥粉配粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈升高趨勢，峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值、回生值等總體呈下降趨勢。小麥粉添加淀粉后，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈下降趨勢，峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值、回生值等總體呈升高趨勢。面筋蛋白和淀粉對小麥面團(tuán)吸水率和面粉糊化溫度的影響均較小。不同筋力小麥粉配粉各品質(zhì)指標(biāo)總體變化趨勢一致，但變化幅度有一定差異。

面筋蛋白；淀粉；面團(tuán)流變學(xué)；糊化特性

面團(tuán)流變學(xué)特性是小麥粉品質(zhì)的主要指標(biāo)之一，是小麥面粉加水面團(tuán)耐揉性和黏彈性的綜合指標(biāo)[1]，是目前國內(nèi)育種和品質(zhì)檢測單位的首要分析指標(biāo)，決定著面包、饅頭、面條等最終產(chǎn)品的加工品質(zhì)[2-7]，可以給小麥粉的分類和用途提供一個(gè)實(shí)際的、科學(xué)的依據(jù)。國內(nèi)外對面團(tuán)流變學(xué)特性的研究常用粉質(zhì)儀和揉混儀來分析。其中粉質(zhì)儀測定的穩(wěn)定時(shí)間是判斷小麥強(qiáng)筋還是弱筋最重要的品質(zhì)指標(biāo)之一，與其原料小麥的濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)組分和高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基類型、淀粉的種類和組合、脂肪的結(jié)構(gòu)和組成、礦物質(zhì)和維生素的多少等化學(xué)成分有關(guān)，也與面包、饅頭等食品的加工質(zhì)量顯著相關(guān)[1-3]。因此，小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測試就成為評價(jià)其品質(zhì)的一種必不可少的手段。通過對面團(tuán)流變學(xué)特性參數(shù)的測定可以了解小麥粉及其配粉的品質(zhì)，對指導(dǎo)小麥粉制品的品質(zhì)改良和加工具有十分重要的意義。

小麥籽粒中蛋白質(zhì)約占12%～14%，淀粉約占75%[4-5]，蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)共同決定面制食品的食用品質(zhì)。其中，小麥粉中淀粉所占的比例最大，淀粉品質(zhì)性狀的優(yōu)劣對面條等面制食品的加工和食用品質(zhì)有重要影響。淀粉糊化特性是反映淀粉品質(zhì)的重要指標(biāo)[8-9]，與小麥粉的加工性能、食品的口感以及貯藏老化特性密切相關(guān)，影響著饅頭、面條和面包等成品的品質(zhì)狀況[10-15]。

迄今，研究者已對小麥粉面團(tuán)的流變學(xué)特性進(jìn)行了大量的研究，主要涉及蛋白質(zhì)（麥谷蛋白和醇溶蛋白）、淀粉、脂類和食品添加劑對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響[16-20]，得出了許多有指導(dǎo)意義的結(jié)論。然而，關(guān)于蛋白質(zhì)、淀粉和食品添加劑等對小麥淀粉糊化特性影響的報(bào)道較少，陳建省等[21]通過向普通小麥淀粉中添加3種類型的面筋蛋白（強(qiáng)筋、中筋和弱筋）研究面筋蛋白對淀粉糊化特性的影響，結(jié)果表明，隨著面筋蛋白添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、黏度面積、反彈值和峰值時(shí)間都呈現(xiàn)明顯下降趨勢。宋建民等[22]研究了5個(gè)非糯小麥添加不同比例糯小麥面粉后淀粉糊化特性和面條品質(zhì)的變化，結(jié)果表明普通小麥添加糯小麥面粉后，峰值黏度等指標(biāo)變化不大，但糯小麥面粉的添加可在一定程度上延長鮮濕面條的貨架壽命。以往報(bào)道多是單純研究面團(tuán)流變學(xué)特性或淀粉糊化特性，并且添加的蛋白質(zhì)和淀粉與基礎(chǔ)面粉具有不同的基因型，這樣會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生一定影響。因此，本研究利用分離重組方法，以3個(gè)筋力不同的小麥品種（系）為材料，分別從原面粉中分離得到面筋蛋白質(zhì)和淀粉，通過向基礎(chǔ)面粉添加面筋蛋白質(zhì)或淀粉，配成在一定淀粉含量基礎(chǔ)上不同蛋白質(zhì)含量和在一定蛋白質(zhì)含量基礎(chǔ)上不同淀粉含量的供試樣品，研究面筋蛋白質(zhì)和淀粉含量對面團(tuán)流變學(xué)特性和淀粉糊化特性的影響，為進(jìn)一步研究蛋白質(zhì)和淀粉在面團(tuán)和面粉制品中的作用以及為小麥改良和食品加工提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以3個(gè)不同筋力類型小麥粉（A、B、C）為材料，由河南科技學(xué)院小麥中心提供。參試材料的主要品質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 參試面粉的品質(zhì)特性Table 1 Quality characteristics of the tested flours

1.2 儀器與設(shè)備

LRMM8040-3-D型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī) 江蘇無錫錫糧儀器制造有限公司；820604型粉質(zhì)儀 德國Brabender公司；4500型快速黏度分析儀 瑞典Perten公司；ALPHA1-4LSC型冷凍干燥機(jī) 德國Christ公司。

1.3 方法

1.3.1 磨粉

用LRMM8040-3-D實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)磨取面粉，出粉率約為65.0%。

1.3.2 水分測試

面粉水分測定依據(jù)GB5497—1985《糧食、油料檢驗(yàn)水分測定法》方法。

1.3.3 粉質(zhì)參數(shù)

利用粉質(zhì)儀測定面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)等粉質(zhì)參數(shù)，方法參照GB/T 14614—2006/ISO 5530-1：1997《小麥粉 面團(tuán)的物理特性 吸水量和流變學(xué)特性的測定 粉質(zhì)儀法》。

1.3.4 淀粉糊化特性

利用快速黏度分析儀測定峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值、回生值等淀粉糊化指標(biāo)，方法參照GB/T24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速黏度儀法》。

1.3.5 面筋蛋白和淀粉的制備

參考MacRitchie等[23]的方法，略有改動(dòng)。用氯仿提取面粉（液料比2∶1）3～4次，然后將脫脂面粉用手洗法（液料比2∶1）洗滌6次，得到濕面筋；洗滌液在5 000 r/min離心10 min，棄上清液，沉淀為淀粉；利用冷凍干燥機(jī)將面筋和淀粉冷凍干燥，研磨成粉，過80目篩，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.6 面筋蛋白和淀粉的添加

把分離得到的面筋蛋白和淀粉分別添加到各自的基礎(chǔ)面粉中，均按質(zhì)量比0∶100、2∶98、4∶96、6∶94、8∶92的比例混合，制成配粉，使總質(zhì)量為50 g或2.5 g（14%濕基）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用DPS7.05數(shù)據(jù)處理軟件和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 面筋蛋白和淀粉添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

2.1.1 面筋蛋白添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

由圖1可知，隨著面筋蛋白添加量的增加，3種筋力小麥粉配粉的粉質(zhì)指標(biāo)有不同程度的升高趨勢。3種小麥粉配粉的吸水率均隨著面筋蛋白添加量的增加，逐漸緩慢增加，且不同添加量間差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。添加面筋蛋白對3種小麥粉面團(tuán)形成時(shí)間的影響均較大，但不同筋力粉的變化趨勢和幅度不同，其中筋力稍強(qiáng)的A粉呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，添加4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白配粉的形成時(shí)間顯著高于原面粉（P＜0.05）；筋力中等的B粉呈現(xiàn)先緩慢升高，又逐漸降低的變化趨勢，添加2.0%、4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白配粉的形成時(shí)間顯著高于原面粉（P＜0.05）；筋力弱的C粉呈現(xiàn)“高-低-高-低”的變化趨勢，添加4.0%和6.0%面筋蛋白配粉的形成時(shí)間顯著高于原面粉（P＜0.05）。小麥粉A、B、C的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間分別為6.5、5.0、1.9 min，表示小麥粉的筋力是A＞B＞C。添加面筋蛋白后，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間總體呈增加的趨勢，且不同添加量間均存在顯著差異，但不同筋力小麥粉的變化幅度不同，筋力最強(qiáng)的A粉面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間增加的幅度最大，中等筋力的B粉次之，筋力最弱的C粉增加幅度較小。隨著面筋蛋白添加量的增加，3種小麥粉配粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈升高的變化趨勢，添加面筋蛋白的配粉粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均顯著高于原面粉（P＜0.05），但變化幅度因原料小麥粉筋力不同有一定差異，且變化趨勢受到了原料小麥品質(zhì)特性的制約，變化幅度仍無法超越樣品原有的品質(zhì)特性。筋力較強(qiáng)的A粉，隨面筋蛋白添加量的增加，呈快速上升趨勢；筋力中等的B粉呈“先升高，后降低，再升高”的變化趨勢；筋力弱的C粉呈先升高，然后又緩慢降低的趨勢，添加6%面筋蛋白時(shí)，配粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)最高。這些結(jié)果與李永強(qiáng)[16]和成軍虎[24]等的結(jié)果基本一致。添加面筋蛋白后，面粉中面筋含量升高，由于面筋蛋白具有親水性，且能增強(qiáng)原面團(tuán)面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以可改良面團(tuán)的流變學(xué)特性。

圖1 面筋蛋白添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響Fig.1 Effect of gluten addition on wheat dough rheological properties

2.1.2 淀粉添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

圖2 淀粉添加量對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響Fig.2 Effect of starch addition on wheat dough rheological properties

由圖2可知，隨著淀粉添加量的增加，3種筋力小麥粉配粉的粉質(zhì)指標(biāo)總體呈降低的趨勢，不同添加量間差異不大。3種不同筋力小麥粉配粉A、B、C隨淀粉添加量增加，吸水率的變化趨勢無明顯規(guī)律，其中A粉添加2.0%淀粉后，吸水率顯著高于原面粉，B粉添加2.0%和8.0%淀粉后，吸水率顯著高于原面粉，其他添加量差異不顯著，C粉添加2.0%、4.0%、6.0%和8.0%淀粉后，吸水率均顯著升高（P＜0.05）。淀粉添加量對3種筋力小麥粉配粉的面團(tuán)形成時(shí)間均有一定影響，但變化趨勢各不相同，筋力較強(qiáng)的A粉的面團(tuán)形成時(shí)間呈“高-低-高-低”的變化趨勢，筋力中等的B粉面團(tuán)形成時(shí)間呈先升高后降低趨勢，筋力較弱的C粉配粉的面團(tuán)形成時(shí)間的變化趨勢與A粉相似，也呈“高-低-高-低”的變化趨勢，但3種小麥粉配粉面團(tuán)形成時(shí)間的總體趨勢均是隨著淀粉添加量的增加呈降低趨勢。加入不同比例淀粉后，3種筋力小麥粉配粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈現(xiàn)不同的變化趨勢，筋力較強(qiáng)的A粉和筋力較弱的C粉總體趨勢都是降低的，筋力中等的B粉隨淀粉添加量的增加的變化幅度較大，呈“低-高-低-高”的變化趨勢，添加2.0%淀粉時(shí)，配粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間最長，為5.7 min。3種小麥粉配粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)的變化趨勢基本相同，均呈下降趨勢，但筋力較強(qiáng)的A粉和B粉的 變化幅度較大。添加淀粉后，面粉中淀粉的含量升高，引起蛋白含量相對較低，破壞原面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)流變學(xué)特性變劣，但3種小麥粉的變化幅度均不顯著，原因可能是由于淀粉添加量較少，對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響太小。

2.2 面筋蛋白和 淀粉添加量對面粉糊化特性的影響

2.2.1 面筋蛋白添加量對面粉糊化特性的影響

圖3 面筋蛋白添加量對面粉糊化特性的影響Fig.3 Effect of gluten addition on wheat flour pasting properties

由圖3可知，隨著面筋蛋白添加量的增加，參試材料配粉各糊化特性參數(shù)均表現(xiàn)不同的變化趨勢。峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值、回生值均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，且不同添加量間均存在顯著差異（P＜0.05），但不同筋力小麥粉的變化幅度不盡相同。筋力中等的B粉配粉的峰值黏度受面筋添加量的影響最大，A粉和C粉配粉的峰值黏度的變化趨勢基本一致，變化幅度較小，但均呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。3種筋力小麥粉的稀懈值的總體變化趨勢也是逐漸降低的，但不同筋力的原料小麥粉的變化幅度不同，B粉的變化幅度最大。隨面筋蛋白添加量的增加，參試材料的低谷黏度、最終黏度和回生值的變化趨勢完全一致，其中B粉的參數(shù)值均最高，C粉次之，A粉均最低，B、C粉配粉的低谷黏度、最終黏度和回生值隨面筋蛋白添加量的增加均呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢，A粉受面筋蛋白添加量的影響較小?？焖兖ざ确治鎏卣黟ざ葏?shù)，如峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度和回生值等主要與淀粉濃度有關(guān)，添加面筋蛋白后，一方面體系中淀粉相對含量減少，淀粉濃度下降，另一方面，由于面筋蛋白的親水性，又使得淀粉濃度相對升高，因此，黏度參數(shù)的變化主要取決于上述兩 方面的共同作用[21]。結(jié)果還表明，3種筋力小麥粉的糊化溫度受面筋蛋白添加量的影響均較小，不同添加量間差異不顯著，說明糊化溫度與面粉中淀粉濃度的相關(guān)性較小。

2.2.2 淀粉添加量對面粉糊化特性的影響

圖4 淀粉添加量對面粉糊化特性的影響Fig.4 Effect of starch addition on wheat flour pasting properties

由圖4可知，隨著淀粉添加量的增加，參試材料配粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、稀懈值、回生值的總體上均呈逐漸增加的變化趨勢，且不同添加量間差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。筋力中等的B粉配粉的峰值黏度受淀粉添加量的影響最大，A粉和C粉配粉的峰值黏度的變化趨勢基本一致，變化幅度較小，但均呈現(xiàn)逐漸增加趨勢。稀懈值的總體變化趨勢也是增加的，但不同筋力小麥粉的變化幅度不同，B粉淀粉的變化幅度最大，添加8%淀粉時(shí)，B粉和A粉的稀懈值相等；C粉的變化幅度最小。隨淀粉添加量的增加，參試材料的低谷黏度、最終黏度和回生值的變化趨勢完全一致，其中B粉的參數(shù)值均最高，C粉次之，A粉均最低，B、C粉的低谷黏度、最終黏度和回生值隨淀粉添加量的增加均呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，A粉受淀粉添加量的影響較小。淀粉糊化是淀粉和蛋白質(zhì)共同作用的結(jié)果，小麥粉中的面筋蛋白在糊化過程中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒被面筋網(wǎng)絡(luò)包住，阻礙了淀粉顆粒吸水糊化；所以當(dāng)小麥粉中蛋白質(zhì)的含量隨著淀粉的增加而相對減少時(shí)，會(huì)削弱阻礙淀粉顆粒的吸水糊化的程度[25]，最后導(dǎo)致糊化黏度參數(shù)值的升高。同時(shí)，添加淀粉后，糊化體系中淀粉的濃度升高，也導(dǎo)致了糊化黏度參數(shù)值的升高。由于淀粉糊化溫度受淀粉濃度的影響較小，所以3種筋力小麥粉的糊化溫度變化幅度均不顯著。

3 結(jié) 論

3.1 本研究中，添加面筋蛋白后，3種筋力面粉的吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈逐漸增加的趨勢，但不同筋力材料的變化幅度不同。其中，添加面筋蛋白配粉的吸水率均顯著高于原面粉，不同添加量間差異也均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；形成時(shí)間變化沒有一致規(guī)律性；添加4.0%、6.0%和8.0%面筋蛋白后，3種筋力配粉的穩(wěn)定時(shí)間均顯著高于原面粉，且不同添加量間差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；添加2.0%、4.0%、6.0%、8.0%面筋蛋白后，3種筋力配粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均顯著高于原面粉（P＜0.05）。添加面筋蛋白后，配粉的峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度和回生值均顯著低于原面粉，并且不同添加量間均存在顯著差異（P＜0.05），但不同筋力材料的變化幅度有差異。

3.2 隨著淀粉添加量的增加，配粉快速黏度分析特征黏度參數(shù)值均呈逐漸增加的趨勢，其中峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和回生值均顯著高于原面粉（P＜0.05），但糊化溫度受淀粉添加量的影響均較小。隨淀粉添加量的增加，吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈緩慢降低的趨勢，但變化幅度較小，差異不顯著。因此，在以后的研究中，應(yīng)增加淀粉添加比例的范圍，并分別提取直鏈淀粉和支鏈淀粉，以便更準(zhǔn)確的研究淀粉在小麥面團(tuán)流變學(xué)特性的作用，為以后小麥粉品質(zhì)改良及食品加工提供參考。

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Effects of Addition of Different Amounts of Gluten and Starch on Wheat Dough Rheological Properties and Starch Pasting Characteristics

JIANG Xiao-ling, LI Xiao-jun, FENG Su-wei, DONG Na, HU Tie-zhu, LI Gan, RU Zhen-gang*
(Center of Wheat Breeding, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China)

In this study, wheat flours from three cultivars (lines) with different gluten strengths were used to investigate the effects of adding different amounts of gluten and starch on wheat rheological properties and starch pasting property by using the method of separation and recombination. The results showed that with increasing addition of gluten, dough stability and farinograph quality number (FQN) in creased, while peak viscosity, through viscosity, final viscosity, break down, and setback decreased. Moreover, with the increasing level of added starch, dough stability and FQN decreased, whereas peak viscosity, through viscosity, final viscosity, breakdown, and setback increased. Little effects of different amounts of gluten and starch on dough moisture absorption and starch gelatinazation temperature were found. The same general tendency existed in each quality parameter of wheat flour with different gluten strengths, but the amplitudes of variation were different.

gluten; starch; dough rheological properties; starch pasting properties

TS213.2

A

1002-6630(2014)01-0044-06

10.7506/spkx1002-6630-201401009

2012-10-28

“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD07B02）；河南省科技廳重大科技專項(xiàng)（11110011010）；河南科技學(xué)院引進(jìn)高層次人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（201010610004）

姜小苓（1982—），女，講師，博士，研究方向?yàn)樾←湢I養(yǎng)與品質(zhì)育種。E-mail：xiao_ling_jiang@163.com

*通信作者：茹振鋼（1958—），男，教授，本科，研究方向?yàn)樾←溸z傳育種。E-mail：rzgh58@sohu.com