谷朊粉原料特性與擠壓組織化蛋白品質(zhì)關(guān)系的研究

薛曉程，李興魁，安紅周*，鄭紹珊，王金水

（1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.鄭州職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450121；3.河南工業(yè)大學 生物工程學院，河南 鄭州 450001）

谷朊粉原料特性與擠壓組織化蛋白品質(zhì)關(guān)系的研究

薛曉程1，李興魁2，安紅周1*，鄭紹珊1，王金水3

（1.河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.鄭州職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450121；3.河南工業(yè)大學 生物工程學院，河南 鄭州 450001）

測定5種不同廠家生產(chǎn)的谷朊粉的理化指標及流變學特性，通過相同擠壓工藝條件處理，然后使用TA-XT plus物性測定儀對所得組織化蛋白產(chǎn)品的品質(zhì)質(zhì)構(gòu)特性進行測定與感官評分，分析谷朊粉原料特性與擠壓組織化蛋白品質(zhì)的相關(guān)性。結(jié)果表明：擠壓組織化蛋白產(chǎn)品的硬度、咀嚼性與谷朊粉的彩度系數(shù)a*呈極顯著的負相關(guān)，組織化度與彩度系數(shù)b*呈顯著的負相關(guān)；擠壓組織化蛋白產(chǎn)品彩度系數(shù)b*與物料水分含量呈顯著正相關(guān)，明度系數(shù)L*和色差ΔE與谷朊粉蛋白含量呈顯著正相關(guān)，組織化度與灰分含量呈顯著負相關(guān)；擠壓組織化蛋白產(chǎn)品的黏聚性與谷朊粉的持水力呈顯著正相關(guān)，感官評分與面筋指數(shù)呈極顯著的正相關(guān)，咀嚼性與谷朊粉的損失系數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

谷朊粉；原料特性；擠壓組織化蛋白；相關(guān)性分析

0 引言

目前，植物組織化蛋白產(chǎn)品的市場發(fā)展越來越好，在食品生產(chǎn)中應用廣泛，受到人們的喜愛。國內(nèi)外關(guān)于擠壓組織化蛋白的研究多集中于大豆，其技術(shù)工藝較為成熟，但是部分人不喜歡豆腥味。谷朊粉作為一種天然的優(yōu)質(zhì)的植物蛋白源，具有高蛋白、低脂肪及獨特的谷物醇香味等特點，成為較好的組織化植物蛋白原料。由于谷朊粉溶解性較差，吸水后極易抱團形成面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在擠壓時喂料比較困難，不易單獨進行擠壓。因此，將豆粕作為添加物，以適當?shù)谋壤尤牍入梅壑羞M行擠壓組織化[1]。

采用實驗室和中試規(guī)模的擠壓機，選取5種谷朊粉和脫脂豆粕以7∶3比例進行復合組織化蛋白的制備，以質(zhì)構(gòu)特性（組織化度、TPA指標）和感官評分作為評價指標，研究擠壓組織化蛋白的品質(zhì)，分析谷朊粉的原料特性與擠壓組織化蛋白產(chǎn)品（以下簡稱擠壓產(chǎn)品）品質(zhì)間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

中紡谷朊粉、脫脂豆粕：中紡匯澤生物科技（德州）有限公司；明珠谷朊粉：甄城縣明珠淀粉廠；康迪谷朊粉：衛(wèi)輝康迪粉業(yè)有限公司；玉梅花谷朊粉：甄城建發(fā)面業(yè)有限公司；蓮花谷朊粉：河南蓮花味精有限公司。

1.2 實驗設(shè)備

CLEXTRAL Ev025型雙螺桿擠壓機：法國克萊斯特羅集團公司；TA-XT plus物性測定儀：英國Stable Micro Systems公司；Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀：丹麥FOSS公司；CR-400型色彩色差計：日本柯尼卡美能達公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料基本成分測定

水分含量：參照GB5497—85恒重法；粗蛋白含量：參照GB/T5511—2008；粗脂肪含量：參照GB/T5512—2008；灰分含量：參照 CB/T5505—2008；吸水率：參照 GB/T21924—2008；氮溶解指數(shù)：參照AACC方法46-23。

1.3.2 色澤測定

使用色彩色差計測定，同時測定 L*、a*、b*。取3次平行測定的均值。

1.3.3 持水力測定[2]

在離心管（W1）中加入 3.0 g粉樣（W2），加入 18 mL蒸餾水，攪拌混勻，靜置30 min，4 500 r/min離心5 min，稱量倒掉上清液后的粉樣與離心管的質(zhì)量（W3）。同一個樣品重復測定3次，計算產(chǎn)品持水力。

產(chǎn)品持水力=（W3－W2－W1）/W2。

1.3.4 吸油性測定[3]

在離心管（m1）中加入 0.5 g粉樣（m2），取大豆油10 mL于離心管內(nèi)，攪拌均勻，靜置30 min后，3 000 r/min離心25 min，倒出上清液，將離心管倒置控油25 min，擦干管口油漬，稱量離心管與剩余物料的質(zhì)量（m3），每個樣品做 3次重復，取平均值，計算公式如下：

吸油性=（m3－m2－m1）/m2。

1.3.5 谷朊粉流變學性質(zhì)測定

參照劉國琴等[4]的方法進行頻率掃描。

1.3.6 擠壓組織化蛋白的工藝參數(shù)

擠壓工藝參數(shù)設(shè)定為喂料速度4.0 kg/h，物料水分38%，機筒溫度160℃，螺桿轉(zhuǎn)速140 r/min，取制備出的部分擠壓產(chǎn)品50℃烘干，用高速萬能粉碎機粉碎，粉碎后的樣品經(jīng)過80目篩理，備用。

1.3.7 感官評價方法

將擠壓產(chǎn)品在60℃的水中復水50 min，在鐵絲網(wǎng)上晾5 min后進行感官評定。由感官評分小組從外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風味3個方面對擠壓產(chǎn)品進行評定。感官評分設(shè)計見表1，其中，外觀形態(tài)、組織狀態(tài)、口感風味的權(quán)重系數(shù)分別為0.2、0.4、0.4，最高得分為 10[5－7]。

表1 感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria

評分小組為混合評價小組，內(nèi)、外部人員各選取5名，共10名。其中內(nèi)部人員具體為2名國家工程實驗室感官評價室專業(yè)感官評價人員、3名校內(nèi)學生，外部人員為2名飯館廚師、3名普通社會人士。感官評分小組的建立、人員篩選及培訓參照GB/T16291.1—2012。

1.3.8 質(zhì)構(gòu)特性的測定

擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性通常用物性儀測定。低水分產(chǎn)品測定前需60℃復水50 min，瀝水5 min后修剪成 1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm（長×寬×厚）的長方體進行測定，重復測定5次，去掉最大和最小值，取剩余3個數(shù)據(jù)的平均值。

組織化度采用剪切模式進行測定，對擠壓產(chǎn)品進行縱向（切刀與產(chǎn)品擠出方向平行）和橫向（切刀與產(chǎn)品擠出方向垂直）剪切試驗，樣品的組織化度即為橫向剪切力與縱向剪切力的比值，產(chǎn)品組織化度測試條件如下：采用壓縮模式，使用A/ECB探頭，2 mm/s的測前速度，1 mm/s的測試速度，10 mm/s的測后速度，5 g的觸發(fā)力，75%的應變值。

TPA測試模式測試條件[8－9]如下：使用P/50探頭，2 mm/s的測前速度，1 mm/s的測試速度，2 mm/s的測后速度，觸發(fā)力5 g，應變值50%，兩次往復運動時間間隔5 s。

1.3.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Excel軟件和SPSS16.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料基本成分及品質(zhì)特性分析

試驗所選的5個品種谷朊粉的成分分析（水分含量、粗蛋白含量、灰分含量、粗脂肪含量）、色澤分析（L*、a*、b*、ΔE）、品質(zhì)分析見表 2。

表2顯示，5種谷朊粉水分含量最高的品種為玉梅花，最小的品種為明珠，所選樣品達到谷朊粉國標一級標準（水分含量≤8%）的占80%，全部達到谷朊粉國標二級標準（水分含量≤10%）。蛋白含量最高的品種為康迪，最小的品種為玉梅花，5種樣品均未達到谷朊粉國標一級標準（蛋白含量≥85%），達到谷朊粉國標二級標準（蛋白含量≥80%）的占100%。灰分含量最高的品種為玉梅花，最小的品種為康迪，所選樣品達到谷朊粉國標一級標準（灰分含量≤1.0%）的占60%，達到谷朊粉國標二級標準（灰分含量≤2.0%）的占100%。粗脂肪含量最高的品種為玉梅花，最小的品種為明珠，所選樣品均沒有達到谷朊粉國標一級標準（粗脂肪含量≤1.0%），均達到谷朊粉國標二級標準（粗脂肪含量≤2.0%）。

色澤分析中L*值為明度系數(shù)、反應白度和亮度的綜合值，數(shù)值在0～100之間，數(shù)值越大表明被測物色澤越明亮。a*和b*為彩度系數(shù)，分別表示紅綠和黃藍方向，兩者共同決定被測物的色調(diào)，通常在60以內(nèi)。

天然谷朊粉為淡黃色粉末，由于生產(chǎn)方式和加工程度的不同導致顏色的差別。根據(jù)表2中5種谷朊粉的明度系數(shù)L*的大小可知，5種谷朊粉的亮白程度依次為中紡＞蓮花＞康迪＞玉梅花＞明珠；根據(jù)5種谷朊粉的彩度系數(shù)b*的大小可知，5種谷朊粉偏黃的程度依次為明珠＞玉梅花＞康迪＞中紡＞蓮花。即中紡谷朊粉色澤最亮白，明珠谷朊粉色澤最黃，這一結(jié)果與直觀效果一致。

從表2可看出，5種谷朊粉的品質(zhì)特征差異較大。蓮花和康迪的吸水率高于170%，達到國標一級谷朊粉吸水率的標準，中紡的吸水率高于160%，達到了國標二級谷朊粉的標準，明珠和玉梅花的吸水率較差。

表2 谷朊粉的原料特性分析Table 2 Characteristics analysis of gluten

2.2 原料流變學性質(zhì)分析

擠壓加工是個動態(tài)過程，對谷朊粉的動態(tài)變化考察很有必要，本試驗分析了谷朊粉的動態(tài)流變學特性，圖1為5種谷朊粉的彈性模量、黏性模量以及損失系數(shù)與掃描頻率的關(guān)系。

彈性模量又稱貯藏模量，體現(xiàn)的是彈性的大小，指物質(zhì)受力發(fā)生形變時阻礙物質(zhì)流動的特性；黏性模量又稱損耗模量，體現(xiàn)的是黏性的大小，指物質(zhì)受力形變的程度；黏性模量與彈性模量的比值為損失系數(shù)（tanδ），是二者關(guān)系的直接體現(xiàn)[10]。

圖1 谷朊粉面團的頻率掃描Fig.1 Frequency scanning of gluten dough

由圖 1（a）和圖 1（b）可看出，在 0.628～198 rad/s的頻率掃描范圍內(nèi)，5種谷朊粉濕面團的彈性模量和黏性模量均隨掃描頻率的加快呈增加的趨勢，有著相同的變化規(guī)律，大小順序依次為玉梅花、明珠、康迪、中紡和蓮花。由圖 1（c）可知，損失系數(shù)的變化規(guī)律與黏彈性模量不一致，在0～62.8 rad/s的掃描頻率內(nèi)，5種谷朊粉損失系數(shù)呈上升趨勢，玉梅花的損失系數(shù)最高，說明損失的能量較高，此后中紡、蓮花和玉梅花3種谷朊粉面團的損失系數(shù)開始下降，說明這3種蛋白體系發(fā)生了相變，彈性成分增多，蛋白體系開始固化。在整個掃描頻率范圍內(nèi)，中紡的損失系數(shù)始終最小，說明中紡谷朊粉濕面筋團的黏彈性相對較差，康迪和明珠兩種谷朊粉面團的損失系數(shù)在整個掃描頻率范圍內(nèi)呈上升趨勢，說明蛋白體系中黏性成分一直在增加。

劉國琴等[4]研究表明，彈性模量和黏性模量與濕面筋團蛋白含量呈正相關(guān)，本試驗的5種谷朊粉蛋白含量的高低依次為康迪、蓮花、明珠、中紡和玉梅花，與圖 1（a）和圖 1（b）所得的黏彈性模量順序不一致，原因可能是谷朊粉加工純度不一致，在加水形成濕面筋團時，淀粉和一些可溶性蛋白等物質(zhì)的損失，造成濕面筋蛋白含量與所測的谷朊粉蛋白質(zhì)含量規(guī)律不一致。Ryan Roberts[11]的研究表明，濕面筋含量是無用的數(shù)據(jù)，面筋指數(shù)才是有用數(shù)據(jù)，因為面筋指數(shù)是經(jīng)過離心篩分的，更能夠反映面筋的特性和黏著性。5種谷朊粉面筋指數(shù)大小依次為中紡、玉梅花、明珠、康迪、蓮花，除中紡外，其余4種谷朊粉的黏彈性模量的變化趨勢與面筋指數(shù)一致。

2.3 擠壓組織化蛋白產(chǎn)品品質(zhì)分析

5種擠壓產(chǎn)品的品質(zhì)差異性分析如表3、表4所示。

表3 擠壓組織蛋白產(chǎn)品色澤差異性分析Table 3 Color difference analysis of extruded textured protein products

表4 擠壓組織化蛋白產(chǎn)品物性差異性分析Table 4 Physical properties difference analysis of extruded textured protein products

表3數(shù)據(jù)顯示，除玉梅花品種的擠壓產(chǎn)品L*較小，色澤稍暗，其他4種產(chǎn)品顏色色澤淺白，差異不顯著。彩度系數(shù)a*和b*差異較大，色差ΔE與L*呈相反的變化。

從表4可以看出，5種擠壓產(chǎn)品的硬度和感官評分有著一致的變化趨勢，均為中紡＞明珠＞康迪＞蓮花＞玉梅花，中紡產(chǎn)品的感官評分最好；5種產(chǎn)品的黏著性和彈性差異不顯著；回復性、內(nèi)聚性、咀嚼性和黏著性有著相同的變化規(guī)律，都表現(xiàn)為中紡＞明珠＞康迪＞蓮花＞玉梅花。擠壓產(chǎn)品的組織化度數(shù)值越大，說明擠壓產(chǎn)品組織化程度越好[12－13]。除中紡產(chǎn)品的組織化度較差外，其他4種產(chǎn)品差異均不顯著。

2.4 相關(guān)性分析

通常產(chǎn)品的品質(zhì)與其原料特性有著密不可分的關(guān)系，現(xiàn)將擠壓產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)及品質(zhì)各指標與原料的各指標作相關(guān)性分析，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，擠壓產(chǎn)品的硬度、咀嚼性與谷朊粉的彩度系數(shù)a*呈極顯著負相關(guān)，組織化度與谷朊粉的彩度系數(shù)b*呈顯著負相關(guān)，說明在擠壓參數(shù)一定的條件下，擠壓組織化蛋白的組織化度、硬度和咀嚼性與彩度系數(shù)有顯著相關(guān)性，可能是谷朊粉色澤上的差異是由于加工程度的不同導致其內(nèi)蛋白的結(jié)構(gòu)有差異，進而影響到擠壓組織化蛋白的組織化度、硬度和咀嚼性等產(chǎn)品特性。

擠壓產(chǎn)品彩度系數(shù)b*與物料水分含量呈顯著正相關(guān)，明度系數(shù)L*和色差ΔE與谷朊粉蛋白含量呈顯著正相關(guān)，表明蛋白含量高，水分含量高的產(chǎn)品的顏色越黃亮，這與產(chǎn)品外觀顏色變化一致；擠壓產(chǎn)品的組織化度與灰分含量呈顯著負相關(guān)，表明灰分含量越高，組織化程度越低。

TPA質(zhì)構(gòu)模式在食品研究中的應用較為廣泛，它模擬人牙齒運動的感官量化測試，研究人員對TPA質(zhì)構(gòu)特征參變量作出過解說[14-16]。表5可以得出擠壓產(chǎn)品的黏聚性與谷朊粉的持水力呈顯著的正相關(guān)，持水力高表明谷朊粉吸水后形成的面筋網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)強度大，不易分散，所以黏聚性大；感官評分與面筋指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；咀嚼性與谷朊粉的損失系數(shù)呈極顯著正相關(guān)。由谷朊粉的持水力和黏聚性的關(guān)系及損失系數(shù)和咀嚼性相關(guān)關(guān)系可知，谷朊粉的持水力高，損失系數(shù)大更有助于面筋質(zhì)量好的谷朊粉的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的形成，相同條件下經(jīng)過擠壓組織化后，產(chǎn)品的黏聚性更好，有助于產(chǎn)品質(zhì)量的提升，從而咀嚼性也更好。

表5 擠壓組織化產(chǎn)品品質(zhì)特性與原料特性相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of quality characteristics of extruded textured products and the characteristics of raw material

3 結(jié)論

擠壓組織化蛋白產(chǎn)品的硬度、咀嚼性與谷朊粉的彩度系數(shù)a*呈極顯著負相關(guān)，組織化度與彩度系數(shù)b*呈顯著的負相關(guān)。

擠壓組織化蛋白產(chǎn)品彩度系數(shù)b*與物料水分含量呈顯著正相關(guān)，明度系數(shù)L*和色差ΔE與谷朊粉蛋白含量呈顯著正相關(guān)，組織化度與灰分含量呈顯著負相關(guān)。

擠壓組織化蛋白產(chǎn)品的黏聚性與谷朊粉的持水力呈顯著正相關(guān)，感官評分與面筋指數(shù)呈極顯著的正相關(guān)，咀嚼性與谷朊粉的損失系數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

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CORRELATION BETWEEN THE CHARACTERISTICS OF WHEAT GLUTEN AND THE QUALITY OF EXTRUDED TEXTURED PROTEIN

XUE Xiaocheng1，LI Xingkui2，AN Hongzhou1，ZHENG Shaoshan1，WANG Jinshui3
（1.School of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Zhougzhou Technical College，Zhengzhou 450121，China；3.School of Biological Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

The physical and chemical indexes and rheological properties of wheat gluten produced by five different manufacturers were measured and then were processed by the same extrusion process.And the texture properties of the obtained textured protein were measured by TA-XT plus property tester and sensory evaluation.The correlation between the properties of wheat gluten and the quality of extruded textured protein was analyzed.The results showed that the hardness and chewiness of the extruded textured protein were negatively correlated with the chromaticity coefficient a*of wheat gluten，while the degree of organization was negatively correlated with the chromaticity coefficient b*of wheat gluten.There was a significant positive correlation between the chromaticity coefficient b*of extruded textured protein and the water content of the raw gluten；the brightness coefficient L*and the total color difference ΔE were positively correlated with the protein content of wheat gluten；the degree of organization was negatively correlated with the ash content.The cohesiveness of extruded textured protein products was positively correlated with the water holding capacity of gluten；the sensory score was significantly positively correlated with gluten index；the chewiness showed a highly significant positive correlation with the loss coefficient of gluten.

wheat gluten；material properties；extruded textured protein；correlation analysis

TS201.1

：B

1673-2383(2017)04-0029-06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170828.0857.012.html

網(wǎng)絡出版時間：2017-8-28 8:57:15

2016-12-19

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD040023-1）；谷物資源轉(zhuǎn)化與利用河南省重點實驗室開放課題（0506124400014）

薛曉程（1991—），男，河南三門峽人，碩士研究生，研究方向為谷朊粉原漿擠壓組織化蛋白的工藝及品質(zhì)研究。

*通信作者