結(jié)冷膠對小麥粉及面筋蛋白的影響

胡曉飛，吳 暉，李小林，陳 龍

(1華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640；2廣州華匯生物實業(yè)有限公司，廣州 510000)

作為凝膠劑，結(jié)冷膠具有凝膠能力強、透明度高、耐酸耐熱性能好等優(yōu)良特性，是近年來在食品領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的凝膠劑之一[1-2]。制作面條一般要求硬質(zhì)或半硬質(zhì)小麥和面團(tuán)延伸性好而彈性較小的面粉，但我國通用的小麥粉蛋白含量較低、質(zhì)量較差，制出的面條普遍存在不耐煮、易糊湯、口感發(fā)黏、咬勁差等不足[3]。結(jié)冷膠作為添加劑應(yīng)用于面制品時，可以增強面制品面條的硬度、彈性、粘度等，改善口感，抑制熱水溶脹，減少斷條，減輕湯汁渾濁，使用量一般為面粉的0.1%～0.3%[4]。本文將結(jié)冷膠加入到小麥面粉中，分別研究了結(jié)冷膠對小麥面粉的特性及面筋蛋白的影響，測定了結(jié)冷膠對面粉粉質(zhì)特性、拉伸曲線及糊化特性的影響，同時，進(jìn)一步測定了結(jié)冷膠對面筋蛋白的流變性及微觀結(jié)構(gòu)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

結(jié)冷膠，鄲城財鑫糖業(yè)有限責(zé)任公司；面粉，揭陽市永興面粉有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

Farinograph E電子型粉質(zhì)儀、Extensograph E電子型拉伸儀，德國Brabender公司；FA2004B電子分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；Merlin掃描電鏡，德國ZEISS公司；Rheo Stress 600 HAAKE 旋轉(zhuǎn)流變儀，德國 Thermo electron 公司；布拉班德粘度儀，德國 Brabender 公司；FD-1A 80冷凍干燥機，上海鑫翁科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1結(jié)冷膠對面粉特性的影響

(1)結(jié)冷膠對面粉粉質(zhì)特性的影響：采用GB/T 14614—2006的方法[5]，在面粉中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結(jié)冷膠(直接添加到面粉中，熱水溶解形成凝膠)，以空白面粉做對比，分別測定其粉質(zhì)特性指標(biāo)吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度。

(2)結(jié)冷膠對面粉拉伸特性的影響：采用GB/T 14615—2006的方法[6]，在面粉中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結(jié)冷膠(直接添加到面粉中，熱水溶解形成凝膠)，通過粉質(zhì)儀制備好的面團(tuán)，先揉球、搓條，醒發(fā)45min后，將面條兩端固定，中間鉤向下拉，直到拉斷為止，抗拉伸阻力以曲線的形式記錄下來，然后把拉斷的面團(tuán)再揉球、搓條，重復(fù)以上操作，分別記錄90、135min的曲線，以空白面粉做對比，根據(jù)拉伸曲線可得到有關(guān)面團(tuán)拉伸特性的數(shù)據(jù)。

(3)結(jié)冷膠對面粉糊化特性的影響：配制 6.0%的面粉懸濁液 460.0g，分別加入1 000、2 000、3 000mg/kg(相對于面粉量)的結(jié)冷膠，并做空白對比。將1.3配置好的懸濁液置于粘度計測量杯中，轉(zhuǎn)速 75r/min。從27.5℃開始升溫，升溫速率為1.5℃/min，升溫到95℃后保溫30min；以1.5℃/min的速率冷卻到50℃，保溫30min，得到粘度隨時間和溫度而連續(xù)變化的粘度曲線，單位以布拉班德粘度(BU)表示。

1.3.2結(jié)冷膠對面筋蛋白特性的影響

(1)結(jié)冷膠對面筋蛋白流變特性的影響：在面筋蛋白中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結(jié)冷膠(相對于面粉量，熱水溶解形成凝膠)，并以空白作對比，做成面團(tuán)，并進(jìn)一步做成面筋蛋白。用哈克流變儀測定，參數(shù)設(shè)置：40mm平板轉(zhuǎn)子，間距為1mm，對流體進(jìn)行應(yīng)力掃描，參數(shù)設(shè)定如下：在 25℃條件下對樣品進(jìn)行了應(yīng)力掃描，應(yīng)力掃描范圍為100～10 000Pa，該測試能夠得到儲能模量(G’)、損耗模量(G″)與損耗角正切值(tanδ=G″/G’)隨應(yīng)力的變化曲線。

(2)結(jié)冷膠對面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響：在面筋蛋白中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結(jié)冷膠(相對于面粉量，熱水溶解形成凝膠)，并以空白作對比，做成面團(tuán)，并進(jìn)一步做成面筋蛋白。用掃描電鏡對冷凍干燥后的面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察：將樣品用導(dǎo)電膠固定在鋁制的樣品臺上，真空噴金處理后置于掃描電子顯微鏡中，觀察拍攝樣品的表觀形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)冷膠對面粉特性的影響

研究了結(jié)冷膠的2種加入方法對面粉特性的影響。

2.1.1結(jié)冷膠對面粉粉質(zhì)特性的影響 由表1和表2可知，未添加結(jié)冷膠的面團(tuán)吸水率為60.8%，加入結(jié)冷膠的面團(tuán)，吸水率上升。且隨著結(jié)冷膠含量的升高，吸水率增大。面團(tuán)的形成時間在面條加工過程中具有重要的地位，一般情況下，面團(tuán)的形成時間長會消耗過多的人力物力，降低了面制品的出品率，和空白值相比，加入結(jié)冷膠的面團(tuán)形成時間縮短，可以節(jié)省和面時間。面粉粉質(zhì)特性中穩(wěn)定時間是所有參數(shù)中最主要的參數(shù)，它是反映面粉面筋質(zhì)量、發(fā)酵過程的持氣能力與面粉分級的可靠參數(shù)[7]。隨著結(jié)冷膠添加量的增加，穩(wěn)定時間延長分別由5.1min延長至6.8min和13.9min，說明加入了結(jié)冷膠的面團(tuán)韌性變好，面筋的強度加大，面團(tuán)的加工性質(zhì)更好。弱化度表明面團(tuán)的耐破壞程度，觀察兩表，隨著結(jié)冷膠加入含量的增加，弱化度呈現(xiàn)出不同程度的降低，說明隨著結(jié)冷膠加入量的增加，面粉中面筋增強，加工產(chǎn)品更易成型。2種添加方式都可以提高面團(tuán)的吸水率，縮短面團(tuán)形成時間，提高穩(wěn)定時間，降低弱化度。但是2種添加方式相比，先將結(jié)冷膠加入到熱水中形成凝膠，然后加入面粉形成面團(tuán)的添加方式，面團(tuán)的各項粉質(zhì)特性的指標(biāo)更好，這可能是由于結(jié)冷膠溶于熱水后，分子之間會自動聚集形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙螺旋進(jìn)一步聚集可形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

表1 結(jié)冷膠對面粉粉質(zhì)特性的影響(直接添加到面粉中)

表2 結(jié)冷膠對面粉粉質(zhì)特性的影響(熱水溶解形成凝膠)

2.1.2結(jié)冷膠對面粉拉伸曲線的影響 隨著結(jié)冷膠添加量的增加，拉伸面積、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈現(xiàn)增大的趨勢，證明加入結(jié)冷膠之后，面團(tuán)彈性增強，具有較好的延展性，結(jié)冷膠直接加到面粉中和形成凝膠后加入這2種添加方式相比，拉伸曲線指標(biāo)變化差異不明顯，這是因為結(jié)冷膠最終影響的是面粉中面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，在面粉與水結(jié)合形成面團(tuán)時，結(jié)冷膠的加入增加了面團(tuán)的彈韌性，可能使面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加堅固，所以面團(tuán)的性質(zhì)得到了有效的改善(表3、表4)。

表3 結(jié)冷膠對面粉拉伸曲線的影響(直接添加到面粉中)

表4 結(jié)冷膠對面粉拉伸曲線的影響(熱水溶解形成凝膠)

2.1.3結(jié)冷膠對面粉糊化特性的影響 小麥粉糊化特性是反映小麥粉中淀粉性質(zhì)的重要指標(biāo)，對面條、饅頭等食品的品質(zhì)有重要的影響[8-9]。觀察4個樣品的布拉班德粘度曲線(圖1)，發(fā)現(xiàn)4條曲線幾乎完全重合，說明結(jié)冷膠對面粉的糊化特性影響較小。進(jìn)一步分析4個樣品的布拉班德曲線粘度特征值(表5)，發(fā)現(xiàn)加入結(jié)冷膠之后，面粉的起糊溫度由80.2℃逐漸降低至75℃，證明結(jié)冷膠可以有效降低小麥淀粉的起糊溫度，這可能是由于黃原膠與淀粉的相互作用使淀粉顆粒容易膨脹和破裂，并且與淀粉競爭水分[10]；結(jié)冷膠降低起糊溫度非常有利于面制品的加工。

圖1 布拉班德粘度曲線 注：a、b、c、d分別為空白樣、面粉+1 000mg/kg結(jié)冷膠、面粉+2 000mg/kg結(jié)冷膠、面粉+3 000mg/kg結(jié)冷膠

表5 布拉班德曲線粘度特征值

2.2 結(jié)冷膠對面筋蛋白特性的影響

2.2.1結(jié)冷膠對面筋蛋白流變特性的影響 儲能模量(G′)和損耗模量(G″)是動態(tài)流變特性中兩個最為主要的參數(shù)。G’能反映黏彈性物質(zhì)的類固體的性質(zhì)即彈性和剛性，而G″能反映黏彈物質(zhì)的類液體的性質(zhì)即黏性和流動性，tanδ的大小則可以顯示體系黏彈性的比例，該值越大，說明體系黏性性質(zhì)越強；相反值越小，說明體系彈性性質(zhì)較強[11]。由圖2可以看出，隨著結(jié)冷膠的加入，體系的G′和G″都增大，tanδ減小。這是由于結(jié)冷膠的加入加固了面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致G’增加；由于結(jié)冷膠能增加體系的粘度，因而G″也相應(yīng)增加。tanδ減小說明結(jié)冷膠加入后，面團(tuán)中的彈性成分的比例增大，增加了面團(tuán)的筋力，這個結(jié)果也和后面的掃描電鏡結(jié)果相吻合。觀察圖2(c)可知，加入600mg/kg的結(jié)冷膠，就能有效降低tanδ，說明600mg/kg添加量的結(jié)冷膠即能有效增加面筋的彈性和筋力。

圖2 結(jié)冷膠對面筋蛋白流變特性的影響

圖3 面筋蛋白的微觀結(jié)構(gòu)觀察(500×)

2.2.2結(jié)冷膠對面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu)的影響 為更加直觀地了解結(jié)冷膠對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，本研究對面筋蛋白進(jìn)行了掃描電鏡觀察(圖3)。面筋蛋白超微結(jié)構(gòu)中，面筋蛋白呈現(xiàn)出多孔的三維立體網(wǎng)絡(luò)狀[12]。由于制樣經(jīng)過速凍和冷凍干燥階段，速凍產(chǎn)生的冰晶在冷凍干燥升華后形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的孔洞。對比后發(fā)現(xiàn)，空白的面筋蛋白孔洞分布均勻，但孔洞較大，連續(xù)性較差。添加300mg/kg結(jié)冷膠的面筋蛋白孔洞大小比空白的小一些，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)，光滑度稍差。添加量為600mg/kg結(jié)冷膠的面筋蛋白樣品網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為規(guī)則、連續(xù)，孔洞小而密集，并分布均勻。更多的結(jié)冷膠添加量1 000、2 000、3 000mg/kg，其樣品的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接近，均顯示出較大小均一的孔徑，且孔洞分布均勻，數(shù)量接近。結(jié)冷膠添加使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為連續(xù)平滑、孔徑變小，孔洞密集且均勻分布。隨著添加量的增加，作用效果更好，添加量達(dá)到1 000mg/kg以后改善不明顯。結(jié)冷膠的吸水性能夠使水分在面筋蛋白中分布更加均勻，在冷凍干燥過程中不容易產(chǎn)生大的冰晶，減少了冰晶對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞。

3 結(jié)論

結(jié)冷膠對小麥粉的粉質(zhì)特性有明顯影響，它可以提高面團(tuán)的吸水率，縮短面團(tuán)形成時間，提高穩(wěn)定時間，降低弱化度，且含量越高(300～3 000mg/kg)，效果越好。將結(jié)冷膠加入熱水中形成凝膠再和小麥粉作用，效果更好；添加結(jié)冷膠之后，拉伸面積、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈現(xiàn)增大的趨勢；結(jié)冷膠可以降低小麥粉的起糊溫度，但對小麥面粉的綜合糊化特性影響不大；另外，進(jìn)一步考察了結(jié)冷膠對小麥面筋蛋白的流變性及微觀結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果顯示，結(jié)冷膠可以增加面筋蛋白的黏彈度、韌性及持水性，添加量為600mg/kg的結(jié)冷膠便能有效增加面筋的彈性，使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為連續(xù)平滑、孔徑變小，孔洞密集且均勻分布。◇