大豆分離蛋白與大豆蛋白酶水解產物復配對面條品質的影響

郭興鳳，閻 欣，王瑞紅，張瑩瑩，魏 倩

(河南工業(yè)大學 糧油食品學院，鄭州 450001)

面條是中國乃至全世界諸多地區(qū)消費者喜愛的食品[1]。作為主食，面條中蛋白質含量和質量都不能滿足人體對蛋白質的需求，需要對其進行強化。添加大豆蛋白及其制品是目前研究較多的一種增加面制品營養(yǎng)和功能的方法[2]。大豆蛋白氨基酸組成合理，是一種優(yōu)質的蛋白質資源，將其添加到面粉中可以有效提升面條的營養(yǎng)價值和消費品質[3]。大豆蛋白酶水解產物(SPH)具有諸多生理功能，已經用于添加到面制品中增加其功能性和營養(yǎng)價值[4]。但是研究發(fā)現(xiàn)，將SPH添加到面粉中會對面條的質構特性和蒸煮品質產生不利影響[5-6]。為此，本文擬將大豆分離蛋白(SPI)與SPH進行復配添加到面粉中，探討SPI與SPH復配對面條品質的影響。

配方優(yōu)化是加工工藝設計的一個重要過程。目前常用的配方優(yōu)化方法有混料設計、響應面法、正交實驗、均勻設計等。其中均勻設計是基于數論方法的一種實驗設計方法，通過提高實驗點“均勻散布”的程度，減少實驗次數[7-8]。數據處理過程中可通過多元逐步回歸方法分析各因素對實驗結果的影響，得出優(yōu)化參數。

本文利用均勻設計的方法設計實驗，按照設計參數將SPI與SPH復配添加到面粉中制作面條，研究其對面條蒸煮品質和質構特性的影響，以原面粉面條的品質為目標值，綜合考慮多個指標，優(yōu)化SPI與SPH添加量，是一種多指標優(yōu)化方法的嘗試。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

大豆分離蛋白(SPI)：山東谷神生物科技集團有限公司；面粉：特一粉，鄭州金苑面業(yè)有限公司；中性蛋白酶(Neutrase 0.8L)：諾維信(中國)生物技術有限公司。氫氧化鈉、鹽酸，均為分析純。

TA-XTPlus物性儀：英國Stable Micro System；LGJ-25C冷凍干燥機：北京四環(huán)科學儀器廠有限公司；DMT-10A面條機：山東龍口市復興機械有限公司；SPX生化培養(yǎng)箱：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 大豆蛋白酶水解產物(SPH)的制備

大豆蛋白酶水解產物的制備參照崔會娟等[9]的方法。水解條件：加酶量1.0%(以SPI質量計)，底物(SPI)質量與水體積比7.57∶100，水解溫度(47.4±0.5)℃，水解pH 6.92±0.02，水解時間15 min。水解結束后90℃滅酶15 min，冷卻，冷凍干燥制備SPH。水解產物的水解度(茚三酮比色方法測定)為(4.54±0.03)%。

1.2.2 面條的制作

稱取混合粉100 g，加水32 mL，攪拌5 min使之呈絮狀，25℃醒發(fā)20 min；調整面條機間距2 mm，壓片成型，再調節(jié)壓輥間距從3.5 mm至1.0 mm依次壓片，最后切成寬2.0 mm的面條，備用[5]。

1.2.3 面條最佳蒸煮時間的測定

取20根長為6 cm面條，放入500 mL煮沸的蒸餾水中，2 min后取出1根面條，透明玻璃壓碎，觀察其有無白芯，之后每隔20 s取出1根進行觀察，白芯剛好消失的時間確定為面條的最佳蒸煮時間[5]。在此條件下煮制面條，評價其質構特性和蒸煮品質。

1.2.4 面條質構特性的測定[5]

面條質構特性的測試模式：TPA；測試探頭為HDP/PFS；測試速度和測后速度均為1.0 mm/s，壓縮應變70%；兩次壓縮之間的時間間隔為1 s；觸發(fā)力10 g。

1.2.5 面條蒸煮品質的測定

取已稱重的40根長度為22 cm的面條置于400 mL沸水中，煮至最佳蒸煮時間，撈出面條，用100 mL蒸餾水沖淋，轉移至濾紙上吸水晾制5 min，稱重，計算面條吸水率。將面湯冷卻，定容至500 mL，采用水分蒸發(fā)的方法(GB 5009.3—2016)測定其中的干物質含量，采用凱氏定氮法(GB 5009.5—2016)測定其中的蛋白質含量。各指標的計算公式如下：面條吸水率=(煮后面條質量-面條干重)/面條干重×100%，干物質損失率=面湯干重/面條干重×100%，蛋白質保留率=(煮前面條中蛋白質質量-面湯中蛋白質量)/煮前面條中蛋白質質量×100%，式中的面條干重根據面粉含水量及制作面條時加水量進行換算得到。

1.2.6 數據處理

質構特性測試中每個樣品重復測定6次，其他指標每個樣品重復測定3次，實驗結果表示為“平均值±標準偏差”。采用SPSS 16.0和Origin 8.5進行數據處理和分析，均值的多重比較采用Duncan法，P<0.05。

2 結果與分析

2.1 均勻設計實驗方案與結果

采用均勻設計方法，實驗安排依據U6(64)均勻設計表，添加量以混合粉總質量為基數。兩個變量分別為SPI添加量(A)和SPH添加量(B)，每個變量選取6個水平，為1%～6%，均勻設計實驗方案見表1。

表1 均勻設計實驗方案

對制作的面條樣品蒸煮品質和質構特性進行測定，結果見表2。

表2 均勻設計實驗結果

2.2 SPI和SPH添加量的確定

對表2的實驗結果進行回歸擬合，各因素與響應值之間的關系可用函數表示，結果見表3。

表3 面條品質與SPI添加量(A)和SPH添加量(B)的關系

原面粉面條各指標參數值分別為硬度3 075.18 g、黏附性53.19 g·s、彈性0.83、內聚性0.66、咀嚼性1 684.73、回復性0.36、吸水率280.14%、干物質損失率7.56%、蛋白質保留率93.02%。以原面粉面條的各指標參數值為目標值，對表3中各回歸方程進行合并處理，逐步去除二次項，得到4個方程(方程5～方程8)，兩兩組合求解得到第一組數據，分別將第一組數據中的A或B代入YXS，得到第二組數據。數據處理過程及結果見圖1。

數據處理共得到9組有效解，依據實驗設計的參數取值范圍，對數據進行調整，A和B的最小值為1，最大值為6，分別將小于1的值調整為1，大于6的值調整為6，利用回歸方程計算各參數的預測值，得到表4中的計算結果。

表4 不同SPI和SPH添加量條件下各評價指標的預測值

由表4可以看出，面條的硬度主要受SPI添加量的影響，面條的硬度與SPI添加量呈正相關，與SPH添加量呈負相關。當SPH添加量為1%時，SPI添加量分別為1%、1.442 7%和6%的面條，硬度預測值分別為3 171.33、3 212.09 g和4 186.84 g，與原面粉面條相比，其值均顯著增加；SPH添加量增加，面條的硬度呈明顯的下降趨勢。硬度值與原面粉面條最為接近的是第2組。面粉中加入SPI，SPI與小麥蛋白發(fā)生相互作用；適量的添加，SPI包埋在面筋網絡結構中，可以促進—SH通過S—S/—SH的交互作用，有助于面團的形成[10-11]。面條的彈性與SPH、SPI添加量的相關性不顯著。

黏附性表示面條與表面接觸時的黏附力，其數值與面條的口感爽滑度呈負相關[12]。由表4可以看出，面條的黏附性隨著SPI添加量增加呈上升趨勢，隨SPH添加量的增加呈下降的趨勢。除第7組外，添加SPI和SPH的面條的黏附性均低于原面粉面條。面條在蒸煮的過程中，淀粉糊化，蛋白質和淀粉從面條表面的溶出，均會影響面條的黏附性[13]。

內聚性是一個與面條的內部結構有關的評價指標，表示面條在受到外力作用發(fā)生變化，其內部結構回復到原始狀態(tài)的能力。由表4可以看出，除了第1組和第6組的內聚性與原面粉面條相同外，其他幾組均低于原面粉面條。SPI和SPH添加量對面條的回復性影響與對彈性的影響一樣，均不顯著?；貜托院蛷椥跃c樣品的彈性性質有關，回復性是彈性性質的即時體現(xiàn)。

咀嚼性是一個與面條的硬度和彈性相關的指標，SPI添加增加了面條的硬度,進而影響了面條的咀嚼性，同樣SPH的添加降低了面條的咀嚼性。面團形成過程中，SPH與麥谷蛋白形成復合物，影響了麥谷蛋白聚合物的形成，使面筋蛋白含量下降[5]。

由表4可以看出，隨著SPI和SPH的添加量的增加，面條的吸水率均呈下降趨勢。面條在蒸煮過程中吸水主要是由于淀粉的糊化[14]，在混合粉總質量不變的情況下，SPI和SPH的添加使混合粉中淀粉的含量相對減少，因此面條吸水率下降。SPI添加量與面條中干物質損失率呈負相關，SPI添加量越高，面條的干物質損失率越低。有研究認為，SPI對面筋網絡的形成有促進作用，增強面筋網絡結構，使淀粉能夠很好地鑲嵌其中，阻止了蒸煮過程中淀粉的溶出；而SPH是小分子蛋白，添加到面團中會影響面筋網絡的形成[15]，同時在蒸煮過程中容易隨淀粉和蛋白質一同釋放出來，進而使得面條的干物質損失率上升[16]，蛋白質保留率下降。

鑒于SPI和SPH對于面條的蒸煮品質和質構指標影響的不一致性，綜合考慮得到第2組和第3組添加條件下制作的面條質構特性更接近于原面粉面條，是符合設計目標要求的優(yōu)化條件。因為第3組SPH的添加量更多，更有利于改善面條的營養(yǎng)價值和功能特性。因此，確定混合粉中SPI添加量為1%，SPH添加量為4.023 4%。

3 結 論

將SPI和SPH添加到面粉中制作面條，以改善面條的營養(yǎng)價值和功能特性。采用均勻設計實驗方法優(yōu)化SPI和SPH的添加量，對于多指標要求的工藝條件，采用逐步優(yōu)化的方法，綜合考慮面條的質構特性和蒸煮品質，確定混合粉中SPI添加量為1%、SPH添加量為4.023 4%，在此條件下制備的面條，可以兼顧面條的硬度、黏附性、咀嚼性、干物質損失率和蛋白質保留率等指標，既可增加面條的營養(yǎng)價值和功能性，同時又可改善單獨添加SPH對面條的質構特性和蒸煮品質產生的不利影響。