醇溶蛋白和谷蛋白配比對面粉及速凍水餃品質(zhì)的影響

王喜慶 劉 穎 劉東琦 郭天時 張曉琳 徐晨冉

(1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150076；2. 綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

水餃?zhǔn)侵袊膫鹘y(tǒng)美食，因其味道鮮美、營養(yǎng)豐富、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。小麥粉是制作水餃皮的主要原料，其中醇溶蛋白和谷蛋白以一定比例結(jié)合時，能夠形成面筋，賦予面團(tuán)特有的性質(zhì)，決定著面團(tuán)的加工品質(zhì)[1]。在面團(tuán)混合過程中，醇溶蛋白以非共價鍵作用力與谷蛋白中的二硫鍵聚集形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[2]。其中，醇溶蛋白為單體蛋白，分子量為30～80 kDa，單鏈結(jié)構(gòu)由鏈內(nèi)二硫鍵、氫鍵、疏水鍵等次級作用力維持，形成較緊密的球狀結(jié)構(gòu)，對面團(tuán)的延展性和黏性起重要作用[3]。谷蛋白是由多個亞基通過鏈外二硫鍵聚合形成的聚合體蛋白，其分子量的數(shù)量級可達(dá)105～106，對面團(tuán)的強(qiáng)度和彈性起主要作用。面團(tuán)中醇溶蛋白和谷蛋白的比例、含量、結(jié)構(gòu)對面團(tuán)的性質(zhì)和最終產(chǎn)品的質(zhì)量有非常大的影響[4-6]。史建芳[7]發(fā)現(xiàn)隨著谷蛋白/醇溶蛋白比值的增大，水餃皮的最佳蒸煮時間增大、吸水率減小、蒸煮損失率減小。潘治利等[8]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)面粉中的醇溶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.16%～3.16%，谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.44%～3.68%，面粉粉質(zhì)穩(wěn)定時間為232～673 s，拉伸面積為60～99 cm2，加工的速凍水餃質(zhì)構(gòu)特性最優(yōu)。

目前對速凍水餃的品質(zhì)研究多集中在面粉的選擇和改良劑的開發(fā)上[9-11]，而對將面粉轉(zhuǎn)化成醇溶蛋白、谷蛋白和淀粉單體進(jìn)行重組的研究并應(yīng)用在速凍水餃上還是空白。試驗擬以高筋小麥粉為原料，分離制得醇溶蛋白和谷蛋白，在總蛋白和淀粉比例不變的基礎(chǔ)上，通過改變總蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白的比例，研究不同醇溶蛋白和谷蛋白重組配比對面團(tuán)及速凍水餃品質(zhì)的影響，為小麥面粉的配粉及原料的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋小麥粉：益海嘉里面粉有限責(zé)任公司；

甘氨酸、EDTA、Tris-HCl：分析純，國藥化學(xué)試劑上海有限公司；

氯化鈉、鹽酸、硫酸鋅、二氯甲烷、乙醇、亞鐵氰化鉀：分析純，天津市恒興化學(xué)試劑公司；

DTNB：色譜純，上海瑞永生物科技有限公司。

1.2 儀器

差示掃描量熱儀：Diamond型，美國Perkin Elmer公司；

安東帕流變儀：MCR102型，奧地利安東帕(中國)有限公司；

冷凍干燥機(jī)：PDU-1200型，日本東京理化公司；

傅里葉變換紅外光譜儀器：Thermo Nicolet Nexus型，美國賽默飛世爾科技公司；

質(zhì)構(gòu)儀：New plus型，英國Stable Microsystem公司；

冰箱：BCD-226UN型，青島海信集團(tuán)有限公司；

糧油磨粉機(jī)：ZS70-II型，涿州市糧油機(jī)械廠；

恒溫恒濕培養(yǎng)箱：HWS-128型，寧波江南儀器廠；

速凍試驗機(jī)：HLSY-Ⅱ小型，鄭州亨利制冷設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 醇溶蛋白、谷蛋白和淀粉的分離與提取 按料液比1∶15 (g/g)的比例，向面粉中添加適量二氯甲烷，磁力攪拌器攪拌1 h，濾紙抽濾脫脂，以上步驟重復(fù)兩次，將脫脂后的面粉在通風(fēng)櫥中晾干。

參考Wang等[12]的方法，將300 g脫脂面粉用160 mL 的NaCl(0.2 mol/L)溶液在2 min之內(nèi)揉成面團(tuán)，面團(tuán)靜置8 min，然后用NaCl(0.2 mol/L)溶液進(jìn)行揉搓，將淀粉洗脫，直至形成面筋蛋白，用去離子水洗去面筋蛋白中NaCl。將洗脫的淀粉懸濁液過320目篩，然后離心(3 000×g，10 min)得到濕淀粉。將分離得到的面筋蛋白和淀粉冷凍干燥24 h，用GB 5009.9—2016方法測得淀粉的純度為92.02%。將分離出來的面筋蛋白在室溫條件下，以料液質(zhì)量比1∶15的比例，添加70%乙醇，用磁力攪拌器攪拌30 min，然后進(jìn)行離心(9 000×g，4 ℃，10 min)，收集上清液，將上述步驟重復(fù)兩次，所收集的上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，冷凍干燥得到醇溶蛋白，離心后的沉淀進(jìn)行冷凍干燥得到谷蛋白。用凱氏定氮法測定面筋蛋白組分的純度，在干基情況下，醇溶蛋白和谷蛋白的蛋白質(zhì)含量分別為84.01%，75.21%。

1.3.2 醇溶蛋白與谷蛋白質(zhì)量比(醇谷比)的確定 研究中重組面粉的蛋白質(zhì)和淀粉分別占12%和88%，根據(jù)粉質(zhì)參數(shù)中吸水率的數(shù)據(jù)按照比例加水至面團(tuán)最佳狀態(tài)。在面筋蛋白占比12%的前提下，改變醇溶蛋白和谷蛋白的比例，按照0∶1，1∶3，1∶1，3∶1，1∶0 (g/g)比例形成5個配比方案。

1.3.3 速凍水餃的制備及加速試驗

(1) 速凍水餃的制備：水餃皮的制作參照李雪琴等[13]的方法，制得的水餃皮厚度為(1.2±0.1) mm，直徑(80±2) mm。取適量鮮豬肉、菜、食鹽與大豆油和餡，包餡，將水餃于-30 ℃速凍30 min后，于-18 ℃冷凍備用。

(2) 加速試驗：取于-18 ℃凍藏2 h的水餃，置于10 ℃ 恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)解凍1 h，以上操作為1次凍融試驗，重復(fù)4次。

1.3.4 蛋白二級結(jié)構(gòu)測定 稱取定量的醇溶蛋白和谷蛋白，按照配比方案制備面筋蛋白樣品，準(zhǔn)確稱取1 mg面筋蛋白樣品，用溴化鉀稀釋和研磨后壓片，用傅里葉變換紅外光譜儀測定面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)變化，掃描范圍400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32次。對酰胺Ⅰ帶的吸收峰(1 600～1 700 cm-1)進(jìn)行基線校正，高斯平滑和去卷積后分析，得出各二級結(jié)構(gòu)的分布圖，根據(jù)各二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)峰面積所占總峰面積的比例定量計算各二級結(jié)構(gòu)含量[14]。

1.3.5 差示掃描量熱分析 稱取定量的醇溶蛋白、谷蛋白和淀粉，按照配比方案制備面筋蛋白，面筋蛋白和淀粉在重組面粉中分別為12%和88%。準(zhǔn)確稱取重組面粉5～8 mg置于鋁坩堝中，按料液比1∶2 (g/g)的比例加水，室內(nèi)下平衡1 h，以不加樣的鋁盒作為空白，以10 ℃/min 的升溫速度，從20 ℃升溫至120 ℃，測定糊化峰值溫度(Tp)以及糊化焓(ΔH)，每個樣品均測試3次，取平均值。

1.3.6 流變學(xué)特性分析 參考Wang等[15]的方法，以料液比1∶1 (g/g)的比例，向重組面粉中添加去離子水，形成面團(tuán)，稱量5～7 mg面團(tuán)揉成圓球放置在底板中心，選用直徑為50 mm的平板，平板間距設(shè)置為3 mm，多余的用刀片去除，在室溫下靜置10 min后用流變儀進(jìn)行頻率掃描。應(yīng)變設(shè)置為0.2%，掃描頻率0.1～10.0 Hz。計算流變損耗角tanδ(G″/G′)，并且在5 Hz下對樣品的流變學(xué)進(jìn)行定量分析。

1.3.7 速凍水餃感官評價 感官評價小組由5人組成，評定員根據(jù)各項評定指標(biāo)打分，各項指標(biāo)評分相加并取平均值即為感官評定得分(滿分100分)。以冷凍后外觀(20分)、煮后外觀(20分)、耐煮性(20分)、口感(20分)、湯渾濁度(20分)作為評價指標(biāo)，對速凍水餃的感官品質(zhì)進(jìn)行評分。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

利用Excel軟件和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗設(shè)3次重復(fù)，以(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇谷比對蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響

不同醇谷比處理對蛋白流變學(xué)參數(shù)影響見表1。從表1可以看出，醇谷比對蛋白二級結(jié)構(gòu)含量有顯著差異(P<0.05)，α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角含量隨著醇谷比增大呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，β-折疊隨著醇谷比增大呈現(xiàn)逐漸減小趨勢。與醇谷比0∶1(g/g)的蛋白二級結(jié)構(gòu)相比，1∶0的α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角分別增大了4.30%，3.70%，β-折疊含量減少4.56%，說明醇谷比對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)有顯著影響(P<0.05)。這主要因為蛋白二級結(jié)構(gòu)主要是由蛋白質(zhì)中醇溶蛋白和谷蛋白分子結(jié)構(gòu)決定，天然面筋蛋白中醇溶蛋白和谷蛋白二級結(jié)構(gòu)差異較大，α-螺旋是醇溶蛋白最主要的二級結(jié)構(gòu)[16]，而谷蛋白則以β-折疊最多[17]。

2.2 醇谷比對面團(tuán)熱力學(xué)特性的影響

利用DSC儀器對樣品的熱力學(xué)性能進(jìn)行分析，不同醇谷比處理對面團(tuán)熱力學(xué)特性的影響見表2。由表2可以看出，隨著醇谷比的增加，熱變性溫度和焓值差異性不顯著(P>0.05)，熱變性溫度范圍為61.53～63.56 ℃，焓值變化范圍為9.23～9.56 J/g，熱變性溫度和焓值變化范圍都很小，說明不同醇谷比重組面粉制作的面團(tuán)在熱力學(xué)性質(zhì)上的差異性不顯著(P>0.05)。這主要是因為蛋白質(zhì)占樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，只有12%，且熱敏性低于淀粉，吸收峰也較小，導(dǎo)致蛋白中醇谷比差異對樣品糊化溫度及整個吸收峰的影響較小。另一方面，蛋白質(zhì)吸收熱量主要是完成次級鍵的破壞，多肽鏈的打開，蛋白質(zhì)分子從有序變?yōu)闊o序狀態(tài)，而醇溶蛋白和谷蛋白都還有大量相似的S—S，O—N，O—O鍵，導(dǎo)致二者熱特性差異不顯著[18-19]。有研究學(xué)者[20]指出醇溶蛋白和谷蛋白間疏水基數(shù)量的差異會導(dǎo)致淀粉糊化所需要的溫度和熱量不同，進(jìn)而對糊化溫度和焓值產(chǎn)生影響，與試驗結(jié)果不同，可能是組成面團(tuán)中蛋白質(zhì)總量太少，其中的疏水基隨著醇谷比產(chǎn)生的差異不顯著造成的。

表1 醇谷比對蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表2醇谷比對面團(tuán)熱力學(xué)特性的影響

Table2Effectsofdifferentgliadingluteninratioonthethermodynamicpropertiesofdough

醇谷比(g/g)熱變性溫度Tp/℃焓值ΔH/(J·g-1)0︰161.53±0.449.23±0.121︰362.10±0.779.40±0.071︰162.53±0.479.47±0.133︰163.56±0.489.49±0.121︰063.03±0.859.56±0.15

2.3 醇谷比對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響

不同醇谷比的面團(tuán)彈性模量和黏性模量頻率掃描圖分別見圖1、2。從圖1、2可以看出，在(0.1～10.0 Hz)的振蕩頻率范圍內(nèi)，隨著振蕩頻率的增加，各組的彈性模量和黏性模量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，面團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)生了強(qiáng)烈的交聯(lián)作用[21]，表現(xiàn)為一種典型的弱凝膠動態(tài)流變學(xué)圖譜。并且彈性模量都大于黏性模量(G″)，說明不同醇谷比的面團(tuán)主要體現(xiàn)固體的特性，即面團(tuán)還主要以彈性為主。此外，在同一振蕩頻率下，隨著醇谷比的增加，彈性模量和黏性模量呈現(xiàn)下降的趨勢，主要與醇溶蛋白呈現(xiàn)流體特性和谷蛋白呈現(xiàn)固體特性[22]有關(guān)，這是由醇溶蛋白和谷蛋白自身的分子結(jié)構(gòu)和分子間作用力所決定的[2-3]。

圖1 不同醇谷比的面團(tuán)彈性模量頻率掃描圖

Figure 1 Frequency sweeps of storage modulus of dough made from reconstituted flour for different treatments of gliadin glutenin

圖2 不同醇谷比的面團(tuán)黏性模量頻率掃描圖

Figure 2 Frequency sweeps of loss modulus of dough made from reconstituted flour for different treatments of gliadin glutenin

醇谷比對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響見表3。由表3可知，當(dāng)振蕩頻率為5 Hz時，隨著醇谷比的增加，各處理的彈性模量和黏性模量都呈現(xiàn)下降的趨勢，差異顯著(P<0.05)；流變損耗角tanδ為0.45～0.48時，差異不顯著(P>0.05)，說明面團(tuán)的彈性模量較黏性模量下降得更快，導(dǎo)致面團(tuán)的流體性質(zhì)在不斷增強(qiáng)，主要是由醇溶蛋白和谷蛋白分子量大小和分子間的作用力的差異造成的，根據(jù)現(xiàn)代聚合物理論，認(rèn)為蛋白的流變性受分子量大小影響，分子量越大，黏彈性則越好[23-24]。

2.4 醇谷比對速凍水餃品質(zhì)的影響

不同醇谷比處理面粉制作速凍水餃的感官評分見表4。隨著醇谷比的增加，重組面粉制作速凍水餃的感官品質(zhì)總評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，醇谷比1∶1 (g/g)時速凍水餃的感官評分最高。這主要是因為醇溶蛋白和谷蛋白的合理配比是形成面筋的主要成分，面筋含量的多少和質(zhì)量與速凍水餃品質(zhì)關(guān)系密切[25]。

表3醇谷比對面團(tuán)流變學(xué)特性的影響?

Table3Effectofdifferentgliadingluteninratioontherheologicalpropertiesofdough(5Hz)

醇谷比(g/g)彈性模量G′/kPa粘性模量G″/kPa流變損耗角Tanδ(G″/ G′)0︰129.37±0.26c13.26±0.17c0.45±0.003a1︰328.23±0.40b13.23±0.18c0.47±0.001b1︰126.40±0.32b12.37±020b0.47±0.005b3︰124.40±0.41a11.67±0.17b0.48±0.014c1︰022.04±0.81a10.47±0.33a0.48±0.017c

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2.5 相關(guān)性分析

不同醇谷比處理的重組面粉制作的速凍水餃與面團(tuán)二級結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)特性和流變特性的相關(guān)性分析見表5。從表5中可以看出，速凍水餃品質(zhì)與面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)、面團(tuán)的熱變形和流變性存在相關(guān)性，但根據(jù)試驗數(shù)據(jù)顯示相關(guān)性均不高。這主要是因為速凍水餃的品質(zhì)受面筋質(zhì)量的影響，而面筋的形成需要滿足一定的醇谷比，過高或者過低的醇谷比都無法形成良好的面筋，因此，速凍水餃的品質(zhì)與醇谷比呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢；而面團(tuán)蛋白的二級結(jié)構(gòu)、熱變性和流變性與醇谷比呈現(xiàn)單一的變化趨勢，導(dǎo)致相關(guān)性較低。

表4 不同醇谷比處理面粉制作速凍水餃的感官評分?

? 同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

表5 速凍水餃感官評分與面團(tuán)蛋白二級結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)特性和流變特性的相關(guān)性

3 結(jié)論

運(yùn)用分離重組的方法，研究了小麥蛋白的重組對面團(tuán)及速凍水餃品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)醇谷比是1或者是0時，測定的結(jié)果體現(xiàn)的是醇溶蛋白和谷蛋白單體的性質(zhì)，可以得出醇溶蛋白和谷蛋白在蛋白二級結(jié)構(gòu)和流變學(xué)上存在顯著的差異(P<0.05)。當(dāng)醇谷比在0和1之間遞增時，面筋蛋白的α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角含量呈下降趨勢，β-折疊含量呈上升趨勢；熱變性溫度呈上升趨勢，差異顯著(P<0.05)，焓值呈上升趨勢，差異不顯著(P>0.05)；同一振蕩頻率下，重組體系的彈性模量和黏性模量呈下降趨勢，流變損耗角tanδ呈上升趨勢；速凍水餃的感官總分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)醇谷比為1∶1 (g/g)時速凍水餃感官得分最高為87.27，此時制作的速凍水餃凍后形態(tài)完好、無裂紋、表面光滑，煮后外觀顏色均一、完好無損、爽口不粘牙，有韌性和咬勁，餃子湯清晰、透明、無渾濁。

研究通過改變面粉蛋白質(zhì)中醇溶蛋白和谷蛋白的質(zhì)量比，利用醇溶蛋白和麥谷蛋白自身性質(zhì)改善面粉所制得面團(tuán)的特性，為速凍水餃的品質(zhì)提升提供了一種新的思路，對產(chǎn)品的開發(fā)和品質(zhì)的改良具有重要意義。由于試驗條件和時間的限制，無法獲得100%純度的醇溶蛋白和谷蛋白，造成獲得的最佳比存在一定的誤差，因而，在今后的研究中，需要創(chuàng)造相應(yīng)的條件，這也為后續(xù)的研究提供了方向。