小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布和食用品質(zhì)的影響

郝 明 ， 周惠明 *，2

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122；2.現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023）

莜麥又稱為裸燕麥，是一種營養(yǎng)豐富的雜糧，主要產(chǎn)地在內(nèi)蒙古、河北等地。莜麥的蛋白質(zhì)、維生素含量居于谷物的首位。莜麥一般需要經(jīng)過炒制，制粉，然后制成食品[1]。莜面是用莜麥粉制作的面條，是人們喜愛的一種傳統(tǒng)食品。

由于莜麥粉不含面筋蛋白，與其它雜糧一樣，制成的面條品質(zhì)較差。國內(nèi)有學(xué)者通過擠壓成型的方式改善雜糧面條品質(zhì)，如魏益民等[2]利用雙螺桿擠壓機(jī)研究水分含量和擠壓溫度對蕎麥和玉米面條的影響；有學(xué)者使用添加劑來改善雜糧面條的品質(zhì)，如馬薩日娜等[3]通過添加玉米淀粉、沙篙膠等添加劑改善燕麥方便面的品質(zhì)；趙麗芹等[4]研究了在莜麥粉中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%小麥粉，通過擠壓、冷凍等工序，制成冷凍莜面的工藝。

為改善冷凍莜面的加工特性和食用品質(zhì)，使之具有食用方便、口感好、保質(zhì)期長的特點(diǎn)，作者研究了小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布和食用品質(zhì)的影響，旨在為莜面食品的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

莜麥粉（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.31%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.25%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.22%，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%）：內(nèi)蒙古蒙清農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司產(chǎn)品；小麥面筋蛋白（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.35%，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77.76%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.44%，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60%）：安徽瑞福祥食品有限公司產(chǎn)品；異硫氰酸熒光素（FITC）、羅丹明B：美國Fluka公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

20442HP和面機(jī)：加拿大雷鳥食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；饸饹機(jī)：金匯緣食品機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MDF-U5412超低溫冰箱：日本三洋電器集團(tuán)產(chǎn)品；物性測試儀：英國SMS公司產(chǎn)品；DSC8500差示掃描量熱儀：Perkin Elmer有限公司產(chǎn)品；RVA4500快速黏度分析儀：瑞典Perten儀器公司產(chǎn)品；核磁共振分析儀：紐邁有限公司產(chǎn)品；LSM710激光共聚焦顯微鏡：德國蔡司公司產(chǎn)品；CM1950冰凍切片機(jī)：德國徠卡公司產(chǎn)品；K9840自動凱氏定氮儀：上海海能實(shí)驗儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 實(shí)驗方法

1.3.1 冷凍莜面的制作工藝流程 將莜麥粉質(zhì)量的 0%、6%、8%、10%、12%、14%加入小麥面筋蛋白放入和面機(jī)中混合均勻，加入60℃一定量的去離子水，保證面團(tuán)的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.84%。和面機(jī)的轉(zhuǎn)速為2 r/s，和面時間為5 min，將和好的面團(tuán)放入密封容器醒發(fā)5 min，醒發(fā)好的面團(tuán)放入饸烙機(jī)的擠壓腔內(nèi)，擠壓桿下降的速度為2 cm/s，擠壓好的莜面使用鋼絲切斷后，放入1 000 W的電爐燒開的水中。初煮至最佳蒸煮時間，撈出莜面放入5℃的冷水中冷卻1 min，撈出瀝干1 min。4.5號自封袋裝入20根莜面，-40℃速凍，待中心溫度降到-18℃后，放入-18℃冰箱凍藏待用。復(fù)煮時，將沒有解凍的冷凍莜面放入微沸的去離子水中煮制60 s，期間使用筷子翻動。

1.3.2 冷凍莜面的蒸煮損失的測定 制作生莜面并稱取100 g，用1 000 W的電爐上煮沸1 000 mL的去離子水，生莜面放入沸水中煮至最佳蒸煮時間，莜面冷卻速凍后進(jìn)行凍藏，收集煮莜面的湯，使用電磁爐蒸發(fā)其中的水分，使其體積下降到100 mL，冷卻到室溫后轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶定容。量取100 mL定容液于250 mL已恒重的燒杯中，在紅外爐上蒸發(fā)掉大部分水分后，將燒杯轉(zhuǎn)移到105°C烘箱中烘至恒重。燒杯的質(zhì)量增加量為m1，冷凍莜面的質(zhì)量為m2。在1 000 W的電磁爐煮沸的去離子水中復(fù)熱60 s后測定復(fù)煮損失，測定方法與初煮損失類似，在紅外爐上蒸發(fā)掉大部分水分后，將燒杯轉(zhuǎn)移到105°C烘箱中烘至恒重，燒杯的質(zhì)量增加量為m3。L1為冷凍莜面的初煮損失率（%）；L2為復(fù)煮損失率（%）。按以下公式計算：

式中：m1為冷凍莜面初煮時燒杯質(zhì)量增加量，（g）；m2為復(fù)煮的冷凍莜面的質(zhì)量，（g）；m3為冷凍莜面復(fù)煮時燒杯質(zhì)量增加量，（g）。

1.3.3 冷凍莜面斷條率的測定 將生莜面使用1000W的電爐煮制后，撈入5℃冷水中，斷裂莜面的總數(shù)為N1，饸饹機(jī)磨頭的孔數(shù)即莜面的總數(shù)為N2，數(shù)出20根莜面放入4.5號自封袋，速凍后冷凍。冷凍莜面復(fù)煮60 s，斷裂的莜面的總數(shù)為N3，B1為冷凍莜面的初煮斷條率（%）；B2為復(fù)煮斷條率（%）。按以下公式計算：

式中：N1為冷凍莜面初煮時斷面數(shù)，根；N2為初煮冷凍莜面總數(shù)，根；N3為冷凍莜面復(fù)煮時斷面數(shù)，根。

1.3.4 冷凍莜面質(zhì)構(gòu)的測定 參照 Luo等[6]的方法測定冷凍莜面的質(zhì)構(gòu)特性。冷凍莜面復(fù)煮60 s后使用A/LKB-F探頭進(jìn)行物性分析，測試速度為1 mm/s，測試后速度為1 mm/s，距離為10 mm，每個樣品做10次平行。

1.3.5 冷凍莜面的感官評價 選擇10名經(jīng)過訓(xùn)練的感官評價員 （20～50歲的男女比例為1∶1），參考SB/T10068-92“面條質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)”從色澤、表觀狀態(tài)、適口性、韌性、黏性、斷條和食味 7個方面對冷凍莜面進(jìn)行感官評價。

1.3.6 莜麥粉快速黏度分析 （RVA） 參考GB/T 24853-2010分別測定小麥面筋蛋白質(zhì)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0%、6%、8%、10%、12%、14%的莜麥粉的糊化黏度[7]。

1.3.7 冷凍莜面的可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定 參照鄭子懿[8]的方法測定冷凍莜面的可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Hw為可凍結(jié)水的焓變，W1為冷凍莜面的可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）。按照以下公式進(jìn)行計算：

式中：Hw為冷凍莜面的熔化焓值，（J/g）；Hi為純水結(jié)冰的熔化焓值，（J/g）；Tw為冷凍莜面的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（%）。

1.3.8 冷凍莜面核磁共振成像分析（MRI） 不同小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冷凍莜面復(fù)熱后，用2張濾紙吸去莜面表面多余水分，取1根直的復(fù)熱的莜面放入2 mL樣品瓶中，使莜面高度不超過3 cm，用生料帶封口，將其放入核磁共振成像儀的線圈中，進(jìn)行測試，然后使用偽彩軟件進(jìn)行圖像處理。

1.3.9冷凍莜面的微觀結(jié)構(gòu)測定 （CLSM） 參考Silva等[9]的方法使用激光共聚焦顯微鏡觀察冷凍莜面的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理與分析 采用SPSS 20和Origin 9.0處理數(shù)據(jù)和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復(fù)煮的蒸煮損失的影響

蒸煮損失反映面條在煮制過程中干物質(zhì)的損失，也反映面條的糊湯程度，是評價面條品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，面條糊湯越嚴(yán)重，蒸煮損失越大[10]。趙煜等[11]通過在馬鈴薯面條中添加小麥面筋蛋白的方式，降低面條的烹煮損失率。吳港城等[12]通過添加一定量的小麥面筋蛋白到小麥面條中，也發(fā)現(xiàn)面條的蒸煮品質(zhì)提升。由圖1可知，小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)由6%增加到10%，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的蒸煮損失都顯著（P＜0.05）下降。這可能由于添加6%到10%的小麥面筋蛋白，吸水形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將莜麥淀粉固定在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使淀粉溶出減少。當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%增加到14%時，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的蒸煮損失沒有明顯變化。這可能由于繼續(xù)添加小麥面筋蛋白對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的促進(jìn)效果不明顯。當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的蒸煮損失的改良效果明顯。

圖1 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復(fù)煮的蒸煮損失的影響Fig.1 Effect of gluten addition on cooking loss of precooking and reheating frozen oat noodles

2.2 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復(fù)煮的斷條率的影響

莜面的斷條率反映莜面煮制后的碎面量，表征莜面的品質(zhì)。由圖2可知，小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)由6%增加到10%，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的斷條率都顯著（P＜0.05）下降。這可能由于加入適量小麥面筋蛋白，吸水形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷凍莜面的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，不易斷裂。當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%增加到14%時，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的斷條率沒有明顯變化。這可能由于繼續(xù)添加小麥面筋蛋白對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的促進(jìn)作用不明顯。當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時，冷凍莜面初煮和復(fù)煮的斷條率的改良效果明顯。

圖2 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復(fù)煮的斷條率的影響Fig.2 Effect of gluten addition on broken rate of precooking and reheating frozen oat noodles

2.3 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面的復(fù)煮剪切強(qiáng)度的影響

利用質(zhì)構(gòu)儀剪切莜面來模擬咀嚼的過程，剪切強(qiáng)度作為評價冷凍莜面品質(zhì)的又一重要指標(biāo)，當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%到8%時，冷凍莜面的剪切強(qiáng)度下降，可能由于少量小麥面筋蛋白的加入，破壞淀粉的凝膠結(jié)構(gòu)，所以剪切強(qiáng)度下降。當(dāng)小麥面筋蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%到14%時，冷凍莜面的剪切強(qiáng)度增加，可能由于小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，所以冷凍莜面的剪切強(qiáng)度更大。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%～10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面品質(zhì)較好，與感官評價的結(jié)果相吻合。

圖3 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面剪切強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of gluten addition on shear strength of frozen oat noodles

2.4 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面感官評價的影響

添加一定量的小麥面筋蛋白，面條的感官品質(zhì)提升[13]。表1為添加小麥面筋蛋白后的冷凍莜面感官結(jié)果。添加小麥面筋蛋白后，冷凍莜面的色澤沒有明顯變差，但表觀狀態(tài)明顯變好。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的小麥面筋蛋白，冷凍莜面的適口性提升，但是添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%到14%時，冷凍莜面適口性變差。添加小麥面筋蛋白后，韌性提高，黏性下降，斷條率也明顯下降，食味品質(zhì)有所下降。加入小麥面筋蛋白后，冷凍莜面的感官結(jié)果變好。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面的感官評分明顯高于空白組的冷凍莜面。當(dāng)小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%到14%時，感官評分沒有明顯提高。

2.5 添加小麥面筋蛋白對莜麥粉糊化黏度的影響

通過RVA測得在加熱和冷卻過程中莜麥粉糊化特性的變化，莜麥粉的糊化特性與體系中淀粉顆粒的膨脹和破裂有關(guān)[14]。隨著小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，莜麥粉的峰值黏度明顯減小，出峰時間提前，谷值黏度和最終黏度都明顯減小。與熊柳等[15]人的研究結(jié)果一致。

圖4 添加小麥面筋蛋白對莜麥粉糊化黏度的影響Fig.4 Effect of gluten addition on paste viscosity of oat flour

圖5 添加小麥面筋蛋白對莜面可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.5 Effect of gluten addition on frozen water content of oat noodles

2.6 添加小麥面筋蛋白對莜面可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定原理是自由水和凍結(jié)束縛水結(jié)晶行為的不同，可利用DSC測定可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)[16]?？蓛鼋Y(jié)水含量反映冷凍莜面中形成冰晶的水分含量，可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的冷凍莜面品質(zhì)較好。小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的冷凍莜面的可凍結(jié)水含量高于空白組。這可能由于加入少量小麥面筋蛋白破壞了原有的淀粉凝膠結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致冷凍莜面的可凍結(jié)水含量上升，冷凍莜面結(jié)合水的能力下降。小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)由6%增加到14%，冷凍莜面的可凍結(jié)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯下降，這可能由于面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，導(dǎo)致冷凍莜面結(jié)合水的能力增強(qiáng)。

表1 不同小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冷凍莜面的感官評分表Table 1 Sensory quality of frozen oat noodles with different contents of gluten

2.7 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布的影響

使用MRI觀察冷凍莜面的水分分布，冷凍莜面的表面呈紅色，表明 H質(zhì)子密度高，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高；中心呈綠色，表明H質(zhì)子密度低，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。圓形面條經(jīng)過煮制后，水分分布狀態(tài)為同心圓較好。國內(nèi)外有學(xué)者通過MRI研究面團(tuán)和面條的水分分布來研究面條品質(zhì)的優(yōu)劣。Lai等[17]利用MRI技術(shù)研究了小麥面條在煮制和儲藏過程中水分的遷移，發(fā)現(xiàn)面條的煮制時間和儲存時間影響水分的遷移。Bernin等[18]研究認(rèn)為面條煮制過程中，表面到內(nèi)部淀粉逐漸吸水溶脹，表面水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，內(nèi)部水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低。Irie等[19]通過MRI觀察不同煮制時間的面條的水分分布情況，發(fā)現(xiàn)面條外表面快速吸水膨脹，水分呈現(xiàn)同心圓分布。未添加小麥面筋蛋白的冷凍莜面的水分?jǐn)U散，水分分布無明顯梯度?？赡苡捎诳瞻捉M的冷凍莜面沒有面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉形成的凝膠結(jié)構(gòu)中的水分易擴(kuò)散，冷凍莜面水分分布不佳，進(jìn)而影響冷凍莜面口感。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的小麥面筋蛋白，冷凍莜面水分呈現(xiàn)同心圓梯度分布，外層水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，內(nèi)層水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，冷凍莜面的水分分布更好，反映在宏觀品質(zhì)上為不粘牙、沒有明顯黏連、彈性較好。這與冷凍莜面的感官結(jié)果一致。

圖6 不同小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冷凍莜面的核磁共振成像圖Fig.6 MRI of frozen oat noodles with different contents of gluten

2.8 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面的微觀結(jié)構(gòu)的影響

激光共聚焦顯微鏡能夠觀察食品中淀粉和蛋白的分布及形態(tài)[20]。GUO等[21]使用CLSM發(fā)現(xiàn)加堿促進(jìn)蛋白質(zhì)的交聯(lián)，形成蕎麥面中連續(xù)的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖7中，淀粉糊化呈現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，添加小麥面筋蛋白后，淀粉分布與形態(tài)圖無明顯變化 。a2到f2為冷凍莜面的蛋白質(zhì)分布及形態(tài)圖。隨著小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，蛋白質(zhì)呈現(xiàn)連續(xù)分布，形成良好的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。a3到f3為冷凍莜面的淀粉和蛋白質(zhì)的復(fù)合圖。從圖中可以看出，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%到10%的小麥面筋蛋白，與空白組相比，黑色孔隙明顯減少，冷凍莜面被冰晶破壞的程度減小，淀粉填充率升高，冷凍莜面微觀結(jié)構(gòu)更加致密，與蒸煮損失減少和韌性彈性提高的品質(zhì)相吻合。

圖7 不同小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)冷凍莜面的激光共聚焦圖Fig.7 CLSM of frozen oat noodles with different contents of gluten

3 結(jié) 語

隨著小麥面筋蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，冷凍莜面的初煮和復(fù)煮的蒸煮損失明顯下降，初煮和復(fù)煮的斷條率明顯下降。當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%時，冷凍莜面的初煮和復(fù)煮的蒸煮損失，初煮和復(fù)煮的斷條率沒有明顯變化。添加10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面質(zhì)構(gòu)和感官較未添加小麥面筋蛋白的冷凍莜面顯著（P＜0.05）改善。添加10%的小麥面筋蛋白后，冷凍莜面熟制過程中的黏度下降，莜面的粘連程度下降；可凍結(jié)水含量下降；MRI圖像表明冷凍莜面的水分呈現(xiàn)同心圓梯度分布；CLSM圖像表明冷凍莜面中黑色孔隙少，冰晶破壞小，微觀結(jié)構(gòu)致密。這些內(nèi)在結(jié)構(gòu)與主要組分的變化均表明冷凍莜面品質(zhì)提升。