面筋蛋白對(duì)小麥粉理化性質(zhì)及面包烘焙品質(zhì)的影響

楊劍婷，夏樹鳳，周 琴，王 笑，蔡 劍，黃 梅，戴廷波，姜 東

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部小麥區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心，江蘇南京 210095；2.揚(yáng)州市邗江區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，江蘇揚(yáng)州 225100)

近年來，我國(guó)優(yōu)質(zhì)專用小麥品種發(fā)展較快，生產(chǎn)上出現(xiàn)了不少優(yōu)質(zhì)面包專用小麥(強(qiáng)筋小麥)品種，但因品種的生態(tài)適應(yīng)性、穩(wěn)定性和栽培措施等原因，我國(guó)生產(chǎn)的強(qiáng)筋小麥達(dá)標(biāo)率仍很低，2015年僅為4.8%[1-2]。許多面粉加工企業(yè)依賴進(jìn)口優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥來滿足高筋粉的生產(chǎn)需求[3]。

小麥面筋蛋白占小麥蛋白質(zhì)含量的85%，主要成分是醇溶蛋白和麥谷蛋白。醇溶蛋白是分子量較小的單體蛋白，組分間依靠氫鍵、疏水鍵以及分子內(nèi)二硫鍵聯(lián)結(jié)，形成較緊密的三維結(jié)構(gòu)，為面團(tuán)提供粘著性和延展性[4-5]。麥谷蛋白以蛋白質(zhì)肽鏈間二硫鍵和分子內(nèi)二硫鍵相互結(jié)合，形成大分子聚合體，使面團(tuán)具有一定的彈性[6]。面筋蛋白使面團(tuán)具有持水性、黏結(jié)性、粘彈性，對(duì)小麥粉的烘焙品質(zhì)起著決定性的作用[7]，可作為一種高效的綠色面粉增筋劑，用于高筋粉和面包專用粉的生產(chǎn)[8]。Esteller等[9]研究發(fā)現(xiàn)，加入面筋蛋白粉后的漢堡包具有較長(zhǎng)的貨架期和更加優(yōu)良的質(zhì)構(gòu)。Codina等[10]和Dhaka等[11]研究表明，添加面筋蛋白可以強(qiáng)化小麥面粉面團(tuán)的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)的流變學(xué)特性和面包烘焙品質(zhì)。劉玉秀等[12]研究表明，添加一定量的面筋蛋白能提高小麥粉面包和饅頭的感官綜合評(píng)價(jià)總分。

不同研究者所用材料不同，其研究結(jié)果存在一定差異。目前，對(duì)不同專用小麥品種面粉添加面筋蛋白的效應(yīng)尚缺乏系統(tǒng)的研究。本研究擬以3種不同筋力類型的小麥品種為材料，研究添加自身面筋蛋白對(duì)小麥粉理化特性及其面包烘焙品質(zhì)的影響，以明確不同類型小麥最適宜的面筋添加量，為我國(guó)優(yōu)質(zhì)面包專用粉的生產(chǎn)提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以弱筋小麥品種寧麥13(NM13)、中筋小麥品種揚(yáng)麥16(YM16)和強(qiáng)筋小麥品種鄭麥9023(ZM9023)為材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

使用ZS70-Ⅱ型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)(涿州市糧油機(jī)械廠)進(jìn)行磨粉，出粉率70%左右。參照GB/T 5506.1-2008標(biāo)準(zhǔn)，利用手洗法分別提取出各供試材料的濕面筋，使用Alpha 1-4 LDplus型冷凍干燥機(jī)對(duì)提取的濕面筋進(jìn)行冷凍干燥，用FW100型萬能粉碎機(jī)粉碎后，過100 μm篩；按照面粉0(CK)、7%、8%、9%、10%、11%的比例添加到原面粉中。每個(gè)品種每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 面粉理化性質(zhì)測(cè)定

蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用凱氏定氮法；面筋含量測(cè)定采用GB/T 5506.1-2008方法，利用JMC-IIIB 型面筋洗滌儀提取面筋，測(cè)定干、濕面筋含量和面筋指數(shù)；沉降值測(cè)定按照GB/T 15685-1995法進(jìn)行。

GMP含量測(cè)定按照Weegels等[13]的方法，稍作改變。0.05 g配粉中加入1 mL 1.5% SDS提取液，常溫下15 500 r·min-1離心15 min，棄上清液，用2 mL 1.5%SDS溶液清洗2次，倒置瀝干，加入2 mL0.2% NaOH溶液，渦旋搖勻30 min，加入3 mL雙縮脲試劑，搖勻靜置30 min，測(cè)定沉淀中氮含量作為GMP的近似值。

糊化特性測(cè)定按照Zhu等[14]方法，采用澳大利亞NewPort快速粘度分析儀Super-3(Rapid Visco Analyzer super-3型，RVA)，按照AACC 76-21標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。將3.5 g配粉放于25 mL去離子水樣品缽中，攪拌均勻后置于快速粘度分析儀中測(cè)量粘度。

1.3.2 面團(tuán)粉質(zhì)參數(shù)的測(cè)定

粉質(zhì)參數(shù)測(cè)定參照GB/T 14614-2006方法，準(zhǔn)確稱取10 g面粉放置于Brabender Farinograph E型粉質(zhì)儀(Duisburg, 德國(guó))的10 g揉面缽中，按照面粉含水量添加蒸餾水于揉面缽中，調(diào)至面團(tuán)稠度在500±20 FU范圍內(nèi)，測(cè)定面團(tuán)吸水量、面團(tuán)形成時(shí)間和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。

1.3.3 面包制作及品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

面包的制作按照GB/T14611-2008法，面包體積采用油菜籽置換法測(cè)定[15-16]。面包質(zhì)構(gòu)參數(shù)測(cè)定采用Stable Micro Systems TA.XT Plus物性測(cè)試儀對(duì)面包進(jìn)行TPA測(cè)試，將面包切成25 mm厚的薄片，使用P/50探頭，測(cè)前速度為 2 mm·s-1，測(cè)試、測(cè)后速度1 mm·s-1，壓縮程度50%，數(shù)據(jù)采集速率200 p·s-1，停留時(shí)間5 s，觸發(fā)力5 g[17]。

感官指標(biāo)評(píng)定：選擇 6 名品評(píng)員，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14611—2008 方法對(duì)感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)分。

色澤的測(cè)定參照Zhong等[18]方法，使用杭州彩譜公司的CS-10色差計(jì)對(duì)面團(tuán)、面包表皮、包芯色澤進(jìn)行測(cè)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SigmaPlot 12.5和Excel 2010軟件進(jìn)行處理和作圖，采用SPSS 17.0進(jìn)行方差分析與顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 添加面筋蛋白對(duì)面粉理化性質(zhì)的影響

2.1.1 對(duì)面粉蛋白質(zhì)和面筋含量的影響

從圖1可以看出，隨著面筋蛋白添加量的增加，配粉的蛋白質(zhì)和干、濕面筋含量呈持續(xù)上升趨勢(shì)。在相同的添加量下，配粉的蛋白質(zhì)和干、濕面筋含量均是強(qiáng)筋鄭麥9023最高，中筋揚(yáng)麥16次之，弱筋寧麥13最低。當(dāng)面筋蛋白添加量為11%時(shí)，寧麥13、揚(yáng)麥16和鄭麥9023配粉的蛋白質(zhì)含量分別較對(duì)照提高了74.9%、72.9%和64.8%；干面筋含量分別較對(duì)照提高了88.7%、70.0%和58.5%；濕面筋含量分別較對(duì)照提高了93.1%、75.0%和70.8%，因?yàn)閺?qiáng)筋小麥粉本身的蛋白質(zhì)及干、濕面筋含量較大，所以添加面筋蛋白的調(diào)高率低于中、弱筋小麥粉。

NM13:寧麥13；YM16：揚(yáng)麥16；ZM9023：鄭麥9023。圖柱上不同字母表示差異在0.05水平顯著。下同。

面筋指數(shù)的變化與蛋白質(zhì)和干、濕面筋含量有所不同。寧麥13面粉的面筋指數(shù)顯著低于揚(yáng)麥16和鄭麥9023，揚(yáng)麥16與鄭麥9023的面筋指數(shù)差異不顯著。同一品種不同配粉的面筋指數(shù)差異不顯著。添加相同量面筋蛋白，寧麥13的面筋指數(shù)顯著低于揚(yáng)麥16和鄭麥9023，揚(yáng)麥16和鄭麥9023的面筋指數(shù)差異不明顯。

2.1.2 對(duì)面粉SDS沉降值及GMP含量的影響

三個(gè)品種配粉的SDS沉降值和GMP含量均隨面筋蛋白添加量的增加呈上升趨勢(shì)(圖2)。在面筋蛋白添加量相同的條件下，SDS沉降值和GMP含量均表現(xiàn)為鄭麥9023>揚(yáng)麥16>寧麥13。添加11%的面筋蛋白后，寧麥13、揚(yáng)麥16和鄭麥9023配粉的沉降值分別較對(duì)照提高了 22.3%、28.0%和31.5%，GMP含量分別上升了 90.1%、93.7%和93.9%，強(qiáng)筋小麥粉的調(diào)高最為明顯。

圖2 添加不同比例面筋蛋白對(duì)面粉SDS沉降值以及GMP含量的影響

2.1.3 對(duì)面粉糊化特性的影響

隨著面筋蛋白添加量的增加，配粉的峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最終粘度和回升值都呈下降趨勢(shì)(表1)。在同一面筋蛋白添加量下，被測(cè)粘度參數(shù)值均表現(xiàn)為寧麥13>揚(yáng)麥16>鄭麥9023。隨面筋蛋白添加量的增加，不同品種的被測(cè)糊化指標(biāo)變化幅度不盡相同，寧麥13的峰值粘度、低谷粘度和最終粘度受面筋蛋白添加量的影響較大，在11%的面筋蛋白添加量下，峰值粘度、低谷粘度和最終粘度分別較對(duì)照下降了14.3%、18.2%和19.3%，揚(yáng)麥16、鄭麥9023與寧麥13的變化趨勢(shì)基本一致，但變化幅度較小。配粉糊化溫度和糊化時(shí)間則隨面筋添加量的增加呈上升趨勢(shì)，三個(gè)品種變化趨勢(shì)一致。

表1 添加不同比例面筋蛋白對(duì)面粉糊化特性的影響

2.2 添加面筋蛋白對(duì)面團(tuán)粉質(zhì)參數(shù)的影響

與對(duì)照相比，添加面筋蛋白顯著提高了面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間(表2)，寧麥13、揚(yáng)麥16和鄭麥9023面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的提高幅度分別是74.1%～118.9%、64.1%～96.9%和48.3%～95.1%。面團(tuán)的弱化度隨著面筋蛋白的添加量增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；相同處理下，鄭麥9023的面團(tuán)弱化度最小，寧麥最大。面團(tuán)的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)和吸水率均隨面筋蛋白的添加量增加而顯著上升；相同處理下，鄭麥9023的面團(tuán)吸水率始終最大，其次為揚(yáng)麥16，寧麥13最低。

表2 添加不同比例面筋蛋白對(duì)粉質(zhì)參數(shù)的影響

2.3 添加面筋蛋白對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)面包質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

由圖3可以看出，隨著面筋蛋白添加量的提高，面包體積呈明顯的上升趨勢(shì)，三個(gè)品種表現(xiàn)一致。但品種間存在差異，相同的面筋蛋白添加量下，面包體積始終以鄭麥9023最高，揚(yáng)麥16次之，寧麥13最低。三個(gè)品種面包體積的變化速率都呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，寧麥13和揚(yáng)麥16在面筋蛋白添加量小于9%時(shí)，面包體積的增長(zhǎng)較快，當(dāng)面筋蛋白添加量大于9%時(shí)，體積變化速率大幅度下降，面筋蛋白添加量為9%時(shí)，對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)含量分別是17.29%和17.99%，鄭麥9023面包體積變化速率轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在8%的添加量下，對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)含量是18.05%(圖1)。

*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

隨著面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性均呈下降趨勢(shì)。寧麥13和揚(yáng)麥16面筋蛋白添加量在7%～9%范圍內(nèi)，變化速率較大，下降明顯，添加量大于9%時(shí)變化減緩；鄭麥9023面包硬度和咀嚼性的速率變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)則出現(xiàn)在8%的添加量處。在相同處理下，寧麥13的硬度和咀嚼性始終最大，揚(yáng)麥16次之，鄭麥9023最小。

彈性、內(nèi)聚力和回復(fù)性變化趨勢(shì)一致，隨著面筋蛋白添加量增加，三個(gè)指標(biāo)都在增大，但變化速率并不一致，寧麥13、揚(yáng)麥16在添加量小于9%、鄭麥9023在添加量小于8%時(shí)，變化速率較大，此后變化速率下降，上升緩慢。相同處理下，彈性、內(nèi)聚力和回復(fù)性的數(shù)值始終是鄭麥9023>揚(yáng)麥16>寧麥13。

2.3.2 對(duì)面包色澤的影響

由表3可以看出，隨著面筋蛋白添加比例的增加，面團(tuán)、面包表皮和面包包芯的色澤L*值呈下降趨勢(shì)，表明添加面筋蛋白的使面團(tuán)、面包表皮和面包包芯的白度降低，顏色變深；3個(gè)品種表現(xiàn)一致。a*值代表被測(cè)物體的紅綠程度，隨著面筋蛋白添加比例的增加，面團(tuán)、面包表皮和面包包芯的a*都出現(xiàn)小幅度的下降，表明面團(tuán)和面包表皮的紅色程度略微下降，同時(shí)包芯的綠色程度略微上升。b*值代表被測(cè)物體的藍(lán)黃程度，隨著面筋蛋白添加比例的增加，面團(tuán)、面包表皮和面包包芯的黃色程度加深，但變化幅度較小。

表3 添加不同比例面筋蛋白對(duì)面團(tuán)、面包表皮及包芯色澤的影響

2.3.3 對(duì)面包感官品質(zhì)的影響

圖4顯示，隨著面筋蛋白添加比例的增加，面包的感官品質(zhì)評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。相比對(duì)照，當(dāng)添加量在11%時(shí)，寧麥13、揚(yáng)麥16和鄭麥9023的感官品質(zhì)總得分分別上升了116.7%、95.25%和84.22%。各項(xiàng)評(píng)分中，面包體積和面包芯紋理結(jié)構(gòu)的得分上升較多，在11%的面筋蛋白添加量下，寧麥13體積和面包芯紋理結(jié)構(gòu)得分分別上升了500.0%和100.1%，揚(yáng)麥16分別上升了 322.2%和71.4%，鄭麥9023分別上升了 283.3%和55.6%。相同處理下，面包的感官品質(zhì)總分始終為鄭麥9023>揚(yáng)麥16>寧麥13。相同面筋蛋白添加量下，不同品種的感官品質(zhì)總分變化幅度并不相同，寧麥13和揚(yáng)麥16的面筋添加量在7%～9%時(shí)，面包的感官品質(zhì)評(píng)分上升較快，之后趨于平緩；鄭麥9023的面筋添加量在7%～8%時(shí)，感官品質(zhì)評(píng)分上升較快。

3 討 論

生產(chǎn)面包需要優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥，而我國(guó)強(qiáng)筋小麥原料不足，通過添加面筋蛋白，能夠改善面粉理化性質(zhì)，提高烘焙品質(zhì)。

3.1 添加面筋蛋白對(duì)面粉及面團(tuán)品質(zhì)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，配粉中的蛋白質(zhì)、GMP含量以及SDS沉降值都隨著面筋蛋白添加量的增加呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，但由于添加的是原來小麥的面筋，配粉的強(qiáng)度(面筋指數(shù))不會(huì)發(fā)生明顯變化。在添加量相同的條件下，各個(gè)指標(biāo)值始終是強(qiáng)筋(鄭麥9023)>中筋(揚(yáng)麥16)>弱筋(寧麥13)。添加面筋蛋白顯著提高了配粉面團(tuán)的形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，使面團(tuán)的弱化度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。淀粉糊化特性中的粘度參數(shù)都隨著面筋蛋白的添加而有所下降，而糊化溫度與糊化時(shí)間都呈現(xiàn)略微的上升趨勢(shì)，這種變化趨勢(shì)與Barak等[19]的研究結(jié)果一致。配粉的粘度參數(shù)值與面包的品質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)，添加相同比例的面筋蛋白后，三個(gè)品種的蛋白含量差異不大，但粘度參數(shù)差異卻很大，高蛋白含量品種的粘度參數(shù)顯著低于中等和低蛋白含量品種。淀粉糊化度與面包的口感和面包體積有關(guān)，淀粉糊化太多會(huì)使面包口感發(fā)黏，面包體積小[20-21]?？梢姷矸鄣暮匦砸灿绊懥嗣姘暮姹浩焚|(zhì)，即使在蛋白質(zhì)含量接近的情況下，烘焙品質(zhì)仍有一定差異。

3.2 添加面筋蛋白對(duì)面包烘焙品質(zhì)的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著面筋蛋白的添加，面包體積增大，感官評(píng)分升高，這與Codina[10]的研究結(jié)果一致。面包硬度是指面包樣品獲得指定形變所需要的力，咀嚼性是指將面包樣品咀嚼成吞咽時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量[22]，硬度與咀嚼性一般與面包烘烤品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[23]；內(nèi)聚力反映樣品內(nèi)部黏結(jié)緊密程度和抵抗外界破壞能力；回復(fù)性反映變形樣品在同樣速度、壓力條件下的恢復(fù)程度，彈性指變形樣品在去除壓力后恢復(fù)到變形前的高度比率，內(nèi)聚力、回復(fù)性和彈性一般與面包品質(zhì)呈正相關(guān)[24]。本研究表明，隨著面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性呈下降趨勢(shì)，彈性、內(nèi)聚力和回復(fù)性呈不斷上升趨勢(shì)，表明添加面筋蛋白明顯改善了面包的質(zhì)構(gòu)特性。Dhaka等[11]也發(fā)現(xiàn)，隨著面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性呈下降趨勢(shì)，內(nèi)聚力呈上升趨勢(shì)，且面包質(zhì)構(gòu)的改善在制作面包潛力最弱的小麥上更為明顯。

0、7、8、9、10、11代表添加面筋蛋白的百分比。

色澤是烘焙產(chǎn)品的感官品質(zhì)指標(biāo)，是影響消費(fèi)者對(duì)面包產(chǎn)品接受程度的關(guān)鍵因素[25]。隨著面筋蛋白的添加，面包的表皮和包芯色澤都在加深、變暗，外觀逐漸變差；感官品質(zhì)評(píng)分結(jié)果也顯示，面包包芯色澤的評(píng)價(jià)得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。可見面筋蛋白添加過量，會(huì)導(dǎo)致面包色澤變暗，外觀品質(zhì)下降，影響銷售。

當(dāng)面筋蛋白添加到一定范圍時(shí)，面包質(zhì)構(gòu)參數(shù)的改善出現(xiàn)了報(bào)酬遞減現(xiàn)象，改良效果變緩。就寧麥13和揚(yáng)麥16而言，在9%的添加量下，面包品質(zhì)改善速率減緩，面團(tuán)相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量為17.29%、17.99%，而鄭麥9023則出現(xiàn)在8%的添加量處，其面團(tuán)相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量為18.05%。說明不同蛋白含量的品種，在添加面筋后，當(dāng)?shù)鞍缀砍^18%左右，質(zhì)構(gòu)參數(shù)改良效果變緩。齊琳娟等[26]的研究表明，過多的添加面筋蛋白會(huì)造成蛋白質(zhì)和濕面筋含量過高，導(dǎo)致面包芯孔壁開裂，形成大孔洞，造成面包質(zhì)量的下降，同時(shí)會(huì)增加生產(chǎn)成本，與本研究結(jié)果類似。

我國(guó)農(nóng)戶規(guī)模小，品種多，雜種雜收現(xiàn)象比較普遍，造成生產(chǎn)出的面粉蛋白質(zhì)含量差異很大。本研究基于三種類型小麥配粉的研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)不同筋型小麥粉添加相應(yīng)的面筋蛋白至其蛋白質(zhì)含量達(dá)18%左右時(shí)，最利于小麥粉加工品質(zhì)的改善。雖然各筋型小麥粉添加面筋蛋白導(dǎo)致的配粉加工品質(zhì)改善有所差異，但與其原小麥粉相比，配粉的加工品質(zhì)均有所改善。

4 結(jié) 論

添加面筋蛋白能夠提高配粉的蛋白質(zhì)、干、濕面筋、GMP的含量和沉降值，增加其穩(wěn)定時(shí)間、糊化溫度，降低了面包的硬度、咀嚼性，提高了面包的體積、彈性、回復(fù)性、內(nèi)聚力，使得面包烘焙品質(zhì)得到改善。添加面筋蛋白至配粉中的蛋白質(zhì)含量在18%左右，對(duì)于面包烘焙的改善是最經(jīng)濟(jì)有 效的。