面條加工過(guò)程中蛋白質(zhì)組分的變化規(guī)律

李翠翠 陸啟玉 馬宇翔 閆慧麗 劉紫鵬

（1 河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院 鄭州450001 2 南陽(yáng)理工學(xué)院張仲景康養(yǎng)與食品學(xué)院 河南南陽(yáng)473000）

作為需求量最大的面制品之一， 面條被研究了多年。 科學(xué)家從小麥粉組分到加工工藝再到品質(zhì)監(jiān)控與保持均做了大量細(xì)致的研究。 如Jekle等[1]和Joshi 等[2]考察了蛋白質(zhì)和淀粉對(duì)面團(tuán)體系的流變特性、微觀結(jié)構(gòu)的影響；Huang 等[3]研究了淀粉顆粒對(duì)面制品的黏彈性和質(zhì)構(gòu)的影響。 面條的加工工藝并不復(fù)雜，主要工序包括和面、熟化、壓延等，如生產(chǎn)掛面，還需進(jìn)行干燥，然而，各工序都極大地影響面條的最終品質(zhì)。比如和面時(shí)間、機(jī)械攪拌的強(qiáng)度直接影響S-S 的交聯(lián)， 和面時(shí)間不足、攪拌時(shí)間短會(huì)導(dǎo)致面絮不均勻，面筋網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展不充分，而高強(qiáng)度攪拌又會(huì)破壞新形成的S-S，導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)變?nèi)酢?干燥工藝中溫度不超過(guò)45 ℃條件下干燥3.5～4 h 所得掛面質(zhì)量比較穩(wěn)定等[4-5]。Bruneel 等[6]考察了意大利面加工過(guò)程中-SH 和SS 的變化情況， 蛋白質(zhì)在意面干燥時(shí)可聚合形成S-S，當(dāng)然，溫、濕度條件很重要，在相對(duì)濕度65%、溫度低于60 ℃條件下，麥谷蛋白就會(huì)發(fā)生聚合作用， 醇溶蛋白在溫度超過(guò)68 ℃才會(huì)發(fā)生聚合，烹煮工藝會(huì)使干意面內(nèi)部蛋白質(zhì)進(jìn)一步聚合。 王晶晶[7]考察了白水面條制備過(guò)程中自由-SH 的變化規(guī)律，然而沒有和S-S 的變化結(jié)合起來(lái)，缺乏系統(tǒng)性的分析。

綜上所述， 目前的研究多從宏觀角度聚焦蛋白質(zhì)等主要組分的含量、質(zhì)量、種類對(duì)面條最終品質(zhì)的影響， 極少關(guān)注加工過(guò)程各工藝點(diǎn)的變化。對(duì)-SH、S-S 的研究則是直接引入巰基乙醇、 尿素等有毒試劑進(jìn)行試驗(yàn)，易引入或生成新物質(zhì)。本文先用食品級(jí)亞硫酸鈉 （Na2SO3）處理谷朊粉并以4%的含量加入小麥特一粉，得到不同-SH、S-S 含量的混合粉， 系統(tǒng)研究面條加工中的7 個(gè)工藝點(diǎn)（和面、面絮熟化、面片熟化、壓延切條、鮮濕面水煮、恒溫恒濕干燥、室溫干燥）上蛋白質(zhì)組分的變化規(guī)律， 為研究-SH、S-S 鍵含量對(duì)面條品質(zhì)的影響機(jī)理打好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

谷朊粉，河南德大食品公司；無(wú)水Na2SO3，濟(jì)南昌諾生物技術(shù)有限公司；特一粉，鄭州金苑面業(yè)有限公司；其它試劑均為分析純級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-7504 單光束-紫外分光光度計(jì)，上海欣茂儀器有限公司；FOSS2300 凱氏定氮儀，瑞典FOSS公司；FW-200 高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；LGJ-18C 型真空冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司； DT5-4B 離心機(jī)，北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司； JHMZ200 和面機(jī)， 北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；JMTD168/140 實(shí)驗(yàn)面條機(jī)，北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面粉的制備及-SH、S-S 含量測(cè)定 谷朊粉的制備參考李翠翠等[8]的方法。將制備好的面筋蛋白按4%的量添加到特一粉中， 攪拌均勻后復(fù)水，待水分含量達(dá)到14%時(shí)停止復(fù)水，備用。以特一粉原粉作空白，記為樣品1，添加4%的經(jīng)0，0.1，0.3，0.5，0.7，1，1.5 mg/g 的Na2SO3處理的含面筋蛋白的面粉，分別記為樣品2，3，4，5，6，7，8，然后，依據(jù)Li 等[9]和Hu 等[10]的方法測(cè)定混合粉的-SH、S-S含量。

1.3.2 面條的制備及取樣 鮮濕面條的制備工藝參考Zhang 等[11]的方法并略有改動(dòng)。 將100 g 面粉同蒸餾水（添加量為吸水率的一半）在和面機(jī)中混合120 s，面絮用4 層濕紗布封盆口，室溫熟化30 min，通過(guò)實(shí)驗(yàn)面條機(jī)壓面，輥間距為2.95 mm，壓面1 次，三折合片后壓面1 次，兩折合片后壓面1次。迅速用4 層濕紗布封盆口室溫熟化20 min，調(diào)整輥間距2.45 mm，壓面3 次。 調(diào)整輥間距為1.75 mm，壓面3 次，然后調(diào)整輥間距1 mm，再壓面3次。 第3 次時(shí)直接用2 mm 寬的面刀切成面條，裝入自封袋中備用。

干面條的制備工藝：將濕面條掛在圓木棍上，放入恒溫（約40°C）、恒濕（相對(duì)濕度70%）箱內(nèi)干燥10 h，隨后室溫干燥10 h，小心取出干面條并裝入自封袋中備用。

按表1 中的時(shí)間點(diǎn)取樣品并置于速凍箱（-40°C）中快速冷凍，然后在真空冷凍干燥條件下干燥樣品，粉碎后過(guò)篩，測(cè)定蛋白質(zhì)組分。 關(guān)于不同工藝點(diǎn)的取樣， 以特一粉原粉制面過(guò)程中取的樣作為空白，記為面樣1；添加4%的經(jīng)0，0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.5 mg/g 的Na2SO3處理的含面筋蛋白的面粉制面過(guò)程中取的樣分別記為面樣2，3，4，5，6，7，8。

表1 面條加工過(guò)程中的取樣時(shí)間Table 1 Sampling time in noodle-making process

1.3.3 蛋白質(zhì)組分的提取、測(cè)定 參照Weiss 等[12]的方法提取并測(cè)定各工藝點(diǎn)清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、麥谷蛋白的含量。 取粉碎、過(guò)篩后的樣品1 g，先用蒸餾水提取清蛋白， 后用0.5 mol/L NaCl 溶液提取球蛋白， 最后用體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液提取醇溶蛋白。 殘余物用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%SDS 溶液提取，上述步驟均重復(fù)3 次，合并上清液得SDS 可溶性麥谷蛋白。 蛋白質(zhì)含量采用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定，換算系數(shù)為5.7。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制。數(shù)據(jù)在P＜0.05 水平上的顯著性用SPSS 17.0 軟件中的Duncan 分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 谷朊粉和特一粉成分分析

經(jīng)測(cè)定本文所用谷朊粉蛋白質(zhì)含量為77.68%， 純度較高。 面粉中蛋白質(zhì)含量為9.67%（屬于中筋粉），淀粉含量為72.21%，二者的灰分和脂肪含量較低，各指標(biāo)符合試驗(yàn)要求。

2.2 面粉中SH、SS 鍵含量分析

由表2 可知，特一粉的游離-SH、總-SH、S-S鍵含量均顯著低于混合粉的（P＜0.05）。 混合粉各樣品的游離-SH 含量呈顯著上升（從1.62 μmol/g升至3.23 μmol/g），-SS 鍵含量則從13.93 μmol/g顯著降至12.46 μmol/g， 總-SH 含量沒有顯著變化。 游離-SH 和S-S 鍵比值是特一粉的最小，樣品8 的最大，各組間存在顯著差異（P＜0.05）。 這說(shuō)明Na2SO3作為一種還原劑，將面筋蛋白的S-S鍵部分?jǐn)嗔殉捎坞x-SH。處理后的面筋蛋白按4%的比例添加于特一粉中， 可顯著影響特一粉的游離-SH、S-S 鍵含量及二者之比，對(duì)總-SH 含量影響不大。

圖1 小麥面筋蛋白和特一粉的基本組成Fig.1 Basic compositions of wheat gluten protein and flour

表2 樣品中游離-SH、總-SH、S-S 鍵和游離-SH/S-S 比值的變化Table 2 The concentrations of free -SH， total -SH， S-S and ratio of free -SH/S-S in flour samples

2.3 面條加工過(guò)程中蛋白質(zhì)組分的變化

圖2 面條制備過(guò)程中清蛋白含量的變化Fig.2 Changes of albumin content during noodle-making process

圖3 面條制備過(guò)程中球蛋白含量的變化Fig.3 Changes of globulin content during noodle-making process

2.3.1 清蛋白、球蛋白的變化 由圖2、3 可知，各面樣的清蛋白、球蛋白含量無(wú)明顯差異。比較各工藝點(diǎn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 濕面條水煮后的清蛋白含量明顯下降，降幅為65%～80%，而球蛋白含量在濕面條水煮后并無(wú)變化， 兩種蛋白質(zhì)在其余工藝點(diǎn)的含量也無(wú)變化規(guī)律。 由于添加的面筋蛋白中幾乎沒有清蛋白、球蛋白，因此，特一粉與混合粉制備的面條中清蛋白、球蛋白總含量無(wú)明顯差異。這兩種蛋白質(zhì)主要影響面條的營(yíng)養(yǎng)和蒸煮損失。 因本試驗(yàn)中制備面條和煮面用水均未加食鹽等鹽類，故在水煮過(guò)程中僅溶出大量的水溶性清蛋白，鹽溶性的球蛋白未溶出。 而劉銳等[13]以3 個(gè)品種的小麥粉制備的面條為研究對(duì)象，得出清蛋白、球蛋白含量在煮面后大幅度下降的結(jié)論， 其主要是制備面條時(shí)加入1%的食鹽所致， 與本文結(jié)果不同。況偉等[14]在粉質(zhì)儀中和面，取樣后發(fā)現(xiàn)清蛋白、球蛋白含量的變化無(wú)明顯規(guī)律。

2.3.2 醇溶蛋白的變化 如圖4 所示， 空白面條樣品的醇溶蛋白含量顯著低于添加面筋蛋白組（P＜0.05），而添加面筋蛋白的7 個(gè)面樣間無(wú)明顯的變化規(guī)律。 由于麥谷蛋白和醇溶蛋白均含有S-S，且醇溶蛋白中是分子內(nèi)S-S， 因此混合粉中-SH、S-S 含量不同并不能說(shuō)明是醇溶蛋白的。 此外，面條加工過(guò)程受多種因素的影響， 比如實(shí)驗(yàn)員的熟練程度，輥間距的調(diào)整，面片熟化的溫、濕度等，這些都會(huì)帶來(lái)結(jié)果上的誤差。 濕面條水煮后的醇溶蛋白含量顯著低于其它工藝點(diǎn)的數(shù)值， 降幅約67%。 這是因?yàn)槌^(guò)90°C 的水煮過(guò)程中，麥谷蛋白和醇溶蛋白通過(guò)SH-S-S 的交換反應(yīng)發(fā)生共價(jià)交聯(lián)作用，且遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理。 另外，由于聚合反應(yīng)速率常數(shù)受水傳遞速度的影響較大，該反應(yīng)速度要快于蒸制或焙烤時(shí)的聚合速度[15]，因此提取的醇溶蛋白的含量就會(huì)顯著下降。 各面樣中醇溶蛋白含量在熟化、壓延切條、干燥等工藝點(diǎn)并無(wú)明顯變化。

圖4 面條制備過(guò)程中醇溶蛋白含量的變化Fig.4 Changes of prolamin content during noodle-making process

根據(jù)王靈昭等[16]的報(bào)道，醇溶蛋白含量在面樣熟化、煮面后顯著下降，而在壓延切條后略有升高。 此研究中熟化和壓延切條工序結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果并不一致，分析原因有三：一是文獻(xiàn)[16]所用原料粉為商用面包專用粉和餅干專用粉， 與本試驗(yàn)所用中筋粉的面筋蛋白含量、 組成及醇溶蛋白分子結(jié)構(gòu)差異較大；二是文獻(xiàn)[16]采用手工和面5 min 后熟化面塊， 與本試驗(yàn)工藝點(diǎn)差異明顯：機(jī)械和面的本質(zhì)是將面粉和水混合攪拌， 手工和面時(shí)對(duì)面團(tuán)搓揉，形成的面團(tuán)更加連續(xù)均勻，更易促進(jìn)醇溶蛋白分子與麥谷蛋白的交聯(lián)[17]，因此熟化后醇溶蛋白含量下降顯著；三是文獻(xiàn)[16]中面條壓延間距（2mm-3.5mm-1mm）及次數(shù)（共6 次）與本試驗(yàn)的不同。 此外，文獻(xiàn)[16]中測(cè)定醇溶蛋白前干燥面條的方式為40°C 真空干燥，溫度對(duì)蛋白質(zhì)交聯(lián)也有影響，使壓延切條工序的結(jié)果存在差異。

圖5 面條制備過(guò)程中SDS 可溶性麥谷蛋白含量的變化Fig.5 Changes of SDS-soluble glutenin content of samples in noodle-making process

2.3.3 SDS 可溶性麥谷蛋白的變化 表3 顯示同一面樣， 各取樣點(diǎn)的SDS 可溶性麥谷蛋白含量差異顯著。 圖5 顯示面條制備過(guò)程中SDS 可溶性麥谷蛋白含量的變化情況。表4 顯示對(duì)同一取樣點(diǎn)，各面樣的SDS 可溶性麥谷蛋白含量差異顯著。 特一粉所制面條的SDS 可溶性麥谷蛋白含量顯著低于混合粉的（P＜0.05），這是由于添加4%的面筋蛋白（約含40%的麥谷蛋白）所致。 縱向比較面樣2～8，SDS 可溶性麥谷蛋白含量呈增大趨勢(shì)， 且大部分樣品間差異顯著（P＜0.05），這與S-S 含量有關(guān)。 各樣品中SDS 可溶性麥谷蛋白含量在面絮熟化、面片熟化以及壓延切條工序略有升高。 師俊玲[18]研究了掛面和方便面制備工藝，麥谷蛋白提取率在醒發(fā)后面絮和濕面條狀態(tài)點(diǎn)逐漸降低，這與本文結(jié)果一致。 這些變化可歸因于面絮熟化過(guò)程仍是水合作用的繼續(xù)， 水合作用可通過(guò)塑化性影響提高蛋白質(zhì)分子的流動(dòng)性或者導(dǎo)致蛋白質(zhì)的解聚[19-20]，而面絮壓延時(shí)的機(jī)械壓力可為面片提供拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致一部分麥谷蛋白大聚體解聚[21-22]，SDS 可溶性麥谷蛋白含量升高。 濕面條干燥后的SDS 可溶性麥谷蛋白含量變化幅度較小， 而在濕面條水煮后出現(xiàn)較顯著的下降趨勢(shì)。 面條水煮過(guò)程中不僅發(fā)生-SH 氧化促進(jìn)麥谷蛋白聚合， 還會(huì)發(fā)生-SH、S-S 交換反應(yīng)促進(jìn)麥谷蛋白和醇溶蛋白共價(jià)交聯(lián)，最終麥谷蛋白含量減少。

表3 各面樣不同取樣點(diǎn)之間SDS 可溶性麥谷蛋白含量的變化（%）Table 3 Changes of SDS-soluble glutenin content of different noodle-making points for all samples（%）

表4 各取樣點(diǎn)8 種面樣之間SDS 可溶性麥谷蛋白含量的變化（%）Table 4 Changes of SDS-soluble glutenin content of different samples for eight kinds of noodle-making points（%）

3 結(jié)論

將不同濃度亞硫酸鈉（Na2SO3）處理的小麥面筋蛋白加入面粉， 得到不同-SH、S-S 鍵含量的面粉，用它制備面條，在面條的7 個(gè)主要工藝點(diǎn)（和面、面絮熟化、面片熟化、壓延切條、鮮濕面水煮、恒溫恒濕干燥、室溫干燥）提取蛋白質(zhì)組分，考察它們的變化規(guī)律。 結(jié)果表明，各面樣的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量無(wú)明顯差異，濕面條水煮后的清蛋白含量明顯下降， 醇溶蛋白含量顯著低于其它工藝點(diǎn)的數(shù)值。比較面樣2～8 發(fā)現(xiàn)，SDS 可溶性麥谷蛋白含量呈增大趨勢(shì)，其含量在面絮熟化、面片熟化以及壓延切條工序略有升高。 濕面條干燥后的數(shù)值變化幅度較小， 而在濕面條水煮后出現(xiàn)較明顯的下降趨勢(shì)。 本研究揭示了-SH、S-S 鍵變化對(duì)面條加工過(guò)程中蛋白質(zhì)組分的影響規(guī)律，為后續(xù)探討面條品質(zhì)的影響因素提供理論依據(jù)，也為面筋蛋白的基團(tuán)研究奠定了基礎(chǔ)。