低溫花生粕粉對(duì)小麥面團(tuán)特性的影響

孫曉靜，麻琳，張麗霞，*，孔祥昌，孫強(qiáng)

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南鄭州450000；2.正陽(yáng)新地食品工業(yè)有限公司，河南駐馬店463000）

我國(guó)每年約產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)噸的花生粕，主要用于動(dòng)物飼料及非食品工業(yè)[1]。根據(jù)榨油方式的不同，花生粕可分為熱榨花生粕和冷榨花生粕，熱榨工藝中蛋白受熱變性嚴(yán)重，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受到不同程度的影響[2]；冷榨工藝得到的花生粕營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，蛋白質(zhì)含量為47%～55%，氨基酸配比合理，是一種優(yōu)質(zhì)的食用蛋白[3]，且蛋白變性程度低，深加工空間大，進(jìn)一步提高花生粕的附加值也是企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

近年來(lái)，大量學(xué)者對(duì)花生粕的綜合利用進(jìn)行研究，如提取花生蛋白，對(duì)其進(jìn)行改性，開(kāi)發(fā)其產(chǎn)物的呈味特性和功能特性[4-5]，或制備多肽、多糖，將其添加到食品中提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或改善食品特性[6-7]。此外，也有報(bào)道將花生粕直接制成食品，研究其工藝配方如花生粕咀嚼片、花生蛋白凝膠食品等[8]，而將花生粕應(yīng)用到主食中的報(bào)道較少，小麥粉加工精度高，營(yíng)養(yǎng)成分大量流失，將花生粕粉添加到小麥粉中，制成營(yíng)養(yǎng)主食，提高居民日常飲食中蛋白質(zhì)的攝入量，也為花生粕的利用提供一個(gè)新途徑。

在實(shí)際生產(chǎn)中，冷榨得到的花生粕中有10%左右的殘油，后續(xù)采用溶劑浸提的方法去除，這種花生粕添加到主食中，對(duì)風(fēng)味有不良影響，限制了冷榨花生粕在主食中的應(yīng)用。因此本試驗(yàn)取冷榨工藝后的花生粕，保留殘油，添加到小麥粉中，測(cè)定比較花生粕和小麥粉的混合粉及面團(tuán)有關(guān)性質(zhì)，研究不同添加量的花生粕粉對(duì)小麥粉脂肪酸組成、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)及小麥面團(tuán)組織狀態(tài)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的影響，為花生粕在主食中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低溫花生粕粉：由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心制備（采用低溫液壓技術(shù)將去紅衣的豫花37花生仁去油得到花生餅粕，粉碎后過(guò)60目篩備用）；小麥粉：河北金沙河面業(yè)有限責(zé)任公司；酵母：安琪酵母股份有限公司。

甲醇（色譜純）：天津賽孚瑞科技有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A氣相色譜儀：安捷倫科技（上海）有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)FTC公司；Nicolet is5型傅里葉紅外光譜儀：美國(guó)Thermo Fisher公司；S-3400NⅡ型掃描電子顯微鏡、E-1010鍍金機(jī)：日本日立公司；GT2S真空冷凍干燥機(jī)：德國(guó)SRK公司；D2X-6022 B真空干燥箱：上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；K-05型自動(dòng)定氮儀：上海晟聲自動(dòng)化分析儀器有限公司；DFY-1000搖擺式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：溫嶺市林大機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 基本成分測(cè)定

蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；粗脂肪含量測(cè)定參照GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》；水分含量的測(cè)定參照GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》；灰分含量測(cè)定參照GB 5009.4-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》。基本成分含量測(cè)定均為干基含量計(jì)。

1.3.2 花生粕粉與小麥粉混粉及其面團(tuán)的制備

按花生粕粉和小麥粉總量100 g，花生粕粉添加量分別為 15、20、25、30、35 g，與小麥粉配成混粉，以小麥粉作為對(duì)照，添加40%的蒸餾水制成面團(tuán)。

小麥粉和花生粕粉編號(hào)為WF和PM，花生粕粉-小麥粉混粉按花生粕粉的添加量15%、20%、25%、30%、35%分別編號(hào)為 F-15、F-20、F-25、F-30、F-35，小麥面團(tuán)編號(hào)為WD、花生粕粉-小麥粉面團(tuán)按花生粉的添加量15%、20%、25%、30%、35%分別編號(hào)為D-15、D-20、D-25、D-30、D-35。

1.3.3 脂肪酸組成測(cè)定

將粉樣放入索氏抽提器中，石油醚回流4 h提取脂肪，真空干燥后備用。將面團(tuán)切碎置于烘箱中低溫烘干水分，粉碎后同上方法提取脂肪。

采用三氟化硼-乙醚法（GB/T 17376-2008《動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯制備》）進(jìn)行脂肪酸甲酯化制備，根據(jù)面積歸一化法對(duì)脂肪酸組成進(jìn)行定量分析，得到各化學(xué)成分的相對(duì)含量[9]。

氣相條件為色譜柱：HP-88（60m×250μm×0.25μm）；升溫程序：120℃保持1 min，以10℃/min升至175℃保持10 min，以5℃/min升至210℃保持5 min，以10 ℃/min升至230℃保持3 min；進(jìn)樣量：10 μL。

1.3.4 面團(tuán)質(zhì)構(gòu)測(cè)試

按1.3.2制成面團(tuán)后，靜置10min后進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)試。

測(cè)試參數(shù)為探頭：P 50；操作模式：壓力測(cè)定；測(cè)試壓縮比：30%；測(cè)試速度：1 mm/s。

1.3.5 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定

將粉樣用正己烷脫脂，60℃真空干燥去除水分及殘留的正己烷。采用溴化鉀壓片法，研磨均勻壓片進(jìn)行紅外分析，同時(shí)扣除背景。將面團(tuán)切碎置于烘箱中低溫烘干水分，粉碎后脫脂，同上方法測(cè)定蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)。

對(duì)酰胺Ⅰ帶（1 600 cm-1～1 700 cm-1）進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)和曲線擬合分析，計(jì)算峰面積得到蛋白質(zhì)各二級(jí)結(jié)構(gòu)所占比例。各特征峰與蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系參考He等[10]的方法。

1.3.6 面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)觀察

將面團(tuán)固定、脫水后，用乙酸異戊酯置換兩次，24 h后將面團(tuán)真空干燥，鍍金機(jī)噴金后用掃描電鏡觀察面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)[11]，放大倍數(shù)為1 000。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計(jì)軟件IBM SPSS Statistics 20和Origin8.5對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本組分分析

對(duì)原料小麥粉、低溫花生粕粉的基本成分進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 原料基本成分Table 1 The basic ingredients of the raw material

花生粕粉中蛋白質(zhì)含量達(dá)到55%，殘留的脂肪含量占9.59%。小麥粉和花生粕粉中，灰分含量均不到1%。

2.2 脂肪酸組成分析

花生與小麥的脂肪酸組成差異較大，低溫花生粕粉中有近10%的殘油量，對(duì)混粉和面團(tuán)的脂肪酸組成均有影響，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 混粉、花生粕粉和小麥粉及其面團(tuán)脂肪酸組成Table 2 The fatty acid composition of mixed flour，peanut meal，wheat flour and their doughs

如表2所示，小麥粉（WF）中，主要脂肪酸為亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸，其中亞油酸含量最高，達(dá)到62.34%，這與劉小夢(mèng)等[12]研究結(jié)果一致?；ㄉ煞郏≒M）中，主要脂肪酸為油酸、亞油酸、硬脂酸、花生酸、花生烯酸、山崳酸和二十四碳烷酸，棕櫚油酸、亞麻酸含量較低。此外花生粕粉中，不飽和脂肪酸占比高于小麥粉，小麥粉中飽和脂肪酸棕櫚酸含量約為花生粕粉的3倍，因此小麥粉中添加花生粕粉，有利于改善主食中脂肪酸組成。

將小麥粉和花生粕粉混合后，兩者均對(duì)脂肪酸組成有影響，與小麥粉相比，棕櫚酸、亞油酸相對(duì)含量降低，油酸相對(duì)含量升高。面團(tuán)中各脂肪酸相對(duì)含量的變化與粉樣的一致，食品加工過(guò)程中，高溫處理如油炸會(huì)降低不飽和脂肪酸的不飽和度，或使飽和脂肪酸分解[13-14]，而制作主食時(shí)，將混合粉加水制成面團(tuán)的過(guò)程不影響脂肪酸組成。

普通花生中，亞油酸含量較高，在23%～57%之間[15-16]，受遺傳基因和生長(zhǎng)環(huán)境影響，品種間差異較大[17-18]，本研究中，選用的花生品種為高油酸花生，油酸含量（76.86%）遠(yuǎn)高于亞油酸（4.39%），Gong等[19]研究表明，與普通花生相比，高油酸花生可提高制品的貨架期。

2.3 質(zhì)構(gòu)分析

質(zhì)構(gòu)測(cè)試能夠客觀評(píng)價(jià)面團(tuán)內(nèi)部組織狀態(tài)，通過(guò)質(zhì)構(gòu)測(cè)試得到硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性4個(gè)特征值。添加花生粕粉對(duì)小麥面團(tuán)的影響見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，與小麥面團(tuán)相比，添加花生粕粉的面團(tuán)硬度和咀嚼性均降低，并有顯著性差異（P<0.05）?；ㄉ煞厶砑恿康陀?0%時(shí)，內(nèi)聚性和彈性與小麥面團(tuán)之間無(wú)顯著差異（P>0.05），但隨著花生粕粉添加量的增加，面團(tuán)的內(nèi)聚性和彈性均明顯降低，添加量在25%～35%時(shí)，硬度、彈性、咀嚼性與對(duì)照組相比，均有顯著差異（P<0.05），各水平之間變化差異不顯著?；ㄉ煞厶砑恿繛?5%時(shí)，內(nèi)聚性和彈性稍高于小麥面團(tuán)。在兼顧營(yíng)養(yǎng)和口感兩方面，花生粕粉添加量不宜超過(guò)20%。

表3 不同添加量花生粕粉-小麥面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性Table 3 The textural properties of doughs of peanut meal with different additions and wheat

面團(tuán)的質(zhì)構(gòu)特性與蛋白質(zhì)有密切關(guān)系，其次是淀粉[20]。小麥的面筋蛋白與水結(jié)合形成具有黏彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是支撐面團(tuán)的骨架[21]，淀粉顆粒填充其中，而花生蛋白呈海綿狀，可截留大量水分[22]，因此硬度隨著花生粕添加量的增加逐漸降低，咀嚼性也相應(yīng)降低。內(nèi)聚性和彈性主要反映了面團(tuán)的內(nèi)部大分子的結(jié)合力，添加量為15%時(shí)，內(nèi)聚性和彈性高于小麥面團(tuán)，但兩者無(wú)顯著性差異，表明花生粕粉添加量在15%時(shí)，花生蛋白不影響小麥面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。但隨著添加量的增加，大量的花生蛋白阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，導(dǎo)致面團(tuán)的內(nèi)聚性和彈性降低。

2.4 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)

添加花生粕粉對(duì)小麥粉及其面團(tuán)中蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化影響見(jiàn)表4、表5。

表4 混粉、花生粕粉和小麥粉的蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)Table 4 The protein secondary structure of mixed flour，peanut meal and wheat flour

由表4和表5可知，小麥粉、花生粕粉、混粉及其面團(tuán)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中，β-折疊含量最高，其次是β-轉(zhuǎn)角，α-螺旋的含量與β-轉(zhuǎn)角含量相近，無(wú)規(guī)卷曲含量最低。在混粉中，添加花生粕后，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)各組分含量均發(fā)生變化，但花生粕粉添加量之間無(wú)明顯的變化趨勢(shì)，β-折疊在各花生粕粉添加量之間無(wú)顯著差異（P>0.05）。在面團(tuán)中，花生粕粉添加量為15%時(shí)，各組分含量與小麥面團(tuán)無(wú)顯著差異（P>0.05）。在添加花生粕粉的面團(tuán)中，隨著添加量的增加，β-折疊和α-螺旋含量降低，β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲含量變化呈相反趨勢(shì)。

表5 不同添加量花生粕粉-小麥面團(tuán)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)Table 5 The protein secondary structure of doughs of peanut meal with different additions and wheat

與粉樣相比，小麥面團(tuán)中β-折疊含量升高，α-螺旋、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲含量降低，添加花生粕粉的面團(tuán)中，無(wú)規(guī)卷曲含量變化較大，15%添加量時(shí)含量降低，添加量25%～35%時(shí)，其含量明顯增加。添加量超過(guò)20%時(shí)，α-螺旋含量降低。

已有報(bào)道證明，α-螺旋和β-折疊是比較有序的結(jié)構(gòu)，β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲是無(wú)序結(jié)構(gòu)[23]，β-折疊需大量氫鍵維持，其含量增加，可提高蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這可能使面團(tuán)的彈性和延展性增加[24-25]。添加花生粕粉后，少量的花生蛋白與小麥蛋白相互作用，可能對(duì)小麥蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的重排有積極作用，而花生粕粉添加量較高時(shí)，更多的花生蛋白與小麥蛋白競(jìng)爭(zhēng)水分子，影響小麥蛋白分子的伸展轉(zhuǎn)化，其有序結(jié)構(gòu)被打亂，蛋白質(zhì)形成較小的碎片，無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)增加，面團(tuán)的延展性降低。

綜上，花生粕粉的添加影響小麥蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)，在添加量為15%時(shí)，兩者無(wú)顯著差異，而超過(guò)20%后，不利于面團(tuán)組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.5 面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)

面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

從圖1中可直觀的看出面筋結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)和淀粉顆粒的形態(tài)。小麥面團(tuán)中，蛋白質(zhì)與水結(jié)合形成連續(xù)、均一的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒被包裹其中，以高度分散的形式存在[23，26]。添加不同量的花生粕粉后，面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)明顯不同，如圖1B所示，添加量為15%時(shí)，面筋結(jié)構(gòu)受花生粕粉影響較小，與圖1A小麥面團(tuán)相比，面筋結(jié)構(gòu)有少量孔洞，但交聯(lián)結(jié)構(gòu)沒(méi)有被破壞，且淀粉顆粒仍被包裹緊密。添加量為20%時(shí)，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)性受影響，包裹淀粉顆粒的程度降低，淀粉顆粒不均勻且部分浮在面筋結(jié)構(gòu)之外。添加量為25%時(shí)，面筋結(jié)構(gòu)被破壞，從圖1D中可看到斷裂的面筋結(jié)構(gòu)，大量淀粉顆粒暴露在外。由圖1E和圖1F可見(jiàn)，花生粕粉添加量達(dá)到30%時(shí)，面筋結(jié)構(gòu)松散，被嚴(yán)重破壞。

圖1 不同添加量花生粕和小麥面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 The microstructure of doughs of peanut meal with different additions and wheat

3 結(jié)論

小麥面團(tuán)質(zhì)構(gòu)特性受花生粕粉添加量的影響，當(dāng)花生粕粉添加量為20%時(shí)，面團(tuán)的內(nèi)聚性和彈性與小麥面團(tuán)之間無(wú)顯著差異。隨著花生粕粉添加量的增加，有序結(jié)構(gòu)α-螺旋和β-折疊含量降低，無(wú)序結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲含量升高，花生粕粉添加量為15%時(shí)，其對(duì)小麥面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的各組分無(wú)顯著影響。小麥面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)受花生粕粉添加量的影響，其面筋結(jié)構(gòu)受到不同程度的影響，15%添加量時(shí)，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)少量孔洞，添加量達(dá)到25%時(shí)，其面筋結(jié)構(gòu)被破壞。添加花生粕粉后，混粉及面團(tuán)中油酸含量最高，脂肪酸不飽和度增加。綜上，花生粕粉應(yīng)用到主食中，添加量應(yīng)控制在20%以?xún)?nèi)。