面條加工過程中蛋白質(zhì)中巰基和二硫鍵的變化規(guī)律

李翠翠，馬宇翔，閆慧麗，劉紫鵬

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

中國人吃面條的習(xí)慣起源于2000 多年前的漢代[1]。隨著食品技術(shù)與機(jī)械的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)面條的生產(chǎn)工藝越來越穩(wěn)定、成熟，面條的種類也越來越多。據(jù)2019年中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會面制品分會統(tǒng)計(jì)，從2016年至2018年，中國掛面行業(yè)的總產(chǎn)量從600 萬t 增加到812 萬t，同比增長了4%[2]。目前，對面條的研究主要集中在面條的原料、工藝配方、品質(zhì)變化、貯藏特性等方面，如在小麥籽粒遺傳特性和加工品質(zhì)、制粉技術(shù)、各種生物酶活性（如淀粉酶、脂肪氧化酶及多酚氧化酶等）、小麥粉組分及其特性等方面均做了大量細(xì)致的研究。

Jekle 等[3]研究了淀粉、面筋蛋白在加熱過程中的相互作用及二者比值與水分添加量的關(guān)系，結(jié)果表明，面筋蛋白含量的增加可延遲淀粉的糊化作用。Corinne 等[4]采用核磁波譜技術(shù)，比較研究了小麥淀粉基礎(chǔ)模型體系和含水量相同的面團(tuán)體系，發(fā)現(xiàn)面團(tuán)中的淀粉在熱處理過程中的復(fù)雜變化與面筋蛋白的變性及水-其它生物聚合物的相互作用有關(guān)。Chen 等[5]證實(shí)面筋蛋白的添加比例和類型對小麥淀粉的糊化指標(biāo)（峰值黏度、低谷黏度和峰值時(shí)間）有顯著影響。面條的主要加工工藝包括和面、熟化、壓延、干燥、切條等，每個(gè)步驟都對面條的品質(zhì)有重大影響。一般而言，和面時(shí)間、機(jī)械攪拌強(qiáng)度以及是否為真空和面、真空度均會直接影響SS 鍵的交聯(lián)。如果和面時(shí)間、攪拌時(shí)間短，則面筋網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展不充分；若攪拌強(qiáng)度過高，則會破壞新形成的SS 鍵，使得面筋網(wǎng)絡(luò)發(fā)生崩潰。王杰等[6]研究發(fā)現(xiàn)掛面的含水量、抗彎強(qiáng)度等指標(biāo)與烘房溫、濕度密切相關(guān)。Fu[7]認(rèn)為合適的干燥溫度不僅利于掛面品質(zhì)，還可節(jié)約成本。通常，當(dāng)主干燥區(qū)的溫度不高于45 ℃，干燥3.5～4 h 時(shí)，掛面品質(zhì)較穩(wěn)定[8]。郭穎[9]研究證實(shí)45～75 ℃干燥的掛面中SS 鍵含量較高，65～75 ℃干燥的掛面品質(zhì)較好。Bruneel 等[10]研究了意面制備過程中SH、SS 鍵的狀態(tài)變化，結(jié)果表明，在意面干燥階段，蛋白質(zhì)發(fā)生聚合作用，形成新的SS 鍵，麥膠蛋白會在相對濕度65%，溫度不超過60 ℃時(shí)發(fā)生聚合，而只有當(dāng)溫度超過68 ℃時(shí)，醇溶蛋白才會發(fā)生聚合作用。意面烹煮時(shí)，其內(nèi)部的蛋白質(zhì)會發(fā)生進(jìn)一步聚合作用。

目前相關(guān)研究多以蛋白質(zhì)為獨(dú)立對象，考察加工條件及工藝對其影響，并以面條最終品質(zhì)指標(biāo)為依據(jù)，缺乏具體加工過程中各主要工藝點(diǎn)的數(shù)據(jù)。此外，普遍采用直接在試驗(yàn)體系中添加氧化劑、還原劑等的方法，會引入或者生成其它物質(zhì)，干擾試驗(yàn)結(jié)果。在前期對蛋白質(zhì)組分研究的基礎(chǔ)上[11]，采用亞硫酸鈉（Na2SO3）處理面筋蛋白，并按4%的質(zhì)量比加入小麥特一粉中，制得不同SH 和SS 鍵含量的面粉樣品，選取面條加工中的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）取樣，探究各面樣的醇溶蛋白、GMP 中的SH 和SS 鍵含量的變化規(guī)律，為面筋蛋白結(jié)構(gòu)變化和面條品質(zhì)的改善奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

面筋蛋白，河南德大食品公司；亞硫酸鈉（食品級），濟(jì)南昌諾生物技術(shù)有限公司；特一粉，河南鄭州金苑面業(yè)有限公司；其它試劑均為分析純級。

1.2 主要儀器與設(shè)備

UV-7504 型單光束-紫外分光光度計(jì)，上海欣茂儀器有限公司；JHMZ200 型針式和面機(jī)、JMTD168/140 型實(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 面粉樣品的制備和SH、SS 鍵含量測定 面筋蛋白的制備參考李翠翠等[11]的方法。面粉樣品的制備參考Li 等[12]的報(bào)道。特一粉原粉做對照樣品，添加Na2SO3（質(zhì)量濃度分別為0，0.1，0.3，0.5，0.7，1，1.5 mg/g） 處理的面筋蛋白的面粉分別記為試驗(yàn)組a，b，c，d，e，f，g。各面粉樣品的SH 和SS 鍵含量測定參考Hu 等[13]的方法。

1.3.2 面條樣品的制備及取樣 面條的制備工藝詳見Li 等[12]的描述。選取的7 個(gè)工藝點(diǎn)分別為和面（和面機(jī)攪拌120 s 后的面絮）、面絮熟化（面絮室溫熟化30 min）、面片熟化（2.95 mm 輥間距壓面3 次并熟化20 min）、壓延切條（面刀切成面條）、鮮濕面水煮（濕面條放入沸水中煮約4.5 min）、恒溫恒濕干燥（濕面條直接放入恒溫恒濕箱干燥10 h）、室溫干燥（室溫干燥10 h）。所取樣品經(jīng)快速冷凍、真空干燥、粉碎過篩后備用。

1.3.3 蛋白質(zhì)組分的提取、測定 根據(jù)Weiss 等[14]報(bào)道的方法，提取醇溶蛋白和GMP，二者的SH、SS 鍵含量測定參考1.3.1 節(jié)所述方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 作試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 面筋蛋白和特一粉成分分析

面筋蛋白的蛋白質(zhì)、水分、淀粉、脂肪和灰分含量分別是77.68%，11.50%，8.71%，0.95%，1.48%；特一粉的蛋白質(zhì)、水分、淀粉、脂肪和灰分含量分別是9.67%，13.50%，72.21%，0.78%，0.55%；兩者的灰分和脂肪含量較低，其它指標(biāo)符合試驗(yàn)要求。

2.2 面粉中SH、SS 鍵含量分析

如表1所示，對照組的游離SH、總SH、SS 鍵含量及游離SH/SS 比值均顯著低于試驗(yàn)組。各試驗(yàn)組樣品的游離SH 含量呈顯著上升的趨勢，SS鍵含量則從13.93 μmol/g 下降為12.46 μmol/g，總SH 含量無明顯變化，游離SH/SS 鍵比值顯著升高?？梢姡€原劑Na2SO3可導(dǎo)致面筋蛋白的SS 鍵發(fā)生部分?jǐn)嗔?，并被還原為游離SH 狀態(tài)，本文采用的面粉樣品的制備方法合理、可行，基于此開展的后續(xù)研究數(shù)據(jù)科學(xué)、有效。

表1 面粉樣品中游離SH、總SH、SS 鍵和游離SH/SS 比值的變化Table 1 The concentrations of free SH，total SH，SS bonds，and ratio of free SH/SS in flour samples

2.3 面條加工過程中醇溶蛋白的SH、SS 鍵變化規(guī)律

圖1、圖2為面條加工過程中各工藝點(diǎn)提取的醇溶蛋白中游離SH 和SS 鍵含量變化情況。游離SH 和SS 鍵含量變化幅度相對較小，不考慮面條水煮工藝點(diǎn)的情況下，游離SH 和SS 鍵含量的變化范圍分別為3.29～4.97 μmol/g 和5.0～6.82 μmol/g。面樣1，2，3，4 的含量之間無明顯差異，對面樣5，6，7，8 而言，游離SH 含量逐漸增大，SS 鍵含量逐漸減小，然而它們的增減幅度并不大，這意味著Na2SO3處理面筋蛋白時(shí)，對α，γ-醇溶蛋白分子內(nèi)SS 鍵的破壞作用相對較小。整體比較分析各個(gè)工序的變化趨勢可知，壓延切條工序的游離SH含量輕微上升，SS 鍵含量輕微下降；相較其它6個(gè)工序，面條水煮后的游離SH 含量整體下降較明顯，同時(shí)SS 鍵含量顯著上升；其它工藝點(diǎn)的游離SH 和SS 鍵含量變化不明顯。

圖1 面條制作過程中醇溶蛋白中游離SH 含量變化Fig.1 Changes of free SH content of gliadin in noodle-making process

圖2 面條制作過程中醇溶蛋白中SS 鍵含量變化Fig.2 Changes of SS bonds content of gliadin in noodle-making process

2.4 面條加工過程中GMP 的SH、SS 鍵變化規(guī)律分析

由于面條蒸煮后蛋白質(zhì)已經(jīng)變性，無法提取GMP，因此在本部分不討論水煮工藝點(diǎn)GMP 中游離SH 和SS 鍵含量的變化情況。圖3、圖4為面條加工的6 個(gè)工藝點(diǎn)提取的GMP 中游離SH 和SS鍵含量的變化情況。游離SH 和SS 鍵含量變化幅度相對較大，面樣1，2，3 的含量基本接近，而對面樣4～8 而言。游離SH 含量逐漸增大，最高為面樣8，壓延切條后達(dá)15.7 μmol/g，SS 鍵含量逐漸減小，最低為面樣8 壓，延切條后達(dá)20.59 μmol/g，且增減幅度也越來越大。在面片第1 次壓延熟化后，游離SH 含量略微升高，SS 鍵含量略微下降，壓延切條后游離SH 含量顯著上升，SS 鍵含量顯著下降。與鮮濕面相比，干面條的游離SH 含量略有下降，SS 鍵含量變化不明顯。

分析面樣1 和面樣2 發(fā)現(xiàn)，醇溶蛋白和GMP中游離SH 和SS 鍵含量均大致相同，說明添加的面筋蛋白SH 和SS 鍵含量與特一粉本身含有的面筋蛋白SH 和SS 鍵含量基本相同，這保障了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。與GMP 相比，醇溶蛋白中的游離SH 和SS 鍵含量較低，變化幅度也較小。這是由于麥谷蛋白本身就含有較多含硫氨基酸，而GMP 中同時(shí)含有分子內(nèi)和分子間SS 鍵。Na2SO3最先與分子間SS 鍵相互作用，當(dāng)這些SS 鍵斷裂后，暴露出更多的被麥谷蛋白包裹的醇溶蛋白，而醇溶蛋白又是疏水性多肽借助鏈內(nèi)SS 鍵形成的單體蛋白[15]。因此，二者的游離SH 和SS 鍵含量基本上此消彼長，即SH 和SS 鍵的交換反應(yīng)占主導(dǎo)。

3 結(jié)論

圖3 面條制作過程中麥谷蛋白大聚體中游離SH 含量變化Fig.3 Changes of free SH content of GMP in noodle-making process

圖4 面條制作過程中麥谷蛋白大聚體中SS 鍵含量變化Fig.4 Changes of SS bonds content of GMP in noodle-making process

本文將不同質(zhì)量濃度Na2SO3處理的面筋蛋白加入特一粉，得到含有不同SH、SS 鍵含量的面粉并用其制作面條，在面條制作的7 個(gè)主要工藝點(diǎn)，提取醇溶蛋白和GMP，考察其SH、SS 鍵變化規(guī)律。結(jié)果表明，各混合粉樣品的游離SH、SS 鍵含量及二者之比存在顯著差異，而總SH 含量變化不顯著。面條加工各工藝點(diǎn)提取的醇溶蛋白中游離SH 和SS 鍵含量變化幅度相對較小，對面樣5～8 而言，游離SH 含量逐漸增大，SS 鍵含量逐漸減小，增減幅度并不顯著，壓延切條后游離SH 含量輕微上升，SS 鍵含量輕微下降，面條煮后游離SH 含量明顯下降，相應(yīng)地SS 鍵含量顯著上升；面條加工各工藝點(diǎn)提取的GMP 中游離SH 和SS 鍵含量的變化幅度相對較大，面樣4～8 的游離SH含量逐漸增大，SS 鍵含量逐漸減小，且增減幅度也越來越大，壓延切條后游離SH 含量顯著上升，SS 鍵含量顯著下降，與鮮濕面相比，干面條的游離SH 含量略有下降。本研究揭示了面條加工過程對蛋白質(zhì)組分SH、SS 鍵的影響規(guī)律，為后續(xù)探討面條品質(zhì)的影響因素提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，也為面筋蛋白的基團(tuán)研究奠定了基礎(chǔ)。