單甘酯降低煮制面條粘連的作用機(jī)理

常戰(zhàn)戰(zhàn)，劉云祎，林嘉諾，張龍濤*，繆 松，鄭寶東

（1 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院 福州350002 2 中愛國際合作食品物質(zhì)學(xué)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究中心 福州350002 3Teagasc 食品研究中心 愛爾蘭科克999014）

面條是一種制作簡單、食用方便的食品，中國約40%的小麥用于各種類型的面條生產(chǎn)[1]。隨著生活節(jié)奏的加快，消費(fèi)習(xí)慣和銷售行為的變化，外賣快餐成為食品消費(fèi)的主要方式之一。普通小麥面條煮后易粘連，在外賣配送過程中粘連成塊，導(dǎo)致面條的外觀、食用品質(zhì)嚴(yán)重降低，已成為制約該品類外賣銷售，影響消費(fèi)者享用的主要問題。

研究表明，烹煮過程中面條內(nèi)部的淀粉顆粒膨脹，直鏈淀粉等可溶物溶出，導(dǎo)致面條的表面黏性升高，面條之間發(fā)生粘連[2-3]。通過加水量、制面厚度等工藝處理[4]，添加單甘酯（Glyceryl monostearate，GMS）、蔗糖酯和磷脂等添加劑[5-6]，可緩解煮制面條粘連現(xiàn)象的發(fā)生。GMS 可與淀粉形成復(fù)合物，阻礙脹潤淀粉的破裂，減少游離水進(jìn)入直鏈淀粉，在一定程度能抑制淀粉的吸水性和膨脹性[7]。作為米面制品的添加物，GMS 常用于改善面條的蒸煮品質(zhì)[8-10]，目前有關(guān)GMS 對煮制面條粘連的影響未見研究報道。

本文研究面條生產(chǎn)和烹煮過程中GMS 對面團(tuán)、面條中淀粉顆粒和面筋蛋白的影響，研究GMS抑制煮制面條粘連的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中筋面粉，中糧面業(yè)有限公司產(chǎn)品；單硬脂酸甘油酯，廣州市佳力士食品有限公司產(chǎn)品；食鹽，江蘇井神鹽化股份有限公司產(chǎn)品；直鏈淀粉、支鏈淀粉測試盒，蘇州科銘生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品；溴化鉀為光譜級，其余所用試劑均為國產(chǎn)分析純級。

1.2 儀器與設(shè)備

全自動凱氏定氮儀（KjeltecTM8400），蘇州安創(chuàng)儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT plus），英國stable micro systems 公司；紫外-可見分光光度計(jì)（UV-1800 型），上海美譜達(dá)儀器有限公司；快速黏度計(jì)（TECMASTER），波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司；流變儀（Physica MCR301），奧地利安東帕（中國）有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀（VERTEX 70），布魯克（北京）科技有限公司；壓面機(jī)（FKM-240），永康市富康電器有限公司；冷凍干燥機(jī)（FDU-1200），上海愛朗儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-6），常州國華電器有限公司；臺式高速離心機(jī)（Allegra X-30），美國BECKMAN COULTER 公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 面粉基礎(chǔ)指標(biāo)的測定 水分含量的測定參照GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》；蛋白含量測定參照GB/T 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》，其中蛋白質(zhì)的換算系數(shù)取5.7；濕面筋含量的測定參照GB/T 5506.1-2008《小麥和小麥粉面筋含量第1 部分：手洗法測定濕面筋》；淀粉含量的測定使用試劑盒方法，總淀粉含量表示為直鏈淀粉含量加支鏈淀粉含量。

1.3.2 淀粉糊化特性 稱取面粉300 g，蒸餾水160 mL 于和面機(jī)中，和面均勻后將面團(tuán)放入燒杯，加入蒸餾水使面團(tuán)完全浸泡在水中，靜置20 min。先用手輕輕揉洗面團(tuán)，然后用流水沖洗面團(tuán)，淀粉水溶液用32 目篩網(wǎng)過濾，篩去脫落面筋組分。將濾液4 000×g 離心10 min 后保留沉淀部分，沉淀部分凍干粉碎后過80 目篩，得小麥淀粉[11]。

稱取淀粉2.5 g，GMS 添加量分別為淀粉質(zhì)量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，添加25 mL蒸餾水。測定的初始溫度為50 ℃，在此溫度保溫1 min，升溫至95 ℃需3 min 42 s，95 ℃恒溫2 min 30 s，溫度從95 ℃降到50 ℃需3 min 48 s，之后50 ℃恒溫2 min。測定最初10 s 以960 r/min 攪拌，之后均以160 r/min 速度旋轉(zhuǎn)，整個測試過程共需13 min[12]。每個測試樣品重復(fù)6 次，最后取3 組相近數(shù)據(jù)計(jì)算其平均值。

1.3.3 淀粉流變行為 20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）淀粉懸浮液的制備：GMS 添加量分別占淀粉干基質(zhì)量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，將GMS 置于水中加熱，使其溶脹后冷卻至室溫，然后加入淀粉混合均勻。將淀粉懸浮液移至流變儀測定平臺，壓下平板后在其周圍涂抹硅油防樣品水分散失。流變儀測試參數(shù)設(shè)置：選擇溫度掃描模式，由25 ℃升至95 ℃，再降至25 ℃，升降溫速率均為5°C/min，設(shè)置頻率1 Hz，應(yīng)變0.5%[13]。

1.3.4 面條的制備 稱取面粉300 g、水102 g、食用鹽3 g，GMS 的添加量分別為面粉質(zhì)量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%。將GMS 置于部分水中加熱使其溶脹后冷卻，并將食用鹽溶于剩余的水中。經(jīng)和面、面粒熟化、壓面、面帶熟化、切面等程序制備寬、厚均為2 mm 的生鮮面條。

1.3.5 二硫鍵含量的測定 試劑的配制：Tris-甘氨酸緩沖液：10.4 g Tris，6.9 g 甘氨酸，1.2 g EDTA，用0.1 mol/L HCl 調(diào)pH 值至8.0，定容1 000 mL。Ellman’s 試劑：稱取100 mg 5，5’-二硫基雙-2-硝基苯甲酸，使用Tris-甘氨酸緩沖液定容25 mL。

準(zhǔn)確稱取75 mg 凍干面條樣品于1 mL Tris-甘氨酸緩沖液中，混合均勻后添加4.7 g 鹽酸胍，用緩沖液定溶10 mL。測定巰基時，取1 mL 面條樣品溶液，加入4 mL 脲-鹽酸胍溶液和0.05 mL Ellman’s 試劑，混合均勻后于波長412 nm 處測定吸光度。測定二硫鍵時，取1 mL 面條樣品溶液，加入0.05 mL 巰基乙醇和4 mL 脲-鹽酸胍溶液，混合均勻后25 ℃保溫1 h，然后加入10 mL 12%三氯乙酸，繼續(xù)25 ℃保溫1 h，5 000×g 離心10 min后用5 mL 12%三氯乙酸清洗沉淀物2 次，之后將沉淀物溶于10 mL 8 mol/L 脲中，加0.04 mL 5，5’-二硫代-2-硝基苯甲酸，于412 nm 處測定吸光度[14]。

式中：A412——412 nm 吸光值；C——樣品質(zhì)量濃度（mg/mL）；D——稀釋因子，巰基取5.02，總巰基（巰基+還原二硫鍵）取10。

式中：N1——還原前的巰基數(shù)；N2——還原后的巰基數(shù)。

1.3.6 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的測定 準(zhǔn)確稱量凍干面條樣品2 mg，并添加到198 mg 溴化鉀中，用瑪瑙研缽和研棒將樣品研磨混合后壓片，制得樣品板?？諝鈷呙枞ケ尘?，波長范圍400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描時間16 s，信號掃描累次數(shù)32 次，得到紅外光譜圖。使用Omnic 和Peak Fit 軟件（版本4.12）處理數(shù)據(jù)。去基線后，使用傅里葉自解卷積和二階導(dǎo)數(shù)方法確定酰胺I 區(qū)（1 600～1 700 cm-1）的吸收峰位置和面積，使用相應(yīng)面積與酰胺I 總條帶面積之比計(jì)算各二級結(jié)構(gòu)的百分比[1，15]。

1.3.7 面條表面黏性的測定 面條表面黏性的測定選用質(zhì)構(gòu)儀Cooked Lasagne 程序，直徑36 mm的圓柱型探頭。具體操作步驟：稱取50 g 生鮮面條，在1 L 蒸餾水中微沸狀態(tài)下烹煮7 min 后撈出，瀝水后平鋪并于10，20，30 min 后測定其表面黏性。每組試驗(yàn)平行6 次。

1.3.8 面條硬度的測定 稱取25 g 生鮮面條，在500 mL 蒸餾水中微沸狀態(tài)下烹煮7 min 后撈出，瀝水后將其平鋪，分別在10，20，30 min 后取5 根面條并排放在平臺的中央，通過質(zhì)構(gòu)儀測定其硬度[16]。儀器設(shè)置：測試前、測試中和測試后速度均為2.0 mm/s；應(yīng)變70%；觸發(fā)力5.0 g。記錄硬度數(shù)值。每組試驗(yàn)平行6 次。

表1 質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)Table 1 Texture parameters

1.3.9 吸水率、蒸煮損失的測定 稱取25 g 生鮮面條（m1），在500 mL 沸水中烹煮7 min 后撈出，少量水沖洗后用5 張濾紙吸去多余的水分并稱重（m2）。收集面湯和沖洗水，用蒸餾水補(bǔ)至500 mL。搖勻后取100 mL 放入干燥燒杯（洗滌并烘干至恒重m3）中，在105 ℃烘箱中烘干至恒重（m4）[17]。每組試驗(yàn)重復(fù)3 次，取其平均值。

式中，m1——未煮生鮮面條質(zhì)量25 g；m2——煮后面條重量（g）；m3——干燥燒杯質(zhì)量（g）；m4——?dú)埩粑锖蜔|(zhì)量（g）。

1.3.10 蛋白質(zhì)、淀粉微觀結(jié)構(gòu)分析 以面粉∶水：鹽質(zhì)量比為100∶45∶1 制備面團(tuán)，單甘酯添加量分別為面粉質(zhì)量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%。將面團(tuán)切成1 cm×1 cm×1 cm 小塊，并將其浸泡在FAA 液（體積分?jǐn)?shù)50%的酒精溶液，冰醋酸，福爾馬林按體積比18∶1∶1 配制）中24 h，固定其內(nèi)部成分。之后，用切片機(jī)將面團(tuán)切成15 μm厚的薄片，將薄皮展平在載玻片上，用亮綠水溶液（0.1%）染色1 min，再用1/5 濃度的Lugol 氏碘液（I20.33%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)；0.67%KI，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）染色1 min。蓋上蓋玻片，在光學(xué)顯微鏡下于20×10，40×10 倍鏡頭下觀察拍照[18]。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理 所有測量至少重復(fù)3 次，取其平均值。使用OriginPro 8.6 作圖，DPS 做差異性顯著分析。

表2 面粉基礎(chǔ)指標(biāo)Table 2 Basic indicators of flour

2 結(jié)果與分析

2.1 面粉的基礎(chǔ)指標(biāo)

面粉的基礎(chǔ)指標(biāo)見表2。

2.2 單甘酯對小麥淀粉糊化特性的影響

由表3 可知，添加GMS 后淀粉乳的峰值黏度與空白組相比基本無差異，低谷黏度、回生值有所增加，衰減值降低，峰值時間延長。Charutigon 等[12]研究指出GMS 可與米粉中的直鏈淀粉形成水不溶性復(fù)合物，防止糊化過程中直鏈淀粉的浸出，抑制淀粉顆粒在加熱過程中吸水溶脹，導(dǎo)致峰值時間延長；另外，所形成水不溶性復(fù)合物在淀粉顆粒表面形成不溶性薄膜，延遲水進(jìn)入顆粒，從而減少溶脹[19]?；厣凳抢鋮s過程中糊化淀粉，特別是直鏈淀粉分子重新結(jié)合以及冷卻的簡單動力學(xué)效應(yīng)[20]?；厣翟黾?，說明GMS 促進(jìn)淀粉短期回生。

2.3 單甘酯對淀粉流變行為的影響

由圖1 可知，在升溫過程25～60 ℃范圍，淀粉乳的G'與G''基本保持恒定，而當(dāng)溫度持續(xù)升高時，淀粉顆粒吸水膨脹，體積分?jǐn)?shù)增大，直鏈淀粉從淀粉顆粒中滲出，與淀粉顆粒纏繞形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，G'與G''急劇上升。到達(dá)峰值后高溫使微晶部分融化，導(dǎo)致淀粉的顆粒變得柔和，另一方面潤脹到極致的淀粉顆粒發(fā)生破裂釋放出所吸收的水分，G' 與G'' 逐漸降低[21]。從圖1 可知，GMS 增加了淀粉體系的糊化溫度，抑制淀粉顆粒的崩解，使小麥淀粉的峰值G'、G''顯著增加。Kaur 等[22]研究指出GMS 的添加可顯著增加馬鈴薯淀粉、玉米淀粉的峰值G'、G''，并抑制淀粉顆粒的破裂，這可能是因?yàn)樘砑覩MS 形成的復(fù)合物增加了淀粉顆粒的穩(wěn)定性，延遲了淀粉顆粒的崩解。

表3 GMS 對淀粉糊化特性的影響Table 3 Effect of GMS on starch gelatinization properties

在降溫過程中，淀粉顆粒中浸出的直鏈淀粉開始凝膠化[23]，G'與G''數(shù)值呈現(xiàn)上升的趨勢。圖2 中，添加GMS 后G' 與G'' 數(shù)值均高于空白組，且GMS 添加量越多G'與G''數(shù)值越大，其結(jié)果與表3 的一致，表明GMS 的添加導(dǎo)致淀粉糊的黏彈性增加。

圖1 升溫過程中GMS 對小麥淀粉儲存模量（G'）、損耗模量（G''）的影響Fig.1 Effect of heating on the elastic moduli（G'）and viscous moduli（G''）and of wheat starch in the presence of GMS

圖2 降溫過程中GMS 對小麥淀粉儲存模量（G'）、損耗模量（G''）的影響Fig.2 Effect of cooling on the elastic moduli（G'）and viscous moduli（G''）of wheat starch in the presence of GMS

2.4 GMS 對面筋蛋白結(jié)構(gòu)的影響

二硫鍵的含量直接關(guān)系面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。面筋蛋白通過二硫鍵結(jié)合成聚合體，最終形成面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。二硫鍵含量越多面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越完善。由表4 可知，添加GMS 后面條中二硫鍵含量顯著增加。

1 650～1 660 cm-1范圍的條帶對應(yīng)α-螺旋，1 605～1 615 和1 625～1 640 cm-1的區(qū)域分別對應(yīng)分子間和分子內(nèi)β-折疊，而β-轉(zhuǎn)角和反平行β-折疊在1 660～1 670 和1 680～1 700 cm-1范圍具有條帶[1]。其中α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成影響最大，兩者結(jié)合形成β-螺旋有序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以增加面團(tuán)的彈性[24]。由表4 得知，添加GMS 后α-螺旋結(jié)構(gòu)比例升高，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)比例下降。α-螺旋結(jié)構(gòu)比例的升高意味著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更加有序。這與李誠[25]研究結(jié)果不同，其指出添加GMS 后α-螺旋含量降至0%，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲含量均增加。

表4 GMS 對面筋蛋白結(jié)構(gòu)的影響Table 4 Effect of GMS on the structure of gluten protein

2.5 面條品質(zhì)特性的變化

將面條烹煮后撈出放入塑料小碗中，室溫靜置30 min，用筷子挑起拍照得圖3。由圖3 可知GMS 可抑制煮制面條間的粘連，當(dāng)GMS 添加量達(dá)0.75%時面條間的粘連情況得到較好的改善。質(zhì)構(gòu)儀的測定結(jié)果與表觀結(jié)果一致，GMS 添加量達(dá)0.75%時面條的表面黏性與空白組相比顯著降低（表5）。結(jié)合表4 結(jié)果，表面黏性的降低主要是因?yàn)镚MS 改善面條中的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面條在烹煮過程中內(nèi)部的淀粉顆粒不易溶出到面條表面，從而導(dǎo)致煮制面條表面黏度降低。此外，GMS 通過促進(jìn)面筋蛋白的聚集使面筋蛋白由較小的分子變成大分子復(fù)合物（表4，圖5），導(dǎo)致煮制面條硬度的增加（表5）。煮制面條的硬度對其粘連的影響顯著，硬度越大煮制面條的空間支撐力越大，從而減少了面條接觸的可能性，降低了面條間的相互粘連[4]。從表5 可知，GMS 添加量達(dá)0.75%時，煮制面條的硬度顯著增加。另從表5 可知，隨著煮制面條放置時間的增加，面條表面的水分逐漸散失，表面水分的潤滑作用被減弱，面條的表面黏性上升，黏度增大[3]。

圖3 烹煮后靜置30 min 的面條Fig.3 Cooked noodles after standing for 30 minutes

從圖4 可知，添加GMS 后面條的吸水率顯著降低，與表5 中硬度隨GMS 添加量的增加而升高相對應(yīng)。吸水率主要取決于面條在烹煮過程中淀粉顆粒的溶脹程度，吸水率的降低表明GMS 抑制淀粉顆粒的吸水膨脹，這與圖1、表3 中結(jié)果一致。具有較高吸水率的面條硬度低，表面黏度高。面湯中的成分主要為直鏈淀粉和可溶性蛋白，其含量決定面條的蒸煮損失。由圖4 可知，添加GMS 后面條的烹煮損失先降低后略有上升，這是由于GMS 促進(jìn)了面筋網(wǎng)絡(luò)形成，然而過量添加導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，從而使面條的溶出率上升[10]。

綜上所述，GMS 改善了面條的蒸煮品質(zhì)，增強(qiáng)了面條的硬度，降低了煮制面條的表面黏度，因此抑制了煮制面條間的粘連。

表5 GMS 對面條表面黏性和硬度的影響Table 5 Effect of GMS on surface viscosity and hardness of noodles

2.6 面筋蛋白、淀粉微觀結(jié)構(gòu)分析

薄片中蛋白質(zhì)被亮綠染成了綠色，淀粉顆粒被碘液染成了黃色和棕色，其中直鏈淀粉包裹的碘少，被染成黃色；支鏈淀粉內(nèi)包裹的碘多，呈棕色和褐色[26]。由圖5 得知，空白組中淀粉顆粒被面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包裹，結(jié)構(gòu)不均勻，面筋蛋白彼此交聯(lián)程度不高。添加GMS 后，面筋網(wǎng)絡(luò)更為連續(xù)、均勻，淀粉顆粒被緊緊粘附或包裹其中，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加致密。

圖4 GMS 對面條蒸煮品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of GMS on cooking quality of noodles

圖5 面筋蛋白、淀粉顆粒微觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Microstructure of gluten protein and starch granules

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明：GMS 的添加量達(dá)到0.75%即可有效改善煮制面條間的粘連。GMS 改善了面條中面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面筋蛋白由較小的分子變成大分子復(fù)合物，從而將淀粉顆粒包裹的更加致密，抑制淀粉顆粒的溶出。此外，GMS 與小麥淀粉之間存在相互作用，形成淀粉-GMS 復(fù)合物，抑制淀粉的糊化及高溫下淀粉顆粒的破裂。兩方面協(xié)同作用，使煮制面條的表面黏性降低，硬度提高，蒸煮品質(zhì)改善，降低了煮制面條間的粘連。