面筋蛋白在面條領(lǐng)域的影響研究進(jìn)展

李翠翠 ，劉曉靜，李永麗

1. 南陽理工學(xué)院河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（南陽 473000）；2. 南陽理工學(xué)院張仲景康養(yǎng)與食品學(xué)院（南陽 473000）；3. 雙匯集團(tuán)（漯河 462000）

在世界范圍內(nèi)，人們將面條分為通心面類及面條類，前者的消費(fèi)群體主要集中在意大利、美國(guó)、德國(guó)等西方國(guó)家，后者的消費(fèi)人群主要在中國(guó)、日本、新加坡和韓國(guó)等亞洲國(guó)家。人們依據(jù)銷售時(shí)的存在狀態(tài)將面條分為掛面、方便面、鮮濕面、冷凍面等；根據(jù)加工工藝和添加材料又可分為白鹽面條、黃堿面條及白水面條。毋庸置疑的是，面條一直是大眾消費(fèi)米面制品的主體，以中國(guó)為例，根據(jù)2019年9月召開的第十九屆中國(guó)方便食品大會(huì)披露的信息，2018年全國(guó)掛面行業(yè)排名前24位的掛面企業(yè)總產(chǎn)量為340.9萬 t，比上年增長(zhǎng)12.55%；銷售額高達(dá)155.63億元，較上年增長(zhǎng)13.44%。方便面產(chǎn)業(yè)已步入高質(zhì)量發(fā)展的“方便面2.0時(shí)代”，據(jù)中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)對(duì)22家主要方便面企業(yè)的統(tǒng)計(jì)顯示，2018年方便面銷售額515億元，同比增長(zhǎng)3.3%；產(chǎn)量344.4億份，同比增長(zhǎng)0.73%，我國(guó)的制面業(yè)在平穩(wěn)中發(fā)展[1]。因此，對(duì)制面原材料、制面工藝、面條品質(zhì)影響的探索一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

面粉中蛋白質(zhì)形成的面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅可將面粉中的其它成分包裹起來，優(yōu)化面制品的加工性能，更為制作面條、烘焙面包、蒸制饅頭提供物質(zhì)基礎(chǔ)。主要概述了國(guó)內(nèi)外面筋蛋白對(duì)面粉、面團(tuán)和面條的影響研究進(jìn)展，旨在為我國(guó)面條的發(fā)展提供參考。

1 面筋蛋白對(duì)面粉、面團(tuán)的影響

1.1 面筋蛋白含量的影響

小麥面筋蛋白作為面粉的主要成分，為各種面制品的品質(zhì)做出了非常重要的貢獻(xiàn)。因此，研究面筋蛋白對(duì)面粉及面團(tuán)的影響就顯得尤為必要，大量的研究也得出了許多有指導(dǎo)意義的結(jié)論。諸多研究證實(shí)，面筋蛋白基本控制了面粉及面制品的品質(zhì)[2]。一般而言，制作饅頭、面條、水餃面皮、面包等所需的面粉蛋白質(zhì)含量在10%～13%之間，蛋白質(zhì)含量過高或過低均不利于食品品質(zhì)[3]。姜小苓等[4]發(fā)現(xiàn)，隨著面筋蛋白添加量的增加，三種混配粉的面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)均呈升高趨勢(shì)，糊化試驗(yàn)參數(shù)（峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回生值等）總體呈下降趨勢(shì)，但面筋蛋白對(duì)小麥面團(tuán)吸水率和面粉糊化溫度的影響較小。付苗苗等[5]也認(rèn)為添加面筋蛋白可使面團(tuán)的各項(xiàng)粉質(zhì)特性得到改善。

1.2 面筋蛋白質(zhì)量的影響

市場(chǎng)上各類面粉的不同用途主要由面筋蛋白的含量和質(zhì)量決定，甚至有人認(rèn)為蛋白質(zhì)質(zhì)量比含量對(duì)面粉品質(zhì)的作用更大[6]。衡量蛋白質(zhì)質(zhì)量高低的指標(biāo)主要有面筋強(qiáng)度、濕面筋含量、GMP含量及醇溶蛋白/麥谷蛋白比值等，各組分的功能也不盡相同。Uthayakumaran等[7]認(rèn)為，在面粉中添加醇溶蛋白可縮短面團(tuán)的和面時(shí)間。Barak等[8-9]認(rèn)為，醇溶蛋白、麥谷蛋白及二者比值對(duì)面團(tuán)穩(wěn)定性、形成時(shí)間、峰值黏度、崩解黏度有顯著影響。二者比值與穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間、面筋指數(shù)和蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。麥谷蛋白可顯著改善面粉的混合特性和面團(tuán)的硬度，而醇溶蛋白會(huì)縮短面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間，面團(tuán)更易變軟、變黏。Kaur等[10]考察了印度硬質(zhì)小麥的面粉、面團(tuán)及面條制作特性，面團(tuán)的儲(chǔ)能模量、損耗模量與面團(tuán)和面筋蛋白中分子間反向β-折疊含量呈正相關(guān)，與β-轉(zhuǎn)角和β-折疊總含量呈負(fù)相關(guān)，多肽相對(duì)分子質(zhì)量為90和88 kDa時(shí)制面性質(zhì)最好。在饅頭加工過程中，麥谷蛋白會(huì)發(fā)生規(guī)律性變化，且GMP含量和粒度可極大影響面粉的烘焙性能[11]。

1.3 面筋蛋白亞基的影響

有關(guān)特定的蛋白質(zhì)亞基與面粉品質(zhì)關(guān)系的研究也較多，且多是從基因角度切入。張劍等[12]用電泳技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法探究了128種小麥的HMW-GS與小麥粉及其制品品質(zhì)的關(guān)系，Glu-A1基因位點(diǎn)上1亞基對(duì)面粉品質(zhì)的影響力超過了N亞基，Glu-B1位點(diǎn)上4種亞基類型的影響力從大到小為7，7+8，7+9和13+16，Glu-D1位點(diǎn)上4種亞基類型的影響力從大到小分別為5+10，4+12，2+12和3+12。Deng等[13]認(rèn)為，Glu-A1和Glu-D1基因位點(diǎn)比Wx-1位點(diǎn)對(duì)揉面屬性的作用更大，Glu-D1d和Glu-D1h位點(diǎn)又比Glu-D1f和Glu-D1new1位點(diǎn)對(duì)揉面屬性的作用更好，Glu-1和Wx-1的相互作用也會(huì)影響某些特征，尤其是中線峰值。對(duì)所有類型Glu-1基因位點(diǎn)而言，Wx-B1或Wx-D1會(huì)使中線峰值提高。Patil等[14]研究發(fā)現(xiàn)，面包制作時(shí)，麥谷蛋白亞基AxNull基因位點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)質(zhì)量差。Zhen等[15]則認(rèn)為小麥LMW-GS等位基因Glu-A3a的缺失可顯著降低面團(tuán)筋力和所制面包品質(zhì)。

2 面筋蛋白對(duì)面條的影響

2.1 蛋白質(zhì)含量影響面條品質(zhì)

已有諸多國(guó)內(nèi)外研究者認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量與面條品質(zhì)的關(guān)系十分密切。Senior[16]研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量與生面片亮度、熟面條的硬度和黏結(jié)力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。Zhou等[17]研究發(fā)現(xiàn)，添加不同比例的谷朊粉均可降低面條的蒸煮損失率和破碎比，提高熟面條的抗拉強(qiáng)度和韌性，而生熟燕麥面條的色澤不受影響。在雜糧面條加工中常通過添加外源谷朊粉來改善其品質(zhì)，比如添加12%的谷朊粉可使青稞面條品質(zhì)達(dá)最佳[18]，4%的谷朊粉可較好改良馬鈴薯面條品質(zhì)[19]，添加5%木薯淀粉和2%谷朊粉，可使面條質(zhì)構(gòu)、感官評(píng)分最優(yōu)[20]。

2.2 蛋白質(zhì)質(zhì)量影響面條品質(zhì)

同樣，面筋蛋白的質(zhì)量也至關(guān)重要。對(duì)熟面條來說，表面硬度取決于所形成面筋的強(qiáng)弱程度，面筋強(qiáng)度越大，越易形成韌性小、硬度大的質(zhì)構(gòu)。在煮面過程中，此結(jié)構(gòu)極易在膨脹力的作用下受到破壞，因此蛋白質(zhì)強(qiáng)度可能是引起熟面條表面完整性的重要因素[21]。Huang等[22]指出蛋白質(zhì)質(zhì)量與熟面條最大剪切應(yīng)力有很高相關(guān)性。另外，沉降值大的面粉其面筋強(qiáng)度也較大，所制面團(tuán)及面條能更好地抵抗外界的剪切作用，因而所制面條有良好的韌性，且經(jīng)過蒸煮后損失低，能保持較高的面條品質(zhì)[23]。面條的蒸煮品質(zhì)、感官評(píng)價(jià)與蛋白質(zhì)質(zhì)量有關(guān)，較高的面筋含量、沉降指數(shù)和良好的面筋質(zhì)量能改善面條的蒸煮品質(zhì)，同時(shí)也能提高感官評(píng)價(jià)分值，而蛋白質(zhì)質(zhì)量過高反而導(dǎo)致面條外觀品質(zhì)變劣，評(píng)分下降。張影全[24]認(rèn)為小麥籽粒中的蛋白質(zhì)特性對(duì)面條的表觀狀態(tài)、硬度、彈性和光滑性具有較大的作用。影響面條感官的主要蛋白質(zhì)性質(zhì)為弱化度、沉淀值、籽粒蛋白質(zhì)含量、面團(tuán)形成時(shí)間和面筋指數(shù)等。此外，Chaudhary等[25]還建立了未還原狀態(tài)的面筋蛋白排阻色譜峰與面條品質(zhì)參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。

2.3 蛋白質(zhì)組分及其亞基影響面條品質(zhì)

面條品質(zhì)與蛋白質(zhì)組分的構(gòu)成關(guān)系重大，Oh等[26]研究發(fā)現(xiàn)熟面條的內(nèi)部強(qiáng)度主要和酸溶性高相對(duì)分子質(zhì)量麥谷蛋白的含量有關(guān)。LMW-GS能在小麥中形成更大相對(duì)分子質(zhì)量的聚合體，相對(duì)分子質(zhì)量處于12 000～60 000間的蛋白質(zhì)亞基的量就會(huì)降低。在熱處理過程中，低相對(duì)分子質(zhì)量麥谷蛋白發(fā)生強(qiáng)烈聚合作用利于通心面的硬度和彈性，富硫醇溶蛋白也與熟通心面的表面狀況有關(guān)，它們形成的氫鍵和S—S影響低相對(duì)分子質(zhì)量麥谷蛋白的聚合作用。Payne等[27]電泳分析指出，γ-醇溶蛋白45帶和ω-醇溶蛋白35帶可改善面條的蒸煮品質(zhì)，而γ-醇溶蛋白42帶則會(huì)產(chǎn)生相反的影響，同時(shí)他還發(fā)現(xiàn)，具有γ-醇溶蛋白45帶的小麥品種所制的面條硬度和黏彈性均較高。

對(duì)熟通心面的品質(zhì)來說，低相對(duì)分子質(zhì)量麥谷蛋白基因LMW-2是影響力最大的蛋白質(zhì)亞基。Jin等[28]認(rèn)為麥谷蛋白亞基等位基因Glu-A3b能貢獻(xiàn)面團(tuán)更長(zhǎng)的中線高峰時(shí)間和中國(guó)鮮濕白鹽面條更好的色澤。等位基因Glu-B3h比Glu-B3d更能決定煮后面條的硬度，含Glu-D3c的小麥品種制得的面條煮后的硬度比含其他等位基因的更低。Kang等[29]的研究結(jié)果表明，Glu-D1等位基因主要決定面團(tuán)的耐揉性及攪拌時(shí)間，煮后面條的黏度也受Glu-B3的影響，但效果較小。Glu-D1基因位點(diǎn)對(duì)掛面質(zhì)構(gòu)特性的決定作用比較大；含有亞基類型2*，7+9和5+10的小麥品種做出的掛面，其各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)主成分得分及感官品質(zhì)得分相對(duì)比較高[30]。相吉山等[31]研究認(rèn)為，就不同位點(diǎn)上的等位變異對(duì)新疆拉面加工品質(zhì)的貢獻(xiàn)力來說，Glu-A1位點(diǎn)上的亞基類型的貢獻(xiàn)力排序?yàn)?≥2*＞Null，Glu-B1位點(diǎn)上的亞基貢獻(xiàn)力排序?yàn)?7+18≥7+9≥7+8≥20≥6+8。

3 結(jié)語

綜上所述，我國(guó)對(duì)面筋蛋白及面條品質(zhì)的研究相對(duì)較晚，進(jìn)度也比較緩慢，研究?jī)?nèi)容多局限在蛋白質(zhì)含量和相關(guān)制品品質(zhì)參數(shù)的探討，目前主要從面條的原料、工藝配方、品質(zhì)變化、儲(chǔ)藏特性等方面展開研究，比如小麥籽粒遺傳特性和加工品質(zhì)、制粉技術(shù)、生物酶活性（淀粉酶、脂肪氧化酶、多酚氧化酶等）、小麥粉組分及其特性等。從微觀角度對(duì)面筋蛋白結(jié)構(gòu)、面條品質(zhì)和作用機(jī)理方面的研究非常有限，這與國(guó)外研究成果仍有一段距離。另外，由于生活習(xí)慣和文化差異，國(guó)外多集中在面筋蛋白與焙烤制品及通心粉、面的關(guān)系探討，由于通心粉的工藝核心是擠壓，而東方面條的工藝核心是輥壓，其研究成果并不完全適用于我國(guó)的面條業(yè)。因此，從面筋蛋白的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)入手，探究羥基、羧基、巰基等功能基團(tuán)的數(shù)量、交聯(lián)狀態(tài)及其交互作用對(duì)制面體系的影響，從分子層面揭示面筋蛋白的影響機(jī)理將是我們需要努力的方向。