過熱蒸汽處理面筋蛋白對面團流變學(xué)特性及面包品質(zhì)的影響

柳志玲，卞 科，關(guān)二旗，李萌萌，劉遠(yuǎn)曉，賈澤宇

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

小麥面筋蛋白具有良好的物理特性，其獨特的持水性、黏彈性和起泡性對面團強度、延展性和持氣性起到?jīng)Q定性作用，可有效提高面團形成時間、組織結(jié)構(gòu)和操作性能，其品質(zhì)也直接決定了面團的食用品質(zhì)，作為品質(zhì)改良劑，與其他化學(xué)制劑相比有更高的安全性[1-2]。

過熱蒸汽(superheated steam treatment，SS)技術(shù)是一種新型的熱處理技術(shù)，其熱效率顯著高于飽和蒸汽和熱風(fēng)，具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點并且易于工業(yè)化應(yīng)用[3]。近年來，SS技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于優(yōu)化谷物的物理化學(xué)性質(zhì)和功能特性中。一定條件的SS處理，可以改善面粉糊化特性、增強面團筋力、提高面粉品質(zhì)[4-5]；SS處理小麥粉后，由于二硫鍵的交聯(lián)作用，面筋蛋白會發(fā)生聚集，增加了麥谷蛋白大聚體含量，面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)中分子間β-折疊和α-螺旋的含量增多[6-7]；SS處理提高了小麥粉樣品的凝膠化程度(DG)和吸水指數(shù)(WAI)，同時降低了水溶度指數(shù)(WSI)，淀粉顆粒會發(fā)生聚集，直鏈淀粉和破損淀粉含量顯著升高[6,8]；Pronyk等[9]使用SS處理小麥籽粒，發(fā)現(xiàn)籽粒更易破碎并且淀粉發(fā)生糊化，有利于酒精和動物飼料的生產(chǎn)。此外，SS處理可以快速有效地殺滅小麥中的微生物，并且可以抑制酶活性[4,10-11]；SS處理的小麥制成餅干，可以使餅干的硬度和脆性降低，改善餅干品質(zhì)；SS處理的全麥粉制成面條，可以降低全麥面條的酶活性，提高儲藏穩(wěn)定性[8,11]。然而，關(guān)于SS改性面筋蛋白的研究還相對較少。

我國小麥資源豐富，為了發(fā)展面筋蛋白的深加工、提升面筋蛋白的加工品質(zhì)、增加小麥深加工的附加值，選擇一種高效、安全的面筋蛋白改性方法已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。作者使用SS處理谷朊粉，將經(jīng)不同條件SS處理的面筋蛋白分別添加到小麥粉中，研究其對面團流變學(xué)特性及面包烘焙品質(zhì)的影響，可以為小麥加工行業(yè)提供一種新的面筋蛋白改性方法，為拓寬小麥面筋蛋白應(yīng)用以及SS技術(shù)在食品生產(chǎn)和加工中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要原料

周麥18：水分含量12.6%，蛋白質(zhì)含量14.8%，濕面筋含量30.4%；谷朊粉：水分含量7.7%，蛋白質(zhì)含量74.7%。

1.2 儀器與設(shè)備

MLU-202實驗?zāi)シ蹤C：瑞士布勒儀器有限公司；過熱蒸汽處理器：自制；5810R高速離心機：德國Eppendorf儀器有限公司；KjeltecTM8400全自動凱氏定氮儀：福斯分析儀器公司；RHEO-F3發(fā)酵流變儀、Mixolab 2混合實驗儀：法國肖邦技術(shù)公司；JHMZ-200針式和面機：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；SEC-2Y烤箱：廣州三麥機械設(shè)備有限公司；CR-410色彩色差計：日本柯尼卡美能達(dá)光學(xué)儀器有限公司；TA-XT 2i質(zhì)構(gòu)儀：美國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 谷朊粉樣品的制備

將谷朊粉(100 g)均勻平鋪在篩網(wǎng)上，將篩網(wǎng)置于過熱蒸汽處理設(shè)備的樣品處理室中，對樣品分別進(jìn)行不同溫度和不同時間的處理，將處理后的樣品室溫下靜置2 h，冷卻后過100目篩。其中，SS處理溫度分別為140、170、200 ℃，處理時間分別為1、3、5、7、10 min。將SS處理后的谷朊粉記為SSG，將未處理的谷朊粉記為NG。以未添加谷朊粉為空白對照。

1.3.2 小麥制粉

潤麥參照NY/T 1094.1―2006 《小麥實驗制粉 第一部分》；制粉參照NY/T 1094.4―2006《小麥實驗制粉 第四部分》，出粉率在70%左右。制得小麥粉(水分12%，灰分5.77%，蛋白含量12.13%，濕面筋含量33%)在4 ℃下儲藏，備用。

1.3.3 混合粉的制備

將不同溫度和時間條件下處理的谷朊粉分別添加到小麥粉中，添加量為小麥粉質(zhì)量的2%。

1.3.4 面團熱機械學(xué)特性的測定

采用Mixolab 2混合實驗儀標(biāo)準(zhǔn)方法研究面團在攪拌形成、加熱糊化以及冷卻過程中的變化，使用“Chopin+”實驗協(xié)議，以水分基數(shù)14%、面團質(zhì)量75 g、目標(biāo)扭矩C1(1.10±0.05) N·m為標(biāo)準(zhǔn)。最佳水分添加量按照達(dá)到此面團最佳稠度添加。C2代表面團經(jīng)受機械和熱應(yīng)力時產(chǎn)生的最小扭矩，其值越高意味著加熱階段面筋蛋白的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，面筋蛋白減弱程度越低[12]；C5-C4表示回生值，體現(xiàn)淀粉老化回生特性。

1.3.5 面團發(fā)酵流變學(xué)特性的測定

采用F3發(fā)酵流變儀對面團的持氣性和酵母發(fā)酵特性進(jìn)行測定。取3.6 g酵母、3 g鹽和12 g糖加入水中攪勻(加水量為吸水率的98%)，形成混合液，將200 g混合粉、10 g黃油和混合液置于和面缽中，在針式和面機中攪拌2 min，攪拌后立即取面團315 g置于發(fā)酵箱中，按照操作規(guī)程進(jìn)行測定。測定條件為溫度35 ℃、測試時間3 h，面團上砝碼質(zhì)量2 000 g。

1.3.6 面包的制作

參照GB/T 14611―2008中的方法制作面包，面團制作方法參照1.3.5，攪拌后搓圓放入碗中，于35 ℃、RH85%的醒發(fā)箱中發(fā)酵55 min，排氣，再發(fā)酵25 min，排氣后搓圓整形置于面包模具中再次發(fā)酵50 min。將發(fā)酵好后的面團置于上火溫度為190 ℃、下火溫度為200 ℃的烤箱中，烘烤20 min，冷卻，裝入自封袋中保存，待測。

1.3.7 面包比容、色澤和質(zhì)構(gòu)特性的測定

稱量面包的質(zhì)量(m)，使用菜籽置換法測面包的體積(V)。每個樣品平行測定3次取平均值，計算面包比容。

面包比容(mL/g)=V/m。

面包色澤的測定參照Zhong等[13]的方法，使用CR-410色差計對隨機選取面包表皮和內(nèi)芯的色澤進(jìn)行測定，記錄L*(明亮度)、a*(紅綠色)和b*(黃藍(lán)色)。

采用TA-XT 2i質(zhì)構(gòu)儀測定面包的質(zhì)構(gòu)。采用P36R探頭進(jìn)行測定，參數(shù)：測前、測中、測后速度分別為1.0、2.0、2.0 mm/s,壓縮程度50%,停留時間3 s,觸發(fā)力5 g。

1.3.8 面包感官評價

參照GB/T 14611―2008中面包烘焙品質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn)，主要包括面包的體積、外觀、芯色澤、芯質(zhì)地和芯紋理結(jié)構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Office和SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用Origin 2021繪圖。多組間的分析比較通過單因素方差分析進(jìn)行，以P<0.05表示在統(tǒng)計學(xué)上具有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 添加不同SS處理的面筋蛋白對面團熱機械學(xué)特性的影響

由表1可知，添加NG后，面團吸水率顯著升高，這主要是由于面筋蛋白中巰基含量較高，并且?guī)€基為極性基團，相對于小麥粉，面筋蛋白的吸水性更強[14]。而SS處理后，混合粉面團的吸水率無顯著變化。

面筋蛋白經(jīng)200 ℃的SS處理后，所得混合粉面團的形成時間顯著升高，說明200 ℃ SS處理面筋蛋白可使混合面團有更強的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而需要更長時間吸收水分來形成面團。面筋蛋白經(jīng)過不同條件的處理，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，影響其水合作用，延長了面團的形成時間[15]。

由表1可知，添加NG后，面團的穩(wěn)定時間顯著增加，說明添加NG可以使面團面筋網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)程度更大。添加SSG后，其混合面團的穩(wěn)定時間顯著長于添加NG的混合面團，這說明SS處理后，混合面團面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)合更穩(wěn)固，面團抗攪拌能力更強，并且在處理溫度為140、170 ℃時，面團的穩(wěn)定時間隨處理時間的延長而增加，在處理條件為140 ℃/10 min和170 ℃/10 min時，相較于添加NG的混合面團，穩(wěn)定時間分別增加了28.92%和24.10%；在處理溫度為200 ℃時，面團的穩(wěn)定時間先增加后減少，但整體高于添加NG的混合面團。這是因為穩(wěn)定時間通常與面團強度有關(guān)[16]，表明在一定條件下，SS處理面筋蛋白可以使混合面團強度增大，使其在恒定機械剪切下更穩(wěn)定，但是在較為極端的熱處理條件下，混合面團強度變差。這是由于SS處理導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生聚集，分子量增大，巰基含量減少，形成了更強的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是過長時間的高溫處理使面筋蛋白嚴(yán)重變性，功能性質(zhì)被破壞，面筋結(jié)構(gòu)變差[4]。

表1 添加不同SS處理的面筋蛋白對面團熱機械學(xué)特性的影響

由表1可知，添加NG使混合面團的C2增加，但是添加SSG后，混合面團的C2增加更加明顯，并且在處理條件為140 ℃/10 min、170 ℃/10 min和200 ℃/5 min時，相較于添加NG的混合面團，C2分別增加了10.53%、7.89%和10.53%。這說明SS處理面筋蛋白可以使混合面團穩(wěn)定性更高，具有更強的抗攪拌性和熱穩(wěn)定性。由表1可知，添加NG可以使面團回生值降低，這是因為添加面筋蛋白增加了面團的吸水率，從而降低了面團的老化速率[17]，但140 ℃和170 ℃和200 ℃(1～5 min)SS處理的面筋蛋白對混合面團回生值影響不顯著，在200 ℃/5 min后，面團的回生值呈升高趨勢。

2.2 SS處理的面筋蛋白對面團發(fā)酵流變學(xué)特性的影響

由圖1可知，添加NG可以增大面團的最大發(fā)酵高度(Hm)，而添加SSG會使混合面團的Hm增加更明顯，這表明SS處理可以提高面團的持氣能力和酵母產(chǎn)氣能力，因為面筋蛋白具有黏彈性的網(wǎng)絡(luò)孔狀結(jié)構(gòu)，能在面制品制作中截留CO2[18]，由2.1可知，SS處理可以使面團網(wǎng)絡(luò)孔狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，在發(fā)酵過程中截留更多的CO2，使面團的Hm增大。在添加SSG的混合面團中，由圖1a可知，在140 ℃的處理條件下，面團的Hm隨著處理時間的延長呈增大趨勢；由圖1b和圖1c可知，在170、200 ℃的處理條件下，面團的Hm先增大后減小。說明適當(dāng)?shù)腟S處理可以使面團面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，但是過度的熱處理會使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變差，保留CO2能力變差。

注：a、b和c分別代表添加140、170和200 ℃處理的面筋蛋白的混合面團最大發(fā)酵高度。

2.3 SS處理的面筋蛋白對面包比容的影響

由表2可知，添加NG會增大面包比容。這是因為面包體積與面筋蛋白含量有關(guān)，添加面筋蛋白使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，面團持氣率較好，醒發(fā)過程中有更多的氣體保留在面團中，面包體積變大。而當(dāng)SS處理后，其比容變化如下：當(dāng)處理溫度為140、170 ℃時，面包的比容隨處理時間的延長呈增大趨勢，并且在處理條件為140 ℃/10 min、170 ℃/3 min時，相較于添加NG的混合面團，比容都增加了4.40%；在處理溫度為200 ℃時，面包的比容隨處理時間的延長先增大后減小。這與混合粉穩(wěn)定時間的趨勢基本保持一致，也與Hm變化趨勢相似。有研究表明，面團穩(wěn)定時間和Hm均與面包體積呈正相關(guān)[19-20]。

表2 添加不同SS處理的面筋蛋白對面包比容的影響

2.4 SS處理的面筋蛋白對面包色澤的影響

由表3可以看出，添加NG后面包的表皮和內(nèi)芯的L*下降，a*升高，b*無顯著變化，這是因為添加面筋蛋白，會增強美拉德反應(yīng)和焦糖化作用，使生產(chǎn)出的面包顏色加深[21]。由表3可知，添加SSG后，當(dāng)處理溫度為170 ℃，處理時間為7～10 min時，面包內(nèi)芯的L*下降，a*升高；當(dāng)處理溫度為200 ℃，處理時間為5～10 min時，面包表皮和內(nèi)芯的L*隨處理時間的延長而降低，a*隨處理時間的延長呈升高的趨勢。與Pronyk[9]得出的SS處理會使熱敏性食品產(chǎn)生褐變或者變色的結(jié)論相一致。

表3 添加不同SS處理的面筋蛋白對面包色澤的影響

2.5 SS處理的面筋蛋白對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度一般與面包的烘烤品質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)。由表4可知，添加NG后，面包硬度降低，改善了面包的口感。這可能是由于添加面筋蛋白后，面團的吸水率升高，面包的保水性更好[22]；而SS處理面筋蛋白后，面包硬度的變化如下：當(dāng)處理溫度為140 ℃時，面包的硬度隨處理時間的延長先減小后趨于平緩，并且在7 min時最小，相較添加NG的面包降低了11.04%，面包的柔軟程度有顯著提升；當(dāng)處理溫度為170、200 ℃時，面包的硬度隨處理時間的延長呈先減小后增大的趨勢，但整體低于未處理過的面包硬度。這表明，添加SSG后，增強了普通小麥粉所形成的面筋網(wǎng)絡(luò)的筋力和持水能力，使面團中水分分散性更高[23]。

一般情況下，面包的品質(zhì)與內(nèi)聚性、回復(fù)性和彈性呈正相關(guān)[24]。由表4可知，添加NG會使面包的內(nèi)聚性和回復(fù)性增大，而添加SSG后增大效果更明顯，這是因為添加面筋蛋白后，面團的吸水率較高，可以避免水分流失，使烘烤出的面包不掉渣[21]，并且添加SSG會使面包內(nèi)部黏結(jié)更緊密，更不容易掉渣，可以更快恢復(fù)形變。

表4 添加不同SS處理的面筋蛋白對面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

面包的咀嚼性同硬度一樣，與面包品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。由表4可知，添加NG會降低面包的咀嚼性，使面包適口性更好。面筋蛋白經(jīng)140 ℃的SS處理后，面包的咀嚼性相對于添加NG無顯著變化；面筋蛋白經(jīng)170 ℃的SS處理后，面包的咀嚼性會降低，且在處理5 min時相較添加NG的面包降低了9.59%，達(dá)到最低。

2.6 SS處理的面筋蛋白對面包感官品質(zhì)的影響

由圖2可知，添加NG會使面包的體積、外觀、芯質(zhì)地和芯紋理結(jié)構(gòu)評分增大，面包芯色澤評分無顯著變化。SS處理面筋蛋白后，面包的體積、外觀、芯質(zhì)地和芯紋理結(jié)構(gòu)評分隨處理時間延長整體也會增大，增大效果相較添加NG的面包更加明顯。在處理條件為170 ℃/10 min時，面包色澤評分較低；處理溫度為200 ℃、處理時間為7、10 min時，面包芯色澤評分隨處理時間的增大而降低。

圖2 添加不同條件SS處理的面筋蛋白對面包感官品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

研究了SS處理面筋蛋白對面團流變學(xué)特性和面包品質(zhì)的影響，得出結(jié)論如下：相較于添加未處理的面筋蛋白，添加SSG可以使面團的穩(wěn)定時間和發(fā)酵高度顯著增加；添加處理條件為140 ℃(1～10 min)、170 ℃(1～10 min)、200 ℃(1～5 min)的SSG后，面包比容、內(nèi)聚性和回復(fù)性都呈增大趨勢，硬度和咀嚼性呈降低趨勢，但是添加處理條件為200 ℃(7、10 min)的SSG后，面包比容、內(nèi)聚性和回復(fù)性都呈降低趨勢，硬度、咀嚼性升高。因此，添加一定條件處理的SSG到小麥粉中可以改善小麥粉品質(zhì)，提升面包烘焙品質(zhì)。