熱處理蛋清粉對小麥面團(tuán)及饅頭品質(zhì)影響研究

孫 妮， 李文釗， 邢常輝， 劉楚海， 程建凱， 阮美娟

(天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457)

饅頭是人們?nèi)粘ｏ嬍持械闹饕澄镏?，尤其是在中國北方，用于制作饅頭的小麥?zhǔn)褂昧考s占小麥消費(fèi)總量的40%[1]。蛋清粉作為新鮮雞蛋清的替代品，不僅與新鮮雞蛋清中的蛋白質(zhì)種類相同，還含有人體所需的多種氨基酸[2]，同時因其優(yōu)良的高凝膠性、乳化性、持水性等功能特性，經(jīng)常被用于添加到食品中改善食品的質(zhì)地和風(fēng)味，是一種常見的功能性配料，不少學(xué)者致力于將蛋清粉添加到面類制品中，用來改善面類產(chǎn)品的品質(zhì)。馬薇薇等[6]對添加蛋清粉的糜米-小麥粉面團(tuán)特性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)添加蛋清粉會加強(qiáng)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)包裹淀粉的能力；羅云等[7]研究表明，在掛面中添加3%的蛋清粉可有效地改善掛面的品質(zhì)；Han等[8]研究將蛋清粉添加至無麩質(zhì)面團(tuán)和面包中，發(fā)現(xiàn)用蛋清粉替換5%和15%小麥粉，可以顯著地改善面團(tuán)的流變性能，且制得的面包有更好的比容和質(zhì)地。Xie等[9]研究將2種蛋清粉添加到熟制和冷凍意大利面中，以改善其質(zhì)地和烹飪品質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2種蛋清粉均顯著提高了面食的吸水率，降低了面食的蒸煮損失，有效的改善了新鮮和冷凍意大利面的質(zhì)地。

同時為了增強(qiáng)蛋清粉獨(dú)特的功能特性，有學(xué)者進(jìn)一步探究改性處理對蛋清粉特性的影響以及在面制品中應(yīng)用效果。有學(xué)者研究指出，熱改性處理是一種提高蛋清粉功能特性的有效方法[10]。Wang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，與未處理的蛋清粉凝膠結(jié)構(gòu)相比，干熱處理15 d后的蛋清粉凝膠具有細(xì)鏈、有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且凝膠和水之間的結(jié)合力增加。Chang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干熱處理的蛋清粉可有效地提高蛋清粉的發(fā)泡能力和烘焙性能，為其在烘焙中的有效應(yīng)用提供指導(dǎo)。Tachi等[13]研究發(fā)現(xiàn)，與噴霧干燥蛋清粉相比，干熱處理蛋清粉有效地提高了面條的斷裂應(yīng)力、瞬時彈性、拉伸應(yīng)變以及感官性能。Wang等[14]研究了干熱處理對蛋清粉的影響，結(jié)果表明，熱處理蛋清粉的消化率優(yōu)于未處理蛋清粉，且隨加熱時間的增加，蛋清粉所含的必需氨基酸和低分子質(zhì)量肽(Mw<1 ku)的含量顯著增加。

由此可知，與普通蛋清粉相比，熱處理蛋清粉不僅功能特性更強(qiáng)，其在面制品品質(zhì)提升上有著更顯著的效果。大部分學(xué)者致力于研究蛋清粉對小麥制品及其他食品品質(zhì)影響，但少有熱處理蛋清粉對小麥粉饅頭品質(zhì)影響的研究報道。本實(shí)驗(yàn)將熱處理蛋清粉添加至小麥粉中，研究熱處理蛋清粉對小麥面團(tuán)及饅頭的影響，以期為研究饅頭的營養(yǎng)及其品質(zhì)改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要原料與試劑

中筋小麥粉；熱處理蛋清粉(熱屋殺菌14 d)；干酵母；溴化鉀(分析純)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

BT25S 分析天平，HM740和面機(jī)，CF-3500發(fā)酵箱，DoughLAB 全自動粉質(zhì)分析儀，RVA-TecMaster 快速黏度儀，Scientz-10N 真空冷凍干燥機(jī)，Tensor 27 傅里葉變換紅外光譜儀，JSM-IT300LV 掃描電子顯微鏡，BVM6630 面包體積測定儀，TA.XT. Plus 質(zhì)構(gòu)儀。

1.3 方法

1.3.1 混粉及面團(tuán)的制備

將熱處理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例與小麥粉混合均勻(以小麥粉質(zhì)量為基準(zhǔn))。稱取混粉并加入50%水，一起置于和面機(jī)中，攪拌10 min后，取出面團(tuán)，靜置待測。

1.3.2 混合面團(tuán)粉質(zhì)特性測定

參照GB/T 14614—2019粉質(zhì)儀法進(jìn)行測定[15]。將熱處理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例與小麥粉混合均勻(以小麥粉質(zhì)量為基準(zhǔn))。準(zhǔn)確稱取一定量混粉置于面缸中，通過不斷調(diào)整預(yù)期吸水率使面團(tuán)最大稠度達(dá)到480～520 BU，實(shí)際吸水率為校正后的預(yù)期吸水率，測試時間為20 min。

1.3.3 混合粉糊化特性測定

參照GB/T 24853—2010[16]快速黏度儀法，準(zhǔn)確稱取(3.5±0.1)g不同添加量的混合粉(按試樣實(shí)際水分校正)，置于鋁罐中，并加入(25.0±0.1)mL去離子水(按試樣實(shí)際水分校正)，將其攪拌均勻，使混粉與水完全浸潤，將樣品杯置于快速黏度分析儀上進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如下：50 ℃下持續(xù)保持1 min，以6 ℃/min的速度加熱至95 ℃并保持5 min，然后以6 ℃/min的速度冷卻到50 °C并保持2 min。攪拌槳速率由960 r/min至160 r/min直到測定結(jié)束。

1.3.4 面團(tuán)拉伸特性測定

將制備好的混粉面團(tuán)置于模具中，制成長條狀樣品，將其放在質(zhì)地分析儀的測試區(qū)域內(nèi)，測試所用探頭為A/KIE，測前速度2.0 mm/s，測中速度3 mm/s，測后速度10 mm/s，拉伸距離50.0 mm，感應(yīng)力5.0 g[17]。

1.3.5 熱處理蛋清粉饅頭的制備

稱取一定量過篩的小麥粉-熱處理蛋清粉混合粉倒入和面機(jī)中，加入1%安琪酵母和50%水，攪拌10 min。將面團(tuán)置于35 ℃的醒發(fā)箱中，發(fā)酵70 min，發(fā)酵濕度為75%。隨后將發(fā)酵好的面團(tuán)均制成60 g的劑子，搓圓成型，隨后不改變醒發(fā)箱溫度及濕度，放入醒發(fā)箱中。醒發(fā)20 min后放入鍋中，待水沸后計時蒸制20 min，取出饅頭，至室溫冷卻1 h后裝于聚乙烯袋中備用待測。

1.3.6 紅外光譜檢測

將制備好的混合粉面團(tuán)及饅頭經(jīng)真空冷凍干燥后粉碎。準(zhǔn)確稱取1 mg樣品與150 mg溴化鉀，將其進(jìn)行研磨、壓片。將樣品進(jìn)行紅外光譜掃描測定，掃描波段4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)16，分辨率4 cm-1。使用Omnic 8.2軟件截取酰胺I區(qū)(1 600～1 700 cm-1)，進(jìn)行高斯去卷曲，二階導(dǎo)數(shù)擬合，使殘差最小。酰胺I帶各特征峰的波數(shù)與面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系為：其中1 646～1 664 cm-1為α-螺旋，1 615～1 637 cm-1和1 682～1 700 cm-1為β-折疊，1 664～1 681 cm-1為β-轉(zhuǎn)角，1 637～1 645 cm-1為無規(guī)卷曲[18]。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu)測定

將制備好的混合粉面團(tuán)及饅頭經(jīng)真空冷凍干燥處理后，選取較為平整的截面，將制備好的樣品進(jìn)行噴金，放入掃描電子顯微鏡中觀察，面團(tuán)和饅頭的觀察放大倍數(shù)分別為800和1 000倍。

1.3.8 饅頭質(zhì)構(gòu)測定

取饅頭中心部位，將其切成2 cm厚大小一致的方塊形的樣品。使用TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀，選用TPA模式，P36R探頭，壓縮比50%，采用2次壓縮對樣品進(jìn)行測定。

1.3.9 饅頭比容測定

打開BVM6630體積測定儀，對其進(jìn)行校正，然后將制備好的饅頭樣品放入體積儀內(nèi)，輸入樣品質(zhì)量后，開始測定，每個樣品測6次，取平均值。

1.3.10 饅頭感官評價

挑選由10名專業(yè)評價員，采用評分法對熱處理蛋清粉饅頭進(jìn)行評價，滿分為100分，最終得分取平均值。感官評分標(biāo)準(zhǔn)參考馬薇薇等[6]的方法稍作修改，見表1。

表1 饅頭感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.11 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用SPSS 24.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析，用Duncan檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)，所有圖表均采用Origin 9.0繪制，紅外數(shù)據(jù)用軟件Omnic 8.2進(jìn)行分析。所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)3次，取均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱處理蛋清粉對混合面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

混合面團(tuán)粉質(zhì)特性測定結(jié)果見表2。隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，混合面團(tuán)的吸水率逐漸下降，形成時間有上升趨勢，這與吳迪等[19]的研究結(jié)果相似。由于蛋清蛋白的吸水率小于面筋蛋白，且具有良好的持水性[20]，加入的蛋清蛋白會鎖住水分進(jìn)而阻礙淀粉對水分的吸收，因此吸水率降低。面團(tuán)中面筋含量與面團(tuán)的形成時間密切相關(guān)[21]，蛋清粉的添加不僅增加了小麥粉的濕面筋含量，同時蛋清蛋白的加入會促進(jìn)面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，強(qiáng)化面筋結(jié)構(gòu)[7]，故混合面團(tuán)的形成時間增加。穩(wěn)定時間和弱化度反映的是面團(tuán)的穩(wěn)定性以及抗攪拌能力[22]，穩(wěn)定時間越長，弱化度小，則面團(tuán)的韌性越好、筋力越強(qiáng)。但當(dāng)熱處理蛋清粉添加量大于4%時，過多外源性蛋白質(zhì)反而破壞了面筋蛋白之間的相互作用，使混合面團(tuán)穩(wěn)定時間下降，弱化度也逐漸上升。

表2 熱處理蛋清粉添加量對混合面團(tuán)粉質(zhì)特性的影響

2.2 熱處理蛋清粉對混合粉糊化特性的影響

從表3可以看到，隨熱處理蛋清粉添加量的不斷增加，峰值黏度、最低黏度與最終黏度上升的趨勢明顯，一方面由于熱處理蛋清粉自身具有良好的凝膠性[23]，遇水形成凝膠；另一方面考慮是熱處理蛋清粉與小麥粉能夠以競爭性的形式與水分子結(jié)合，使得混合面團(tuán)的黏度增加。衰減值反映的是加熱過程中淀粉顆粒的穩(wěn)定性，但熱處理蛋清粉對混合粉衰減值影響并不顯著?；厣抵饕从车矸鄣睦匣潭?，回生值越大，淀粉顆粒越易聚集，易發(fā)生老化，隨著具有高凝膠特性的蛋清粉添加量的增加，小麥粉糊的回升值越小，淀粉越不易老化。糊化溫度略有下降，考慮可能是在淀粉糊化過程中，蛋清蛋白開始發(fā)生變性，使得淀粉體系糊化溫度降低。

表3 熱處理蛋清粉添加量對混合粉糊化特性的影響

2.3 熱處理蛋清粉對混合面團(tuán)拉伸特性的影響

混合面團(tuán)特性測定結(jié)果見圖1。拉伸強(qiáng)度和拉伸距離分別反映面團(tuán)的筋力強(qiáng)度以及延展性和可塑性[24]，隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度先增大后減小，添加量為4%時，面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度和拉伸距離最大。由粉質(zhì)結(jié)果分析可知，添加了熱處理蛋清粉的面團(tuán)韌性好且筋力強(qiáng)，另一方面考慮到是由于蛋清蛋白與面筋蛋白之間相互作用，增加了面筋蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善了混合面團(tuán)的拉伸強(qiáng)度和拉伸距離。Rachman等[25]研究發(fā)現(xiàn)，添加蛋清蛋白對香蕉面制品的延展性具有積極作用。熱處理蛋清粉遇水時會形成高黏性的凝膠并附著在面筋蛋白表面，過量添加可能會使面團(tuán)中水分子的流動性變差，從而影響面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成和延展，過量的蛋清蛋白也會影響面筋蛋白之間的耦合作用，致使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞。

圖1 熱處理蛋清粉對混合面團(tuán)拉伸特性的影響

2.4 熱處理蛋清粉對饅頭二級結(jié)構(gòu)的影響

如圖2所示，隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，α-螺旋與β-折疊先上升后下降，β-轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲先下降后上升，這種二級結(jié)構(gòu)的變化表明了蛋白質(zhì)發(fā)生聚集現(xiàn)象。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要由非共價鍵作用力來維持，當(dāng)所處環(huán)境發(fā)生變化時，蛋白質(zhì)分子會進(jìn)行構(gòu)象重排來維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)[26]。β-折疊是面筋蛋白的主要二級結(jié)構(gòu)，β-折疊越多，說明面筋蛋白的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，同時面筋蛋白結(jié)構(gòu)的有序性和α-螺旋的含量呈正相關(guān)[27]，故適量添加熱處理蛋清粉可增加面筋蛋白結(jié)構(gòu)的有序性。Luo等[28]研究表明，在加熱條件下，面筋蛋白-蛋清蛋白的二級結(jié)構(gòu)比面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)更加致密且規(guī)則。β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲為無序的二級結(jié)構(gòu)，過多蛋清粉的加入，導(dǎo)致面筋蛋白的無序性增加。

圖2 熱處理蛋清粉對饅頭二級結(jié)構(gòu)的影響

2.5 熱處理蛋清粉對混合面團(tuán)及饅頭微觀結(jié)構(gòu)的影響

混合面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)測定結(jié)果見圖3。呈橢圓形且表面光滑的顆粒為小麥淀粉[25]，呈片狀附著在淀粉顆粒表面的為面筋蛋白。從圖3a可知，大部分淀粉顆粒裸露在外，形成的面筋薄膜不連續(xù)，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布不緊密。從圖3b～圖3e可知，隨著熱處理蛋清粉的增加，可以觀察到混合面團(tuán)中形成了連續(xù)且致密的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，蛋清蛋白充斥在面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)間隙中，且蛋清蛋白自身的凝膠性進(jìn)一步加強(qiáng)面筋蛋白包裹淀粉顆粒的能力[29]。

熱處理蛋清粉饅頭微觀結(jié)構(gòu)測定結(jié)果見圖4。隨著熱處理蛋清粉的增加，蛋清蛋白的黏合性使形成的面筋蛋白結(jié)構(gòu)變得光滑，且充分溶脹的淀粉填充在面筋網(wǎng)絡(luò)中，使結(jié)構(gòu)較緊密。但過量的蛋清粉添加反而使面筋蛋白與淀粉顆粒分離，淀粉與蛋白質(zhì)的交聯(lián)作用下降，網(wǎng)絡(luò)之間也出現(xiàn)較大的空隙及孔洞，甚至出現(xiàn)淀粉顆粒的脫落，過多蛋清粉添加也會導(dǎo)致饅頭成品出現(xiàn)硬度過大、掉渣等現(xiàn)象。

2.6 熱處理蛋清粉對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響

熱處理蛋清粉饅頭質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果見表4。饅頭的質(zhì)構(gòu)特性與饅頭中蛋白質(zhì)、淀粉大分子參與構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)[30]。熱處理蛋清粉添加量的增加，提高了饅頭的硬度、膠著度和咀嚼性。結(jié)合紅外檢測以及微觀結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果可知，具有高凝膠特性熱處理蛋清粉的添加會增強(qiáng)面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更緊密有序，從而改變了饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。饅頭的硬度與咀嚼度及韌性呈正相關(guān)[31]，彈性、回復(fù)性越大，支撐饅頭體積的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性越好[32]。適量蛋清粉的添加可以增強(qiáng)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)并抑制淀粉顆粒的溶脹[32]，從而改善饅頭質(zhì)地。

2.7 熱處理蛋清粉對饅頭比容和感官評價的影響

熱處理蛋清粉饅頭比容及感官評價測定結(jié)果見圖4。饅頭的硬度越大，比容越小，因此熱處理蛋清粉添加量為2%時，饅頭的比容下降。但本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)添加量大于2%時，饅頭比容有所增加，是由于熱處理蛋清粉自身的起泡性，同時蛋清粉中的某些營養(yǎng)因子也會促進(jìn)酵母的產(chǎn)氣速率并增加了面團(tuán)的持氣能力[33]，故比容有所增大。此結(jié)論與Masure等[34]對面包的研究結(jié)果相似，蛋清粉具有高發(fā)泡能力，且面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較好的面團(tuán)蒸制而成的饅頭包裹氣體能力也較好，可增加饅頭的體積。但過量的高凝膠性蛋清粉添加量使得混合面團(tuán)黏性增大，破壞了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻礙其包裹氣體膨脹，從而降低饅頭的比容和彈性。

隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，感官評價呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)添加量為4%時，饅頭的感官評價最好，彈性、硬度以及回復(fù)性都有所改善：當(dāng)添加量為大于4%時，過量的蛋清粉會使饅頭硬度過大，回彈效果差且表面形態(tài)不飽滿甚至出現(xiàn)塌陷、對香氣也有較大的影響。因此結(jié)合饅頭感官評分與比容、質(zhì)構(gòu)結(jié)果分析，熱處理蛋清粉添加量小于4%時，饅頭的彈性、硬度以及感官均在可接受范圍內(nèi)。同時結(jié)合熱處理蛋清粉小麥粉面團(tuán)特性結(jié)果分析，熱處理蛋清粉添加量為4%時，面團(tuán)的拉伸距離以及拉伸強(qiáng)度也最大。

表4 熱處理蛋清粉添加量對饅頭質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖4 熱處理蛋清粉對饅頭比容和感官評價的影響

2.8 熱處理蛋清粉饅頭質(zhì)構(gòu)特性與混合面團(tuán)特性的相關(guān)性分析

如表5所示，饅頭的硬度、膠著度、咀嚼度與混粉粉質(zhì)特性中的吸水率呈極顯著負(fù)相關(guān)。與糊化特性中的回生值呈顯著負(fù)相關(guān)。饅頭的硬度、咀嚼度與峰值黏度、最低黏度呈極顯著正相關(guān)。饅頭的膠著度、峰值黏度和最低黏度呈顯著正相關(guān)。饅頭的硬度與糊化時間呈顯著負(fù)相關(guān)，彈性與糊化溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。

表5 熱處理蛋清粉饅頭質(zhì)構(gòu)特性與混合面團(tuán)特性的相關(guān)性

3 結(jié)論

隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，混合面團(tuán)的吸水率下降，形成時間有上升的趨勢，且延長了面團(tuán)穩(wěn)定時間，降低了弱化度；同時峰值黏度、最低黏度與最終黏度上升的趨勢明顯，回升值也有下降的趨勢，淀粉不易老化；當(dāng)熱處理蛋清粉添加量為4%時，面團(tuán)的拉伸距離以及拉伸強(qiáng)度較好，其筋力增強(qiáng)，對面團(tuán)的延展性有積極作用；隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，饅頭的α-螺旋和β-折疊先上升后下降，適量的熱處理蛋清粉使得面筋蛋白結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定；添加熱處理蛋清粉后，通過面團(tuán)及饅頭內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)觀察到，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連續(xù)且緊密，包裹淀粉顆粒的能力顯著增強(qiáng)。

添加了熱處理蛋清粉的饅頭硬度、膠著度、咀嚼性明顯增大；當(dāng)熱處理蛋清粉添加量為4%時，比容最大，饅頭的感官評價最好，均在可接受范圍內(nèi)；綜上所述，結(jié)合感官評價及物性指標(biāo)兩方面，小麥粉饅頭中熱處理蛋清粉添加量應(yīng)不超過4%。