小麥淀粉對面團微觀結構及冷凍面團饅頭品質的影響

付苗苗

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學院，河南鄭州 450002）

小麥是一種在世界各地廣泛種植的谷類作物，總產(chǎn)量位居世界第二位，僅次于玉米。小麥粉是面制食品的重要原料，如饅頭、面包、面條等。小麥淀粉顆粒和面筋蛋白網(wǎng)絡共同作用形成了具有黏彈性的小麥面團[1]。淀粉作為小麥粉的主要成分，占比約為65%，與面團強度和延伸性密切相關，并且對小麥粉的加工特性及其面制品的品質起到?jīng)Q定性作用[2]。關于小麥粉中關鍵組分對面團流變學及最終產(chǎn)品品質影響的研究大多圍繞關鍵組分蛋白質展開[3]。往往通過小麥粉中蛋白質的去除或分離重組的方法研究蛋白質在決定面團特性中的關鍵作用[4]。研究發(fā)現(xiàn)，麥谷蛋白相互作用形成了面筋網(wǎng)絡骨架，在面團形成過程中決定了面團彈性和抗延伸性，而醇溶蛋白分布在麥谷蛋白附近，增加了面筋蛋白網(wǎng)絡結構的平滑完整性，賦予了面團流動性和延展性[5-6]。目前，也有部分研究通過在小麥粉中添加淀粉來探究淀粉在決定面團特性中的作用。但所添加的淀粉與原料小麥粉非同源或添加量過低，使得研究結果有一定限制，且僅有的相關研究不夠深入。前期研究僅關注了面粉中淀粉及組分對面團粉質特性的影響，且淀粉及組分的添加量在20%以下[7]。同時，師俊玲等[8]研究指出淀粉能夠通過填充面筋蛋白網(wǎng)絡空隙降低面筋強度，從而起到增強面片延伸性以及改善面片表面光滑性的作用。進一步研究了淀粉含量對面條品質的影響，發(fā)現(xiàn)淀粉添加量與面條蒸煮損失率呈正相關。

冷凍面團技術目前已成為我國面制品實現(xiàn)主食工業(yè)化生產(chǎn)的關鍵技術，可以擴大主食的生產(chǎn)規(guī)模，提供穩(wěn)定的產(chǎn)品質量[9]。關于小麥粉中淀粉特性以及淀粉含量對冷凍小麥面制品品質影響的研究缺乏。小麥粉中淀粉對面團微觀結構、流變學特性以及冷凍面團饅頭品質的影響研究對于解決制面行業(yè)的需求、冷凍饅頭專用小麥粉的制備有重要意義。因此，本文主要通過淀粉回添的方式添加不同比例的淀粉至小麥粉中，研究小麥淀粉對面團微觀結構、蛋白特性以及冷凍面團饅頭品質的影響，明確小麥淀粉在決定面團特性以及冷凍面團饅頭品質中的作用，以期為改良小麥粉品質提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金苑小麥粉（淀粉71.2%、水分13.3%、蛋白質12.7%）：河南鄭州金苑面業(yè)有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與設備

SHM01 型和面機：浙江蘇泊爾股份有限公司；JIDI-5G 型低速離心機：廣州吉迪儀器有限公司；LGJ-10G型真空冷凍干燥機：北京四環(huán)科學儀器有限公司；RVA-3D 型快速粘度儀：澳大利亞Newport 公司；OHG-1800 型粉質儀：德國Brabender 公司；MicroMR-CL-1型核磁共振分析儀：上海紐邁電子科技有限公司；Qutanta 200 掃描電鏡儀：美國FEI 公司；725N 型紫外分光光度計：上海精密科學技術有限公司；GDW 型速凍機：無錫科隆試驗設備有限公司；HWS-250F 型醒發(fā)箱：上海丙林電子科技有限公司；BC-50ES 型低溫冰箱：中國海爾集團公司；A-XT2i 型質構儀：德國Stable Micro System 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥淀粉的分離制備

稱取100 g 小麥粉與50 g 水于和面機中和面6 min形成面團。靜置一段時間后，于清水中反復揉洗，直至面團清洗液澄清，收集清洗液，并靜置過夜。棄去上清液之后，剩余沉淀物進行離心處理（3 000×g離心15 min），收集沉淀并進行冷凍干燥處理即得小麥淀粉。然后使用研缽研磨，過80 目篩，備用。

1.3.2 不同淀粉含量小麥混合粉及面團的制備

設定小麥混合粉的總質量為100 g，小麥淀粉的添加比例分別為0%（小麥粉對照組）、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，制備得到不同淀粉含量的小麥混合粉樣品。稱取混合粉50 g，加水量為混合粉吸水率的80%，于和面機中和面6 min 形成面團。部分面團樣品冷凍干燥處理之后進行后續(xù)指標的測定。

1.3.3 混合粉糊化特性的測定

混合粉糊化特性參照GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定快速粘度儀法》中的方法進行測定。

1.3.4 混合粉粉質特性的測定

面團粉質特性參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗小麥粉面團流變學特性測試粉質儀法》中的方法進行測定。

1.3.5 面團微觀結構的測定

將制得的面團冷凍干燥之后掰開，取上表面為自然斷面，下表面平整的樣品進行噴金處理，然后置于掃描電鏡下觀察（2 000 倍）。

1.3.6 面團游離巰基含量的測定

稱取含有30 mg 蛋白的面團凍干樣品用5 mL Tris-甘氨酸緩沖液（pH8.0）混勻后加入4.7 g 鹽酸胍，并用緩沖液定容至10 mL，在室溫下振蕩混勻30 min。取1 mL 樣品液、4 mL 脲-鹽酸胍溶液和0.1 mL 4 mg/mL 5，5’二硫代雙（2-硝基苯甲酸）溶液混合，混合均勻后，室溫下避光反應30 min，于412 nm 處測定吸光度。面團游離巰基（S，μmol/g）的含量計算公式如下。

S=73.53×A412×D/C

式中：A412為在412 nm 下所測得的吸光度；D代表稀釋系數(shù)；C代表樣品的蛋白最終濃度，mg/mL。

1.3.7 冷凍面團饅頭的制備

稱取混合粉400 g、干酵母4 g，加水量為吸水率的80%，在和面機中和面6 min，壓片10 次，分割為100 g左右面團，搓圓成型。將面團置于-38 ℃速凍機中速凍2h，取出，放入-18℃冰箱凍藏2 周。將冷凍面團在38℃、80%的醒發(fā)箱解凍醒發(fā)40 min 后沸水蒸制20 min。將饅頭樣品在室溫冷卻1 h 后備用。

1.3.8 饅頭比容的測定

采用電子天平稱量饅頭的質量（g），采用油菜籽替換法測量饅頭的體積（mL）。饅頭的比容為體積與質量之比。

1.3.9 饅頭質構特性的測定

將冷卻后的饅頭用切片機切割成厚度為15 mm的均勻饅頭片。將饅頭片放置在測試臺上，采用P/35R探頭，測前、測中、測后速度分別為3、1、3 mm/s，壓縮形變50%，間隔5 s 測定饅頭的質構特性（硬度和咀嚼性）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

每個試驗做至少3 個重復，結果以平均值±標準差表示。使用Excel 對數(shù)據(jù)進行整理，Origin 2018 軟件作圖，SPSS 20.0 進行ANOVA 差異分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結果與討論

2.1 小麥淀粉添加比例對混合粉糊化特性的影響

淀粉的糊化特性與面制品品質密切相關，一定程度上決定著樣品的適用范圍。在加熱過程中，淀粉發(fā)生吸水膨脹，伴隨直鏈淀粉溶出，最后形成糊狀物質[10]。圖1 為不同小麥淀粉添加比例下混合粉糊化特性的變化趨勢。

圖1 不同淀粉添加比例對混合粉糊化特性的影響Fig.1 Effect of different starch addition ratios on pasting properties of mixed wheat flour

通過線性方程擬合，發(fā)現(xiàn)峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值以及回生值與淀粉添加比例之間呈現(xiàn)線性關系。添加淀粉后，混合粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值以及回生值均高于對照組。通過比較擬合方程的斜率，可以看出隨著淀粉添加比例的增加，混合粉的峰值黏度增長速率最快（斜率為30.72），而回生值的增長速率最慢（斜率為6.50）。糊化后混合粉中淀粉分子重排能力隨淀粉添加比例的增加而上升，這主要歸因于混合粉中蛋白質等非淀粉組分含量的降低。蛋白質等非淀粉組分可能會對淀粉分子形成空間阻礙或通過競爭吸水作用，限制淀粉分子間的交聯(lián)重排，從而延緩淀粉回生[11]。

2.2 小麥淀粉添加比例對面團粉質特性的影響

不同淀粉添加比例條件下混合粉吸水率和弱化度的變化趨勢如圖2所示。

圖2 不同淀粉添加比例對混合粉吸水率和弱化度的影響Fig.2 Effect of different starch addition ratios on water absorption and weakening degree of mixed wheat flour

通過線性方程擬合，發(fā)現(xiàn)混合粉吸水率與淀粉添加比例呈負相關關系（擬合方程：y=-0.12x+62.46 R2=0.977 1），而混合粉弱化度與淀粉添加比例呈正相關關系（擬合方程：y=1.21x+28.91 R2=0.986 8）。隨著淀粉添加比例的增加混合粉面團吸水率逐漸降低。與小麥淀粉相比，非淀粉組分蛋白質等的吸水能力更強，其中蛋白吸水性能是其自身重量的兩倍[12]。有研究表明，B淀粉的添加能夠使得原小麥粉面團的吸水率升高，且適當?shù)母淖傾/B 淀粉的比例能夠使得面團具有較好的內(nèi)部結構[13]。隨著淀粉添加比例的增加混合粉面團弱化度逐漸增加，此現(xiàn)象一方面歸因于混合粉中蛋白質含量的減少，使得面團中面筋蛋白網(wǎng)絡的強度降低，面團耐揉性減弱。另一方面淀粉顆粒在面筋蛋白網(wǎng)絡中的填充作用同樣使得面團結構穩(wěn)定性降低，不耐攪拌。有研究指出，顆粒粒度較大的A 淀粉在混合過程中傾向于脫離面筋蛋白網(wǎng)絡，且混合過程中淀粉顆粒與蛋白網(wǎng)絡間的摩擦易使得蛋白纖維變細，蛋白網(wǎng)絡弱化[14]。不同的淀粉添加比例賦予了混合粉不同的粉質特性，以適應不同的產(chǎn)品加工需求。

2.3 小麥淀粉添加比例對面團微觀結構的影響

不同小麥淀粉添加比例的面團微觀結構如圖3所示。

圖3 不同淀粉添加比例對小麥面團微觀結構的影響Fig.3 Effect of different starch addition ratios on microstructure of wheat dough

小麥淀粉多為橢圓形或者圓形，填充在面筋蛋白網(wǎng)絡空隙中或者被包埋在面筋蛋白網(wǎng)絡之中[15]。隨著淀粉添加比例的增加，可以清晰觀察到存在于面筋蛋白網(wǎng)絡結構中的淀粉顆粒越來越多，且越來越多的淀粉顆粒被暴露，面筋蛋白網(wǎng)絡結構變的疏松。對比發(fā)現(xiàn)，淀粉添加比例小于20%時對面筋蛋白網(wǎng)絡結構的影響較小，此時面筋蛋白網(wǎng)絡結構仍然較為有序，而淀粉添加比例大于20%時，面團微觀結構的連續(xù)性減弱，面筋蛋白網(wǎng)絡結構劣變較為明顯，面筋網(wǎng)絡結構淹沒在淀粉顆粒之間。

2.4 小麥淀粉添加比例對面團游離巰基含量的影響

不同淀粉添加比例條件下混合粉面團游離巰基含量的變化如圖4所示。

圖4 不同淀粉添加比例對小麥面團游離巰基含量的影響Fig.4 Effect of different starch addition ratios on free sulfhydryl content of wheat dough

面筋蛋白中雖僅含有2%的半胱氨酸，但其對面筋網(wǎng)絡結構的影響較大，半胱氨酸殘基的巰基基團氧化形成分子內(nèi)或分子間二硫鍵，從而穩(wěn)定面筋網(wǎng)絡結構[16]。游離巰基含量的變化對蛋白質的聚集和蛋白質網(wǎng)絡結構的穩(wěn)定性起著重要作用[17]。隨著淀粉添加比例的增加，面團游離巰基含量逐漸增加。當?shù)矸厶砑颖壤秊?0%時，游離巰基含量由4.28 μmol/g 增加至4.80 μmol/g，增加幅度為12%；當?shù)矸厶砑颖壤秊?5%時，游離巰基含量增加幅度達到22%；當?shù)矸厶砑颖壤_到50%時，游離巰基含量增加幅度達到62%。這表明當?shù)矸厶砑颖壤∮?0%時，對穩(wěn)定面筋蛋白網(wǎng)絡結構的二硫鍵的影響較小，此時面筋蛋白網(wǎng)絡結構的穩(wěn)定性較強。當?shù)矸厶砑颖壤_到50%時，混合粉中蛋白質的交聯(lián)聚集能力顯著減弱，形成的二硫鍵數(shù)量顯著減少。面團中面筋蛋白網(wǎng)絡結構的形成及穩(wěn)定與淀粉含量有關。小麥淀粉添加比例對面團中游離巰基含量變化與面筋蛋白網(wǎng)絡結構影響的結果一致。

2.5 小麥淀粉添加比例對冷凍面團饅頭比容的影響

小麥粉的組分組成與饅頭的比容密切相關[18]。研究發(fā)現(xiàn)，當發(fā)酵過程中面團的面筋網(wǎng)絡結構支撐力不足，保持氣體的能力較弱時，容易導致最終產(chǎn)品饅頭出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象[19]。不同淀粉添加比例對冷凍面團饅頭比容的影響如圖5所示。

圖5 不同淀粉添加比例對冷凍面團饅頭比容的影響Fig.5 Effect of different starch addition ratios on specific volume of frozen steamed bread

隨著淀粉添加比例從10%增加至20%時，混合粉饅頭比容與對照組相比未發(fā)生顯著變化，表明20%以下的小麥淀粉添加比例并未對發(fā)酵以及蒸制過程中面筋蛋白網(wǎng)絡骨架的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響，此時仍能得到比容較好的冷凍面團饅頭制品。但添加過高比例的小麥淀粉（高于20%）明顯產(chǎn)生負面影響，冷凍面團饅頭比容顯著減小（比容由2.0 mL/g 顯著降低至1.4 mL/g），饅頭出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象。這主要歸因于小麥淀粉添加比例過高對面筋蛋白網(wǎng)絡骨架造成嚴重破壞，發(fā)酵面團持氣能力較差，面團加工性能變差。同時，王艷娜[19]研究發(fā)現(xiàn)以餃子粉為原料制作的速凍饅頭萎縮比率高達50%，并將其歸因于面團的面筋骨架支撐力不足，持氣能力小于回縮力。

2.6 小麥淀粉添加比例對冷凍面團饅頭硬度和咀嚼性的影響

添加不同比例小麥淀粉的冷凍面團饅頭的硬度和咀嚼性的變化如圖6所示。

圖6 不同淀粉添加比例對冷凍面團饅頭硬度和咀嚼性的影響Fig.6 Effect of different starch addition ratios on hardness and chewiness of frozen steamed bread

質構分析中硬度是最能反應饅頭口感的一項指標，咀嚼性指咀嚼樣品時所需的能量[20]。隨著淀粉添加比例的增加，冷凍面團饅頭的硬度呈現(xiàn)先降低后增加的現(xiàn)象。當?shù)矸厶砑颖壤_到20%時，冷凍面團饅頭的硬度為2 833 g，達到最小值。而隨著淀粉添加比例從20%繼續(xù)增加，饅頭的硬度顯著增大，最大值為7 360 g。結果表明，適當添加小麥淀粉會起到改善饅頭硬度的作用，可能跟面筋蛋白網(wǎng)絡結構的適度弱化有關。而過量小麥淀粉的存在嚴重破壞了面筋蛋白網(wǎng)絡結構，導致饅頭發(fā)生萎縮使得硬度顯著增大。冷凍面團饅頭咀嚼性的變化與硬度的變化相似，在淀粉添加比例為20%時咀嚼性達到最小值2 567 g。在20%淀粉添加比例條件下，混合粉中淀粉與蛋白的含量達到了最佳比例，此時形成的冷凍面團饅頭品質最佳，硬度和咀嚼性分別達到最小值。

3 結論

小麥粉中淀粉含量的變化會顯著影響小麥粉的加工性能。不同淀粉添加比例導致混合粉的糊化特性和粉質特性存在差異。對比發(fā)現(xiàn)，峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值以及回生值與淀粉添加比例之間呈現(xiàn)線性正相關關系。混合粉吸水率與淀粉添加比例呈負線性相關關系，而混合粉弱化度與淀粉添加比例呈線性正相關關系。適當添加小麥淀粉（添加比例低于20%）對面筋蛋白網(wǎng)絡的有序結構影響較小，游離巰基含量增加幅度不大，并且冷凍面團饅頭的比容并未發(fā)生顯著變化。當?shù)矸厶砑颖壤_到20%時，冷凍面團饅頭的硬度和咀嚼性達到最小值，形成的冷凍面團饅頭品質最佳。表明適當增加小麥粉中的淀粉含量使得面筋蛋白網(wǎng)絡結構的適度弱化有助于改善面團的加工適應性，更利于冷凍面團饅頭的制備。