濕熱-膠體改性對小麥面筋蛋白功能性質的影響

許 慧，包海蓉，鄧義書，齊知耕

(上海海洋大學，上海 201306)

濕熱-膠體改性對小麥面筋蛋白功能性質的影響

許 慧，包海蓉*，鄧義書，齊知耕

(上海海洋大學，上海 201306)

研究了在濕熱條件下將羧甲基纖維素鈉(CMC)、明膠、海藻酸鈉、果膠、瓜爾膠這幾種不同膠體作為添加劑添加到小麥面筋蛋白中，測定了其對小麥面筋蛋白功能性質的影響，主要以小麥面筋蛋白的粘稠性、乳化性和乳化穩定性、溶解性、起泡性這幾個指標作為參考。實驗結果表明，與簡單混合相比，羧甲基纖維素鈉、明膠、海藻酸鈉、果膠在濕熱條件下使小麥面筋蛋白的溶解性，乳化性和粘稠性都有一定幅度的提高，但是對小麥起泡性和乳化穩定性的影響不大;瓜爾膠在濕熱條件下對小麥蛋白性質的影響與簡單混合相比基本持平。

小麥面筋蛋白，膠體，功能性質

小麥面筋蛋白又稱谷朊粉，是以小麥粉為原料，用水洗去淀粉和其它水溶性物質后剩下未變性的面筋經烘干制成的粉體。小麥面筋蛋白具有獨特的黏彈特性、乳化性、延伸性、起泡性等功能特性，其蛋白質含量在75%以上。目前，對植物蛋白的改性方法有化學改性法、物理改性法、酶改性法和生物工程改性法［1］。親水膠體是高分子量長鏈親水聚合物，在水中可以分散、膨脹。其主要功能包括:凝膠、增稠、成膜、穩定、促進粘性、附著、抑制脫水收縮。親水膠體的加入會影響面團的流變學特性［2］，在面粉中加入低含量的親水膠體(＜1%，w/w)會提高面團持水性，增大面包的體積，降低面團的硬度，抑制面粉的回生［3］。纖維素衍生物類物質如羥丙基甲基纖維素可提高面團的吸水性，并且能使面團和面包的感官特性和貨架期得到提高［4］。Collar和 Armero發現，羧甲基纖維素會降低面團的內聚性，提高面團的硬度［5］。添加大于1%的高脂果膠到面團中會使面團的穩定性和發酵后的體積得到明顯的提高［6］。我國是小麥生產大國，近幾年來又連續獲得豐收，年產量達一億多噸，但由于種種原因，我國對小麥的深加工和轉化研究很少，對小麥面筋蛋白在工業用途的開發研究還基本處于起步階段。本文主要探討海藻酸鈉、果膠、CMC、明膠、瓜爾膠這幾種不同膠體對小麥面筋蛋白溶解性、起泡性、乳化性和粘稠性的影響，旨在為小麥面筋蛋白的進一步開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥面筋蛋白 安徽安特生物化學有限公司;果膠 上海順勃生物工程技術有限公司;CMC 華盛食化有限公司;海藻酸鈉 上海精析化工科技有限公司;瓜爾膠 北京礦冶研究總院;明膠 星和食品(上海)有限公司。

DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市予華儀器責任有限公司;CPA124S型電子天平 德國sartorius公司;Anke TDL－40B離心機 上海安亭科學儀器廠;FE20型pH計 梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司;81－2型恒溫磁力攪拌儀 上海司樂儀器有限公司;UV－1800PC紫外可見分光光度計

上海美譜達儀器有限公司;XHF－1高速分散機上海金達生化儀器廠;TA－XTPlus質構儀。

1.2 小麥面筋蛋白基本品質指標測定

1.2.1 含水量測定 按GB/T5479測定。

1.2.2 灰分的測定 按GB/T5512測定。

1.2.3 粗脂肪的測定 按GB/T5512測定。

1.2.4 粗蛋白的測定 按GB/T5511測定。

1.3 小麥面筋蛋白功能特性的測定

1.3.1 小麥面筋蛋白溶解性的測定［7］以上清液蛋白質濃度為小麥面筋蛋白溶解性指標，蛋白質濃度的測定采用Folin－酚法，稱取一定量改性小麥面筋蛋白溶于蒸餾水，然后在3000 r/m in的轉速下離心20m in，取上清液，按一定倍數稀釋，取1m L稀釋液，加入5m L Folin－酚試劑 A，混勻后在室溫下放置10m in，加入0.5m L Folin－酚試劑 B，立即混勻，室溫下放置30m in，測定OD650。測定已知濃度的牛血清白蛋白(BSA)在同樣條件下的吸光度，繪制標準曲線(見圖1)，經標準曲線轉換為每毫升溶液中溶解蛋白的毫克數。

圖1 牛血清白蛋白標準曲線

1.3.2 起泡性和泡沫穩定性的測定［8］用pH7.0的緩沖液配制濃度為1%的改性前后小麥面筋蛋白懸浮液，充分溶解后，移入分散機以10000 r/min攪打2m in，攪打結束后將溶液倒入量筒，記下泡沫體積(V1)，即為起泡能力(m L);30m in后，記下泡沫剩余體積(V2)。

1.3.3 乳化性及乳化穩定性的測定［9］乳化性和乳化穩定性測定采用濁度法，以磷酸鹽緩沖液分別配制0.25%改性前后的小麥面筋蛋白溶液30m L，用分散機以10000 r/min分散1m in，再加入10m L大豆油，于10000 r/m in轉速下分散30s后，立即從溶液底部吸取40μL乳濁液，用5m L 0.1%SDS溶液稀釋，以0.1%SDS溶液為對照，于500nm處測定0min時的吸光度值(A0)，即為乳化性(EA);靜置15m in后重新取樣測定吸光度值(At)，乳化穩定性(ES)用乳化穩定指數(ESI)表示:

其中:ΔT為兩次測定乳化活性時間間隔(m in)。

1.3.4 粘性的測定［10］稱取改性前后的小麥面筋蛋白5g，加適量蒸餾水揉成面團，取適量放入模具，測定樣品粘度。測試參數設定為:測試前速度0.5mm/s，測試速度0.5mm/s，測試后速度10.0mm/s，返回高度8mm，力度40g，停留時間0.1s。每個樣品測定5次，取平均值。

1.4 樣品制備

1.4.1 濕熱－膠體改性樣品的制備 稱取適量膠體加入30m L蒸餾水，攪拌至膠體完全溶于蒸餾水，待用。稱取20g小麥面筋蛋白溶于170m L蒸餾水，調節pH后于一定溫度下反應30m in，然后加入溶解好的膠體溶液，攪拌一段時間后倒入大培養皿，放入冰箱冷凍，冷凍成固體狀后放入真空冷凍干燥箱干燥24h。將干燥好的改性小麥面筋蛋白打磨成粉狀，過100目篩，待用。海藻酸鈉、果膠、CMC、明膠、瓜爾膠對谷朊粉進行改性的代碼依次為 b、c、d、e、f，原谷朊粉代碼為a。

1.4.2 簡單混合樣品 是將膠體粉末和小麥面筋蛋白粉末按一定比例在干燥環境下進行混合所得。

2 結果與分析

2.1 小麥面筋蛋白的品質指標

經測定可知小麥面筋蛋白的化學組成如表1所示。小麥面筋蛋白的蛋白質含量為78.93%，符合實驗要求。

表1 小麥面筋蛋白的基本指標

2.2 溶解性

小麥面筋蛋白的溶解性非常低，只有9.08mg/m L，這主要是因為小麥面筋蛋白含有較多的疏水性氨基酸，分子內疏水作用區域較大。由圖2可知，小麥面筋蛋白在濕熱條件下添加海藻酸鈉、果膠、CMC和明膠后，其溶解性與原小麥面筋蛋白相比提高了13倍之多，相比之下小麥面筋蛋白與這幾種膠體簡單混合后的溶解性提高幅度較小，這可能是在濕熱條件下膠體分子與疏水性氨基酸相互作用，減少了小麥面筋蛋白中暴露的疏水性基團，從而減少了疏水作用區域，使小麥面筋蛋白的溶解度得到了提高。添加瓜爾膠的小麥面筋蛋白的溶解性基本沒變，原因可能是瓜爾膠分子沒有和小麥面筋蛋白中的疏水基團發生相互作用。

圖2 膠體對小麥面筋蛋白溶解性的影響

2.3 起泡性及泡沫穩定性

在一定條件下蛋白質溶解經處理能夠形成泡沫，它是蛋白質液體膜包裹氣體的兩相體系［11］。起泡性常用起泡能力和泡沫穩定性來表達。如圖3所示，添加海藻酸鈉、果膠、CMC、明膠的小麥面筋蛋白，在濕熱處理和簡單混合條件下其起泡能力都有所提高，但相差不大，表明這幾種膠體在濕熱處理下對小麥面筋蛋白起泡性的影響不大。但是濕熱條件下添加瓜爾膠的小麥面筋蛋白其起泡能力降低了40%，簡單混合卻有所提高，具體原因有待進一步研究。

圖3 膠體對小麥面筋蛋白起泡能力的影響

各膠體對小麥面筋蛋白泡沫穩定性的影響如圖4所示，濕熱條件下海藻酸鈉的添加使小麥面筋蛋白的泡沫穩定性提高了106.17%，而簡單混合對小麥面筋蛋白的乳化穩定性基本沒有影響;明膠和瓜爾膠的添加在兩種處理條件下對小麥面筋蛋白的泡沫穩定性的影響相差不大;果膠和CMC對小麥面筋蛋白泡沫穩定性的影響在濕熱條件下較小，簡單混合反而有一定幅度的增加。

圖4 膠體對小麥面筋蛋白泡沫穩定性的影響

2.4 乳化性及乳化穩定性

實驗結果(圖5)表明，在濕熱條件下幾種親水膠體對小麥面筋蛋白的粉乳化性都有明顯的提高。海藻酸鈉、明膠的添加使小麥面筋蛋白的乳化性提高了6倍多，果膠、CMC的添加使小麥面筋蛋白的乳化性提高了5倍多。雖然小麥面筋蛋白和膠體簡單混合對乳化性也都有所提高，但基本都在2倍左右，因此，可認為在濕熱條件下海藻酸鈉、果膠、CMC和明膠對小麥面筋蛋白的結構有所改變，使其乳化性得到大幅度的提高;瓜爾膠在兩種處理條件下乳化性相差不大。

如圖6所示，海藻酸鈉、果膠、CMC、明膠在簡單混合條件下對小麥面筋蛋白的影響比濕熱處理條件下高，瓜爾膠結果相反。

2.5 粘稠性

粘稠性測定實驗結果(圖7)顯示，在濕熱條件下對小麥面筋蛋白粘稠性有積極作用的膠體，其作用大小的依次順序是CMC＞海藻酸鈉＞果膠＞明膠，最大粘稠力值為108.517g;只有瓜爾膠對小麥面筋蛋白的粘稠度有消極影響。膠體和小麥面筋蛋白簡單混合處理結果顯示，除海藻酸鈉對小麥面筋蛋白的粘稠性有一點提高外，其他幾種膠體對小麥面筋蛋白的粘稠性有負面影響。

圖5 膠體對小麥面筋蛋白乳化性的影響

圖6 膠體對小麥面筋蛋白乳化穩定性的影響

圖7 膠體對小麥面筋蛋白粘稠度的影響

3 結論

根據以上實驗結果可知，海藻酸鈉、果膠、CMC、明膠在濕熱條件下使小麥面筋蛋白的溶解性、乳化性和粘稠性都有一定幅度的提高，對小麥起泡性和乳化穩定性的影響不大;瓜爾膠在濕熱條件下對小麥蛋白性質的影響與簡單混合相比基本持平。海藻酸鈉、果膠、CMC和明膠對小麥面筋蛋白功能性質的影響強度不同，強度差異可以歸因于蛋白與親水膠體相互作用的方式(共價鍵、靜電作用、或不相容混合物)不同，以及混合物中各組分的相行為差異。

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Effect of heat－moisture and hydrocolloid on functionalities of wheat gluten protein

XU Hui，BAO Hai－rong*，DENG Yi－shu，QIZhi－geng

(College of Food Science and Technology，ShanghaiOcean University，Shanghai201306，China)

Wheat gluten was heat－moisture treated at first and then of carboxymethyl cellulose sodium(CMC)，gelatin，sod iumalginate，pectin and guargum were added in.The influences on wheat gluten performance were studied.Solubility，foaming，emulsifying and emulsifying stability，stickiness of gluten were evaluated after hydrocolloids added.Compared with simple mixed carboxymethyl cellulose sodium(CMC)，gelatin，sodium alginate，pectin in heat－moisture conditions made the solubility，emulsifying and stickiness of wheat gluten certain increase，but on the foaming and emulsifying stability of wheat gluten was not significant.Guar gum in heat moisture conditions on the properties of wheat protein com pared with the simple mixed was basically the same.

gluten;hydrocolloid;functional properties

TS210.1

A

1002－0306(2011)07－0147－04

2010－07－05 *通訊聯系人

許慧(1984－)，女，在讀碩士，研究方向:食品科學與工程。