谷朊粉與其改良面粉流變學(xué)特性的相關(guān)性研究

王六強，袁亞男，李曉娟，張春紅（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161）

谷朊粉與其改良面粉流變學(xué)特性的相關(guān)性研究

王六強，袁亞男，李曉娟，張春紅*
（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161）

為研究不同谷朊粉對小麥粉品質(zhì)的改良作用，選用10種市售谷朊粉為試材，分析其主要品質(zhì)及改良面粉面團的流變學(xué)特性，通過相關(guān)性分析及逐步回歸分析研究谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：谷朊粉的灰分、粗蛋白、水分、巰基含量、溶解性、持水力、吸水性及泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度、延伸性、最大拉伸阻力及能量呈顯著相關(guān)（p＜0.05）或者極顯著相關(guān)（p＜0.01）。谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分、粗蛋白、灰分、粗脂肪、持水力、持油力及巰基含量等指標(biāo)對改良面粉的品質(zhì)影響較大，其中谷朊粉中粗蛋白含量對改良面粉的綜合品質(zhì)影響最大。

谷朊粉，改良面粉，品質(zhì)，面團流變學(xué)特性，相關(guān)性

我國是小麥生產(chǎn)大國，近幾年來連續(xù)獲得豐收，2013年總產(chǎn)量約1.22億噸，但國產(chǎn)小麥由于受品種、氣候、土壤等因素的影響，小麥品質(zhì)的變異較大，利用不同品種小麥加工的面粉筋力不同。與進口小麥相比，國產(chǎn)小麥粉長期處于高筋不強、低筋不弱的狀態(tài)，很難滿足生產(chǎn)各種專用粉的需要（如面包、面條、拉面專用粉）。谷朊粉作為小麥中面筋性蛋白，具有很高的營養(yǎng)價值和良好的功能性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于食品多個領(lǐng)域，其主要用途是回添到中、低筋力面粉中，在和面機的作用下可完全與面粉中的面筋性蛋白相互作用形成一體，改善面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明顯地提高國產(chǎn)面粉的流變學(xué)特性和機械加工性能，改善各種面制品的品質(zhì)［1-3］。由于谷朊粉的原料和生產(chǎn)工藝不同，不同企業(yè)生產(chǎn)的谷朊粉品質(zhì)不同，對面粉的改良效果也不同［4-5］。

近年來，有研究表明小麥粉品質(zhì)與水餃和饅頭等面制品質(zhì)構(gòu)之間存在一定的相關(guān)性［6-7］。而關(guān)于谷朊粉與改良面粉流變學(xué)特性之間相關(guān)性報道較少。

通過相關(guān)性分析，可以研究谷朊粉品質(zhì)與改良面粉流變學(xué)特性之間的關(guān)系，為企業(yè)選取合適的谷朊粉改良面粉提供理論依據(jù)。本文選取10種市售谷朊粉為試材，分別添加到中筋小麥粉中，測定谷朊粉品質(zhì)及改良面粉的流變學(xué)特性，通過相關(guān)性分析及逐步回歸分析研究谷朊粉與改良面粉流變學(xué)特性之間的相關(guān)性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

谷朊粉市售，分別購自山東新瑞集團（1號）、安徽省碧綠春釀酒有限公司（2號）、河南蓮花面粉有限公司（3號）、安陽眾鑫食品有限公司（4號）、徐州德隆生物科技有限公司（5號）、安徽安特生物化學(xué)有限公司（6號）、安徽瑞福祥食品有限公司（7號）、河南天冠企業(yè)集團有限公司（8號）、封丘縣華豐粉業(yè)有限公司（9號）、河南大康糧食深加工有限公司（10號）；小麥粉沈陽香雪面粉有限公司；面包粉新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司。

DHG-9246A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實驗儀器設(shè)備有限公司；ALC-210.2型電子天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；PHS-3C型數(shù)字式pH計上海理達儀器廠；T18型分散機德國IKA公司；粉質(zhì)儀德國布拉班德公司；拉伸儀德國布拉班德公司。

1.2實驗方法

1.2.1谷朊粉及面粉理化指標(biāo)和性質(zhì)的測定水分測定：參照國標(biāo)GB 5009.3-2010；灰分測定：參照國標(biāo)GB/T 5505－2008；粗蛋白測定：參照國標(biāo)GB/T 5511－2008；粗脂肪測定：參照國標(biāo)GB/T 5512-2008；巰基及二硫鍵測定：采用Ellman’S試劑比色法測定［8］；麥醇溶蛋白含量測定：參照司學(xué)芝［9］提取麥醇溶蛋白，參照國標(biāo)GB/T 5511-2008測定蛋白含量；溶解性的測定：采用雙縮脲法測定［10］；持水力的測定：采用差量法測定［11］；吸水率的測定：參照國標(biāo)GB/T 21924-2008測定；起泡性及泡沫穩(wěn)定性測定：采用攪打法測定［12］；持油力測定：采用差量法測定［11］；面粉濕面筋含量的測定：參照國標(biāo)GB/T 5506.1-2008；面粉粉質(zhì)參數(shù)的測定：參照國標(biāo)GB/T 14614-2006；面粉拉伸參數(shù)的測定：參照國標(biāo)GB/T 14615-2006。

1.2.2改良面粉綜合品質(zhì)分析基于熵權(quán)的Topsis評價法［13］。

1.3統(tǒng)計分析方法

數(shù)據(jù)均測定3次取平均值，采用Excel 2003及SPSS 17.0軟件分析數(shù)據(jù)。

表1　不同谷朊粉品質(zhì)指標(biāo)描述性統(tǒng)計Table 1　Descriptive statistics of different wheat gluten

2　結(jié)果與分析

2.1谷朊粉的基本成分及功能性分析

由表1可知，不同谷朊粉的灰分、巰基、二硫鍵含量及溶解性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性等功能性變異系數(shù)較大，說明不同企業(yè)生產(chǎn)的谷朊粉品質(zhì)不同，本研究選用的10種谷朊粉具有一定的代表性。

表2　谷朊粉功能性評價指標(biāo)的相關(guān)性Table 2　Correlations between quality of wheat gluten

2.2谷朊粉功能性評價指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

由表2可知，谷朊粉的溶解性與起泡性、泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)；谷朊粉的吸水率與起泡性顯著相關(guān)，吸水率與泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)；谷朊粉起泡性與泡沫穩(wěn)定性極顯著相關(guān)。

表3　小麥粉及面包粉的品質(zhì)特性Table 3　The quality of wheat flour and bread flour

2.3小麥粉及面包粉的品質(zhì)分析

由表3可知，除水分含量稍高外，面包粉的流變學(xué)特性均好于小麥粉。說明面包粉的筋力更強，耐攪拌，烘焙等加工性能好，出品率高且質(zhì)地松軟，產(chǎn)品能夠存放較長時間。

2.4改良面粉中谷朊粉最適添加量的確定

以粗蛋白含量最高的2號谷朊粉為實驗對象，分別按照小麥粉質(zhì)量的3%、4%、5%、6%添加谷朊粉，分析比較改良面粉與面包粉的粉質(zhì)特性，確定谷朊粉的最適添加量。在小麥粉中添加不同水平谷朊粉對小麥粉的改良效果見表4。

由表4可知，隨著谷朊粉添加量的增加，小麥粉的形成時間和穩(wěn)定時間逐漸延長，吸水率逐漸增大，弱化度降低，說明向小麥粉中添加谷朊粉可明顯改善面粉的品質(zhì)，使小麥粉的面筋含量增加，筋力增強。當(dāng)谷朊粉添加量為5%～6%時，面粉的形成時間、穩(wěn)定時間及弱化度均接近面包粉的水平，但5%、6%添加量之間的差異不顯著，從經(jīng)濟角度考慮，確定適宜的谷朊粉添加量為5%。

表4　添加不同水平谷朊粉對小麥粉的改良效果Table 4　The effects of wheat gluten with different levels on wheat flour

2.5不同谷朊粉對小麥粉改良效果的分析

按照最適添加量，分別將不同種谷朊粉添加到小麥粉中，分析并比較改良面粉的粉質(zhì)特性及拉伸特性，結(jié)果見表5。

表5　不同谷朊粉對小麥粉面團流變學(xué)特性的影響Table 5　The effects of different wheat gluten on the dough rheology properties of flour

由表5可知，添加不同谷朊粉對小麥粉均具有較好的改良作用。在小麥粉中分別添加不同谷朊粉后，改良面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、吸水率、延伸度、最大拉伸阻力、能量均有不同程度的增大；其中1號、4號和10號谷朊粉使改良面粉的的弱化度升高，其他7種谷朊粉使改良面粉的弱化度降低。在相同的條件下，向小麥粉中添加相同量的谷朊粉，對面粉品質(zhì)的改良效果不同，說明不同品質(zhì)的谷朊粉作用效果不同。

2.6不同谷朊粉對小麥粉品質(zhì)改良作用的綜合評價

采用熵權(quán)法對改良面粉的7個指標(biāo)進行客觀賦權(quán)，然后運用Topsis法對改良面粉的品質(zhì)進行客觀的綜合評價，結(jié)果見表6。經(jīng)計算面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度、吸水率、延伸性、最大拉伸阻力及能量的權(quán)重分別為0.1293、0.1587、0.1033、0.1224、0.1603、0.1637、0.1622。

表6　改良面粉的Topsis綜合評價結(jié)果Table 6　Results of Topsis comprehensive evaluation on the improved flour

由表6可知，谷朊粉2號對小麥粉的改良作用最好，其次是5號及8號，1號對小麥粉的改良作用最差，4號及10號對面粉的改良作用較差。

2.7谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)性分析

由表7可知，谷朊粉各指標(biāo)與改良面粉流變學(xué)特性之間存在較好的相關(guān)性。谷朊粉水分含量與改良面粉的吸水率、延伸性、最大拉伸阻力呈負相關(guān)；谷朊粉灰分含量與改良面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、綜合評分呈負相關(guān)，與谷朊粉弱化度呈正相關(guān)。因為谷朊粉水分含量和灰分含量越高，谷朊粉品質(zhì)相對較差，降低了改良面粉的部分流變學(xué)特性。

谷朊粉粗蛋白含量與改良面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、最大拉伸阻力、能量及綜合評分呈正相關(guān)。因為谷朊粉蛋白含量高，能增加面筋的數(shù)量，改善面筋的質(zhì)量，顯著提高面團的大部分流變學(xué)特性。

谷朊粉巰基含量與改良面粉的面團吸水率呈顯著正相關(guān)，因為巰基為極性基團，能夠在一定程度上增加面團的吸水率。

谷朊粉的溶解性起泡性和泡沫穩(wěn)定性與面團吸水率呈顯著正相關(guān)，因為由于谷朊粉的溶解性、吸水率與其起泡性和泡沫穩(wěn)定性呈顯著相關(guān)，谷朊粉上述功能性好，則谷朊粉能更好的與面粉相互作用，增加面團的筋力，從而增加面團的吸水率。

谷朊粉的吸水率與改良面粉的延伸性呈正相關(guān)，因為谷朊粉吸水率好，能更好的作用于面粉中，增加面團的吸水率，使面團變得更勁道，延伸性更好。

谷朊粉的持水力與改良面粉的弱化度呈顯著負相關(guān)，與面團的能量呈顯著正相關(guān)。說明持水力好的谷朊粉，在面粉中作用效果好，從而能使面團的弱化度降低，使面團的能量增加。

谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的最大拉伸阻力及能量呈正相關(guān)，說明蛋白功能性好，能夠更好地作用于面粉中，改良面團的流變學(xué)特性。

表7　谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的相關(guān)性Table 7　Correlations between quality of wheat gluten and improved flour

表8　谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的逐步回歸分析Table 8　Regression analysis between quality of wheat gluten and quality of flour

2.8谷朊粉與改良面粉品質(zhì)之間的逐步回歸分析

由表8可知，每個回歸方程的F值及復(fù)相關(guān)系數(shù)R均達到顯著或極顯著水平，這些方程擬合度好，可以用來表達自變量與因變量之間的動態(tài)關(guān)系。從各個回歸方程可以看出，谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分含量、粗蛋白含量、持水力、灰分、粗脂肪、持油力及巰基含量對面粉的改良作用影響較大。改良面粉的形成時間受谷朊粉粗蛋白及巰基含量影響較大。改良面粉的穩(wěn)定時間受谷朊粉的灰分及巰基含量影響較大。改良面粉的弱化度受谷朊粉的灰分、持水力、粗脂肪及持油力影響較大。改良面粉的吸水率受谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性影響較大。谷朊粉的水分含量對改良面粉的延伸性影響較大。改良面粉的最大拉伸阻力受谷朊粉的粗蛋白含量影響較大。面粉的能量受谷朊粉的粗蛋白含量及持水力影響較大。面粉的綜合評價得分受谷朊粉粗蛋白含量影響較大，谷朊粉蛋白含量高，能夠明顯改善面粉的粉質(zhì)特性和拉伸特性。

通過測定谷朊粉的水分、粗蛋白、灰分、粗脂肪含量、持水力、泡沫穩(wěn)定性、持油力及巰基含量等指標(biāo)，可以預(yù)測谷朊粉對面粉的改良作用，其中谷朊粉中粗蛋白含量在面粉改良作用中起主要作用。

3　結(jié)論

3.1在小麥粉中添加谷朊粉，對面團的流變學(xué)特性具有明顯的改善作用。隨著谷朊粉添加量的增加，改良面粉的吸水率增加，形成時間和穩(wěn)定時間延長，弱化度降低，改良面粉的粉質(zhì)特性整體得到提高。

3.2不同谷朊粉對小麥粉的改良效果不同。2號、5號和8號谷朊粉對小麥粉的改良效果較好；1號、4號和10號谷朊粉的改良效果較差。

3.3谷朊粉品質(zhì)與改良面粉的粉質(zhì)特性和拉伸特性之間存在一定的相關(guān)性。谷朊粉水分含量與改良面粉的吸水率、延伸性、最大拉伸阻力呈負相關(guān)；谷朊粉灰分含量與改良面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、綜合評分呈負相關(guān)，與谷朊粉弱化度呈正相關(guān)。谷朊粉粗蛋白含量與改良面粉的形成時間、穩(wěn)定時間、最大拉伸阻力、能量及綜合評分呈正相關(guān)。谷朊粉巰基含量與改良面粉的面團吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的溶解性與面團吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的吸水率與改良面粉的吸水率和延伸性呈正相關(guān)。谷朊粉的持水力與改良面粉的弱化度呈顯著負相關(guān)，與面團的能量呈顯著正相關(guān)。谷朊粉起泡性與面團吸水率呈顯著正相關(guān)。谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性與改良面粉的最大拉伸阻力及能量呈正相關(guān)。

3.4谷朊粉的泡沫穩(wěn)定性、水分含量、粗蛋白含量、持水力、灰分含量、粗脂肪含量、持油力及巰基含量等指標(biāo)對改良面粉的品質(zhì)影響較大，其中谷朊粉中粗蛋白含量對粉品質(zhì)的改良作用影響最大，通過對上述指標(biāo)進行測定和分析能夠預(yù)測谷朊粉對面粉改良作用的效果。在實際生產(chǎn)中，建議選用粗蛋白含量高的谷朊粉改良面粉品質(zhì)。

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Study on correlation between wheat gluten and the rheological properties of improved flour

WANG Liu-qiang，YUAN Ya-nan，LI Xiao-juan，ZHANG Chun-hong*
（College of Food，Shenyang Agriculture University，Shenyang 110161，China）

In order to study the effect of different gluten to flour，the main quality of ten kinds of commercial wheat gluten and the dough rheological property of improved flour were analyzed.The relationship of the quality indexs between wheat gluten and the improved flour were studied by correlation and stepwise regression analysis.The results showed that the effects of ash，crude protein，water，sulfhydryl content，solubility，water holding capacity and the foam stability in wheat gluten to the water absorption，formation time，stability，degree of weakening，extensibility，ultimate tensile resistance and energy on the quality of improved flour were significant or extremely significant.The foam stability，moisture content，crude protein，crude fat content，water holding capacity，ash，oil-holding capacity and sulfhydryl content in wheat gluten were the main factors to influence the flour.The crude protein content of the wheat gluten was the significant impact to the overall performance of the flour.

wheat gluten；improved flour；quality；dough rheological property；correlation

TS213.2

A

1002-0306（2015）02-0313-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.059

2014－05－08

王六強（1987-），男，碩士研究生，主要從事植物油脂及蛋白科學(xué)與工程方面的研究。

張春紅（1968-），女，博士研究生，副教授，主要從事植物蛋白質(zhì)、酶工程方面的研究。