結冷膠對小麥粉及面筋蛋白的影響

胡曉飛，吳 暉，李小林，陳 龍

(1華南理工大學食品科學與工程學院，廣州 510640；2廣州華匯生物實業有限公司，廣州 510000)

作為凝膠劑，結冷膠具有凝膠能力強、透明度高、耐酸耐熱性能好等優良特性，是近年來在食品領域中應用最廣泛的凝膠劑之一[1-2]。制作面條一般要求硬質或半硬質小麥和面團延伸性好而彈性較小的面粉，但我國通用的小麥粉蛋白含量較低、質量較差，制出的面條普遍存在不耐煮、易糊湯、口感發黏、咬勁差等不足[3]。結冷膠作為添加劑應用于面制品時，可以增強面制品面條的硬度、彈性、粘度等，改善口感，抑制熱水溶脹，減少斷條，減輕湯汁渾濁，使用量一般為面粉的0.1%～0.3%[4]。本文將結冷膠加入到小麥面粉中，分別研究了結冷膠對小麥面粉的特性及面筋蛋白的影響，測定了結冷膠對面粉粉質特性、拉伸曲線及糊化特性的影響，同時，進一步測定了結冷膠對面筋蛋白的流變性及微觀結構的影響。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

結冷膠，鄲城財鑫糖業有限責任公司；面粉，揭陽市永興面粉有限公司。

1.2 主要儀器設備

Farinograph E電子型粉質儀、Extensograph E電子型拉伸儀，德國Brabender公司；FA2004B電子分析天平，上海精密科學儀器有限公司；Merlin掃描電鏡，德國ZEISS公司；Rheo Stress 600 HAAKE 旋轉流變儀，德國 Thermo electron 公司；布拉班德粘度儀，德國 Brabender 公司；FD-1A 80冷凍干燥機，上海鑫翁科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1結冷膠對面粉特性的影響

(1)結冷膠對面粉粉質特性的影響：采用GB/T 14614—2006的方法[5]，在面粉中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結冷膠(直接添加到面粉中，熱水溶解形成凝膠)，以空白面粉做對比，分別測定其粉質特性指標吸水率、形成時間、穩定時間、弱化度。

(2)結冷膠對面粉拉伸特性的影響：采用GB/T 14615—2006的方法[6]，在面粉中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結冷膠(直接添加到面粉中，熱水溶解形成凝膠)，通過粉質儀制備好的面團，先揉球、搓條，醒發45min后，將面條兩端固定，中間鉤向下拉，直到拉斷為止，抗拉伸阻力以曲線的形式記錄下來，然后把拉斷的面團再揉球、搓條，重復以上操作，分別記錄90、135min的曲線，以空白面粉做對比，根據拉伸曲線可得到有關面團拉伸特性的數據。

(3)結冷膠對面粉糊化特性的影響：配制 6.0%的面粉懸濁液 460.0g，分別加入1 000、2 000、3 000mg/kg(相對于面粉量)的結冷膠，并做空白對比。將1.3配置好的懸濁液置于粘度計測量杯中，轉速 75r/min。從27.5℃開始升溫，升溫速率為1.5℃/min，升溫到95℃后保溫30min；以1.5℃/min的速率冷卻到50℃，保溫30min，得到粘度隨時間和溫度而連續變化的粘度曲線，單位以布拉班德粘度(BU)表示。

1.3.2結冷膠對面筋蛋白特性的影響

(1)結冷膠對面筋蛋白流變特性的影響：在面筋蛋白中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結冷膠(相對于面粉量，熱水溶解形成凝膠)，并以空白作對比，做成面團，并進一步做成面筋蛋白。用哈克流變儀測定，參數設置：40mm平板轉子，間距為1mm，對流體進行應力掃描，參數設定如下：在 25℃條件下對樣品進行了應力掃描，應力掃描范圍為100～10 000Pa，該測試能夠得到儲能模量(G’)、損耗模量(G″)與損耗角正切值(tanδ=G″/G’)隨應力的變化曲線。

(2)結冷膠對面筋蛋白微觀結構的影響：在面筋蛋白中分別加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的結冷膠(相對于面粉量，熱水溶解形成凝膠)，并以空白作對比，做成面團，并進一步做成面筋蛋白。用掃描電鏡對冷凍干燥后的面筋蛋白微觀結構進行觀察：將樣品用導電膠固定在鋁制的樣品臺上，真空噴金處理后置于掃描電子顯微鏡中，觀察拍攝樣品的表觀形貌。

2 結果與討論

2.1 結冷膠對面粉特性的影響

研究了結冷膠的2種加入方法對面粉特性的影響。

2.1.1結冷膠對面粉粉質特性的影響 由表1和表2可知，未添加結冷膠的面團吸水率為60.8%，加入結冷膠的面團，吸水率上升。且隨著結冷膠含量的升高，吸水率增大。面團的形成時間在面條加工過程中具有重要的地位，一般情況下，面團的形成時間長會消耗過多的人力物力，降低了面制品的出品率，和空白值相比，加入結冷膠的面團形成時間縮短，可以節省和面時間。面粉粉質特性中穩定時間是所有參數中最主要的參數，它是反映面粉面筋質量、發酵過程的持氣能力與面粉分級的可靠參數[7]。隨著結冷膠添加量的增加，穩定時間延長分別由5.1min延長至6.8min和13.9min，說明加入了結冷膠的面團韌性變好，面筋的強度加大，面團的加工性質更好。弱化度表明面團的耐破壞程度，觀察兩表，隨著結冷膠加入含量的增加，弱化度呈現出不同程度的降低，說明隨著結冷膠加入量的增加，面粉中面筋增強，加工產品更易成型。2種添加方式都可以提高面團的吸水率，縮短面團形成時間，提高穩定時間，降低弱化度。但是2種添加方式相比，先將結冷膠加入到熱水中形成凝膠，然后加入面粉形成面團的添加方式，面團的各項粉質特性的指標更好，這可能是由于結冷膠溶于熱水后，分子之間會自動聚集形成雙螺旋結構，雙螺旋進一步聚集可形成三維網狀結構。

表1 結冷膠對面粉粉質特性的影響(直接添加到面粉中)

表2 結冷膠對面粉粉質特性的影響(熱水溶解形成凝膠)

2.1.2結冷膠對面粉拉伸曲線的影響 隨著結冷膠添加量的增加，拉伸面積、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈現增大的趨勢，證明加入結冷膠之后，面團彈性增強，具有較好的延展性，結冷膠直接加到面粉中和形成凝膠后加入這2種添加方式相比，拉伸曲線指標變化差異不明顯，這是因為結冷膠最終影響的是面粉中面筋蛋白網絡結構的形成，在面粉與水結合形成面團時，結冷膠的加入增加了面團的彈韌性，可能使面筋蛋白網絡結構更加堅固，所以面團的性質得到了有效的改善(表3、表4)。

表3 結冷膠對面粉拉伸曲線的影響(直接添加到面粉中)

表4 結冷膠對面粉拉伸曲線的影響(熱水溶解形成凝膠)

2.1.3結冷膠對面粉糊化特性的影響 小麥粉糊化特性是反映小麥粉中淀粉性質的重要指標，對面條、饅頭等食品的品質有重要的影響[8-9]。觀察4個樣品的布拉班德粘度曲線(圖1)，發現4條曲線幾乎完全重合，說明結冷膠對面粉的糊化特性影響較小。進一步分析4個樣品的布拉班德曲線粘度特征值(表5)，發現加入結冷膠之后，面粉的起糊溫度由80.2℃逐漸降低至75℃，證明結冷膠可以有效降低小麥淀粉的起糊溫度，這可能是由于黃原膠與淀粉的相互作用使淀粉顆粒容易膨脹和破裂，并且與淀粉競爭水分[10]；結冷膠降低起糊溫度非常有利于面制品的加工。

圖1 布拉班德粘度曲線 注：a、b、c、d分別為空白樣、面粉+1 000mg/kg結冷膠、面粉+2 000mg/kg結冷膠、面粉+3 000mg/kg結冷膠

表5 布拉班德曲線粘度特征值

2.2 結冷膠對面筋蛋白特性的影響

2.2.1結冷膠對面筋蛋白流變特性的影響 儲能模量(G′)和損耗模量(G″)是動態流變特性中兩個最為主要的參數。G’能反映黏彈性物質的類固體的性質即彈性和剛性，而G″能反映黏彈物質的類液體的性質即黏性和流動性，tanδ的大小則可以顯示體系黏彈性的比例，該值越大，說明體系黏性性質越強；相反值越小，說明體系彈性性質較強[11]。由圖2可以看出，隨著結冷膠的加入，體系的G′和G″都增大，tanδ減小。這是由于結冷膠的加入加固了面筋蛋白的網絡結構，導致G’增加；由于結冷膠能增加體系的粘度，因而G″也相應增加。tanδ減小說明結冷膠加入后，面團中的彈性成分的比例增大，增加了面團的筋力，這個結果也和后面的掃描電鏡結果相吻合。觀察圖2(c)可知，加入600mg/kg的結冷膠，就能有效降低tanδ，說明600mg/kg添加量的結冷膠即能有效增加面筋的彈性和筋力。

圖2 結冷膠對面筋蛋白流變特性的影響

圖3 面筋蛋白的微觀結構觀察(500×)

2.2.2結冷膠對面筋蛋白微觀結構的影響 為更加直觀地了解結冷膠對面筋蛋白網絡結構的影響，本研究對面筋蛋白進行了掃描電鏡觀察(圖3)。面筋蛋白超微結構中，面筋蛋白呈現出多孔的三維立體網絡狀[12]。由于制樣經過速凍和冷凍干燥階段，速凍產生的冰晶在冷凍干燥升華后形成網絡結構中的孔洞。對比后發現，空白的面筋蛋白孔洞分布均勻，但孔洞較大，連續性較差。添加300mg/kg結冷膠的面筋蛋白孔洞大小比空白的小一些，整體網絡結構不連續，光滑度稍差。添加量為600mg/kg結冷膠的面筋蛋白樣品網絡結構更為規則、連續，孔洞小而密集，并分布均勻。更多的結冷膠添加量1 000、2 000、3 000mg/kg，其樣品的三維網絡結構接近，均顯示出較大小均一的孔徑，且孔洞分布均勻，數量接近。結冷膠添加使面筋網絡結構更為連續平滑、孔徑變小，孔洞密集且均勻分布。隨著添加量的增加，作用效果更好，添加量達到1 000mg/kg以后改善不明顯。結冷膠的吸水性能夠使水分在面筋蛋白中分布更加均勻，在冷凍干燥過程中不容易產生大的冰晶，減少了冰晶對網絡結構的破壞。

3 結論

結冷膠對小麥粉的粉質特性有明顯影響，它可以提高面團的吸水率，縮短面團形成時間，提高穩定時間，降低弱化度，且含量越高(300～3 000mg/kg)，效果越好。將結冷膠加入熱水中形成凝膠再和小麥粉作用，效果更好；添加結冷膠之后，拉伸面積、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈現增大的趨勢；結冷膠可以降低小麥粉的起糊溫度，但對小麥面粉的綜合糊化特性影響不大；另外，進一步考察了結冷膠對小麥面筋蛋白的流變性及微觀結構的影響，結果顯示，結冷膠可以增加面筋蛋白的黏彈度、韌性及持水性，添加量為600mg/kg的結冷膠便能有效增加面筋的彈性，使面筋網絡結構更為連續平滑、孔徑變小，孔洞密集且均勻分布。◇