麥醇溶蛋白與麥谷蛋白比值對面團特性的影響

徐小青，郭禎祥，郭 嘉

河南工業大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001

小麥蛋白質品質包括數量品質和質量品質，其中數量品質指的是小麥粉中的蛋白質含量，質量品質則取決于蛋白質組成。小麥制粉后，保留在其中的蛋白質主要是面筋蛋白，面筋網絡是麥谷蛋白(Glu)和麥醇溶蛋白(Gli)互相交聯共同形成的，兩者共同決定了面團的黏彈性，它們是影響面粉加工品質的重要因素[1]。我國原料小麥“硬麥不硬，軟麥不軟”，很難達到生產專用粉的品質要求，除此之外，從面筋蛋白的角度看，小麥粉中的Gli和Glu的比值也直接關聯面團的加工品質，但大多數研究是通過改變小麥品種來調控兩者比例的，精細調控小麥粉中Glu/Gli的研究相對較少。

本文通過分離重組的方法，對面筋蛋白中Gli和Glu按不同比例進行重組，同時不改變重組粉中淀粉和水溶物所占比例，并與原粉復配，探索m(Glu)/m(Gli)對小麥粉基本指標和面團流變學特性的影響，為饅頭專用小麥粉的改良、制粉工藝的優化和優質小麥的育種提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

河套小麥粉：內蒙古恒豐食品工業(集團)股份有限公司。無水乙醇(分析純)：天津市天力化學試劑有限公司；碘、碘化鉀(分析純)：天津市科密歐化學試劑有限公司；蒸餾水：三級。

1.2 主要儀器與設備

JY10002電子天平：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；Freezone 6 plus型冷凍干燥機：美國Labconco有限公司；RE-5205旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠；DHG-9023 A電熱鼓風干燥箱：精宏實驗設備有限公司；HJ-6型磁力攪拌器：金壇市西城新瑞儀器廠；LXJ-IIB型離心機：上海安亭科學儀器廠；全自動粉質儀、電子型拉伸儀：德國Brabender公司；RVA-TM快速黏度分析儀：瑞典Perten公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥粉主要組分的分離提取

1.3.1.1 小麥面筋、淀粉和水溶物的分離提取

將小麥粉置于和面缽中，加入60%蒸餾水，慢速攪拌至面團形成，放入裝有2 L的蒸餾水中浸泡20 min，用手揉搓并保持面筋完整，并控制蒸餾水的用量。將洗滌液通過32 目篩網，將篩上面筋重新加入面團，經過一系列蒸餾水揉洗，洗至面筋擠出洗滌液滴加碘液不變藍為止。用不銹鋼板擠壓面筋至稍有粘板，冷凍干燥，用萬能粉碎機粉碎過80 目篩，即得小麥面筋蛋白，4 ℃儲存備用。

將洗滌液收集合并，4 000 r/min離心15 min，收集上層清液，下層淀粉40 ℃鼓風干燥48 h，研磨后過80目篩，即得小麥淀粉，4 ℃儲存備用。

合并上層清液，用旋轉蒸發儀40 ℃蒸發濃縮，冷凍干燥研磨后過80目篩，即得水溶物，4 ℃儲存備用。

1.3.1.2 Gli和Glu的分離提取

兩種蛋白的分離參考鐘昔陽等[2]的方法，略作修改。將小麥面筋蛋白與65%乙醇按固液比1∶20(g/mL)混合，常溫下磁力攪拌2 h使其均勻分散，3 000 r/min離心10 min，收集上層清液。將沉淀再用65%乙醇提取2 h，3 000 r/min離心10 min，均勻合并兩次上清液。用旋轉蒸發儀40 ℃蒸發濃縮，濃縮液40 ℃鼓風干燥，粉碎后過80目篩，即得Gli，4 ℃儲存備用。

下層沉淀物用蒸餾水洗去乙醇，40 ℃鼓風干燥，粉碎后過80 目篩，即得Glu，4 ℃儲存備用。

1.3.2 基本參數的測定

水分含量參照GB/T 5009.3—2016進行測定；灰分參照GB/T 5009.4—2016進行測定；粗蛋白含量參照 GB/T 5511—2008進行測定；粗淀粉含量參照GB 5009.9—2016進行測定；粗脂肪含量參照GB 5009.6—2016進行測定；降落數值參照GB/T 10361—2008進行測定；濕面筋含量和面筋指數參照GB/T 5506.2—2008進行測定。

1.3.3 不同m(Gli)/m(Glu)重組粉的制備

重組粉的配粉方法參考王晶晶[3]的方法，略作修改。根據1.3.2中各個組分的基本參數配置重組粉，重組時微調淀粉和面筋的比例，使重組粉主要成分盡量與原小麥粉相似。重組粉中含有50.00%(以干基計算)的原小麥粉、42.13%的總淀粉、6.00%的重組面筋、1.85%的小麥水溶物，設置11組不同m(Gli)/m(Glu)的重組粉，配粉具體方案如表1所示。

表1 重組粉配粉方案

注：原小麥粉中Gli和Glu的含量(干基)分別為6.32%和4.91%。

1.3.4 糊化特性的測定

參照GB/T 24853—2010測定面粉的糊化特性。

1.3.5 面團流變特性的測定

參照GB/T 14614—2006測定面團粉質特性，參照GB/T 14615—2006測定面團拉伸特性。

1.3.6 數據處理與分析

所有數據采用SPSS 20.0軟件處理分析，采用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結果與討論

2.1 各分離組分基本參數

原小麥粉及分離組分的水分、粗蛋白、粗淀粉和粗脂肪含量如表2所示。

表2 分離組分基本參數

2.2 m(Gli)/m(Glu)對小麥粉基本指標的影響

對不同重組小麥粉的基本指標進行測定，結果如表3所示。由表3可以看出，重組粉中的粗蛋白含量之間沒有顯著性差異，符合1.3.3中的配粉思路。

表3 重組粉基本指標

注：在同一列不同字母的數值具有顯著性差異(P<0.05)，表4、表5、表6同。

降落數值可以用來反映α-淀粉酶的活性，α-淀粉酶活性越高，降落數值越小，這一指標是饅頭粉的重要指標，一般要求饅頭粉的降落數值大于250 s[4]。由于α-淀粉酶的失活溫度相對較高，因此在面團蒸制過程中，它對最終產品品質影響較大，若α-淀粉酶活性較小，淀粉凝膠的黏度過高，面團的持氣能力很差，從而使產品外形癟塌[5]。由表3可以看出，重組粉的降落數值沒有隨著m(Gli)/m(Glu)變化呈規律性的變化，但都符合饅頭粉的適用標準。灰分(干基)也沒有明顯的規律性變化。

Gli的分子內二硫鍵使它形成致密的球狀結構，而Glu是通過分子間二硫鍵以大而伸展的締合分子形式存在，面筋蛋白的形成通過共價鍵和非共價鍵的相互作用[6]，相對分子量大的Glu在膨潤狀態下形成網狀結構，Gli分散在巨大的網絡結構中，影響小麥粉的功能特性[7]。濕面筋含量和面筋指數在一定程度上反映了小麥粉的品質。圖1反映了m(Gli)/m(Glu)對重組粉濕面筋含量和面筋指數的影響，可看出隨著m(Gli)/m(Glu)的減小，重組粉中的濕面筋含量呈明顯下降的趨勢，由34.6%下降至24.2%，而面筋指數的趨勢與之相反，即面筋指數隨m(Gli)/m(Glu)的減小而增大。這說明了當m(Gli)/m(Glu)減小時，小麥粉形成面筋的能力下降，面筋由松散變緊致，面筋強度逐漸增大。Chaudhary等[8]發現添加了Glu的面團的微觀結構存在緊密、牢固而有彈性的面筋蛋白網絡，Glu有助于將面筋結構保持在一起，并且影響小麥的加工品質。

圖1 m(Gli)/m(Glu)對重組粉濕面筋含量和面筋指數的影響

2.3 m(Gli)/m(Glu)對面粉糊化特性的影響

小麥粉中蛋白質含量較高，所以它們對小麥粉糊化特性的影響不可忽視。關于面筋蛋白與淀粉糊化特性方面的研究表明，面筋蛋白不僅可以通過體系中占有的數量、分子量大小、結構以及與淀粉的相互作用影響小麥粉的糊化特性[9-10]，還可以通過影響熱量傳遞和競爭可利用水分對小麥粉的糊化特性產生影響[11-12]，面筋蛋白添加量升高，使得淀粉糊化體系的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度都有極顯著的降低，但兩者之間的作用機理和規律依舊不明[13]。

表4反映了m(Gli)/m(Glu)對面團糊化特性的影響，其中峰值黏度、最低黏度、最終黏度隨著m(Gli)/m(Glu)的減小呈現先上升后下降的趨勢；回生值呈現波動性減小，這可能是因為蛋白質和淀粉間的相互作用增強，有助于維持淀粉結構穩定，能夠阻礙淀粉分子的重新聚集[14]；糊化溫度、衰減值沒有傾向性的變化，峰值時間沒有顯著性差異。有研究發現，添加PG-Glu和PG-Gli降低了淀粉的峰值黏度、破損值、最終黏度和回生值等糊化參數，影響的效果與兩種蛋白質的添加水平有關[15]。

表4 重組粉糊化特性

2.4 m(Gli)/m(Glu)對面團粉質特性的影響

面團的粉質特性是評價小麥粉品質的重要指標，試驗中由于改變了小麥粉中Gli和Glu的比值，其粉質特性也有很大的改變。如表5所示，列出了不同m(Gli)/m(Glu)面粉的吸水率、面團形成時間、面團穩定時間、弱化度以及粉質質量指數等指標。

面團的吸水率與小麥粉的蛋白質含量、破損淀粉含量等因素息息相關，它能很大程度上影響饅頭等面制品品質。提高小麥粉的吸水率，可以緩解饅頭老化現象，從而延長饅頭的保質期。由表5可以看出，重組粉的吸水率沒有明顯的變化，這說明m(Gli)/m(Glu)對吸水率沒有規律性的影響，這與司學芝等[16]發現添加Glu、Gli和谷朊粉后，對面粉的吸水率沒有明顯影響的結果相似。但Sissons等[17]卻發現添加Gli的弱筋粗粉的吸水率顯著降低。

面團形成時間反映的是面團的面筋網絡結構充分形成所需要的時間。從表5可以看出，減小重組粉中的m(Gli)/m(Glu)，面團形成時間呈先增大后減小的趨勢，當m(Gli)/m(Glu)為1.20時達到最大峰值，形成時間為6.69 min。這一結論表明，在一定范圍內降低小麥粉中的m(Gli)/m(Glu)，能提高面粉中面筋網絡結構的形成時間。

表5 面團粉質特性

面團穩定時間反映了面團形成過程中面團的抗剪切力，小麥粉中Glu的二硫鍵越牢固，面團的抗剪切能力越強，面團穩定時間也越長。穩定時間都隨著m(Gli)/m(Glu)的降低先增加后減少，當m(Gli)/m(Glu)為0.83時，面團穩定時間達到最大值14.77 min，當m(Gli)/m(Glu)繼續降低，面團的穩定時間開始下降。

面團的弱化度是反映面筋結構的強度及面團耐機械力強弱的指標，弱化度越大，面團易變軟發黏，不適宜加工。由表5可以看出，隨著m(Gli)/m(Glu)的減小，弱化度先顯著性減小，而后趨于平穩。

綜合表5可知，降低小麥粉的m(Gli)/m(Glu)，在一定程度上可以提高小麥粉面團的形成時間和穩定時間，并顯著降低面團的弱化度，但如果兩者比值過低，則對面團有不良影響。這與Dangi等[18]的研究結果一致，他們指出將C306和PBW550的Glu摻入原小麥粉中可提高面團形成時間和穩定時間。這可能是由于高比例的Glu在面團中形成了廣泛的分子間二硫鍵，整合了較大的聚合物，形成了強大而致密的面筋網絡結構，導致穩定性增加[19-20]。

2.5 m(Gli)/m(Glu)對面團拉伸特性的影響

面團的拉伸特性表征面團的延伸性、可塑性、強度及筋度。拉伸曲線面積表示拉伸面團時所需要的總能量，拉伸曲線的面積越大，能量就越大；拉伸阻力表示面團的筋力強弱，最大拉伸阻力表明面團的韌性大小，一定的拉伸阻力可以維持面團的體積，使面團保持一定量的二氧化碳氣體，可用來評價面團發酵性能的優劣；延伸度與面團形成、發酵過程中的氣泡增大以及發酵面食體積增大等有關；拉伸比例可以綜合反映面團延展度和抗延展性。

表6反映了m(Gli)/m(Glu)對面團拉伸特性的影響。由表6可以看出，m(Gli)/m(Glu)變化使面團的拉伸特性呈現顯著改變。在3個醒面時間中，隨著m(Gli)/m(Glu)的減小，拉伸曲線面積先增大后減小。在醒面時間為45 min和90 min時，最大拉伸阻力隨著m(Gli)/m(Glu)的減小呈增大趨勢，但是醒面時間延長至135 min時，最大拉伸阻力呈先增大后減小的趨勢，當m(Gli)/m(Glu)為0.56時，最大拉伸阻力達到最大值458 BU。隨著m(Gli)/m(Glu)的下降，面團的延伸度也呈現下降的趨勢。拉伸比例在醒面時間為45 min和90 min時，隨著m(Gli)/m(Glu)的減小呈增大趨勢，而時間延長至135 min，拉伸比例達到最大值后又呈現減小的趨勢。

3 結論

隨著m(Gli)/m(Glu)的減小，重組粉中的濕面筋含量呈明顯下降的趨勢，而面筋指數有上升趨勢；降落數值沒有呈規律性的變化。

面團的峰值黏度、最低黏度、最終黏度隨著m(Gli)/m(Glu)的減小呈現先上升后下降的趨勢，回生值呈現波動性減小，糊化溫度、衰減值沒有趨勢性變化。該現象表明減小m(Gli)/m(Glu)可提高淀粉的穩定性和抗老化能力。

表6 面團拉伸特性

重組粉的面團形成時間和穩定時間先增加后減小，而弱化度都隨著m(Gli)/m(Glu)的減小而減小，這表示Glu比例的提高增加了小麥粉的面筋結構的強度和耐攪拌性能。

隨著重組粉中m(Gli)/m(Glu)的減小，拉伸曲線面積呈現先增大后減小的變化；延伸度呈現減小的趨勢；醒面時間為45 min和90 min時，最大拉伸阻力和拉伸比例都增大，135 min時，兩者達到最大值后緩慢減小。