熱處理蛋清粉對小麥面團及饅頭品質影響研究

孫 妮， 李文釗， 邢常輝， 劉楚海， 程建凱， 阮美娟

(天津科技大學食品科學與工程學院，天津 300457)

饅頭是人們日常飲食中的主要食物之一，尤其是在中國北方，用于制作饅頭的小麥使用量約占小麥消費總量的40%[1]。蛋清粉作為新鮮雞蛋清的替代品，不僅與新鮮雞蛋清中的蛋白質種類相同，還含有人體所需的多種氨基酸[2]，同時因其優良的高凝膠性、乳化性、持水性等功能特性，經常被用于添加到食品中改善食品的質地和風味，是一種常見的功能性配料，不少學者致力于將蛋清粉添加到面類制品中，用來改善面類產品的品質。馬薇薇等[6]對添加蛋清粉的糜米-小麥粉面團特性進行了分析，發現添加蛋清粉會加強面筋蛋白網絡包裹淀粉的能力；羅云等[7]研究表明，在掛面中添加3%的蛋清粉可有效地改善掛面的品質；Han等[8]研究將蛋清粉添加至無麩質面團和面包中，發現用蛋清粉替換5%和15%小麥粉，可以顯著地改善面團的流變性能，且制得的面包有更好的比容和質地。Xie等[9]研究將2種蛋清粉添加到熟制和冷凍意大利面中，以改善其質地和烹飪品質，結果發現2種蛋清粉均顯著提高了面食的吸水率，降低了面食的蒸煮損失，有效的改善了新鮮和冷凍意大利面的質地。

同時為了增強蛋清粉獨特的功能特性，有學者進一步探究改性處理對蛋清粉特性的影響以及在面制品中應用效果。有學者研究指出，熱改性處理是一種提高蛋清粉功能特性的有效方法[10]。Wang等[11]研究發現，與未處理的蛋清粉凝膠結構相比，干熱處理15 d后的蛋清粉凝膠具有細鏈、有序的網絡結構，且凝膠和水之間的結合力增加。Chang等[12]研究發現，經干熱處理的蛋清粉可有效地提高蛋清粉的發泡能力和烘焙性能，為其在烘焙中的有效應用提供指導。Tachi等[13]研究發現，與噴霧干燥蛋清粉相比，干熱處理蛋清粉有效地提高了面條的斷裂應力、瞬時彈性、拉伸應變以及感官性能。Wang等[14]研究了干熱處理對蛋清粉的影響，結果表明，熱處理蛋清粉的消化率優于未處理蛋清粉，且隨加熱時間的增加，蛋清粉所含的必需氨基酸和低分子質量肽(Mw<1 ku)的含量顯著增加。

由此可知，與普通蛋清粉相比，熱處理蛋清粉不僅功能特性更強，其在面制品品質提升上有著更顯著的效果。大部分學者致力于研究蛋清粉對小麥制品及其他食品品質影響，但少有熱處理蛋清粉對小麥粉饅頭品質影響的研究報道。本實驗將熱處理蛋清粉添加至小麥粉中，研究熱處理蛋清粉對小麥面團及饅頭的影響，以期為研究饅頭的營養及其品質改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要原料與試劑

中筋小麥粉；熱處理蛋清粉(熱屋殺菌14 d)；干酵母；溴化鉀(分析純)。

1.2 主要儀器與設備

BT25S 分析天平，HM740和面機，CF-3500發酵箱，DoughLAB 全自動粉質分析儀，RVA-TecMaster 快速黏度儀，Scientz-10N 真空冷凍干燥機，Tensor 27 傅里葉變換紅外光譜儀，JSM-IT300LV 掃描電子顯微鏡，BVM6630 面包體積測定儀，TA.XT. Plus 質構儀。

1.3 方法

1.3.1 混粉及面團的制備

將熱處理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例與小麥粉混合均勻(以小麥粉質量為基準)。稱取混粉并加入50%水，一起置于和面機中，攪拌10 min后，取出面團，靜置待測。

1.3.2 混合面團粉質特性測定

參照GB/T 14614—2019粉質儀法進行測定[15]。將熱處理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例與小麥粉混合均勻(以小麥粉質量為基準)。準確稱取一定量混粉置于面缸中，通過不斷調整預期吸水率使面團最大稠度達到480～520 BU，實際吸水率為校正后的預期吸水率，測試時間為20 min。

1.3.3 混合粉糊化特性測定

參照GB/T 24853—2010[16]快速黏度儀法，準確稱取(3.5±0.1)g不同添加量的混合粉(按試樣實際水分校正)，置于鋁罐中，并加入(25.0±0.1)mL去離子水(按試樣實際水分校正)，將其攪拌均勻，使混粉與水完全浸潤，將樣品杯置于快速黏度分析儀上進行測定。實驗參數設置如下：50 ℃下持續保持1 min，以6 ℃/min的速度加熱至95 ℃并保持5 min，然后以6 ℃/min的速度冷卻到50 °C并保持2 min。攪拌槳速率由960 r/min至160 r/min直到測定結束。

1.3.4 面團拉伸特性測定

將制備好的混粉面團置于模具中，制成長條狀樣品，將其放在質地分析儀的測試區域內，測試所用探頭為A/KIE，測前速度2.0 mm/s，測中速度3 mm/s，測后速度10 mm/s，拉伸距離50.0 mm，感應力5.0 g[17]。

1.3.5 熱處理蛋清粉饅頭的制備

稱取一定量過篩的小麥粉-熱處理蛋清粉混合粉倒入和面機中，加入1%安琪酵母和50%水，攪拌10 min。將面團置于35 ℃的醒發箱中，發酵70 min，發酵濕度為75%。隨后將發酵好的面團均制成60 g的劑子，搓圓成型，隨后不改變醒發箱溫度及濕度，放入醒發箱中。醒發20 min后放入鍋中，待水沸后計時蒸制20 min，取出饅頭，至室溫冷卻1 h后裝于聚乙烯袋中備用待測。

1.3.6 紅外光譜檢測

將制備好的混合粉面團及饅頭經真空冷凍干燥后粉碎。準確稱取1 mg樣品與150 mg溴化鉀，將其進行研磨、壓片。將樣品進行紅外光譜掃描測定，掃描波段4 000～400 cm-1，掃描次數16，分辨率4 cm-1。使用Omnic 8.2軟件截取酰胺I區(1 600～1 700 cm-1)，進行高斯去卷曲，二階導數擬合，使殘差最小。酰胺I帶各特征峰的波數與面筋蛋白二級結構對應關系為：其中1 646～1 664 cm-1為α-螺旋，1 615～1 637 cm-1和1 682～1 700 cm-1為β-折疊，1 664～1 681 cm-1為β-轉角，1 637～1 645 cm-1為無規卷曲[18]。

1.3.7 微觀結構測定

將制備好的混合粉面團及饅頭經真空冷凍干燥處理后，選取較為平整的截面，將制備好的樣品進行噴金，放入掃描電子顯微鏡中觀察，面團和饅頭的觀察放大倍數分別為800和1 000倍。

1.3.8 饅頭質構測定

取饅頭中心部位，將其切成2 cm厚大小一致的方塊形的樣品。使用TA.XT.Plus質構儀，選用TPA模式，P36R探頭，壓縮比50%，采用2次壓縮對樣品進行測定。

1.3.9 饅頭比容測定

打開BVM6630體積測定儀，對其進行校正，然后將制備好的饅頭樣品放入體積儀內，輸入樣品質量后，開始測定，每個樣品測6次，取平均值。

1.3.10 饅頭感官評價

挑選由10名專業評價員，采用評分法對熱處理蛋清粉饅頭進行評價，滿分為100分，最終得分取平均值。感官評分標準參考馬薇薇等[6]的方法稍作修改，見表1。

表1 饅頭感官評分標準

1.3.11 數據分析

用Excel 2010對實驗數據進行處理，利用SPSS 24.0對數據進行皮爾遜相關性分析，用Duncan檢驗進行顯著性分析(P<0.05)，所有圖表均采用Origin 9.0繪制，紅外數據用軟件Omnic 8.2進行分析。所有實驗數據均重復3次，取均值。

2 結果與分析

2.1 熱處理蛋清粉對混合面團粉質特性的影響

混合面團粉質特性測定結果見表2。隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，混合面團的吸水率逐漸下降，形成時間有上升趨勢，這與吳迪等[19]的研究結果相似。由于蛋清蛋白的吸水率小于面筋蛋白，且具有良好的持水性[20]，加入的蛋清蛋白會鎖住水分進而阻礙淀粉對水分的吸收，因此吸水率降低。面團中面筋含量與面團的形成時間密切相關[21]，蛋清粉的添加不僅增加了小麥粉的濕面筋含量，同時蛋清蛋白的加入會促進面筋蛋白網絡結構的形成，強化面筋結構[7]，故混合面團的形成時間增加。穩定時間和弱化度反映的是面團的穩定性以及抗攪拌能力[22]，穩定時間越長，弱化度小，則面團的韌性越好、筋力越強。但當熱處理蛋清粉添加量大于4%時，過多外源性蛋白質反而破壞了面筋蛋白之間的相互作用，使混合面團穩定時間下降，弱化度也逐漸上升。

表2 熱處理蛋清粉添加量對混合面團粉質特性的影響

2.2 熱處理蛋清粉對混合粉糊化特性的影響

從表3可以看到，隨熱處理蛋清粉添加量的不斷增加，峰值黏度、最低黏度與最終黏度上升的趨勢明顯，一方面由于熱處理蛋清粉自身具有良好的凝膠性[23]，遇水形成凝膠；另一方面考慮是熱處理蛋清粉與小麥粉能夠以競爭性的形式與水分子結合，使得混合面團的黏度增加。衰減值反映的是加熱過程中淀粉顆粒的穩定性，但熱處理蛋清粉對混合粉衰減值影響并不顯著。回生值主要反映淀粉的老化程度，回生值越大，淀粉顆粒越易聚集，易發生老化，隨著具有高凝膠特性的蛋清粉添加量的增加，小麥粉糊的回升值越小，淀粉越不易老化。糊化溫度略有下降，考慮可能是在淀粉糊化過程中，蛋清蛋白開始發生變性，使得淀粉體系糊化溫度降低。

表3 熱處理蛋清粉添加量對混合粉糊化特性的影響

2.3 熱處理蛋清粉對混合面團拉伸特性的影響

混合面團特性測定結果見圖1。拉伸強度和拉伸距離分別反映面團的筋力強度以及延展性和可塑性[24]，隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，面團的拉伸強度先增大后減小，添加量為4%時，面團的拉伸強度和拉伸距離最大。由粉質結果分析可知，添加了熱處理蛋清粉的面團韌性好且筋力強，另一方面考慮到是由于蛋清蛋白與面筋蛋白之間相互作用，增加了面筋蛋白的網狀結構，從而改善了混合面團的拉伸強度和拉伸距離。Rachman等[25]研究發現，添加蛋清蛋白對香蕉面制品的延展性具有積極作用。熱處理蛋清粉遇水時會形成高黏性的凝膠并附著在面筋蛋白表面，過量添加可能會使面團中水分子的流動性變差，從而影響面筋蛋白網絡結構的形成和延展，過量的蛋清蛋白也會影響面筋蛋白之間的耦合作用，致使面筋網絡結構被破壞。

圖1 熱處理蛋清粉對混合面團拉伸特性的影響

2.4 熱處理蛋清粉對饅頭二級結構的影響

如圖2所示，隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，α-螺旋與β-折疊先上升后下降，β-轉角與無規卷曲先下降后上升，這種二級結構的變化表明了蛋白質發生聚集現象。蛋白質的二級結構主要由非共價鍵作用力來維持，當所處環境發生變化時，蛋白質分子會進行構象重排來維持相對穩定的狀態[26]。β-折疊是面筋蛋白的主要二級結構，β-折疊越多，說明面筋蛋白的結構越穩定，同時面筋蛋白結構的有序性和α-螺旋的含量呈正相關[27]，故適量添加熱處理蛋清粉可增加面筋蛋白結構的有序性。Luo等[28]研究表明，在加熱條件下，面筋蛋白-蛋清蛋白的二級結構比面筋蛋白的二級結構更加致密且規則。β-轉角和無規卷曲為無序的二級結構，過多蛋清粉的加入，導致面筋蛋白的無序性增加。

圖2 熱處理蛋清粉對饅頭二級結構的影響

2.5 熱處理蛋清粉對混合面團及饅頭微觀結構的影響

混合面團微觀結構測定結果見圖3。呈橢圓形且表面光滑的顆粒為小麥淀粉[25]，呈片狀附著在淀粉顆粒表面的為面筋蛋白。從圖3a可知，大部分淀粉顆粒裸露在外，形成的面筋薄膜不連續，面筋蛋白網絡結構分布不緊密。從圖3b～圖3e可知，隨著熱處理蛋清粉的增加，可以觀察到混合面團中形成了連續且致密的面筋網絡結構，蛋清蛋白充斥在面筋蛋白網絡間隙中，且蛋清蛋白自身的凝膠性進一步加強面筋蛋白包裹淀粉顆粒的能力[29]。

熱處理蛋清粉饅頭微觀結構測定結果見圖4。隨著熱處理蛋清粉的增加，蛋清蛋白的黏合性使形成的面筋蛋白結構變得光滑，且充分溶脹的淀粉填充在面筋網絡中，使結構較緊密。但過量的蛋清粉添加反而使面筋蛋白與淀粉顆粒分離，淀粉與蛋白質的交聯作用下降，網絡之間也出現較大的空隙及孔洞，甚至出現淀粉顆粒的脫落，過多蛋清粉添加也會導致饅頭成品出現硬度過大、掉渣等現象。

2.6 熱處理蛋清粉對饅頭質構的影響

熱處理蛋清粉饅頭質構測定結果見表4。饅頭的質構特性與饅頭中蛋白質、淀粉大分子參與構建的網絡結構和結構強度有關[30]。熱處理蛋清粉添加量的增加，提高了饅頭的硬度、膠著度和咀嚼性。結合紅外檢測以及微觀結構觀察結果可知，具有高凝膠特性熱處理蛋清粉的添加會增強面筋蛋白的網絡結構，使結構更緊密有序，從而改變了饅頭的質構特性。饅頭的硬度與咀嚼度及韌性呈正相關[31]，彈性、回復性越大，支撐饅頭體積的面筋網絡結構的彈性越好[32]。適量蛋清粉的添加可以增強蛋白質網絡并抑制淀粉顆粒的溶脹[32]，從而改善饅頭質地。

2.7 熱處理蛋清粉對饅頭比容和感官評價的影響

熱處理蛋清粉饅頭比容及感官評價測定結果見圖4。饅頭的硬度越大，比容越小，因此熱處理蛋清粉添加量為2%時，饅頭的比容下降。但本研究結果發現，當添加量大于2%時，饅頭比容有所增加，是由于熱處理蛋清粉自身的起泡性，同時蛋清粉中的某些營養因子也會促進酵母的產氣速率并增加了面團的持氣能力[33]，故比容有所增大。此結論與Masure等[34]對面包的研究結果相似，蛋清粉具有高發泡能力，且面筋蛋白網絡結構較好的面團蒸制而成的饅頭包裹氣體能力也較好，可增加饅頭的體積。但過量的高凝膠性蛋清粉添加量使得混合面團黏性增大，破壞了面筋網絡結構，阻礙其包裹氣體膨脹，從而降低饅頭的比容和彈性。

隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，感官評價呈先上升后下降的趨勢。當添加量為4%時，饅頭的感官評價最好，彈性、硬度以及回復性都有所改善：當添加量為大于4%時，過量的蛋清粉會使饅頭硬度過大，回彈效果差且表面形態不飽滿甚至出現塌陷、對香氣也有較大的影響。因此結合饅頭感官評分與比容、質構結果分析，熱處理蛋清粉添加量小于4%時，饅頭的彈性、硬度以及感官均在可接受范圍內。同時結合熱處理蛋清粉小麥粉面團特性結果分析，熱處理蛋清粉添加量為4%時，面團的拉伸距離以及拉伸強度也最大。

表4 熱處理蛋清粉添加量對饅頭質構特性的影響

圖4 熱處理蛋清粉對饅頭比容和感官評價的影響

2.8 熱處理蛋清粉饅頭質構特性與混合面團特性的相關性分析

如表5所示，饅頭的硬度、膠著度、咀嚼度與混粉粉質特性中的吸水率呈極顯著負相關。與糊化特性中的回生值呈顯著負相關。饅頭的硬度、咀嚼度與峰值黏度、最低黏度呈極顯著正相關。饅頭的膠著度、峰值黏度和最低黏度呈顯著正相關。饅頭的硬度與糊化時間呈顯著負相關，彈性與糊化溫度呈顯著負相關。

表5 熱處理蛋清粉饅頭質構特性與混合面團特性的相關性

3 結論

隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，混合面團的吸水率下降，形成時間有上升的趨勢，且延長了面團穩定時間，降低了弱化度；同時峰值黏度、最低黏度與最終黏度上升的趨勢明顯，回升值也有下降的趨勢，淀粉不易老化；當熱處理蛋清粉添加量為4%時，面團的拉伸距離以及拉伸強度較好，其筋力增強，對面團的延展性有積極作用；隨著熱處理蛋清粉添加量的增加，饅頭的α-螺旋和β-折疊先上升后下降，適量的熱處理蛋清粉使得面筋蛋白結構趨于穩定；添加熱處理蛋清粉后，通過面團及饅頭內部微觀結構觀察到，面筋蛋白網絡結構連續且緊密，包裹淀粉顆粒的能力顯著增強。

添加了熱處理蛋清粉的饅頭硬度、膠著度、咀嚼性明顯增大；當熱處理蛋清粉添加量為4%時，比容最大，饅頭的感官評價最好，均在可接受范圍內；綜上所述，結合感官評價及物性指標兩方面，小麥粉饅頭中熱處理蛋清粉添加量應不超過4%。