小麦谷蛋白溶胀指数与面团特性及面条品质相关性分析

赵清宇 李利民 张 杰 郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450052）

小麦谷蛋白溶胀指数与面团特性及面条品质相关性分析

赵清宇 李利民 张 杰 郑学玲

（河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450052）

选用30种小麦，通过谷蛋白溶胀指数（SIG）与面团特性及面条品质的相关性研究，进而评价谷蛋白溶胀指数在预测蛋白质品质中的应用。结果表明：SIG与面团品质参数形成时间、稳定时间、弱化度、拉伸曲线面积具有显著相关性，相关系数分别为0.537，0.547，－0.516，0.469；SIG20与面条品质参数最佳蒸煮时间、咀嚼性、弹性具有显著相关性，相关系数分别为0.455，0.477，－0.521，与硬度具有相关性，相关系数为0.334。谷蛋白溶胀指数比其他3种预测方法更简单，相关性更好，更适合中国小麦蛋白质品质预测，可以用于指导品质育种、谷物化学研究、面制食品加工。

谷蛋白溶胀指数；面团特性；面条品质；相关性

人们已经证实蛋白质含量和质量影响着面粉的烘焙品质［1］。但是，更多的证据表明面团特性、烘焙品质主要由谷蛋白的质量和数量决定［2］。通过重组研究、凝胶过滤、液相色谱等方法，科学家已经建立谷蛋白含量与面粉的烘焙品质的相关性［3］。谷蛋白质量要比蛋白质质量复杂得多，它是一个模糊的概念。1987年，谷蛋白质量被定义为含有高分子量谷蛋白亚基的组分［4］。后来，谷物学家将含有高、低分子量谷蛋白亚基的组分都定义为谷蛋白质量［5］。但是，技术人员发现这种定义并不实用。谷蛋白溶胀指数反应谷蛋白的溶胀特性。在溶胀开始的短时间内，可溶性谷蛋白处于溶胀、分解的平衡阶段；而不溶性谷蛋白处于半溶胀和完全溶胀阶段。其中，不溶性谷蛋白含量与面条的最佳煮制时间、煮面剪切力、煮面粘弹性都有直接关系［6］。因此，溶胀指数（SIG）可以作为反应谷蛋白品质的一个参数。

笔者选用中国30种小麦品种，研究谷蛋白溶胀指数（SIG）与面团特性、面条品质的关系，评价谷蛋白溶胀指数在预测面团特性、面条品质的效果。旨在将谷蛋白溶胀指数作为一种蛋白质品质指标，指导品质育种、谷物化学研究、面制食品加工。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

从黑龙江、辽宁、河北、河南、山东、四川等省份收集30种硬度不同的小麦品种。30种小麦按照硬度指数分为五大类：Ⅰ类小麦：硬度指数80以上的小麦；Ⅱ类小麦：硬度指数在70～80之间的小麦；Ⅲ类小麦：硬度指数60～70之间的小麦；Ⅳ类小麦：硬度指数45～60的小麦；Ⅴ类小麦：硬度指数45以下的小麦。硬度指数60以上的小麦润麦水分为15.5%，润麦时间为24h；硬度指数45～60的小麦润麦水分为14.5%，润麦时间为20h；硬度指数45以下的小麦，润麦水分为13.5%，润麦时间为16h。用布勒试验磨磨粉，流量为3.5kg/h，出粉率控制在70%左右，密闭保存备用。

1.1.2 主要仪器

电热鼓风干燥箱：101A－2型，上海实验仪器厂有限公司；

凯氏定氮仪：FOSSKT260型，瑞典福斯公司；

单籽粒谷物特性测定仪：SKCS4100型，瑞典波通公司；

面筋仪：perten2200型，瑞典波通公司；

离心指数仪：perten2015型，瑞典波通公司；

烘干炉：perten 2022型，瑞典波通公司；

粉质仪：Farinograph－E型，德国布拉班德公司；

拉伸仪：Extensograph－E型，德国布拉班德公司。

1.2 分析方法

（1）小麦籽粒水分、硬度：采用SKCS4100单籽粒谷物特性测定仪测定；

（2）小麦粉水分含量：采用 GB/T 5497——85《粮食、油料检验 水分测定法》［7，8］；

（3）蛋白质含量：采用GB/T 9823——88《油料饼粕总含氮量测定法》［7，8］；

（4）湿面筋含量：采用 GB/T 14608——93《小麦粉湿面筋测定法》［7，8］；

（5）干面筋含量：采用 GB/T 14607——93《小麦粉干面筋测定法》［7，8］；

（6）沉降值：采用 GB/T 15685——95《小麦粉沉降值测定法》［7，8］；

（7）粉质特性：采用 GB/T 14614——93《小麦粉吸水量和面团揉和性能测定法》［7，8］；

（8）拉伸特性：采用 GB/T 14615——93《面团拉伸性能测定法》［7，8］。

1.3 试验方法

1.3.1 SIG含量的测定 准确称量45mg面粉，放入1.5mL塑料离心管（已称重）中，加入0.6mL蒸馏水，迅速盖干。在旋涡震荡器中（25℃，1 400r/min）水化20min。水化之后，再加入0.6mL SDS乳酸（AACC 56－70）溶液，震荡5s。分别混合0，5，20min。将试管放在离心机中离心5min，离心力300g，用注射器吸取上清液。然后再离心2min，离心力为300g，用注射器吸取上清液，针头不要碰到沉淀物。离心管中残余物质的重量与面粉重量的比值即为SIG值。0，5，20min的谷蛋白溶胀指数值分别记为SIG0、SIG5和SIG20。

1.3.2 不溶性谷蛋白的测定 不溶性谷蛋白的测定方法参照文献［9］稍做改变。向1.000 0g小麦面粉中加入20mL 1.5% 的SDS提取液，常温下7 000g离心15min，弃上清液，采用双缩脲法［5］测定残余物中氮的含量作为GMP的近似含量。

1.3.3 面条的制作 100g面粉加入35mL蒸馏水，在针式和面机和面7min，在3min时停止1次用小勺子将粘在面钵壁和针头上的面絮拨下，和好的面絮放在自封袋中静置20min。面絮用面条机压延，压延顺序为4.0mm成型，4.0mm 对折，3.0，2.0，1.5，1.0mm 压延，然后切成1mm宽的面条。放在塑料袋中静置15min，测定最佳煮面时间及TPA。

1.3.4 面条最佳煮制时间、质构分析 取18根面条，烧杯中盛2 000mL蒸馏水，待水沸腾后，放入面条。开始计时，每隔5s观察面条中间的白芯是否消失时。待白心消失，迅速捞出，放入盛300mL室温蒸馏水的烧杯中，立即进行TPA分析。仪器参数分别为测前速度5.0mm/s，测试速度1.0mm/s，测后速度1.0mm/s，压缩率70%，最小感应力5g。

2 结果与分析

2.1 谷蛋白溶胀指数与蛋白特性分析

由表2可知，在混合时间为0，5，20min时，谷蛋白溶胀指数与不溶性谷蛋白含量、沉降值都具有显著相关，主要原因是：虽然可溶蛋白和不可溶蛋白均可以溶胀，但是它们的溶胀特性是不一样的。在向面粉中加入SDS乳酸溶液后，不溶性谷蛋白很快就处于溶胀和完全溶胀的阶段，而可溶性谷蛋白此时正处于溶胀和分解的阶段。这个过程与不溶性谷蛋白和沉降值是相似的。溶胀指数与蛋白含量具有显著相关性，相关系数分别为0.352，0.452，0.472；随着溶胀时间的增加，相关性明显增加，可能原因是蛋白质含量高，需要更长的时间才能完成溶胀过程。谷蛋白溶胀指数与面筋指数具有相关性，而与湿面筋含量没有相关性。

2.2 谷蛋白溶胀指数与粉质特性分析

由表3可知，谷蛋白溶胀指数、不可溶蛋白含量、沉降值与粉质仪的形成、稳定时间呈显著相关，与弱化度呈显著负相关。吸水率与溶胀指数、蛋白质含量、不溶性谷蛋白、沉降值均无相关性。沉降值与评价值显著相关。由此可见，溶胀指数、不可溶蛋白含量、沉降值都可以很好地反映了面团的粉质特性。从表3中明显可以看出，除了吸水率和评价值以外，不溶性谷蛋白与粉质仪参数的相关性要比其它的好。这个结果说明，不溶性谷蛋白对面粉的粉质特性影响最大。

2.3 谷蛋白溶胀指数与拉伸特性分析

由表4可知，拉伸曲线面积与谷蛋白溶胀指数、蛋白质含量、不溶性谷蛋白含量均有显著相关性，与沉降值相关性一般。拉伸曲线面积反应了面团的强度和筋力（弹性），面积越大，弹性越强。由不溶性谷蛋白与拉伸曲线面积相关系数的最大，与延伸度相关系数最小，可以得出：不溶性谷蛋白对面团的抗延伸性起到重要的作用，而对面团的延伸性作用最小。这一结论与Gupta研究认为面团拉伸特性中不溶性谷蛋白与抗延伸性显著相关（r＝0.831）的结论一致［10］。谷蛋白溶胀指数与拉伸曲线面积的相关系数先增大后减小，可能的原因是因为随着溶胀时间的增长，部分不溶性谷蛋白在长时间的溶胀条件下降解，从而失去溶胀能力导致谷蛋白溶胀指数下降。

2.4 谷蛋白溶胀指数与面条品质分析

蛋白质含量和质量是面条品质的重要评价指标［11］。由表5可知，最佳蒸煮时间与谷蛋白溶胀指数、蛋白质含量、不溶性谷蛋白含量、沉降值都具有较好的相关性。蛋白质含量高，煮后面条质构紧密，面条弹性、断裂能量也较高。质构仪TPA指标中仅硬度、咀嚼性与谷蛋白溶胀指数具有显著相关性，与弹性具有显著负相关性。谷蛋白溶胀指数与黏着性、黏聚性、胶着性相关性较差，原因是这些参数表现面条的黏性，主要受到淀粉特性影响，淀粉的糊化特性对煮面的黏性呈极显著正相关性。黏聚性与蛋白质含量、沉降值的相关系数高于另外两个，这是因为谷蛋白水合后，不具有黏性，只有谷蛋白与醇溶蛋白相互结合形成的结构才具有黏性，但是这种黏性远小于淀粉糊化的黏性。

表1 参试样品面粉品质指标的平均值、标准差、变异系数及变幅Table 1 The mean，standard deviation，coefficients of variation and range of flour sample

表2 谷蛋白溶胀指数与蛋白质、不溶性谷蛋白、面筋、沉降值相关系数表†Table 2 The correlation between SIG and protein，insoluble glutenin，gluten，SDS sedimentation

表3 蛋白微量测定方法与粉质特性相关系数表†Table 3 The correlation between small－scale tests and farlnograph parameters

表4 蛋白微量测定方法与拉伸特性相关系数表†Table 4 The correlation between small－scale tests and extensigraph parameters

表5 蛋白微量测定方法与面条品质相关系数表†Table 5 The correlation between small－scale tests and noodle quality

3 结论

在小麦育种早期，因为样品量很少，小麦品质评价常常受到限制。谷蛋白溶胀指数（SIG）几乎满足育种的所有要求。在整个标准SIG试验过程中，具有快速、简单的优点，而且，需要的样品量很少。谷蛋白溶胀指数与不溶性谷蛋白含量相关性分析发现：谷蛋白溶胀指数是主要受到不溶性谷蛋白含量、品质影响，说明了面粉品质主要受到不溶性谷蛋白的影响。谷蛋白溶胀指数是不溶性谷蛋白含量和谷蛋白含量的一个间接反映指标，可以作为小麦品质育种早代品质检测的重要指标。

本试验只研究了谷蛋白溶胀20min的特性，并没有对溶胀20min以后，谷蛋白品质进行分析。科学研究者可以通过延长溶胀时间，进一步研究谷蛋白溶胀特性。

1 Campbell W P，Wrigley C W，Cressey P J，et al.Statistical correlations between quality attributes and grain－protein composition for 71hexaploid wheats used as breeding parents［J］.Cereal Chem.，1987，64：293～299.

2 周建科，王立双，赵瑞峰.液相色谱测定面包中DMF和BHQT［J］.食品与机械，2009，25（1）：117～119.

3 Weegels P L，Hamer R.Functional properties of wheat glutenin［J］.Cereal Sci.，1996，23：1～18.

4 Payne P L，Nightingale M A，Krattiger A F.The relationship between HMW glutenin subunit composition and the breadmaking quality of British－grown wheat varieties［J］.Sci.Food Agric.，1987，40：51～65.

5 Huang S，Morrison W R.Aspects of proteins in Chinese and British common wheat related to quality of white and yellow Chinese noodles［J］.Journal of Cereal Science，1998，1：177～187.

6 林作楫，王美芳，吴政卿.小麦不同蛋白质性状指标与食品加工关系－蛋白质含量、面筋仪指标与微量测定指标［J］.粮食加工，2010，35（1）：23～30.

7 刘泗麟.粮食工程设计手册［M］.郑州：郑州大学出版社，2002.

8 王肇慈.粮油食品品质分析［M］.北京：中国轻工业出版社，1999.

9 Gupta R B，Batey I L，Mac Ritchie F.Relationships between protein composition and functional properties of wheat flours［J］.Cereal Chem.，1992，69：125～131.

10 魏益民.谷物品质与食品品质［M］.西安：陕西人民出版社，2002.

11 师俊玲，魏益民.小麦蛋白质和淀粉对面条品质的研究进展［J］.郑州粮食学院学报，2000，20（1）：73～78.

Relationship between swelling index of glutenin and dough characters，noodle quality

ZHAO Qing－yu LI Li－min ZHANG JieZHENG Xue－ling

（Grain College，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan450052，China）

In order to evaluate the effect of SIG in prediction of protein quality，it studied the correlation between the swelling index of glutenin dough and noodle quality for 30wheat cultivars，development time，stable time，degree of softing，extend curve area of dough quality parameters had significant correlation with SIG（r＝ 0.537，0.547，－0.516，0.469）.Best cooking time，chewiness，springiness of needle quality were significantly correlated with SIG（r＝0.455，0.477，－0.521）.SIG had more simple and better correlative.Therefore，SIG test is suitable to evaluate dough rheological properties for Chinese wheat varieties，and will be helpful for cereal research and wheat breeding program，especially，in early generations.

swelling index of glutenin；dough characters；noodle quality；correlation

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.010

河南省小麦产业技术体系建设专项资金资助项目（编号：S2010－01－G06）

赵清宇（1986－），男，河南工业大学在读硕士研究生。E－mial：zqy398847125＠126.com

郑学玲

2011－08－01