面筋聚集仪及其研究进展

赵春晖刘　　静曾淑萍徐　　萍

1.布拉本德公司　　上海　200001　2.安徽粮食工程职业学院　　合肥　230001

面筋聚集仪及其研究进展

赵春晖1刘静2曾淑萍1徐萍1

1.布拉本德公司上海2000012.安徽粮食工程职业学院合肥230001

面筋聚集仪（GlutoPeak，GPT）是德国布拉本德（Brabender）公司研发的一种基于高剪切力，用于快速测定面筋强度，反映面筋质量特性的仪器。它可以全面分析蛋白质品质和面筋强度，预测样品的流变学特性，为面粉及其制品的质量控制和质量分析提供新的技术，适用于粮食加工、粮食储藏、粮食质量检控、食品加工、育种等行业。

1　面筋聚集仪结构

面筋聚集仪主要由搅拌系统、扭矩测量系统、温度控制系统和软件控制系统组成（见图1）。

图1　　面筋聚集仪

通过USB端口，使面筋聚集仪与电脑连接，用于控制测量过程，并记录、显示和储存所有的测量结果。

搅拌系统重要组成部件是搅拌刀和测量杯，其中搅拌刀“波浪形”锋利纹理设计使其在以某恒定转速（0～300 r/min可调）运转时对样品产生高剪切力的作用；

扭矩测量系统对样品产生的扭矩被扭矩，传感系统记录下来并转换成电信号，经放大后传输到电脑；

温度控制系统由加热器、恒温水浴装置、温度控制器组成，使测量过程中温度控制在某一恒定值。

2　面筋聚集仪工作原理

面筋聚集仪通过测量麦谷蛋白和麦胶蛋白的聚合行为，从而反映面筋质量。首先面粉和溶液混合搅拌后形成均匀的悬浮溶液，然后面筋组分在高剪切力的作用下被分离出来并发生聚集，形成均匀的面筋网络结构，进一步的搅拌则会破坏面筋网络结构，整个过程中扭矩随时间的变化被自动记录下来并以图表的形式表现出来。

面筋聚集仪主要技术参数：样品量0～10 g，溶液量0～12 g，转速0～3 000 r/min。测试时，可以调节各种测试条件，如样品浓度、溶液种类、搅拌速度和测试温度，以满足使用者的需求。整个测试过程，样品用量少，测试时间短（＜10 min），仪器灵敏度高，适用于分析全麦粉、面粉和谷朊粉样品，快速反映其面筋质量特性，进而反应产品的工艺特性。

3　面筋聚集仪测试图谱及各项参数意义

面筋聚集仪样品扭矩图谱如图2所示，记录了扭矩随时间变化的曲线（实时扭矩和均值扭矩），各项评价参数释义见表1。

4　不同应用面粉的面筋聚集仪的典型曲线

不同面筋质量的面粉在面筋聚集仪上的表现不同，强筋粉的面筋质量好，面筋网络相互作用力强，破坏面筋结构所需要的力较大，具体在面筋峰值仪上表现为峰值形成时间较短，峰值较大；而弱筋粉的峰值形成时间较长，峰值较小；非常弱的粉峰值形成时间很长，峰值很小，甚至无峰值。图3a～图3c的图谱分别是面包粉、蛋糕粉和华夫饼干份的典型测试曲线。利用面筋聚集仪可以快速区分不同筋力的小麦粉。

图2　　面筋聚集仪样品测试图谱

表1　面筋聚集仪各项参数及其释义

图3a　　面包粉

图3 b　　蛋糕粉

图3c　　华夫饼干粉

5　面筋聚集仪的应用

面筋聚集仪评价参数与粉质仪、拉伸仪、蛋白含量、湿面筋含量、面筋指数、面包烘焙体积、纹理结构等高度相关，可用于面粉及其制品质量的快速控制和评价。它替代了传统的、误差较大的手洗面筋评价方法，尤其适用于早期样品筛选阶段，避免大量繁琐的流变学测试。此外，用户可以建立自己的“图书馆”，通过面筋聚集仪测试快速判断样品的适用性。

John P等［1］采用面筋聚集仪方法研究感胶离子序对面筋聚集时间和面筋强度的影响，结果表明，感胶离子序显著影响面团中的面筋聚集特性，面筋聚集时间符合明显的感胶离子序的顺序，随着离液序列的增大，面筋聚集时间缩短，在低盐浓度＜3M时所有盐溶液的聚集时间差异较小，在盐浓度较大时差异增大，且随盐浓度的增大，扭矩增大，表明面筋聚集仪在研究面筋聚集特性和预测烘焙产品的特性方面具有很大的潜力。

Gurpreet K等［2］采用响应面法对面筋聚集仪的测试参数进行了优化，研究中以硬质小麦粉、软质小麦粉和全麦粉为材料，根据中心复合试验的设计原理，以面粉重量、温度、溶液浓度和转速为自变量，以扭矩和峰值时间为响应变量。观察到面粉-溶液相互作用是全麦粉和硬质小麦粉扭矩的最重要影响因素，而面粉重量和转速是软质小麦粉扭矩最重要的影响因素，对全麦粉的影响不显著。全麦粉、软质和硬质小麦粉的最优条件为：面粉8.5 g，溶剂（0.5 M CaCl2）9.5 g，温度34℃，转速1 900 r/min。

Markus B等［3］以9个不同品种的小麦为研究对象，研究面筋聚集仪参数与其流变学特性和烘焙特性的相关性，结果显示，峰值扭矩与蛋白质含量和面包体积高度相关，回归方程的R2分别为0.956，0.768，峰值时间与面团形成时间回归方程的R2为0.735，表明面筋聚集仪与面粉的流变学特性和烘焙特性有一定的相关性，能够在一定程度上反映样品的流变学特性和烘焙特性。此外，面团的流变学参数与峰值扭矩的相关性要高于面筋。

Alessandra M等［4］用面筋聚集仪区分低、中、高档的意大利面用小麦粉，研究表明，面筋聚集仪能够快速、高效地区分高低品质的意大利面用小麦粉，从开始到峰值曲线与横轴所围区域大于2400，意大利面用小麦粉质量较好，特别是对于中等品质的意大利面用小麦粉，面筋峰值时间与面筋质量高度相关，相关系数为0.73。

John P等［5］采用面筋聚集仪并结合面筋分离重组实验分析面筋聚集特性，研究发现麦胶蛋白与麦谷蛋白比例为1：1时，面筋最易发生聚集，且麦谷蛋白含量对面筋强度有决定性影响。用高质量的面筋组分替代低质量的面筋组分会显著降低面筋质量。面筋聚集仪峰值时间主要受麦胶蛋白与麦谷蛋白比例影响，不受麦胶蛋白和麦谷蛋白质量的影响，但是，麦胶蛋白和麦谷蛋白的质量对面筋强度起决定性作用。

6　展望

对于制粉行业，从小麦验收、配麦、制粉、配粉到面粉分类，都可以借助面筋聚集仪进行快速质量控制，预测面粉品质，调整配麦或配粉方案，以满足客户的不同需求，保证产品的连续性和稳定性；对于烘焙行业，面筋聚集仪可以监控原料质量，减少生产误差，保证烘焙产品质量，为公司带来宏观的经济效益。总之，面筋聚集仪应用范围广，具有广阔的开发前景。

［1］JohnP，JensDandMassimoF.Effectofthe Hofmeister series on gluten aggregation measured using a highshear-basedtechnique.FoodResearchInternational，2011，44：893-896

［2］GurpreetKandKoushikS.Optimizationofgluten peak tester：a statistical approach.Journal of Food Quality，2012，35：69-75

［3］Markus B，Patrick S and Peter K.Determination of gluten aggregation behaviour from different wheat cultivars and correlation with the rheological and baking properities. International Symposium on Food Rheology and Structure，2012

［4］Alessandra M，Maria G，Jens D and Maria A.Durum wheat semolina characterization by means of a rapid shearbased method，2012

［5］John P，Jens D and Massimo F.Using the gluten peak tester as a tool to measure physical properties of gluten. Journal of Food Science，2012，56：561-567

TS 211.7文献标识码：C

1674-5280（2016）01-0027-03

2015-11-13

赵春晖（1990—），女，硕士研究生，主要研究方向：粮食加工。