谷朊粉原料特性与挤压组织化蛋白品质关系的研究

薛晓程，李兴魁，安红周*，郑绍珊，王金水

（1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.郑州职业技术学院，河南 郑州 450121；3.河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001）

谷朊粉原料特性与挤压组织化蛋白品质关系的研究

薛晓程1，李兴魁2，安红周1*，郑绍珊1，王金水3

（1.河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.郑州职业技术学院，河南 郑州 450121；3.河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001）

测定5种不同厂家生产的谷朊粉的理化指标及流变学特性，通过相同挤压工艺条件处理，然后使用TA-XT plus物性测定仪对所得组织化蛋白产品的品质质构特性进行测定与感官评分，分析谷朊粉原料特性与挤压组织化蛋白品质的相关性。结果表明：挤压组织化蛋白产品的硬度、咀嚼性与谷朊粉的彩度系数a*呈极显著的负相关，组织化度与彩度系数b*呈显著的负相关；挤压组织化蛋白产品彩度系数b*与物料水分含量呈显著正相关，明度系数L*和色差ΔE与谷朊粉蛋白含量呈显著正相关，组织化度与灰分含量呈显著负相关；挤压组织化蛋白产品的黏聚性与谷朊粉的持水力呈显著正相关，感官评分与面筋指数呈极显著的正相关，咀嚼性与谷朊粉的损失系数呈极显著正相关。

谷朊粉；原料特性；挤压组织化蛋白；相关性分析

0 引言

目前，植物组织化蛋白产品的市场发展越来越好，在食品生产中应用广泛，受到人们的喜爱。国内外关于挤压组织化蛋白的研究多集中于大豆，其技术工艺较为成熟，但是部分人不喜欢豆腥味。谷朊粉作为一种天然的优质的植物蛋白源，具有高蛋白、低脂肪及独特的谷物醇香味等特点，成为较好的组织化植物蛋白原料。由于谷朊粉溶解性较差，吸水后极易抱团形成面筋网络结构，在挤压时喂料比较困难，不易单独进行挤压。因此，将豆粕作为添加物，以适当的比例加入谷朊粉中进行挤压组织化[1]。

采用实验室和中试规模的挤压机，选取5种谷朊粉和脱脂豆粕以7∶3比例进行复合组织化蛋白的制备，以质构特性（组织化度、TPA指标）和感官评分作为评价指标，研究挤压组织化蛋白的品质，分析谷朊粉的原料特性与挤压组织化蛋白产品（以下简称挤压产品）品质间的关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

中纺谷朊粉、脱脂豆粕：中纺汇泽生物科技（德州）有限公司；明珠谷朊粉：甄城县明珠淀粉厂；康迪谷朊粉：卫辉康迪粉业有限公司；玉梅花谷朊粉：甄城建发面业有限公司；莲花谷朊粉：河南莲花味精有限公司。

1.2 实验设备

CLEXTRAL Ev025型双螺杆挤压机：法国克莱斯特罗集团公司；TA-XT plus物性测定仪：英国Stable Micro Systems公司；Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪：丹麦FOSS公司；CR-400型色彩色差计：日本柯尼卡美能达公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原料基本成分测定

水分含量：参照GB5497—85恒重法；粗蛋白含量：参照GB/T5511—2008；粗脂肪含量：参照GB/T5512—2008；灰分含量：参照 CB/T5505—2008；吸水率：参照 GB/T21924—2008；氮溶解指数：参照AACC方法46-23。

1.3.2 色泽测定

使用色彩色差计测定，同时测定 L*、a*、b*。取3次平行测定的均值。

1.3.3 持水力测定[2]

在离心管（W1）中加入 3.0 g粉样（W2），加入 18 mL蒸馏水，搅拌混匀，静置30 min，4 500 r/min离心5 min，称量倒掉上清液后的粉样与离心管的质量（W3）。同一个样品重复测定3次，计算产品持水力。

产品持水力=（W3－W2－W1）/W2。

1.3.4 吸油性测定[3]

在离心管（m1）中加入 0.5 g粉样（m2），取大豆油10 mL于离心管内，搅拌均匀，静置30 min后，3 000 r/min离心25 min，倒出上清液，将离心管倒置控油25 min，擦干管口油渍，称量离心管与剩余物料的质量（m3），每个样品做 3次重复，取平均值，计算公式如下：

吸油性=（m3－m2－m1）/m2。

1.3.5 谷朊粉流变学性质测定

参照刘国琴等[4]的方法进行频率扫描。

1.3.6 挤压组织化蛋白的工艺参数

挤压工艺参数设定为喂料速度4.0 kg/h，物料水分38%，机筒温度160℃，螺杆转速140 r/min，取制备出的部分挤压产品50℃烘干，用高速万能粉碎机粉碎，粉碎后的样品经过80目筛理，备用。

1.3.7 感官评价方法

将挤压产品在60℃的水中复水50 min，在铁丝网上晾5 min后进行感官评定。由感官评分小组从外观形态、组织状态、口感风味3个方面对挤压产品进行评定。感官评分设计见表1，其中，外观形态、组织状态、口感风味的权重系数分别为0.2、0.4、0.4，最高得分为 10[5－7]。

表1 感官评定标准Table 1 Sensory evaluation criteria

评分小组为混合评价小组，内、外部人员各选取5名，共10名。其中内部人员具体为2名国家工程实验室感官评价室专业感官评价人员、3名校内学生，外部人员为2名饭馆厨师、3名普通社会人士。感官评分小组的建立、人员筛选及培训参照GB/T16291.1—2012。

1.3.8 质构特性的测定

挤压产品的质构特性通常用物性仪测定。低水分产品测定前需60℃复水50 min，沥水5 min后修剪成 1.5 cm×1.5 cm×0.5 cm（长×宽×厚）的长方体进行测定，重复测定5次，去掉最大和最小值，取剩余3个数据的平均值。

组织化度采用剪切模式进行测定，对挤压产品进行纵向（切刀与产品挤出方向平行）和横向（切刀与产品挤出方向垂直）剪切试验，样品的组织化度即为横向剪切力与纵向剪切力的比值，产品组织化度测试条件如下：采用压缩模式，使用A/ECB探头，2 mm/s的测前速度，1 mm/s的测试速度，10 mm/s的测后速度，5 g的触发力，75%的应变值。

TPA测试模式测试条件[8－9]如下：使用P/50探头，2 mm/s的测前速度，1 mm/s的测试速度，2 mm/s的测后速度，触发力5 g，应变值50%，两次往复运动时间间隔5 s。

1.3.9 数据统计与分析

用Excel软件和SPSS16.0软件对试验数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 原料基本成分及品质特性分析

试验所选的5个品种谷朊粉的成分分析（水分含量、粗蛋白含量、灰分含量、粗脂肪含量）、色泽分析（L*、a*、b*、ΔE）、品质分析见表 2。

表2显示，5种谷朊粉水分含量最高的品种为玉梅花，最小的品种为明珠，所选样品达到谷朊粉国标一级标准（水分含量≤8%）的占80%，全部达到谷朊粉国标二级标准（水分含量≤10%）。蛋白含量最高的品种为康迪，最小的品种为玉梅花，5种样品均未达到谷朊粉国标一级标准（蛋白含量≥85%），达到谷朊粉国标二级标准（蛋白含量≥80%）的占100%。灰分含量最高的品种为玉梅花，最小的品种为康迪，所选样品达到谷朊粉国标一级标准（灰分含量≤1.0%）的占60%，达到谷朊粉国标二级标准（灰分含量≤2.0%）的占100%。粗脂肪含量最高的品种为玉梅花，最小的品种为明珠，所选样品均没有达到谷朊粉国标一级标准（粗脂肪含量≤1.0%），均达到谷朊粉国标二级标准（粗脂肪含量≤2.0%）。

色泽分析中L*值为明度系数、反应白度和亮度的综合值，数值在0～100之间，数值越大表明被测物色泽越明亮。a*和b*为彩度系数，分别表示红绿和黄蓝方向，两者共同决定被测物的色调，通常在60以内。

天然谷朊粉为淡黄色粉末，由于生产方式和加工程度的不同导致颜色的差别。根据表2中5种谷朊粉的明度系数L*的大小可知，5种谷朊粉的亮白程度依次为中纺＞莲花＞康迪＞玉梅花＞明珠；根据5种谷朊粉的彩度系数b*的大小可知，5种谷朊粉偏黄的程度依次为明珠＞玉梅花＞康迪＞中纺＞莲花。即中纺谷朊粉色泽最亮白，明珠谷朊粉色泽最黄，这一结果与直观效果一致。

从表2可看出，5种谷朊粉的品质特征差异较大。莲花和康迪的吸水率高于170%，达到国标一级谷朊粉吸水率的标准，中纺的吸水率高于160%，达到了国标二级谷朊粉的标准，明珠和玉梅花的吸水率较差。

表2 谷朊粉的原料特性分析Table 2 Characteristics analysis of gluten

2.2 原料流变学性质分析

挤压加工是个动态过程，对谷朊粉的动态变化考察很有必要，本试验分析了谷朊粉的动态流变学特性，图1为5种谷朊粉的弹性模量、黏性模量以及损失系数与扫描频率的关系。

弹性模量又称贮藏模量，体现的是弹性的大小，指物质受力发生形变时阻碍物质流动的特性；黏性模量又称损耗模量，体现的是黏性的大小，指物质受力形变的程度；黏性模量与弹性模量的比值为损失系数（tanδ），是二者关系的直接体现[10]。

图1 谷朊粉面团的频率扫描Fig.1 Frequency scanning of gluten dough

由图 1（a）和图 1（b）可看出，在 0.628～198 rad/s的频率扫描范围内，5种谷朊粉湿面团的弹性模量和黏性模量均随扫描频率的加快呈增加的趋势，有着相同的变化规律，大小顺序依次为玉梅花、明珠、康迪、中纺和莲花。由图 1（c）可知，损失系数的变化规律与黏弹性模量不一致，在0～62.8 rad/s的扫描频率内，5种谷朊粉损失系数呈上升趋势，玉梅花的损失系数最高，说明损失的能量较高，此后中纺、莲花和玉梅花3种谷朊粉面团的损失系数开始下降，说明这3种蛋白体系发生了相变，弹性成分增多，蛋白体系开始固化。在整个扫描频率范围内，中纺的损失系数始终最小，说明中纺谷朊粉湿面筋团的黏弹性相对较差，康迪和明珠两种谷朊粉面团的损失系数在整个扫描频率范围内呈上升趋势，说明蛋白体系中黏性成分一直在增加。

刘国琴等[4]研究表明，弹性模量和黏性模量与湿面筋团蛋白含量呈正相关，本试验的5种谷朊粉蛋白含量的高低依次为康迪、莲花、明珠、中纺和玉梅花，与图 1（a）和图 1（b）所得的黏弹性模量顺序不一致，原因可能是谷朊粉加工纯度不一致，在加水形成湿面筋团时，淀粉和一些可溶性蛋白等物质的损失，造成湿面筋蛋白含量与所测的谷朊粉蛋白质含量规律不一致。Ryan Roberts[11]的研究表明，湿面筋含量是无用的数据，面筋指数才是有用数据，因为面筋指数是经过离心筛分的，更能够反映面筋的特性和黏着性。5种谷朊粉面筋指数大小依次为中纺、玉梅花、明珠、康迪、莲花，除中纺外，其余4种谷朊粉的黏弹性模量的变化趋势与面筋指数一致。

2.3 挤压组织化蛋白产品品质分析

5种挤压产品的品质差异性分析如表3、表4所示。

表3 挤压组织蛋白产品色泽差异性分析Table 3 Color difference analysis of extruded textured protein products

表4 挤压组织化蛋白产品物性差异性分析Table 4 Physical properties difference analysis of extruded textured protein products

表3数据显示，除玉梅花品种的挤压产品L*较小，色泽稍暗，其他4种产品颜色色泽浅白，差异不显著。彩度系数a*和b*差异较大，色差ΔE与L*呈相反的变化。

从表4可以看出，5种挤压产品的硬度和感官评分有着一致的变化趋势，均为中纺＞明珠＞康迪＞莲花＞玉梅花，中纺产品的感官评分最好；5种产品的黏着性和弹性差异不显著；回复性、内聚性、咀嚼性和黏着性有着相同的变化规律，都表现为中纺＞明珠＞康迪＞莲花＞玉梅花。挤压产品的组织化度数值越大，说明挤压产品组织化程度越好[12－13]。除中纺产品的组织化度较差外，其他4种产品差异均不显著。

2.4 相关性分析

通常产品的品质与其原料特性有着密不可分的关系，现将挤压产品的质构及品质各指标与原料的各指标作相关性分析，结果如表5所示。

由表5可知，挤压产品的硬度、咀嚼性与谷朊粉的彩度系数a*呈极显著负相关，组织化度与谷朊粉的彩度系数b*呈显著负相关，说明在挤压参数一定的条件下，挤压组织化蛋白的组织化度、硬度和咀嚼性与彩度系数有显著相关性，可能是谷朊粉色泽上的差异是由于加工程度的不同导致其内蛋白的结构有差异，进而影响到挤压组织化蛋白的组织化度、硬度和咀嚼性等产品特性。

挤压产品彩度系数b*与物料水分含量呈显著正相关，明度系数L*和色差ΔE与谷朊粉蛋白含量呈显著正相关，表明蛋白含量高，水分含量高的产品的颜色越黄亮，这与产品外观颜色变化一致；挤压产品的组织化度与灰分含量呈显著负相关，表明灰分含量越高，组织化程度越低。

TPA质构模式在食品研究中的应用较为广泛，它模拟人牙齿运动的感官量化测试，研究人员对TPA质构特征参变量作出过解说[14-16]。表5可以得出挤压产品的黏聚性与谷朊粉的持水力呈显著的正相关，持水力高表明谷朊粉吸水后形成的面筋网络结构强度大，不易分散，所以黏聚性大；感官评分与面筋指数呈极显著正相关；咀嚼性与谷朊粉的损失系数呈极显著正相关。由谷朊粉的持水力和黏聚性的关系及损失系数和咀嚼性相关关系可知，谷朊粉的持水力高，损失系数大更有助于面筋质量好的谷朊粉的网络结构的形成，相同条件下经过挤压组织化后，产品的黏聚性更好，有助于产品质量的提升，从而咀嚼性也更好。

表5 挤压组织化产品品质特性与原料特性相关性分析Table 5 Correlation analysis of quality characteristics of extruded textured products and the characteristics of raw material

3 结论

挤压组织化蛋白产品的硬度、咀嚼性与谷朊粉的彩度系数a*呈极显著负相关，组织化度与彩度系数b*呈显著的负相关。

挤压组织化蛋白产品彩度系数b*与物料水分含量呈显著正相关，明度系数L*和色差ΔE与谷朊粉蛋白含量呈显著正相关，组织化度与灰分含量呈显著负相关。

挤压组织化蛋白产品的黏聚性与谷朊粉的持水力呈显著正相关，感官评分与面筋指数呈极显著的正相关，咀嚼性与谷朊粉的损失系数呈极显著正相关。

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CORRELATION BETWEEN THE CHARACTERISTICS OF WHEAT GLUTEN AND THE QUALITY OF EXTRUDED TEXTURED PROTEIN

XUE Xiaocheng1，LI Xingkui2，AN Hongzhou1，ZHENG Shaoshan1，WANG Jinshui3
（1.School of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Zhougzhou Technical College，Zhengzhou 450121，China；3.School of Biological Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

The physical and chemical indexes and rheological properties of wheat gluten produced by five different manufacturers were measured and then were processed by the same extrusion process.And the texture properties of the obtained textured protein were measured by TA-XT plus property tester and sensory evaluation.The correlation between the properties of wheat gluten and the quality of extruded textured protein was analyzed.The results showed that the hardness and chewiness of the extruded textured protein were negatively correlated with the chromaticity coefficient a*of wheat gluten，while the degree of organization was negatively correlated with the chromaticity coefficient b*of wheat gluten.There was a significant positive correlation between the chromaticity coefficient b*of extruded textured protein and the water content of the raw gluten；the brightness coefficient L*and the total color difference ΔE were positively correlated with the protein content of wheat gluten；the degree of organization was negatively correlated with the ash content.The cohesiveness of extruded textured protein products was positively correlated with the water holding capacity of gluten；the sensory score was significantly positively correlated with gluten index；the chewiness showed a highly significant positive correlation with the loss coefficient of gluten.

wheat gluten；material properties；extruded textured protein；correlation analysis

TS201.1

：B

1673-2383(2017)04-0029-06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170828.0857.012.html

网络出版时间：2017-8-28 8:57:15

2016-12-19

国家重点研发计划（2016YFD040023-1）；谷物资源转化与利用河南省重点实验室开放课题（0506124400014）

薛晓程（1991—），男，河南三门峡人，硕士研究生，研究方向为谷朊粉原浆挤压组织化蛋白的工艺及品质研究。

*通信作者