抗坏血酸对荞麦面条品质的影响

魏晓明 郭晓娜 朱科学 任晨刚

(中粮营养健康研究院；营养健康与食品安全北京市重点实验室；老年食品营养北京市工程实验室1，北京 102209)(江南大学食品学院；食品安全与质量控制协同创新中心2，无锡 214122)

抗坏血酸对荞麦面条品质的影响

魏晓明1郭晓娜2朱科学2任晨刚1

(中粮营养健康研究院；营养健康与食品安全北京市重点实验室；老年食品营养北京市工程实验室1，北京 102209)(江南大学食品学院；食品安全与质量控制协同创新中心2，无锡 214122)

为了改善荞麦面条的品质，在配方中添加抗坏血酸，研究抗坏血酸对荞麦面条品质特性(面条吸水率、蒸煮损失及质构特性)和微观结构的影响，采用十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS—PAGE)和体积排阻高效液相色谱(SE—HPLC)研究面条中蛋白质交联聚合特性，探讨其作用机理。添加抗坏血酸能显著降低荞麦面条的吸水率和蒸煮损失，提高其硬度和拉断力，当添加100 mg/kg的抗坏血酸时，荞麦面条的蒸煮损失达到最小值。RVA分析表明，随着抗坏血酸添加量的增加，荞麦面粉的峰值黏度、终值黏度和回生值增加，崩解值降低。电泳图中较高分子质量亚基条带变深，SDS蛋白可萃取率降低，说明抗坏血酸诱导面条中的蛋白质产生了交联，经微观结构观察，这种交联形成了致密而连续的蛋白网络结构，将淀粉颗粒很好地包裹起来，从而影响了荞麦面条的品质。

荞麦面条 抗坏血酸 蛋白交联 品质

荞麦起源于我国，在日本、韩国、印度、加拿大和美国等国家都有广泛的种植和销售，并且富含纤维素、矿物质、维生素和对人体有益的黄酮类物质[1]。其中黄酮类物质，如芦丁和槲皮素，有降低血糖、降血脂的功效[1]。荞麦蛋白质含量高，富含赖氨酸[2]。由于荞麦兼具营养和药用价值，被广泛用于食品加工。但是，荞麦蛋白质的主要组成为清蛋白[3]，制作面团时不能像小麦面筋蛋白那样形成良好的网络结构，降低了其加工特性和产品品质[4]。对于荞麦面条来说，由于荞麦粉的添加弱化面团中的网络结构，影响了其品质特性，如蒸煮损失大，面条易断，口感表现为不筋道，易粘牙。

为了改善杂粮面条的品质，可以在其配方中添加氧化还原剂、胶体类物质、预糊化淀粉、谷朊粉以及酶制剂等[5]。而抗坏血酸作为一种氧化还原剂，常作为面粉改良剂使用[6]，在面条中的应用也大多用于延缓鲜面条的褐变程度[7]。然而，添加抗坏血酸是否对荞麦面条的品质有所影响，是否会诱导荞麦面条中的蛋白质发生交联聚合行为鲜见报道，值得深入研究。

本试验拟研究添加抗坏血酸对荞麦面条品质特性(面条吸水率、蒸煮损失及质构特性)和微观结构的影响，并且采用十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS—PAGE)和体积排阻高效液相色谱(SE—HPLC)对面条中蛋白质交联聚合特性进行研究，探讨其作用机制。

1 材料与方法

1.1 材料

香雪面粉：蛋白质质量分数11.25%，含水量12.70%，中粮沈阳香雪面粉有限公司；荞麦粉：蛋白质含量12.87%，含水量13.54%，荞麦籽经磨碎过80目筛，产地为内蒙古赤峰；抗坏血酸：北京百灵威科技有限公司。

1.2 仪器与设备

小型和面机：5K5SS型，美国Kitchen Aid公司；实验面条机：JMTD-168/140型，北京东孚久恒仪器技术有限公司；快速黏度分析仪：RVA 4500型，澳大利亚波通公司；质构仪：TA.XT plus型，英国Stablele Microsystems公司；电泳仪：DYCZ-28A型，北京市六一仪器厂；高效液相仪：LC-20AT型，日本岛津公司；凝胶柱：TSKgel G4000SWXL型，东曹(上海)生物科技有限公司；激光共聚焦显微镜：LSM 710型，德国蔡司公司。

1.3 方法

1.3.1 荞麦挂面的制作

小麦、荞麦粉(7∶3)→过筛→调粉→按0(空白)、50、100、150、200 mg/kg添加抗坏血酸，加水35%→面团→静置→压延→切条→干燥。

1.3.2 荞麦面条蒸煮特性测定

1.3.2.1 面条吸水率的测定：取荞麦挂面25根(长约20 cm)，称重后放入500 mL沸腾的蒸馏水中煮至最佳蒸煮时间，面条放到滤纸上沥干，测定面条蒸煮前后的质量变化并按公式(1)计算面条蒸煮过程中的吸水率。挂面含水量测定参照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》，采用直接干燥法。

(1)

式中：WA为面条吸水率/%；M1为蒸煮后面条的质量/g；M2为煮前面条的质量/g；W为煮前面条的含水量/%。

1.3.2.2 面条蒸煮损失测定：将测定面条吸水率时剩余的面汤放至常温后定容至500 mL容量瓶，量取50 mL面汤倒入恒重的250 mL烧杯中，放在电炉上蒸发掉大部分水分后，再量取50 mL面汤，当量取的面汤少于10 mL时，将烧杯放入105 ℃烘箱内烘至恒重，按公式(2)计算蒸煮损失率。

(2)

式中：CL为蒸煮损失/%；M为面汤中干物质质量/g；G为煮前面条质量/g；W为煮前面条的含水量/%。

1.3.3 荞麦面条质构特性测试

取长度为20 cm的挂面25根，放入500 mL沸水中，煮至最佳煮面时间后捞出，置于漏水网沥干水分，面条表面残余水分用滤纸吸去。用质构仪分析面条的质构特性。全质构试验：采用HDP/PFS型号探头，测试前、中、后速度均为0.8 mm/s，形变量为70%，感应力为5 g，2次压缩的间隔时间为1 s；拉伸试验：采用A/SPR型号探头，起始间距为45.0 mm，拉伸速率为1.5 mm/s，拉伸距离为90 mm，感应力为5 g，每个样品至少平行测试6次。

1.3.4 面条粉糊化特性测定

将干燥后的荞麦挂面经粉碎机磨粉，过80目筛。准确称取(3.5±0.1) g的添加不同抗坏血酸添加量的面条粉，与(25.0±0.1)g的水充分混匀，用快速黏度分析仪测定淀粉的糊化曲线。测定程序参考AACC方法76-21。

1.3.5 SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳

参照文献[8]。

1.3.6 体积排阻高效液相色谱(SE—HPLC)

根据Bean等[9]的方法，修改如下：准确称取一定量的样品(含蛋白 1.000 mg)，溶于1 mL的0.05 mol/L的磷酸盐缓冲液[1.0% SDS(m/V)，pH 7.0]，漩涡震荡10 min，8 000 r/min离心5 min后，取上清液过0.45 μm的滤膜，选用Tskgel G4000-SWXL 色谱柱(7.8 mm×300 mm)在岛津高效液相色谱仪下测定，进样量为20 μL，流动相为0.05 mol/L 磷酸盐缓冲液[1.0% SDS (m/V)，pH 7.0]。色谱仪运行参数：洗脱液流速0.7 mL/min，柱温30 ℃，紫外检测波长为214 nm。SDS蛋白可提取率(SDSEP)是指样品面筋蛋白的洗脱曲线面积与还原条件下样品面筋蛋白的洗脱曲线面积的比值。

1.3.7 激光共聚焦(CLSM)

根据Silva等[10]的方法，修改如下：将煮后的荞麦面条切成长约5 mm的小段，并用冷冻切片机将其切成20 μm的切片，用含有 0.25%异硫氰酸荧光素和0.025%罗丹明 B 的溶液(m/V)对其染色 1.5 min。洗去多余染色液后，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。

2 结果与分析

2.1抗坏血酸对荞麦挂面蒸煮特性和质构特性的影响

为了研究抗坏血酸对荞麦面条品质的影响，本试验对添加抗坏血酸荞麦面条的蒸煮特性和质构特性进行了测定，结果分别如图1和图2所示。

由图1可以看出，添加抗坏血酸后，煮后荞麦面条的蒸煮损失，有显著的降低(P<0.05)，并且随着抗坏血酸添加量的增加，蒸煮损失有升高的趋势，但依旧低于空白。蒸煮损失是评价面条质量的关键指标[11]，它表明了面条在煮制过程中一些可溶性成分溶入面汤的总量，反映面条表面的特性[12]。蒸煮损失的降低可能是由于添加抗坏血酸后，通过氧化自由巯基促进蛋白了的交联[13]，使得面条表面的蛋白形成较为致密的网络结构，使得淀粉吸水溶胀后能够很好地被镶嵌在其中，减少了淀粉的溶出而使得蒸煮损失降低。而随着抗坏血酸添加量的增加，蒸煮损失又有了上升的趋势。这可能是由于抗坏血酸对面条中蛋白的氧化作用主要发生在和面以及熟化阶段，并且抗坏血酸发生氧化作用需要充足的氧气[14]。当面条在煮制过程中，由于氧气的含量被限制，本研究推测抗坏血酸在煮面过程中起到了还原作用，使得蛋白的网络结构遭到破坏，淀粉溶出导致蒸煮损失增加。对于面条的吸水率，从图中可以看出，添加抗坏血酸后，面条的吸水率也呈现出一种先降低后升高的趋势，当添加量为50 mg/kg时，吸水率为最低。吸水率的降低，表明了面条表面形成了较为致密的结构，如同一层膜阻止了面条中淀粉的进一步吸水[15]，导致吸水率的降低。之后吸水率的增高也可能与抗坏血酸在面条煮制过程起的还原作用相关，使得面条表面的结构变得相对松散，增加了面条的吸水率。

注：不同字母表示在P<0.05水平存在显著性差异。图1 抗坏血酸对荞麦面条蒸煮特性的影响

从图2可以看出，添加抗坏血酸后，煮后荞麦面条的硬度和拉断力都有显著的增加(P<0.05)。硬度和拉断力的增加表明添加抗坏血酸后，通过自由巯基的氧化促进了蛋白通过二硫键的方式交联，并形成了较为致密的蛋白网络结构，这种结构将淀粉很好地包裹起来，使得面条内部存在较多完整的吸水溶胀后的淀粉颗粒，面条在纵向上拥有了较为坚实的结构，导致硬度的增加。拉断力的增加与Yeh等[12]的试验结果是一致的，由于添加抗坏血酸后蛋白网络结构变得更加致密，使得面条在横向结构上抗拉能力增强。此外，当抗坏血酸添加量为200mg/kg时，相比于其他添加量，煮后荞麦面条的硬度和拉断力都有明显的降低，结合面条蒸煮特性中的推测，可能是当抗坏血酸添加量达到200 mg/kg时，在面条煮制的过程中还原作用最大，从而使得面条的品质有所下降。

注：不同字母表示在P<0.05水平存在显著性差异。图2 抗坏血酸对荞麦面条质构特性的影响

2.2 抗坏血酸对面条粉糊化特性的影响

为了研究添加抗坏血酸后荞麦面条糊化特性的变化，本试验对添加抗坏血酸的荞麦面条粉的糊化特性进行了测试，结果如表1所示。

表1 抗坏血酸对面条糊化特性的影响

注：不同上标字母表示各列数值在P<0.05水平上有显著差异。

其中，荞麦面条粉的峰值黏度、终值黏度和回生值都有显著的增加(P<0.05)，崩解值有显著的降低(P<0.05)。峰值黏度的增加可能是由于抗坏血酸对蛋白起到的氧化作用，使得巯基氧化为二硫键，研究表明当二硫键增加时，糊化黏度也会相应增加，用还原剂打断二硫键时，糊化黏度反而降低[16-17]。回生值反映了淀粉糊化后，淀粉分子重结晶的程度[18]，回生值的增加表明添加抗坏血酸后淀粉更容易老化变硬[19]，这与硬度的结果是一致的。终值黏度反映了糊化淀粉在冷却后成糊和凝胶的能力[19]，终值黏度增大表明添加抗坏血酸后淀粉的凝胶能力增强。崩解值降低[18]，表明添加抗坏血酸后，淀粉抵抗热和剪切的能力增强，其性质更加稳定。这可能是由于蛋白形成的网络结构将淀粉包裹起来，在一定程度上对淀粉起到了保护作用，增加了其抵抗剪切力的能力[16, 20]。

2.3 抗坏血酸对荞麦挂面蛋白质亚基结构的影响

由图3可以看出，对于未煮的荞麦面条，随着抗坏血酸添加量的增加，处于分离胶顶端的条带有变深的趋势(如箭头所示区域)。这说明添加抗坏血酸后，在面条制作过程中的和面和熟化阶段，促进了低相对分子质量蛋白的聚合，并且形成了较大的蛋白聚合物而不能完全进入分离胶[21]。对于煮后的荞麦面条，对比未煮并且未添加抗坏血酸的空白面条，首先可以观察到相对分子质量处于1.44×104～6.63×104的条带明显的变浅，这说明加热促进了低相对分子质量的蛋白聚合并形成了相对分子质量较大的蛋白聚合物，而当添加抗坏血酸后，可以观察到处于分离胶顶部的条带也有加深的趋势(如箭头所示区域)，这说明在煮面的过程中，依然有较大相对分子质量的蛋白聚合物生成。

注：M代表标准蛋白；1～5分别为抗坏血酸添加量0、50、100、150、200 mg/kg的未煮荞麦面条；a～e分别为抗坏血酸添加量0、50、100、150、200 mg/kg的煮后荞麦面条。图3 添加不同量抗坏血酸的未煮荞麦面条和煮后荞麦面条中的SDS-PAGE条带

2.4抗坏血酸对荞麦挂面中SDS可萃取蛋白率(SDSEP)的影响

注：a煮前荞麦面条高效液相图；b煮后荞麦面条高效液相图；c煮后和煮前荞麦面条中SDS可萃取蛋白率；不同字母表示在P<0.05水平存在显著性差异。图4 添加抗坏血酸对未煮荞麦面条和煮后荞麦面条SE-HPLC结果的影响

体积排阻高效液相色谱，是一种根据分子大小进行分离的技术，通过蛋白SDS可萃取率(SDSEP)的变化来定量地反映蛋白质的聚合程度。由图4可以看出，对于未煮的荞麦面条，随着抗坏血酸添加量的增加，不同保留时间的洗脱峰均有明显的下降，说明了添加抗坏血酸后，在面条制作过程中的和面和醒发阶段促进了蛋白的交联，并且生成了不能被SDS萃取的相对分子质量较大的蛋白。对于煮后的荞麦面条，随着抗坏血酸添加量的增加，保留时间在6.5～8.0 min的洗脱峰呈现先下降后上升的趋势，说明相对分子质量较小的蛋白经历一个先聚合后解聚的过程。并且，从SDSEP的变化(图4c)可以看出，随着抗坏血酸添加量的增加，未煮面条中SDSEP有显著下降的趋势(P<0.05)，而煮后面条中的SDSEP在抗坏血酸添加量小于100 mg/kg时，其值是减小的；当抗坏血酸添加量超过100 mg/kg时，SDSEP的值反而有了显著增加(P<0.05)。SDSEP在未煮和煮后荞麦面条中的变化，进一步验证了抗坏血酸在和面和醒发过程中起到了氧化作用。而在煮面的过程中，由于氧气的缺乏，多余的抗坏血酸起到了还原作用[22]，使得已经聚合的蛋白产生了小部分的裂解，并且其添加量越多，这种裂解作用越明显。但是从总体上看，抗坏血酸在和面、熟化阶段所起到的氧化作用是要大于煮面过程中的还原作用，使得荞麦面条中的蛋白在煮后依然呈现聚合的状态。

2.5抗坏血酸对煮后荞麦挂面截面微观结构的影响

为了更加清楚、直观地观察煮后荞麦面条中淀粉形态和蛋白网络结构，本研究采用激光共聚焦显微镜观察了空白面条和添加50 mg/kg抗坏血酸的荞麦面条截面的微观形态，结果如图5所示。对比淀粉形态，添加抗坏血酸的荞麦面条截面有更多形态较为完整的淀粉颗粒(图5b1)，这说明添加抗坏血酸面条中淀粉吸水溶胀程度降低，这与扫描电镜的观察结果是一致的。对比蛋白网络结构，可以清晰地观察到添加抗坏血酸面条中的蛋白网络结构显得更为致密而连续(图5b2)，说明添加抗坏血酸在一定程度上可以增强蛋白网络结构，并且拥有较好的“弹性”[16]，能够将吸水溶胀后的淀粉颗粒很好地包裹起来。从截面整体形态也可以观察到，添加抗坏血酸的荞麦面条中的淀粉和蛋白网络结构结合的更加紧密，而这种淀粉与蛋白结合下的致密而均匀的结构使得面条的硬度和拉断力增加，吸水率降低。

注：a空白面条截面的微观形态；b添加50 mg/kg抗坏血酸的面条截面微观形态；下标1～3分别为：淀粉形态；蛋白网络结构；面条整体形态。图5 空白荞麦面条和添加50 mg/kg抗坏血酸的荞麦面条煮后的截面微观形态

3 结论

本试验主要研究了抗坏血酸添加对荞麦面条品质(面条吸水率、蒸煮损失及质构特性)和微观结构的影响，以及荞麦面条中的蛋白质交联聚合特性，探讨了其作用机制。添加抗坏血酸使得荞面面条的品质得到改善，并促进了荞麦面条中蛋白质的交联，主要作用于面条的制作阶段(醒发)。通过观察微观结构(CLSM)并结合淀粉糊化特性的变化，本试验研究发现抗坏血酸对荞麦面条品质的影响，主要是由于抗坏血酸催化蛋白交联形成了较为致密而连续的网络结构，这种结构使得淀粉颗粒被很好地包裹起来，影响了淀粉的糊化特性，减少了荞麦面条表面可溶性淀粉的溶出，导致蒸煮损失降低；并且使得荞麦面条内部存在较多完整的淀粉颗粒，这种结构本身以及与淀粉糊化的共同作用，使得荞麦面条的硬度和拉断力增加。但是，抗坏血酸的添加量应在合适的范围，过多的抗坏血酸会起到还原作用从而降低了面条的品质。

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The Effect ofL-Ascorbic Acid on the Qualities of Buckwheat Noodles

Wei Xiaoming1Guo Xiaona2Zhu Kexue2Ren Chengang1
(COFCO Nutrition and Health Research Institute, Beijing Key Laboratory of Nutrition & Health and Food Safety;Beijing Engineering Laboratory for Geriatric Nutrition Food Research1, Beijing 102209)(Collaborative Innovation Center for Food Safety and Quality Control, School of Food Science and Technology, Jiangnan University2, Wuxi, Jiangsu 214122)

Addition ofL-ascorbic acid (L-AA) was used to improve the quality of buckwheat noodles. The effect ofL-AA on the water absorption, cooking loss, texture properties and microstructure of buckwheat noodles was investigated, as well as protein polymerization and the mechanism impacting on the quality of noodles by SDS—PAGE and SE—HPLC. The results indicated that addition ofL-AA significantly decreased the water absorption and cooking loss of noodles, increased the hardness and tensile force. When adding 100 mg/kgL-AA, the lowest cooking loss of buckwheat noodles was reached. In addition, according to RVA analysis, with the increase ofL-AA, viscosity properties, final viscosity, retrogradation value of buckwheat noodle flour were increased. But breakdown value decreased. Furthermore, an obvious decrease in the intensity of the protein bands with lower molecular weight was observed in SDS—PAGE patterns and the SDS extractable protein decreased, which demonstrated thatL-AA promoted the protein cross-linking in the buckwheat noodles. And a tight and continuous protein network was observed by CLSM, which made the starch granules be well embedded in it and thus impacted the quality of buckwheat noodles.

buckwheat noodles,L-AA, protein cross-linking, quality

TS211

A

1003-0174(2017)09-0049-07

“十三五”国家重点研发计划(2017YFD0401200，2017YFD0400501)

2017-05-15

魏晓明，男，1990年出生，硕士，粮、油深加工工程