结冷胶对小麦粉及面筋蛋白的影响

胡晓飞，吴 晖，李小林，陈 龙

(1华南理工大学食品科学与工程学院，广州 510640；2广州华汇生物实业有限公司，广州 510000)

作为凝胶剂，结冷胶具有凝胶能力强、透明度高、耐酸耐热性能好等优良特性，是近年来在食品领域中应用最广泛的凝胶剂之一[1-2]。制作面条一般要求硬质或半硬质小麦和面团延伸性好而弹性较小的面粉，但我国通用的小麦粉蛋白含量较低、质量较差，制出的面条普遍存在不耐煮、易糊汤、口感发黏、咬劲差等不足[3]。结冷胶作为添加剂应用于面制品时，可以增强面制品面条的硬度、弹性、粘度等，改善口感，抑制热水溶胀，减少断条，减轻汤汁浑浊，使用量一般为面粉的0.1%～0.3%[4]。本文将结冷胶加入到小麦面粉中，分别研究了结冷胶对小麦面粉的特性及面筋蛋白的影响，测定了结冷胶对面粉粉质特性、拉伸曲线及糊化特性的影响，同时，进一步测定了结冷胶对面筋蛋白的流变性及微观结构的影响。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

结冷胶，郸城财鑫糖业有限责任公司；面粉，揭阳市永兴面粉有限公司。

1.2 主要仪器设备

Farinograph E电子型粉质仪、Extensograph E电子型拉伸仪，德国Brabender公司；FA2004B电子分析天平，上海精密科学仪器有限公司；Merlin扫描电镜，德国ZEISS公司；Rheo Stress 600 HAAKE 旋转流变仪，德国 Thermo electron 公司；布拉班德粘度仪，德国 Brabender 公司；FD-1A 80冷冻干燥机，上海鑫翁科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1结冷胶对面粉特性的影响

(1)结冷胶对面粉粉质特性的影响：采用GB/T 14614—2006的方法[5]，在面粉中分别加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的结冷胶(直接添加到面粉中，热水溶解形成凝胶)，以空白面粉做对比，分别测定其粉质特性指标吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度。

(2)结冷胶对面粉拉伸特性的影响：采用GB/T 14615—2006的方法[6]，在面粉中分别加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的结冷胶(直接添加到面粉中，热水溶解形成凝胶)，通过粉质仪制备好的面团，先揉球、搓条，醒发45min后，将面条两端固定，中间钩向下拉，直到拉断为止，抗拉伸阻力以曲线的形式记录下来，然后把拉断的面团再揉球、搓条，重复以上操作，分别记录90、135min的曲线，以空白面粉做对比，根据拉伸曲线可得到有关面团拉伸特性的数据。

(3)结冷胶对面粉糊化特性的影响：配制 6.0%的面粉悬浊液 460.0g，分别加入1 000、2 000、3 000mg/kg(相对于面粉量)的结冷胶，并做空白对比。将1.3配置好的悬浊液置于粘度计测量杯中，转速 75r/min。从27.5℃开始升温，升温速率为1.5℃/min，升温到95℃后保温30min；以1.5℃/min的速率冷却到50℃，保温30min，得到粘度随时间和温度而连续变化的粘度曲线，单位以布拉班德粘度(BU)表示。

1.3.2结冷胶对面筋蛋白特性的影响

(1)结冷胶对面筋蛋白流变特性的影响：在面筋蛋白中分别加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的结冷胶(相对于面粉量，热水溶解形成凝胶)，并以空白作对比，做成面团，并进一步做成面筋蛋白。用哈克流变仪测定，参数设置：40mm平板转子，间距为1mm，对流体进行应力扫描，参数设定如下：在 25℃条件下对样品进行了应力扫描，应力扫描范围为100～10 000Pa，该测试能够得到储能模量(G’)、损耗模量(G″)与损耗角正切值(tanδ=G″/G’)随应力的变化曲线。

(2)结冷胶对面筋蛋白微观结构的影响：在面筋蛋白中分别加入300、600、1 000、2 000、3 000mg/kg的结冷胶(相对于面粉量，热水溶解形成凝胶)，并以空白作对比，做成面团，并进一步做成面筋蛋白。用扫描电镜对冷冻干燥后的面筋蛋白微观结构进行观察：将样品用导电胶固定在铝制的样品台上，真空喷金处理后置于扫描电子显微镜中，观察拍摄样品的表观形貌。

2 结果与讨论

2.1 结冷胶对面粉特性的影响

研究了结冷胶的2种加入方法对面粉特性的影响。

2.1.1结冷胶对面粉粉质特性的影响 由表1和表2可知，未添加结冷胶的面团吸水率为60.8%，加入结冷胶的面团，吸水率上升。且随着结冷胶含量的升高，吸水率增大。面团的形成时间在面条加工过程中具有重要的地位，一般情况下，面团的形成时间长会消耗过多的人力物力，降低了面制品的出品率，和空白值相比，加入结冷胶的面团形成时间缩短，可以节省和面时间。面粉粉质特性中稳定时间是所有参数中最主要的参数，它是反映面粉面筋质量、发酵过程的持气能力与面粉分级的可靠参数[7]。随着结冷胶添加量的增加，稳定时间延长分别由5.1min延长至6.8min和13.9min，说明加入了结冷胶的面团韧性变好，面筋的强度加大，面团的加工性质更好。弱化度表明面团的耐破坏程度，观察两表，随着结冷胶加入含量的增加，弱化度呈现出不同程度的降低，说明随着结冷胶加入量的增加，面粉中面筋增强，加工产品更易成型。2种添加方式都可以提高面团的吸水率，缩短面团形成时间，提高稳定时间，降低弱化度。但是2种添加方式相比，先将结冷胶加入到热水中形成凝胶，然后加入面粉形成面团的添加方式，面团的各项粉质特性的指标更好，这可能是由于结冷胶溶于热水后，分子之间会自动聚集形成双螺旋结构，双螺旋进一步聚集可形成三维网状结构。

表1 结冷胶对面粉粉质特性的影响(直接添加到面粉中)

表2 结冷胶对面粉粉质特性的影响(热水溶解形成凝胶)

2.1.2结冷胶对面粉拉伸曲线的影响 随着结冷胶添加量的增加，拉伸面积、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈现增大的趋势，证明加入结冷胶之后，面团弹性增强，具有较好的延展性，结冷胶直接加到面粉中和形成凝胶后加入这2种添加方式相比，拉伸曲线指标变化差异不明显，这是因为结冷胶最终影响的是面粉中面筋蛋白网络结构的形成，在面粉与水结合形成面团时，结冷胶的加入增加了面团的弹韧性，可能使面筋蛋白网络结构更加坚固，所以面团的性质得到了有效的改善(表3、表4)。

表3 结冷胶对面粉拉伸曲线的影响(直接添加到面粉中)

表4 结冷胶对面粉拉伸曲线的影响(热水溶解形成凝胶)

2.1.3结冷胶对面粉糊化特性的影响 小麦粉糊化特性是反映小麦粉中淀粉性质的重要指标，对面条、馒头等食品的品质有重要的影响[8-9]。观察4个样品的布拉班德粘度曲线(图1)，发现4条曲线几乎完全重合，说明结冷胶对面粉的糊化特性影响较小。进一步分析4个样品的布拉班德曲线粘度特征值(表5)，发现加入结冷胶之后，面粉的起糊温度由80.2℃逐渐降低至75℃，证明结冷胶可以有效降低小麦淀粉的起糊温度，这可能是由于黄原胶与淀粉的相互作用使淀粉颗粒容易膨胀和破裂，并且与淀粉竞争水分[10]；结冷胶降低起糊温度非常有利于面制品的加工。

图1 布拉班德粘度曲线 注：a、b、c、d分别为空白样、面粉+1 000mg/kg结冷胶、面粉+2 000mg/kg结冷胶、面粉+3 000mg/kg结冷胶

表5 布拉班德曲线粘度特征值

2.2 结冷胶对面筋蛋白特性的影响

2.2.1结冷胶对面筋蛋白流变特性的影响 储能模量(G′)和损耗模量(G″)是动态流变特性中两个最为主要的参数。G’能反映黏弹性物质的类固体的性质即弹性和刚性，而G″能反映黏弹物质的类液体的性质即黏性和流动性，tanδ的大小则可以显示体系黏弹性的比例，该值越大，说明体系黏性性质越强；相反值越小，说明体系弹性性质较强[11]。由图2可以看出，随着结冷胶的加入，体系的G′和G″都增大，tanδ减小。这是由于结冷胶的加入加固了面筋蛋白的网络结构，导致G’增加；由于结冷胶能增加体系的粘度，因而G″也相应增加。tanδ减小说明结冷胶加入后，面团中的弹性成分的比例增大，增加了面团的筋力，这个结果也和后面的扫描电镜结果相吻合。观察图2(c)可知，加入600mg/kg的结冷胶，就能有效降低tanδ，说明600mg/kg添加量的结冷胶即能有效增加面筋的弹性和筋力。

图2 结冷胶对面筋蛋白流变特性的影响

图3 面筋蛋白的微观结构观察(500×)

2.2.2结冷胶对面筋蛋白微观结构的影响 为更加直观地了解结冷胶对面筋蛋白网络结构的影响，本研究对面筋蛋白进行了扫描电镜观察(图3)。面筋蛋白超微结构中，面筋蛋白呈现出多孔的三维立体网络状[12]。由于制样经过速冻和冷冻干燥阶段，速冻产生的冰晶在冷冻干燥升华后形成网络结构中的孔洞。对比后发现，空白的面筋蛋白孔洞分布均匀，但孔洞较大，连续性较差。添加300mg/kg结冷胶的面筋蛋白孔洞大小比空白的小一些，整体网络结构不连续，光滑度稍差。添加量为600mg/kg结冷胶的面筋蛋白样品网络结构更为规则、连续，孔洞小而密集，并分布均匀。更多的结冷胶添加量1 000、2 000、3 000mg/kg，其样品的三维网络结构接近，均显示出较大小均一的孔径，且孔洞分布均匀，数量接近。结冷胶添加使面筋网络结构更为连续平滑、孔径变小，孔洞密集且均匀分布。随着添加量的增加，作用效果更好，添加量达到1 000mg/kg以后改善不明显。结冷胶的吸水性能够使水分在面筋蛋白中分布更加均匀，在冷冻干燥过程中不容易产生大的冰晶，减少了冰晶对网络结构的破坏。

3 结论

结冷胶对小麦粉的粉质特性有明显影响，它可以提高面团的吸水率，缩短面团形成时间，提高稳定时间，降低弱化度，且含量越高(300～3 000mg/kg)，效果越好。将结冷胶加入热水中形成凝胶再和小麦粉作用，效果更好；添加结冷胶之后，拉伸面积、抗拉伸阻力和最大拉伸阻力均呈现增大的趋势；结冷胶可以降低小麦粉的起糊温度，但对小麦面粉的综合糊化特性影响不大；另外，进一步考察了结冷胶对小麦面筋蛋白的流变性及微观结构的影响，结果显示，结冷胶可以增加面筋蛋白的黏弹度、韧性及持水性，添加量为600mg/kg的结冷胶便能有效增加面筋的弹性，使面筋网络结构更为连续平滑、孔径变小，孔洞密集且均匀分布。◇