面筋蛋白对小麦粉理化性质及面包烘焙品质的影响

2020-07-30杨剑婷夏树凤戴廷波

麦类作物学报 2020年5期

杨剑婷，夏树凤，周琴，王笑，蔡剑，黄梅，戴廷波，姜东

(1.南京农业大学农业部小麦区域技术创新中心，江苏南京 210095；2.扬州市邗江区农产品质量监督检测中心，江苏扬州 225100)

近年来，我国优质专用小麦品种发展较快，生产上出现了不少优质面包专用小麦(强筋小麦)品种，但因品种的生态适应性、稳定性和栽培措施等原因，我国生产的强筋小麦达标率仍很低，2015年仅为4.8%[1-2]。许多面粉加工企业依赖进口优质强筋小麦来满足高筋粉的生产需求[3]。

小麦面筋蛋白占小麦蛋白质含量的85%，主要成分是醇溶蛋白和麦谷蛋白。醇溶蛋白是分子量较小的单体蛋白，组分间依靠氢键、疏水键以及分子内二硫键联结，形成较紧密的三维结构，为面团提供粘着性和延展性[4-5]。麦谷蛋白以蛋白质肽链间二硫键和分子内二硫键相互结合，形成大分子聚合体，使面团具有一定的弹性[6]。面筋蛋白使面团具有持水性、黏结性、粘弹性，对小麦粉的烘焙品质起着决定性的作用[7]，可作为一种高效的绿色面粉增筋剂，用于高筋粉和面包专用粉的生产[8]。Esteller等[9]研究发现，加入面筋蛋白粉后的汉堡包具有较长的货架期和更加优良的质构。Codina等[10]和Dhaka等[11]研究表明，添加面筋蛋白可以强化小麦面粉面团的蛋白质网络结构，改善面团的流变学特性和面包烘焙品质。刘玉秀等[12]研究表明，添加一定量的面筋蛋白能提高小麦粉面包和馒头的感官综合评价总分。

不同研究者所用材料不同，其研究结果存在一定差异。目前，对不同专用小麦品种面粉添加面筋蛋白的效应尚缺乏系统的研究。本研究拟以3种不同筋力类型的小麦品种为材料，研究添加自身面筋蛋白对小麦粉理化特性及其面包烘焙品质的影响，以明确不同类型小麦最适宜的面筋添加量，为我国优质面包专用粉的生产提供理论与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究以弱筋小麦品种宁麦13(NM13)、中筋小麦品种扬麦16(YM16)和强筋小麦品种郑麦9023(ZM9023)为材料。

1.2 试验设计

使用ZS70-Ⅱ型实验磨粉机(涿州市粮油机械厂)进行磨粉，出粉率70%左右。参照GB/T 5506.1-2008标准，利用手洗法分别提取出各供试材料的湿面筋，使用Alpha 1-4 LDplus型冷冻干燥机对提取的湿面筋进行冷冻干燥，用FW100型万能粉碎机粉碎后，过100 μm筛；按照面粉0(CK)、7%、8%、9%、10%、11%的比例添加到原面粉中。每个品种每个处理重复3次。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 面粉理化性质测定

蛋白质含量测定采用凯氏定氮法；面筋含量测定采用GB/T 5506.1-2008方法，利用JMC-IIIB 型面筋洗涤仪提取面筋，测定干、湿面筋含量和面筋指数；沉降值测定按照GB/T 15685-1995法进行。

GMP含量测定按照Weegels等[13]的方法，稍作改变。0.05 g配粉中加入1 mL 1.5% SDS提取液，常温下15 500 r·min-1离心15 min，弃上清液，用2 mL 1.5%SDS溶液清洗2次，倒置沥干，加入2 mL0.2% NaOH溶液，涡旋摇匀30 min，加入3 mL双缩脲试剂，摇匀静置30 min，测定沉淀中氮含量作为GMP的近似值。

糊化特性测定按照Zhu等[14]方法，采用澳大利亚NewPort快速粘度分析仪Super-3(Rapid Visco Analyzer super-3型，RVA)，按照AACC 76-21标准进行测定。将3.5 g配粉放于25 mL去离子水样品钵中，搅拌均匀后置于快速粘度分析仪中测量粘度。

1.3.2 面团粉质参数的测定

粉质参数测定参照GB/T 14614-2006方法，准确称取10 g面粉放置于Brabender Farinograph E型粉质仪(Duisburg, 德国)的10 g揉面钵中，按照面粉含水量添加蒸馏水于揉面钵中，调至面团稠度在500±20 FU范围内，测定面团吸水量、面团形成时间和面团稳定时间。

1.3.3 面包制作及品质指标测定

面包的制作按照GB/T14611-2008法，面包体积采用油菜籽置换法测定[15-16]。面包质构参数测定采用Stable Micro Systems TA.XT Plus物性测试仪对面包进行TPA测试，将面包切成25 mm厚的薄片，使用P/50探头，测前速度为 2 mm·s-1，测试、测后速度1 mm·s-1，压缩程度50%，数据采集速率200 p·s-1，停留时间5 s，触发力5 g[17]。

感官指标评定：选择 6 名品评员，参照国家标准 GB/T 14611—2008 方法对感官品质进行评分。

色泽的测定参照Zhong等[18]方法，使用杭州彩谱公司的CS-10色差计对面团、面包表皮、包芯色泽进行测量。

1.4 数据分析

试验数据采用SigmaPlot 12.5和Excel 2010软件进行处理和作图，采用SPSS 17.0进行方差分析与显著性测验。

2 结果

2.1 添加面筋蛋白对面粉理化性质的影响

2.1.1 对面粉蛋白质和面筋含量的影响

从图1可以看出，随着面筋蛋白添加量的增加，配粉的蛋白质和干、湿面筋含量呈持续上升趋势。在相同的添加量下，配粉的蛋白质和干、湿面筋含量均是强筋郑麦9023最高，中筋扬麦16次之，弱筋宁麦13最低。当面筋蛋白添加量为11%时，宁麦13、扬麦16和郑麦9023配粉的蛋白质含量分别较对照提高了74.9%、72.9%和64.8%；干面筋含量分别较对照提高了88.7%、70.0%和58.5%；湿面筋含量分别较对照提高了93.1%、75.0%和70.8%，因为强筋小麦粉本身的蛋白质及干、湿面筋含量较大，所以添加面筋蛋白的调高率低于中、弱筋小麦粉。

NM13:宁麦13；YM16：扬麦16；ZM9023：郑麦9023。图柱上不同字母表示差异在0.05水平显著。下同。

面筋指数的变化与蛋白质和干、湿面筋含量有所不同。宁麦13面粉的面筋指数显著低于扬麦16和郑麦9023，扬麦16与郑麦9023的面筋指数差异不显著。同一品种不同配粉的面筋指数差异不显著。添加相同量面筋蛋白，宁麦13的面筋指数显著低于扬麦16和郑麦9023，扬麦16和郑麦9023的面筋指数差异不明显。

2.1.2 对面粉SDS沉降值及GMP含量的影响

三个品种配粉的SDS沉降值和GMP含量均随面筋蛋白添加量的增加呈上升趋势(图2)。在面筋蛋白添加量相同的条件下，SDS沉降值和GMP含量均表现为郑麦9023>扬麦16>宁麦13。添加11%的面筋蛋白后，宁麦13、扬麦16和郑麦9023配粉的沉降值分别较对照提高了 22.3%、28.0%和31.5%，GMP含量分别上升了 90.1%、93.7%和93.9%，强筋小麦粉的调高最为明显。

图2 添加不同比例面筋蛋白对面粉SDS沉降值以及GMP含量的影响

2.1.3 对面粉糊化特性的影响

随着面筋蛋白添加量的增加，配粉的峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度和回升值都呈下降趋势(表1)。在同一面筋蛋白添加量下，被测粘度参数值均表现为宁麦13>扬麦16>郑麦9023。随面筋蛋白添加量的增加，不同品种的被测糊化指标变化幅度不尽相同，宁麦13的峰值粘度、低谷粘度和最终粘度受面筋蛋白添加量的影响较大，在11%的面筋蛋白添加量下，峰值粘度、低谷粘度和最终粘度分别较对照下降了14.3%、18.2%和19.3%，扬麦16、郑麦9023与宁麦13的变化趋势基本一致，但变化幅度较小。配粉糊化温度和糊化时间则随面筋添加量的增加呈上升趋势，三个品种变化趋势一致。

表1 添加不同比例面筋蛋白对面粉糊化特性的影响

2.2 添加面筋蛋白对面团粉质参数的影响

与对照相比，添加面筋蛋白显著提高了面团的形成时间和稳定时间(表2)，宁麦13、扬麦16和郑麦9023面团稳定时间的提高幅度分别是74.1%～118.9%、64.1%～96.9%和48.3%～95.1%。面团的弱化度随着面筋蛋白的添加量增加呈现下降的趋势；相同处理下，郑麦9023的面团弱化度最小，宁麦最大。面团的粉质质量指数和吸水率均随面筋蛋白的添加量增加而显著上升；相同处理下，郑麦9023的面团吸水率始终最大，其次为扬麦16，宁麦13最低。

表2 添加不同比例面筋蛋白对粉质参数的影响

2.3 添加面筋蛋白对面包品质的影响

2.3.1 对面包质构参数的影响

由图3可以看出，随着面筋蛋白添加量的提高，面包体积呈明显的上升趋势，三个品种表现一致。但品种间存在差异，相同的面筋蛋白添加量下，面包体积始终以郑麦9023最高，扬麦16次之，宁麦13最低。三个品种面包体积的变化速率都呈现先快后慢的趋势，宁麦13和扬麦16在面筋蛋白添加量小于9%时，面包体积的增长较快，当面筋蛋白添加量大于9%时，体积变化速率大幅度下降，面筋蛋白添加量为9%时，对应的蛋白质含量分别是17.29%和17.99%，郑麦9023面包体积变化速率转折点出现在8%的添加量下，对应的蛋白质含量是18.05%(图1)。

*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

随着面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性均呈下降趋势。宁麦13和扬麦16面筋蛋白添加量在7%～9%范围内，变化速率较大，下降明显，添加量大于9%时变化减缓；郑麦9023面包硬度和咀嚼性的速率变化转折点则出现在8%的添加量处。在相同处理下，宁麦13的硬度和咀嚼性始终最大，扬麦16次之，郑麦9023最小。

弹性、内聚力和回复性变化趋势一致，随着面筋蛋白添加量增加，三个指标都在增大，但变化速率并不一致，宁麦13、扬麦16在添加量小于9%、郑麦9023在添加量小于8%时，变化速率较大，此后变化速率下降，上升缓慢。相同处理下，弹性、内聚力和回复性的数值始终是郑麦9023>扬麦16>宁麦13。

2.3.2 对面包色泽的影响

由表3可以看出，随着面筋蛋白添加比例的增加，面团、面包表皮和面包包芯的色泽L*值呈下降趋势，表明添加面筋蛋白的使面团、面包表皮和面包包芯的白度降低，颜色变深；3个品种表现一致。a*值代表被测物体的红绿程度，随着面筋蛋白添加比例的增加，面团、面包表皮和面包包芯的a*都出现小幅度的下降，表明面团和面包表皮的红色程度略微下降，同时包芯的绿色程度略微上升。b*值代表被测物体的蓝黄程度，随着面筋蛋白添加比例的增加，面团、面包表皮和面包包芯的黄色程度加深，但变化幅度较小。

表3 添加不同比例面筋蛋白对面团、面包表皮及包芯色泽的影响

2.3.3 对面包感官品质的影响

图4显示，随着面筋蛋白添加比例的增加，面包的感官品质评分呈现上升趋势。相比对照，当添加量在11%时，宁麦13、扬麦16和郑麦9023的感官品质总得分分别上升了116.7%、95.25%和84.22%。各项评分中，面包体积和面包芯纹理结构的得分上升较多，在11%的面筋蛋白添加量下，宁麦13体积和面包芯纹理结构得分分别上升了500.0%和100.1%，扬麦16分别上升了 322.2%和71.4%，郑麦9023分别上升了 283.3%和55.6%。相同处理下，面包的感官品质总分始终为郑麦9023>扬麦16>宁麦13。相同面筋蛋白添加量下，不同品种的感官品质总分变化幅度并不相同，宁麦13和扬麦16的面筋添加量在7%～9%时，面包的感官品质评分上升较快，之后趋于平缓；郑麦9023的面筋添加量在7%～8%时，感官品质评分上升较快。

3 讨论

生产面包需要优质强筋小麦，而我国强筋小麦原料不足，通过添加面筋蛋白，能够改善面粉理化性质，提高烘焙品质。

3.1 添加面筋蛋白对面粉及面团品质的影响

本研究发现，配粉中的蛋白质、GMP含量以及SDS沉降值都随着面筋蛋白添加量的增加呈稳定上升趋势，但由于添加的是原来小麦的面筋，配粉的强度(面筋指数)不会发生明显变化。在添加量相同的条件下，各个指标值始终是强筋(郑麦9023)>中筋(扬麦16)>弱筋(宁麦13)。添加面筋蛋白显著提高了配粉面团的形成时间和稳定时间，使面团的弱化度呈现下降的趋势。淀粉糊化特性中的粘度参数都随着面筋蛋白的添加而有所下降，而糊化温度与糊化时间都呈现略微的上升趋势，这种变化趋势与Barak等[19]的研究结果一致。配粉的粘度参数值与面包的品质呈显著负相关，添加相同比例的面筋蛋白后，三个品种的蛋白含量差异不大，但粘度参数差异却很大，高蛋白含量品种的粘度参数显著低于中等和低蛋白含量品种。淀粉糊化度与面包的口感和面包体积有关，淀粉糊化太多会使面包口感发黏，面包体积小[20-21]。可见淀粉的糊化特性也影响了面包的烘焙品质，即使在蛋白质含量接近的情况下，烘焙品质仍有一定差异。

3.2 添加面筋蛋白对面包烘焙品质的影响

本研究发现，随着面筋蛋白的添加，面包体积增大，感官评分升高，这与Codina[10]的研究结果一致。面包硬度是指面包样品获得指定形变所需要的力，咀嚼性是指将面包样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需的能量[22]，硬度与咀嚼性一般与面包烘烤品质呈负相关[23]；内聚力反映样品内部黏结紧密程度和抵抗外界破坏能力；回复性反映变形样品在同样速度、压力条件下的恢复程度，弹性指变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率，内聚力、回复性和弹性一般与面包品质呈正相关[24]。本研究表明，随着面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性呈下降趋势，弹性、内聚力和回复性呈不断上升趋势，表明添加面筋蛋白明显改善了面包的质构特性。Dhaka等[11]也发现，随着面筋蛋白的添加，面包的硬度和咀嚼性呈下降趋势，内聚力呈上升趋势，且面包质构的改善在制作面包潜力最弱的小麦上更为明显。

0、7、8、9、10、11代表添加面筋蛋白的百分比。

色泽是烘焙产品的感官品质指标，是影响消费者对面包产品接受程度的关键因素[25]。随着面筋蛋白的添加，面包的表皮和包芯色泽都在加深、变暗，外观逐渐变差；感官品质评分结果也显示，面包包芯色泽的评价得分呈现先上升后下降的趋势。可见面筋蛋白添加过量，会导致面包色泽变暗，外观品质下降，影响销售。

当面筋蛋白添加到一定范围时，面包质构参数的改善出现了报酬递减现象，改良效果变缓。就宁麦13和扬麦16而言，在9%的添加量下，面包品质改善速率减缓，面团相应的蛋白质含量为17.29%、17.99%，而郑麦9023则出现在8%的添加量处，其面团相应的蛋白质含量为18.05%。说明不同蛋白含量的品种，在添加面筋后，当蛋白含含量超过18%左右，质构参数改良效果变缓。齐琳娟等[26]的研究表明，过多的添加面筋蛋白会造成蛋白质和湿面筋含量过高，导致面包芯孔壁开裂，形成大孔洞，造成面包质量的下降，同时会增加生产成本，与本研究结果类似。

我国农户规模小，品种多，杂种杂收现象比较普遍，造成生产出的面粉蛋白质含量差异很大。本研究基于三种类型小麦配粉的研究，发现对不同筋型小麦粉添加相应的面筋蛋白至其蛋白质含量达18%左右时，最利于小麦粉加工品质的改善。虽然各筋型小麦粉添加面筋蛋白导致的配粉加工品质改善有所差异，但与其原小麦粉相比，配粉的加工品质均有所改善。