糊粉层粉对面团蛋白质聚集和挂面品质的影响

李念琦，关二旗，卞 科，李萌萌

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

在小麦加工过程中，糊粉层随着麦麸一起被剥离，成为小麦加工的副产物。小麦糊粉层占麸皮的比例最大，为48%～52%[1]。流行病学研究表明，麦麸的摄入不仅可以调节体重，而且可以降低2型糖尿病、心血管疾病和癌症的发病风险[2-3]。麦麸中的营养物质并不是均匀分布的，糊粉层富集了谷物中绝大部分对人体健康有益的成分[4]。糊粉层细胞的细胞壁由阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和少量的蛋白质组成，其中细胞内容物占整个糊粉层细胞干质量的70%，其营养成分主要存在于细胞的小液泡内，包括蛋白质、矿物质、脂质、维生素以及酚类等抗氧化物[5-10]。

与麦麸相比，使用小麦糊粉层粉制作主食具有以下优点：安全性较高，农药、重金属、毒素、霉菌的残留量显著低于麦麸；适口性较好，粒度更小，更容易被消费者接受。研究表明，在方便面产品中加入糊粉层粉会导致方便面蒸煮吸水率降低、质地变硬、弹性降低、内聚力和回弹性降低以及颜色变深等[11]。Bagdi等[12]研究发现添加糊粉层粉不会改变意大利面的烹煮损失率，但会使其吸水率和黏性降低，硬度和拉伸强度增高。

目前国内关于添加糊粉层粉制作食品的研究包括鲜湿面、馒头和饼干，缺少对中式挂面的研究。作者探究了添加糊粉层粉对中式挂面的烹煮特性、质构特性、色泽和感官品质的影响，以及添加糊粉层粉对面团蛋白分子量分布的影响，以期为挂面的深入研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

糊粉层粉(蛋白质19.10 g/100 g、脂肪3.16 g/100 g、膳食纤维27.87 g/100 g、淀粉33.46 g/100 g、水分8.98 g/100 g、灰分3.90 g/100 g)：知食坊食品科技有限公司;小麦粉：由郑麦7698经布勒实验磨加工制得，出粉率为60%。

1.2 仪器与设备

悬挂面中试实验线150：河南工业大学粮油食品学院；e2695高效液相色谱: 沃特世科技(上海)有限公司；UV-2000分光光度计: 尤尼柯(上海)仪器有限公司; 5810R离心机: 德国艾本德股份公司; DHG-9246 A电热恒温鼓风干燥箱: 上海精宏实验设备有限公司; 色彩色差计CR-410: 柯尼卡美能达(中国)有限公司; Free Zone 6plus冷冻干燥机：美国拉博科公司；TA.XT plus C质构仪：斯戴普(北京)科技有限公司；SEC-S4000色谱柱：博纳艾杰尔科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 挂面的制备

参考文献[13]的方法制作挂面，略有改动。糊粉层粉与面粉配比分别为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60、50/50，一定质量的食盐加入水中与面粉进行混合，和好的面团水分含量为33%。使用挂面中试设备，将面粉和盐水倒入和面机中，高速和面5 min，然后低速和面10 min。将和好的面絮熟化10 min后，复合压延1次至面带厚度为5 mm，取一部分面带，密封后在-20 ℃冰箱中预冻24 h，然后冷冻干燥48 h，放入研钵研磨成粉，过100目筛备用。剩下的面片经过连续压延4次至厚度为0.9 mm的面片，切成宽度为3 mm的面条，烘干4 h，切成长度为220 mm的挂面。

1.3.2 挂面蒸煮特性测定

吸水率测定：取40根挂面(质量m1，水分含量X)，放入1 000 mL沸水中，捞出后用纱布吸干面条表面水分，冷却至常温，测其质量(m2)。将测定吸水率后的面条放入预先恒质量的烧杯中，置于135 ℃的烘箱中烘至恒质量(m3)。干物质吸水率=(m2-m1) ×100%/(m1×(1-X))；蒸煮损失率=(m1×(1-X)-m3) ×100%/(m1×(1-X))。

熟断条率测定：取40根挂面放入1 000 mL沸水中，煮至最佳蒸煮时间后将面条挑出，对完整的面条进行计数(N)，挂面熟断条率=(40-N) ×100%/40。

1.3.3 挂面质构特性测定

取挂面40根，放入1 000 mL沸水中煮至最佳蒸煮时间后，用筷子挑出放入常温水中冷却1 min，全部测试过程在10 min内完成。全质构分析选用Code HDP/PFS探头，每次将3根面条平行放置于载物台上，每个样品进行7次平行试验，参数设定：测试模式，Measure Force in Compression；测前、测中、测后速度分别为2.0、0.8、0.8 mm/s；触发力为5 g；压缩比为70%；两次压缩之间的时间间隔为2 s。拉伸分析选用Code A/SPR型号探头，每个样品进行7次平行试验，参数设定：测试模式，Measure Force in Extension；校准距为35 mm；测前、测中、测后速度分别为2.0、2.0、10.0 mm/s；拉伸距离为120 mm；触发力为5 g。

1.3.4 挂面色泽测定

取制好的挂面使用万能粉碎机粉碎成粉末，过60目筛后使用色差计测定挂面的L*(明亮度)、a*(红绿色)、b*(黄蓝色)。

1.3.5 挂面微观结构观测

取长度5 mm的挂面，将固定面磨平固定于扫描电镜样品台上，对样品进行喷金处理，在10 kV电压下放大1 000倍观察样品表面微观结构。

1.3.6 挂面感官评价

挂面感官评价标准参考GB/T 35875—2018并稍加修改，见表1。参与评价人员7人，均提前进行面条感官评价培训。

表1 挂面感官评价标准Table 1 Sensory evaluation indexes of aleurone dried noodles

1.3.7 面团蛋白质可萃取率的测定

参考文献[14]的方法测定面团蛋白质可萃取率并稍有改动。准确称取含有6 mg蛋白的面团冻干样品，溶于5 mL的样品缓冲液(0.05 mol/L的磷酸盐缓冲液、2.0%SDS，pH 6.8)中，振荡1 h使其充分溶解，4 000 r/min离心20 min，取上清液2 mL于离心管中，8 000 r/min离心10 min，取上清液用色谱仪进行分析。此外将样品溶于5 mL缓冲液(0.05 mol/L磷酸盐缓冲液、2.0%SDS、2 mol/L尿素、1%DTT，pH 6.8)提取还原性蛋白，重复上述操作，离心后取上清液注入进样瓶中。流动相流速1 mL/min，柱温30 ℃，检测波长 214 nm。

1.3.8 游离巯基测定

参考Ellman’s的方法[15]，稍有改动。准确称取75 mg冻干样品，加入1 mL Tris-甘氨酸缓冲液(10.4 g Tris、 6.9 g甘氨酸、1.2 g EDTA,用0.1 mol/L盐酸调pH至8.0，定容至1 L)，混匀后加入4.7 g盐酸胍，使用缓冲液定容至10 mL，取1 mL加入4 mL脲-盐酸胍溶液和0.05 mL Ellman’s试剂于412 nm处测定吸光度。

1.4 统计与分析

采用 SPSS 16.0 和Origin 8.5对数据进行方差分析并绘制图表，多重比较选择Duncan， 在P<0.05 水平下进行显著性检验，所有数据至少为3次平行试验的结果。

2 结果与分析

2.1 挂面的蒸煮品质

如表2所示，随着糊粉层粉添加量的增加，挂面吸水率呈先降低后升高的趋势，糊粉层粉与面粉配比为40/60时，挂面吸水率最低。在方便面中添加糊粉层粉也发现了相似的现象[11]。这可能是糊粉层粉中脂质具有疏水作用，从而导致挂面的吸水率降低[16]。与之不同的是，当糊粉层粉配比超过40/60后，面条的吸水率呈现上升的趋势，可能由于添加的糊粉层粉含有的膳食纤维竞争水分起到主要作用，从而导致面条吸水率增加。

表2 不同添加量的糊粉层粉对挂面蒸煮品质的影响Table 2 Effect of different addition amount of aleurone on cooking qualities of dried noodles %

蒸煮损失率可以反映面条煮熟后的面筋网络的优劣。一般情况下，蒸煮损失率低说明面筋网络结构致密，面条品质更理想。挂面的蒸煮损失率随着糊粉层粉添加量的增加显著增加。糊粉层粉中富含纤维，面粉中小麦纤维含量的增加会导致面条的蒸煮损失率增加[17]。糊粉层粉配比超过30/70时，面条熟断条率显著增加。小麦籽粒中球蛋白属于非面筋蛋白，研究发现糊粉层粉中球蛋白占糊粉层总蛋白的66%及以上[18]。因此，挂面中添加糊粉层粉会导致面粉中面筋蛋白被稀释。此外，糊粉层粉中的膳食纤维成分导致面筋网络结构被破坏，从而引起挂面熟断条率增加。

2.2 挂面的质构特性

由表3可以看出，糊粉层粉添加量增加时，面条的延伸性显著减小，这可能是由于糊粉层粉的添加使面筋网络结构疏松，从而导致面条延伸性下降。添加糊粉层粉后，挂面的硬度和咀嚼度均显著升高，弹性随糊粉层粉添加量的升高逐渐降低。面团中蛋白质的聚集影响面条的质构特性。研究发现，麦醇溶蛋白的含量与熟面条的咀嚼度和硬度相关，麦醇溶蛋白增加导致面条的咀嚼度和硬度增大[19]。麦谷蛋白作为面筋网络结构的骨架，在面团中添加糊粉层粉后发生解聚现象，从而可能引起面条和面团弹性变差[20]。

表3 不同添加量的糊粉层粉对挂面质构特性的影响Table 3 Effect of different addition amount of aleurone on texture properties of dried noodles

2.3 挂面的色泽

如表4所示，随着糊粉层粉添加量的增加，挂面色泽的L*显著降低，颜色变暗，a*和b*也发生显著变化。挂面的色泽一方面可能受到糊粉层粉灰分的影响，面粉灰分高时颜色暗，因此随着糊粉层粉含量的增加，挂面色泽逐渐变暗[21]；另一方面，由于小麦籽粒皮层含有类胡萝卜素导致糊粉层粉呈现黄色，因此添加糊粉层粉后的挂面色泽逐渐变黄。

表4 不同添加量的糊粉层粉对挂面色泽的影响Table 4 Effect of different addition amount of aleurone on the color of dried noodles

2.4 挂面的微观结构

如图1所示，未添加糊粉层粉的挂面表现出平整的截面，挂面截面随着糊粉层粉含量的增加出现纤维颗粒不规律分布在其中，截面逐渐粗糙，结构发生改变。挂面中添加糊粉层粉有利于在日常饮食中摄入纤维成分，但同时膳食纤维颗粒可能会使面条硬度增加。

注：A—F分别为糊粉层粉和面粉比例为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60、50/50挂面的微观结构。图1 不同添加量的糊粉层粉挂面的微观结构Fig.1 Microstructure of aleurone dried noodles with different addition amount

2.5 感官评价

对添加不同糊粉层粉的挂面进行感官评价，结果如图2所示，糊粉层粉的添加对挂面的感官品质有显著影响，挂面的光滑性、食味、黏性、韧性、适口性、表观状态和色泽评价分数随着糊粉层粉添加量的增加呈下降趋势。与未添加糊粉层粉的面粉相比，面粉中加入糊粉层粉使表面逐渐粗糙，这可能与扫描电镜观察到的挂面截面纤维逐渐增加有关。面筋网络结构被破坏，挂面感官评价随着糊粉层粉加入不断降低。

图2 不同添加量的糊粉层粉挂面感官评价Fig.2 Sensory evaluation of aleurone noodles with different addition amount

2.6 面团蛋白质可萃取率

图3为添加不同糊粉层粉面团的SDS可萃取蛋白的体积排阻高效液相色谱图。按蛋白质分子质量降低的顺序：Ⅰ部分为大于80 kDa的麦谷蛋白，Ⅱ部分主要为10～80 kDa的麦醇溶蛋白。采用SE-HPLC探索面团蛋白质可萃取率的变化，面筋蛋白发生交联聚合时，分子质量增大，SDS可萃取蛋白质减少，不可萃取蛋白增多；反之，SDS可萃取蛋白质增多，不可萃取蛋白减少[22]。面筋蛋白可萃取率等于麦谷蛋白可萃取率与麦醇溶蛋白可萃取率之和。由表5可以看出，随着糊粉层配比增大，麦谷蛋白可萃取率显著增加；相比未添加糊粉的麦醇溶蛋白可萃取率，糊粉层粉与面粉配比在(10/90)～(30/70)时没有显著变化，大于30/70时显著降低；总面筋蛋白的可萃取率在(0/100)～(40/60)没有显著变化，糊粉层粉配比大于40/60时，面筋蛋白可萃取率显著增加，麦醇溶蛋白不断聚合，与麦谷蛋白协同构成了面筋网络结构，使总面筋蛋白没有显著变化。通过扫描电镜发现挂面中出现纤维成分破坏面条表面结构，可能是糊粉层粉添加破坏了麦谷蛋白之间的二硫键，麦谷蛋白发生解聚现象[23]。面团中麦谷蛋白解聚和麦醇溶蛋白聚合可能导致面条硬度和咀嚼性增大、延伸性降低。

注：Ⅰ为SDS可萃取麦谷蛋白；Ⅱ为SDS可萃取麦醇溶蛋白。图3 添加糊粉层粉的面团SDS可萃取蛋白的体积排阻高效液相色谱图Fig.3 SE-HPLC profiles of SDS extractable protein from aleurone dough

表5 添加糊粉层粉的面团蛋白SDS可萃取率的变化Table 5 Change of SDS extractable rate of aleurone dough protein %

2.7 游离巯基

游离巯基含量增加通常与二硫键的断裂相关，游离巯基含量的变化是反映蛋白质分子聚集程度的常用指标[24]。由图4可知，随着糊粉层粉添加量的增加，面团中游离巯基的含量呈现显著增加的趋势，这与Han等[25]的研究结果相似。根据SE-PHLC结果可知，面筋蛋白可萃取率上升，面筋蛋白发生解聚导致面团游离巯基增加。这可能是由于糊粉层粉中的纤维素成分破坏了面筋网络结构导致面筋蛋白的解聚。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图4 不同添加量的糊粉层粉对面团游离巯基含量的影响Fig.4 Effect of different addition amount of aleurone on free SH content of dough

3 结论

糊粉层粉的加入对面团蛋白分子量和蛋白质聚集特性产生显著影响，面团面筋蛋白的可萃取率受到了麦醇溶蛋白聚合的影响，在(0/100)～(40/60)范围内没有显著差别，配比超过40/60时面筋聚合能力降低，麦谷蛋白可萃取率随着糊粉层粉添加量的增加显著增加。面团游离巯基受麦谷蛋白解聚的影响显著增加。糊粉层粉添加量的增加使挂面的硬度和咀嚼性显著增加，弹性显著降低。糊粉层粉添加量的增加使挂面蒸煮损失增加，吸水率降低后又增加，挂面在糊粉层粉配比超过30/70时出现断条现象并随着添加量的增加熟断条率逐渐增加。干挂面的色泽显著变暗。观察挂面截面微观结构发现，挂面截面嵌入大量的纤维结构。挂面品质的变化受到面团蛋白质分子量的改变和聚集的影响，游离巯基的增加以及麦谷蛋白的解聚导致挂面弹性的降低，熟断条率和蒸煮损失率增加；麦醇溶蛋白聚集导致了挂面硬度和咀嚼性的增加。本研究从糊粉层粉对面团蛋白的影响以及蛋白质聚集的方向分析了导致挂面品质变化的原因，下一步将对高添加量的糊粉层挂面的品质进行优化。