玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白对面团特性与面制品品质的影响

任顺成，陈 玉，陶 华

1．河南工业大学 河南省天然色素制备重点实验室，河南 郑州 450001

2．中原粮食集团多福多食品有限公司，河南 郑州 450001

小麦粉中人体必需氨基酸组成不平衡，为了补充必需氨基酸以及改善其组成比例，通常情况下会采用人工添加外源植物蛋白[1-2]。然而，添加非小麦成分可能会稀释面筋蛋白，从而损害和弱化整体蛋白质网络，进而对面团特性和面制品的品质产生不利影响[3]。作者通过预试验，筛选了在一定添加范围内能提高面团湿面筋含量的2种外源植物蛋白，即玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白，并进一步研究其对面团特性和面制品品质的影响，试图寻找对面筋蛋白及面制品有改善作用的外源植物蛋白，以增加小麦粉中蛋白质的多样性。

玉米醇溶蛋白已经被证明具有形成类似小麦面团的功能[4-5]， Khuzwayo等[6]的研究表明玉米醇溶蛋白强化了面包的结构，增加了面包的体积；根据Giami[7]的研究，添加南瓜子浓缩蛋白使面团的拉伸阻力、延伸性和变形机械功降低，但对面团其他性质的变化没有深入研究。目前，国内对于南瓜子蛋白的利用还处于研究阶段，南瓜子榨油后的饼粕产量巨大，蛋白质含量高，廉价易得，但其利用率却极低。根据刘艳荣等[8]的研究，南瓜子浓缩蛋白可以部分替代小麦粉用于高蛋白面包的生产，但对其他面制品的影响尚不明确。

目前，国内外将玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加到面制品中的研究较少，作者主要分析了这2种外源植物蛋白对面团特性和面制品品质的影响，以期为面制品的改良提供理论依据，扩大玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白的应用范围。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦粉：福临门家宴小麦粉；玉米醇溶蛋白：亿发生物科技有限公司；南瓜子蛋白：自制，南瓜子由内蒙古巴林民族手工坊有限公司提供；酵母：安琪酵母股份有限公司；食盐：中盐上海市盐业有限公司。其他试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Farinograph-AT粉质仪、Extensograph-E拉伸仪：德国布拉班德公司；Free Zone6plus冷冻干燥机：美国拉博科公司；RVA-TM快速黏度分析仪：瑞典PERTEN公司；MicroMR-CL-I变温型核磁共振食品农业成像分析仪：苏州纽迈分析仪器股份有限公司； TA-XT Plus 质构仪：英国SMS公司； JHMZ-200针式和面机、JXFD-7醒发箱：北京东孚久恒仪器技术有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 混合粉的制备

将玉米醇溶蛋白、南瓜子蛋白按照1%、3%、5%的比例替代小麦粉，混匀，以纯小麦粉为对照。

1.3.2 面团粉质特性的测定

参照GB/T 14614—2019 《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》进行测定。

1.3.3 低场核磁测定混合面团水分分布

按粉质吸水率 80% 加水制备面团。准确称取1.20 g面团，用聚氟乙烯胶布包裹后投入核磁共振管底部。参数设置参考沈海斌[9]使用的方法，稍做修改。采样点数TD=60 000，采样频率SW=200.00 kHz，采样间隔时间TW=2 000 ms，回波个数NECH=3 000，回波时间DL1=0.046 48 ms，累加次数NS=16。

1.3.4 面团糊化特性的测定

参照GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定 快速黏度仪法》进行测定。

1.3.5 馒头质构及感官评价

参考GB/T 35991—2018《粮油检验 小麦粉馒头加工品质评价》进行馒头的制作及感官评价。采用小米替换法测定馒头比容。将冷却 1 h的馒头，切成厚15 mm的馒头片，取中间部分进行质构分析，参数设置参考周杰等[10]使用的方法。

1.3.6 挂面的品质测定及感官评价

1.3.6.1 熟挂面质构的测定

参考SB/T 10072—1992《挂面生产工艺技术规程》的方法，制备宽4 mm、厚1 mm、长22 cm的挂面。取30根长10 cm的挂面放入500 mL沸水中，煮到最佳煮面时间后捞出，用自来水轻淋60 s后测定，参数设置参考桂俊等[11]使用的方法，每个样品平行测试6次。

1.3.6.2 挂面蒸煮损失的测定

取30根长10 cm的挂面放入500 mL沸水中，煮到最佳煮面时间后捞出，将面条放在滤纸上静置5 min后称质量，面汤放至室温后，定容至500 mL，取100 mL先在电炉上加热，蒸发掉大部分水分后，将其放入105 ℃烘箱内烘至恒质量，计算公式如下:

1.3.6.3 挂面的感官评价

参照GB/T 35875—2018《粮油检验 小麦粉面条加工品质评价》中面条质量评分方法进行评价。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 25统计分析，显著性水平为P<0.05。采用Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 面团的粉质特性

2种外源植物蛋白对面团粉质特性的影响如表1所示。随着玉米醇溶蛋白添加量的增加，面团的品质逐渐降低，但适量添加南瓜子蛋白会使形成时间、稳定时间及粉质指数有所增加。这可能是因为南瓜子蛋白与面筋蛋白竞争性争夺水分，使面筋网络的形成时间延长，面筋充分吸水，溶胀的时间延长，抗拉伸阻力增加，面团的耐揉性增强，面团的形成时间及稳定时间变长，弱化度变小[12]。郭兴凤等[13]研究大豆分离蛋白的添加对面团形成时间、稳定时间等方面的影响时，有相似的结论。

表 1 2种外源植物蛋白对面团粉质特性的影响

2.2 面团的水分分布

弛豫时间和峰面积分别表示面团中各种水的流动性和含量，弛豫时间与水的流动性成正比，峰面积与水分含量成正比。图1为面团水分弛豫时间(T2)的反演图,其中，第1个峰代表深层结合水，主要是与淀粉或面筋蛋白紧密结合的水; 第2个峰代表弱结合水，流动性介于深层结合水和自由水之间; 第3个峰代表面团中的自由水[14]。由图1可以看出，面团中水分主要以弱结合水的形式存在，且外源植物蛋白的添加使峰面积有所增加，说明蛋白质和淀粉结合的水质子增加，面团的水分含量增加。因此，2种外源植物蛋白的添加提高了面团的吸水能力。

图1 添加玉米醇溶蛋白、南瓜子蛋白的面团水分横向弛豫时间(T2)反演图

2.3 面团的糊化特性

从表2可以看出，随着2种外源植物蛋白添加量的增大，峰值黏度、最低黏度、最终黏度逐渐下降。峰值黏度降低的原因可能是蛋白与水结合，影响了淀粉与水分子间氢键的形成[15]；衰减值主要反映小麦粉在加热过程中的稳定性，具有较低衰减值的面团显示出更好的抗剪切变稀性，南瓜子蛋白的添加使衰减值降低，因此，面团对剪切稀化的抗性增强。随着南瓜子蛋白添加量的增加,样品中淀粉的比例逐渐下降,从而回生值大幅度下降,明显改善了面粉老化的性质。玉米醇溶蛋白的添加使面团回生值有所提高，可能是因为玉米醇溶蛋白吸水性差[16]，导致蛋白利用的水量减少，从而使淀粉可利用的水量增加，淀粉分子的迁移速度加快，分子碰撞机会变大, 从而易于发生老化[17]。

表 2 2种外源植物蛋白对面团糊化特性的影响

2.4 馒头的质构及感官评价结果

2.4.1 馒头的质构

由表3可以看出，随着玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加量的增加，馒头的硬度、胶着性及咀嚼性增加，回复性降低，但对馒头弹性影响不显著。这主要是因为添加的外源植物蛋白对面粉中的面筋蛋白有稀释作用，会降低面团的持气能力，导致馒头的体积下降，结构变得致密。因此，馒头硬度、胶着性和咀嚼性显著增加，相比来看，添加玉米醇溶蛋白对馒头的硬度影响较小；同时，因为馒头的结构变得越发致密，被强力按压时很难恢复原状，因此回复性降低。

表 3 2种外源植物蛋白对馒头质构特性的影响

2.4.2 馒头的比容

由图2可以看出，随着南瓜子蛋白添加量的增加，馒头的比容逐渐减小；玉米醇溶蛋白添加量为1%时馒头比容稍有增加，可能是因为玉米醇溶蛋白形成的微结构能够承受发酵过程中气体膨胀的压力，从而增加馒头的体积。产生这一现象的原因可能是，在发酵过程中，膨胀的谷蛋白内部网络被外部的玉米蛋白原纤维加固，使其可更伸展、更牢固地容纳气体[6]。但玉米醇溶蛋白在淀粉基体系中形成的面团不像小麦面团那样结实，因为形成的分子间交联(共价键)较少，所以馒头的比容并非随着蛋白添加量的增大而增大。

图2 2种外源植物蛋白对馒头比容的影响

2.4.3 馒头的感官评分

由表4可以看出，馒头的表面色泽及食味的评分随着玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白添加量的增加而逐渐降低，添加量增加到5%时，馒头会出现一定程度的坍塌，结构相对紧密，从而复原性变差，咀嚼时会有粘牙感，导致馒头表面结构、韧性及黏性评分降低。因此，这2种外源植物蛋白的添加量应控制在3%以内，对馒头各项指标影响较小。赵景艳等[18]研究大豆分离蛋白的最适添加比例与本研究结果相似。

表4 2种外源植物蛋白对馒头感官评分的影响

2.5 挂面的品质测定及感官评价结果

2.5.1 挂面的蒸煮品质

由图3a可知，适量添加玉米醇溶蛋白能降低挂面的蒸煮损失率，南瓜子蛋白的添加量为1%时挂面的蒸煮损失率较大；对比图3a、3b可以看出，添加南瓜子蛋白后挂面蒸煮损失率与吸水率的变化规律相似，根据陈海华等[19]的研究，在面筋网络可以很好地束缚淀粉颗粒的前提下，吸水率大，面条富有弹性、表面光滑，但如果面筋网络不能很好地束缚淀粉颗粒,吸水率增大会使面条松软，从而增加蒸煮损失,因此，推测南瓜子蛋白添加量增加时挂面的蒸煮损失率的降低与吸水率的降低有关。根据高雪丽[12]和Mahmoud等[20]的研究，挂面的吸水率和蒸煮损失率的变化也可能是因为添加的外源植物蛋白和小麦面筋蛋白之间通过共价键、非共价键发生交联，形成了更加紧密的结构。

图3 2种外源植物蛋白对挂面蒸煮损失和吸水率的影响

2.5.2 挂面的质构

由表5可知，2种外源植物蛋白的添加对挂面弹性、黏聚性影响不显著，挂面的硬度、胶着性、咀嚼性显著增加(P<0.05)，可能是因为2种外源植物蛋白的添加增强了挂面内部结构。挂面硬度增加，受到外界的压力产生变形后难以快速恢复原状，导致回复性有所降低。

表5 2种外源植物蛋白对熟挂面质构的影响

2.5.3 挂面的感官评分

由表6可以看出，玉米醇溶蛋白和南瓜子蛋白的添加量在3%以内时，对挂面的各项评分的影响不大，添加量增加到5%时会使挂面硬度增加，影响熟面的适口性，且使挂面原有的麦香味变淡，导致感官评分降低，但对熟挂面光滑性的影响不显著。另外，南瓜子蛋白添加量为5%时，熟面表面出现了颜色不均匀的现象，边缘稍偏白。因此，考虑到挂面的营养价值，这2种外源植物蛋白的适宜添加量为3%。

表6 2种外源植物蛋白对挂面感官评分的影响

3 结论

在一定添加范围内，南瓜子蛋白提高了面团的形成时间和稳定时间，降低了面团的弱化度；2种外源植物蛋白都提高了面团的吸水能力；2种外源植物蛋白的添加使面团峰值黏度、最低黏度、最终黏度、衰减值都呈下降趋势；添加1%的玉米醇溶蛋白能增加馒头的比容、减少挂面的蒸煮损失率；2种外源植物蛋白的添加使馒头和熟面条的硬度、胶着性以及咀嚼性升高，回复性降低；2种外源植物蛋白添加量不超过3%时对面制品的感官评分有积极影响，但增加到5%时，对面制品的色泽、食味等指标影响较大，感官评分降低。所以，2种外源植物蛋白的添加量不宜超过3%。南瓜子蛋白对面粉的粉质特性、老化性质及吸水能力有一定的改善作用，适量添加玉米醇溶蛋白能增加馒头的比容、减少挂面的蒸煮损失率。