小麦淀粉对面团微观结构及冷冻面团馒头品质的影响

付苗苗

（河南工业贸易职业学院，河南郑州 450002）

小麦是一种在世界各地广泛种植的谷类作物，总产量位居世界第二位，仅次于玉米。小麦粉是面制食品的重要原料，如馒头、面包、面条等。小麦淀粉颗粒和面筋蛋白网络共同作用形成了具有黏弹性的小麦面团[1]。淀粉作为小麦粉的主要成分，占比约为65%，与面团强度和延伸性密切相关，并且对小麦粉的加工特性及其面制品的品质起到决定性作用[2]。关于小麦粉中关键组分对面团流变学及最终产品品质影响的研究大多围绕关键组分蛋白质展开[3]。往往通过小麦粉中蛋白质的去除或分离重组的方法研究蛋白质在决定面团特性中的关键作用[4]。研究发现，麦谷蛋白相互作用形成了面筋网络骨架，在面团形成过程中决定了面团弹性和抗延伸性，而醇溶蛋白分布在麦谷蛋白附近，增加了面筋蛋白网络结构的平滑完整性，赋予了面团流动性和延展性[5-6]。目前，也有部分研究通过在小麦粉中添加淀粉来探究淀粉在决定面团特性中的作用。但所添加的淀粉与原料小麦粉非同源或添加量过低，使得研究结果有一定限制，且仅有的相关研究不够深入。前期研究仅关注了面粉中淀粉及组分对面团粉质特性的影响，且淀粉及组分的添加量在20%以下[7]。同时，师俊玲等[8]研究指出淀粉能够通过填充面筋蛋白网络空隙降低面筋强度，从而起到增强面片延伸性以及改善面片表面光滑性的作用。进一步研究了淀粉含量对面条品质的影响，发现淀粉添加量与面条蒸煮损失率呈正相关。

冷冻面团技术目前已成为我国面制品实现主食工业化生产的关键技术，可以扩大主食的生产规模，提供稳定的产品质量[9]。关于小麦粉中淀粉特性以及淀粉含量对冷冻小麦面制品品质影响的研究缺乏。小麦粉中淀粉对面团微观结构、流变学特性以及冷冻面团馒头品质的影响研究对于解决制面行业的需求、冷冻馒头专用小麦粉的制备有重要意义。因此，本文主要通过淀粉回添的方式添加不同比例的淀粉至小麦粉中，研究小麦淀粉对面团微观结构、蛋白特性以及冷冻面团馒头品质的影响，明确小麦淀粉在决定面团特性以及冷冻面团馒头品质中的作用，以期为改良小麦粉品质提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金苑小麦粉（淀粉71.2%、水分13.3%、蛋白质12.7%）：河南郑州金苑面业有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

SHM01 型和面机：浙江苏泊尔股份有限公司；JIDI-5G 型低速离心机：广州吉迪仪器有限公司；LGJ-10G型真空冷冻干燥机：北京四环科学仪器有限公司；RVA-3D 型快速粘度仪：澳大利亚Newport 公司；OHG-1800 型粉质仪：德国Brabender 公司；MicroMR-CL-1型核磁共振分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；Qutanta 200 扫描电镜仪：美国FEI 公司；725N 型紫外分光光度计：上海精密科学技术有限公司；GDW 型速冻机：无锡科隆试验设备有限公司；HWS-250F 型醒发箱：上海丙林电子科技有限公司；BC-50ES 型低温冰箱：中国海尔集团公司；A-XT2i 型质构仪：德国Stable Micro System 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 小麦淀粉的分离制备

称取100 g 小麦粉与50 g 水于和面机中和面6 min形成面团。静置一段时间后，于清水中反复揉洗，直至面团清洗液澄清，收集清洗液，并静置过夜。弃去上清液之后，剩余沉淀物进行离心处理（3 000×g离心15 min），收集沉淀并进行冷冻干燥处理即得小麦淀粉。然后使用研钵研磨，过80 目筛，备用。

1.3.2 不同淀粉含量小麦混合粉及面团的制备

设定小麦混合粉的总质量为100 g，小麦淀粉的添加比例分别为0%（小麦粉对照组）、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%，制备得到不同淀粉含量的小麦混合粉样品。称取混合粉50 g，加水量为混合粉吸水率的80%，于和面机中和面6 min 形成面团。部分面团样品冷冻干燥处理之后进行后续指标的测定。

1.3.3 混合粉糊化特性的测定

混合粉糊化特性参照GB/T 24853—2010《小麦、黑麦及其粉类和淀粉糊化特性测定快速粘度仪法》中的方法进行测定。

1.3.4 混合粉粉质特性的测定

面团粉质特性参照GB/T 14614—2019《粮油检验小麦粉面团流变学特性测试粉质仪法》中的方法进行测定。

1.3.5 面团微观结构的测定

将制得的面团冷冻干燥之后掰开，取上表面为自然断面，下表面平整的样品进行喷金处理，然后置于扫描电镜下观察（2 000 倍）。

1.3.6 面团游离巯基含量的测定

称取含有30 mg 蛋白的面团冻干样品用5 mL Tris-甘氨酸缓冲液（pH8.0）混匀后加入4.7 g 盐酸胍，并用缓冲液定容至10 mL，在室温下振荡混匀30 min。取1 mL 样品液、4 mL 脲-盐酸胍溶液和0.1 mL 4 mg/mL 5，5’二硫代双（2-硝基苯甲酸）溶液混合，混合均匀后，室温下避光反应30 min，于412 nm 处测定吸光度。面团游离巯基（S，μmol/g）的含量计算公式如下。

S=73.53×A412×D/C

式中：A412为在412 nm 下所测得的吸光度；D代表稀释系数；C代表样品的蛋白最终浓度，mg/mL。

1.3.7 冷冻面团馒头的制备

称取混合粉400 g、干酵母4 g，加水量为吸水率的80%，在和面机中和面6 min，压片10 次，分割为100 g左右面团，搓圆成型。将面团置于-38 ℃速冻机中速冻2h，取出，放入-18℃冰箱冻藏2 周。将冷冻面团在38℃、80%的醒发箱解冻醒发40 min 后沸水蒸制20 min。将馒头样品在室温冷却1 h 后备用。

1.3.8 馒头比容的测定

采用电子天平称量馒头的质量（g），采用油菜籽替换法测量馒头的体积（mL）。馒头的比容为体积与质量之比。

1.3.9 馒头质构特性的测定

将冷却后的馒头用切片机切割成厚度为15 mm的均匀馒头片。将馒头片放置在测试台上，采用P/35R探头，测前、测中、测后速度分别为3、1、3 mm/s，压缩形变50%，间隔5 s 测定馒头的质构特性（硬度和咀嚼性）。

1.4 数据统计分析

每个试验做至少3 个重复，结果以平均值±标准差表示。使用Excel 对数据进行整理，Origin 2018 软件作图，SPSS 20.0 进行ANOVA 差异分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与讨论

2.1 小麦淀粉添加比例对混合粉糊化特性的影响

淀粉的糊化特性与面制品品质密切相关，一定程度上决定着样品的适用范围。在加热过程中，淀粉发生吸水膨胀，伴随直链淀粉溶出，最后形成糊状物质[10]。图1 为不同小麦淀粉添加比例下混合粉糊化特性的变化趋势。

图1 不同淀粉添加比例对混合粉糊化特性的影响Fig.1 Effect of different starch addition ratios on pasting properties of mixed wheat flour

通过线性方程拟合，发现峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值以及回生值与淀粉添加比例之间呈现线性关系。添加淀粉后，混合粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值以及回生值均高于对照组。通过比较拟合方程的斜率，可以看出随着淀粉添加比例的增加，混合粉的峰值黏度增长速率最快（斜率为30.72），而回生值的增长速率最慢（斜率为6.50）。糊化后混合粉中淀粉分子重排能力随淀粉添加比例的增加而上升，这主要归因于混合粉中蛋白质等非淀粉组分含量的降低。蛋白质等非淀粉组分可能会对淀粉分子形成空间阻碍或通过竞争吸水作用，限制淀粉分子间的交联重排，从而延缓淀粉回生[11]。

2.2 小麦淀粉添加比例对面团粉质特性的影响

不同淀粉添加比例条件下混合粉吸水率和弱化度的变化趋势如图2所示。

图2 不同淀粉添加比例对混合粉吸水率和弱化度的影响Fig.2 Effect of different starch addition ratios on water absorption and weakening degree of mixed wheat flour

通过线性方程拟合，发现混合粉吸水率与淀粉添加比例呈负相关关系（拟合方程：y=-0.12x+62.46 R2=0.977 1），而混合粉弱化度与淀粉添加比例呈正相关关系（拟合方程：y=1.21x+28.91 R2=0.986 8）。随着淀粉添加比例的增加混合粉面团吸水率逐渐降低。与小麦淀粉相比，非淀粉组分蛋白质等的吸水能力更强，其中蛋白吸水性能是其自身重量的两倍[12]。有研究表明，B淀粉的添加能够使得原小麦粉面团的吸水率升高，且适当的改变A/B 淀粉的比例能够使得面团具有较好的内部结构[13]。随着淀粉添加比例的增加混合粉面团弱化度逐渐增加，此现象一方面归因于混合粉中蛋白质含量的减少，使得面团中面筋蛋白网络的强度降低，面团耐揉性减弱。另一方面淀粉颗粒在面筋蛋白网络中的填充作用同样使得面团结构稳定性降低，不耐搅拌。有研究指出，颗粒粒度较大的A 淀粉在混合过程中倾向于脱离面筋蛋白网络，且混合过程中淀粉颗粒与蛋白网络间的摩擦易使得蛋白纤维变细，蛋白网络弱化[14]。不同的淀粉添加比例赋予了混合粉不同的粉质特性，以适应不同的产品加工需求。

2.3 小麦淀粉添加比例对面团微观结构的影响

不同小麦淀粉添加比例的面团微观结构如图3所示。

图3 不同淀粉添加比例对小麦面团微观结构的影响Fig.3 Effect of different starch addition ratios on microstructure of wheat dough

小麦淀粉多为椭圆形或者圆形，填充在面筋蛋白网络空隙中或者被包埋在面筋蛋白网络之中[15]。随着淀粉添加比例的增加，可以清晰观察到存在于面筋蛋白网络结构中的淀粉颗粒越来越多，且越来越多的淀粉颗粒被暴露，面筋蛋白网络结构变的疏松。对比发现，淀粉添加比例小于20%时对面筋蛋白网络结构的影响较小，此时面筋蛋白网络结构仍然较为有序，而淀粉添加比例大于20%时，面团微观结构的连续性减弱，面筋蛋白网络结构劣变较为明显，面筋网络结构淹没在淀粉颗粒之间。

2.4 小麦淀粉添加比例对面团游离巯基含量的影响

不同淀粉添加比例条件下混合粉面团游离巯基含量的变化如图4所示。

图4 不同淀粉添加比例对小麦面团游离巯基含量的影响Fig.4 Effect of different starch addition ratios on free sulfhydryl content of wheat dough

面筋蛋白中虽仅含有2%的半胱氨酸，但其对面筋网络结构的影响较大，半胱氨酸残基的巯基基团氧化形成分子内或分子间二硫键，从而稳定面筋网络结构[16]。游离巯基含量的变化对蛋白质的聚集和蛋白质网络结构的稳定性起着重要作用[17]。随着淀粉添加比例的增加，面团游离巯基含量逐渐增加。当淀粉添加比例为20%时，游离巯基含量由4.28 μmol/g 增加至4.80 μmol/g，增加幅度为12%；当淀粉添加比例为25%时，游离巯基含量增加幅度达到22%；当淀粉添加比例达到50%时，游离巯基含量增加幅度达到62%。这表明当淀粉添加比例小于20%时，对稳定面筋蛋白网络结构的二硫键的影响较小，此时面筋蛋白网络结构的稳定性较强。当淀粉添加比例达到50%时，混合粉中蛋白质的交联聚集能力显著减弱，形成的二硫键数量显著减少。面团中面筋蛋白网络结构的形成及稳定与淀粉含量有关。小麦淀粉添加比例对面团中游离巯基含量变化与面筋蛋白网络结构影响的结果一致。

2.5 小麦淀粉添加比例对冷冻面团馒头比容的影响

小麦粉的组分组成与馒头的比容密切相关[18]。研究发现，当发酵过程中面团的面筋网络结构支撑力不足，保持气体的能力较弱时，容易导致最终产品馒头出现萎缩现象[19]。不同淀粉添加比例对冷冻面团馒头比容的影响如图5所示。

图5 不同淀粉添加比例对冷冻面团馒头比容的影响Fig.5 Effect of different starch addition ratios on specific volume of frozen steamed bread

随着淀粉添加比例从10%增加至20%时，混合粉馒头比容与对照组相比未发生显著变化，表明20%以下的小麦淀粉添加比例并未对发酵以及蒸制过程中面筋蛋白网络骨架的稳定性产生显著影响，此时仍能得到比容较好的冷冻面团馒头制品。但添加过高比例的小麦淀粉（高于20%）明显产生负面影响，冷冻面团馒头比容显著减小（比容由2.0 mL/g 显著降低至1.4 mL/g），馒头出现萎缩现象。这主要归因于小麦淀粉添加比例过高对面筋蛋白网络骨架造成严重破坏，发酵面团持气能力较差，面团加工性能变差。同时，王艳娜[19]研究发现以饺子粉为原料制作的速冻馒头萎缩比率高达50%，并将其归因于面团的面筋骨架支撑力不足，持气能力小于回缩力。

2.6 小麦淀粉添加比例对冷冻面团馒头硬度和咀嚼性的影响

添加不同比例小麦淀粉的冷冻面团馒头的硬度和咀嚼性的变化如图6所示。

图6 不同淀粉添加比例对冷冻面团馒头硬度和咀嚼性的影响Fig.6 Effect of different starch addition ratios on hardness and chewiness of frozen steamed bread

质构分析中硬度是最能反应馒头口感的一项指标，咀嚼性指咀嚼样品时所需的能量[20]。随着淀粉添加比例的增加，冷冻面团馒头的硬度呈现先降低后增加的现象。当淀粉添加比例达到20%时，冷冻面团馒头的硬度为2 833 g，达到最小值。而随着淀粉添加比例从20%继续增加，馒头的硬度显著增大，最大值为7 360 g。结果表明，适当添加小麦淀粉会起到改善馒头硬度的作用，可能跟面筋蛋白网络结构的适度弱化有关。而过量小麦淀粉的存在严重破坏了面筋蛋白网络结构，导致馒头发生萎缩使得硬度显著增大。冷冻面团馒头咀嚼性的变化与硬度的变化相似，在淀粉添加比例为20%时咀嚼性达到最小值2 567 g。在20%淀粉添加比例条件下，混合粉中淀粉与蛋白的含量达到了最佳比例，此时形成的冷冻面团馒头品质最佳，硬度和咀嚼性分别达到最小值。

3 结论

小麦粉中淀粉含量的变化会显著影响小麦粉的加工性能。不同淀粉添加比例导致混合粉的糊化特性和粉质特性存在差异。对比发现，峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、崩解值以及回生值与淀粉添加比例之间呈现线性正相关关系。混合粉吸水率与淀粉添加比例呈负线性相关关系，而混合粉弱化度与淀粉添加比例呈线性正相关关系。适当添加小麦淀粉（添加比例低于20%）对面筋蛋白网络的有序结构影响较小，游离巯基含量增加幅度不大，并且冷冻面团馒头的比容并未发生显著变化。当淀粉添加比例达到20%时，冷冻面团馒头的硬度和咀嚼性达到最小值，形成的冷冻面团馒头品质最佳。表明适当增加小麦粉中的淀粉含量使得面筋蛋白网络结构的适度弱化有助于改善面团的加工适应性，更利于冷冻面团馒头的制备。