小麦配粉对生鲜面品质的影响

温娅晴,张剑,2*,张琨,王罡,赵阳,2,安艳霞,2,李梦琴,2,张伟峰,任秀娟,贾花婷

1(河南农业大学 食品科学技术学院,河南 郑州,450002) 2(农业农村部大宗粮食加工重点实验室,河南 郑州,450002) 3(陕西陕富面业有限责任公司,陕西 咸阳,712000)4(河南农业大学 理学院,河南 郑州,450002)

小麦作为世界上最主要的粮食作物之一,通常从加工性能和产品质量2个方面来评估其用于制作面条的适用性。由于面条种类繁多,没有单一的小麦品质可以满足所有的质量要求[1];不同品种、不同年份生产的小麦粉品质也存在显著差异。利用优质小麦资源进行配粉,不仅可以改善小麦粉的品质特性,还可以平衡不同生产地区和年份造成的小麦品质波动,进而生产出符合食品加工需求的各种优质小麦专用粉[2]。因此,在食品生产中,配麦或配粉技术的应用越来越广泛。

目前针对面条配粉的研究主要集中在以探究配粉对小麦淀粉特性[3-4]、糊化特性[5-7]、粉质特性[8-9]、面团流变学特性[2, 10]的影响为目的,关于配粉对生鲜面的二级结构、水分分布等的研究鲜有报道。因此,本文选用中原地区广泛种植的普通小麦(PM)与4个国内外面筋指数和稳定时间较高的优质小麦品种X26、J1、J2和AM进行配粉,研究配粉对生鲜面品质的影响,分析配粉后生鲜面的蛋白二级结构、水分迁移、质构、感官等方面的变化,确定适宜的小麦品种及配粉比例,为生鲜面专用粉的研究提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料中PM由郑州金苑面业有限公司提供;X26、J1、J2、AM由益海嘉里(郑州)食品工业有限公司提供。

1.2 仪器与设备

LSM20实验磨粉机,河南茂盛机械制造有限公司;JHMZ 200针式和面机、JMTD 168/140试验面条机,北京东方孚德技术发展中心;CR-400色度仪,日本柯尼卡美能达传感有限公司;InfratecTM 1241近红外谷物品质分析仪,FOSS(北京)有限公司;JJMS54S面筋洗涤仪、JLZM面筋离心指数测定仪,上海嘉定粮油仪器有限公司;TA-XT物性测试仪,英国Stable Micro System公司;Micro MR核磁共振成像仪(nuclear magnetic resonance,NMR),上海纽迈电子科技有限公司;Spectrum GX傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR),Perkin Elmer公司。

1.3 实验方法

1.3.1 制粉

利用实验磨粉机(三皮三心)将收集的小麦品种制成粉,将二皮、三皮、一心、二心粉混合均匀后常温下熟化2周以上备用。

1.3.2 配粉方案

按优质小麦粉占比20%、40%和60%的质量比与PM进行配粉。PM与X26配粉用PX表示,编号依次为PX-1～PX-3;与J1配粉用PJ1表示,编号依次为PJ1-1～PJ1-3;与J2配粉用PJ2,编号依次为PJ2-1～PJ2-3;与AM的配粉用PA表示,编号依次为PA-1～PA-3。

1.3.3 面粉品质测定

蛋白质含量测定:按照GB/T 24871—2010《粮油检验 小麦粉粗蛋白质含量测定 近红外法》采用InfratecTM 1241近红外谷物品质分析仪进行测定。灰分含量测定:按照GB/T 24872—2010《粮油检验 小麦粉灰分含量测定 近红外法》采用近红外谷物品质分析仪进行测定;湿面筋含量测定:按照GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第2部分:仪器法测定湿面筋》测定;面筋指数测定:按照LS/T 6102—1995《小麦粉湿面筋质量测定法面筋指数法》测定;面粉色泽测定:利用色度仪测定。

1.3.4 面筋蛋白傅里叶变换近红外光谱分析

参照LI等[11]的方法并稍作修改。将面筋蛋白与溴化钾按1∶100的质量比加入研钵混合并充分研磨,倒入压片模具中压成均匀透明薄片,固定好溴化钾片,放入红外光谱仪中,扫描波段设为4 000～400 cm-1,分辨率为4.0 cm-1,32次扫描累加后,使用OMNIC 8.0和Peakfit 4.12软件进行数据处理和计算。

1.3.5 生鲜面条的制备

参照LI等[12]的方法并略作修改,具体工艺流程为:

小麦粉+33%水+2%食盐→和面→醒发→压延→切片→成品。

1.3.6 生鲜面条水分分布的测定

参照屈展平等[13]的方法,并做一定的调整。称取1.00 g面条样品密封于玻璃样品瓶后,放入核磁管中,用CPMG序列进行扫描。参数设置为:采样频率200 kHz,采样点数72 008,采样间隔时间400 ms,回波个数2 000,回波时间0.18 ms,累加次数128。

1.3.7 生鲜面条质构的测定

生鲜面条的质构特性,参照温娅晴等[14]方法,使用采用质构仪对其进行全质构分析(texture profile analysis,TPA)、剪切、拉伸测试。每个样品测定6次取平均值。

1.3.8 生鲜面条感官评定

参照GB/T 35875—2018《粮油检验 小麦粉面条加工品质评价》附录B,由10名经过感官评价培训的食品专业的研究生组成感官评价小组对生鲜面条进行感官评价并打分,结果取平均值。

1.3.9 数据处理

通过Excel 2019对数据进行分类汇总,使用SPSS 20.0处理数据,Origin 8.5分析作图。通过单因素方差分析(ANOVA)和Duncan多范围检验进行显著性分析(P<0.05)。每组试验重复3次以上,结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 小麦粉的基本品质指标

不同品种小麦粉的基本品质指标如表1所示,5种小麦粉均符合LS/T 3202—1993《面条用小麦粉》。根据蛋白质含量、湿面筋含量及稳定时间3个指标可以发现,PM为中筋小麦品种,J1和X26为强筋小麦,J2和AM为中强筋小麦。小麦蛋白质品质包括数量品质和质量品质,小麦粉中的蛋白质含量表示的是数量品质,蛋白质组成则对质量品质起决定性作用。其中,J1的蛋白质含量为15.20%,显著高于其他4种小麦粉(P<0.05);AM的蛋白质含量最低(11.75%),但面筋指数达到93.53%,显著优于PM、J1和J2(P<0.05),说明AM的蛋白质质量品质较优。

表1 不同品种小麦粉的基本理化指标Table 1 Basic physical and chemical indexes of wheat flour of different varieties

2.2 不同比例配粉的品质分析

如表2所示,当PM搭配其他任意一种小麦粉(X26/J1/J2/AM)时,配粉后的面筋指数和L*值显著高于原粉(P<0.05)。除AM组外,其他组的蛋白质含量和湿面筋含量均随着添加比例的增加得到显著提升(P<0.05);且在相同的添加量下,配粉PJ1-3组的蛋白质和湿面筋含量最高,为14.30%和37.23%。面筋指数的变化与蛋白质和湿面筋含量有所不同,各处理组随着添加量的增加,面筋指数呈现增加的趋势。说明面粉的蛋白质特性可以通过优质麦面粉进行配粉得到有效改善;但品种不同,配粉后对蛋白质、湿面筋含量的改善效果也不同。这与王红日等[2]、曹颖妮等[8]学者的研究结果一致。L*值则随着其他品种小麦粉添加量的增加显著增加(P<0.05),说明配粉后,面粉的色泽变得更白。配粉能显著改善面粉的理化特性,原因是蛋白质互补的叠加效应,性质完全不同的2种小麦也可生产出质量较好的面粉[15]。

表2 不同比例配粉的品质性状Table 2 Quality parameters of different blended flours

2.3 配粉对面筋蛋白二级结构的影响

用FTIR对面筋蛋白样品的二级结构进行分析,得到的光谱如图1所示。傅里叶红外光谱酰胺Ⅰ带(1 600～1 700 cm-1)的理论研究较为成熟,常被用来指认蛋白质的二级结构[16-17]。其中1 610～1 640 cm-1为β-折叠结构的特征吸收,1 640～1 650 cm-1波段的峰面积表示无规则卷曲含量,1 650～1 658 cm-1为α-螺旋的特征吸收,1 660～1 700 cm-1为β-转角的特征吸收[12, 18]。经测定后发现,不同筋力小麦粉及不同添加量配粉后的面筋蛋白,其FTIR谱图的出峰位置和走势大体上一致,说明配粉未改变面筋蛋白的特定基团,而是改变了表3中面筋蛋白二级结构的含量。

a-强筋小麦;b-中强筋小麦图1 面筋蛋白傅里叶红外光谱特征曲线Fig.1 The characteristic curve of gluten protein Fourier infrared spectrum

表3列出了配粉对面筋蛋白二级结构的影响。在面筋蛋白的二级结构中,β-折叠所占的比例较大,说明面筋蛋白二级结构以β-折叠为主,这与桂俊等[16]、黄莲燕等[19]学者的研究结果一致。由表3可知,与原粉相比,优质小麦粉的添加会增加β-折叠和α-螺旋的含量,且有序结构α-螺旋和β-折叠所占的比例之和显著高于原粉(P<0.05),而无序结构β-转角的含量会下降。α-螺旋结构是一种稳定、坚韧而富有弹性的结构,其含量对于面筋蛋白的硬度和弹性具有重要影响[20];β-折叠的含量越高,面筋强度越好;β-转角和无规则卷稳定性较低[21]。表明配粉后,蛋白质组分交联度增加,蛋白质分子内和分子间相互作用力增强,提高了蛋白质二级结构的稳定性,形成了更紧凑的面筋蛋白结构。强筋小麦X26和中强筋小麦AM的添加使面筋蛋白有较多的β-折叠和α-螺旋结构,这说明其面筋蛋白结构更加稳定且有序。原因在于小麦品种不同,麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的含量和结构也不同,经配粉后,在水合作用下,通过SH—SS交换或在分子水平上发生非共价相互作用(氢键或疏水),诱导大分子聚集,改变了面筋的二级结构[22]。较大分子质量的麦谷蛋白,在分子内和分子间二硫键作用下形成更大的网络结构,醇溶蛋白填充其间,共同赋予面筋蛋白特殊的黏弹性;且只有当麦谷蛋白和醇溶蛋白的比例恰当时,形成的面筋网络结构才具有良好的黏弹性质[23]。

表3 配粉对面筋蛋白二级结构的影响Table 3 The influence of blending flour on the secondary structure of gluten protein

2.4 配粉对生鲜面水分分布的影响

表4列出了用LF-NMR测定各处理组的面条中水分分布状态。LF-NMR技术可以用来测定物料的水分含量、状态和分布,对食品无需侵入和破坏就能实现动态测量水分的分布,因此广泛应用在食品研究及相关领域[24-26]。经测定发现,生鲜面的弛豫时间分为3个峰,即T21(0.1～10 ms)、T22(10～100 ms)、T23(100～1 000 ms),表明样品中的水主要以3种状态存在,用3个峰面积分别所占百分比A21、A22、A23表示生鲜面中强结合水、弱结合水和自由水的相对含量。

表4 配粉对生鲜面水分分布的影响Table 4 The influence of blending flour on the moisture distribution and migration of fresh wet noodles

由表4可以看出,原粉经配粉处理后,强结合水的相对含量显著增加,弱结合水的相对含量显著下降(P<0.05),说明结合于蛋白质、淀粉等大分子之间的弱结合水向用于完善面条结构的强结合水转化,与面筋蛋白或淀粉结合更紧密[27-29]。除了PA组外,其他各组随着添加量的增加,A21呈显著增加趋势,A22呈显著降低趋势(P<0.05)。出现这种现象可能是因为小麦品种不同,面筋组分也不同,经配粉后面粉的蛋白质组分含量及比例,蛋白质分子的种类等发生改变,而面筋蛋白可直接与水分子发生水合作用[30],使得截留水分子的能力增强,面筋蛋白结构越牢固,与水结合的越紧密,深层结合水的占比就越大。

2.5 配粉对生鲜面质构特性的影响

面条的质构特性对面条品质的感官评价影响关系很大,煮后面条TPA、剪切、拉伸等指标中的参数均反映了面制品质量的高低[31]。通过食品物性分析仪测定了添加不同品种、不同添加量小麦粉的生鲜面的TPA特性、剪切特性和拉伸特性,测定结果如表5所示。由表5可知,各处理组的硬度、剪切力、剪切强度和拉断力均高于原粉,且硬度、剪切力和剪切强度显著高于原粉(P<0.05)。随着添加量的增加,质构特性呈现增加趋势;当添加量为60%时,PJ1组的硬度达到了6 017.30 g,显著高于其他各处理组,且PJ1-3组的蛋白质含量(14.30%)和湿面筋含量(37.23%)也显著高于其他各组(P<0.05)。生鲜面的硬度随着湿面筋含量的增加而增加,这与陆启玉等[32]的研究结果一致。出现这种情况的原因是优质小麦粉的蛋白质数量和质量优于PM,混合粉中面筋含量增多,强化了面筋网络结构,使得面条强度提高。对于PA组,尽管PM的蛋白质数量优于AM,但在质量品质方面劣于AM,所以随着AM添加量的增加,蛋白质含量呈下降趋势,而湿面筋含量和面筋指数逐渐增加。这也与面筋蛋白二级结构中有序结构α-螺旋和β-折叠所占的比例之和以及制得生鲜面中强结合水所占比例均高于原粉的结果一致。

表5 配粉对生鲜面质构特性的影响Table 5 The influence of blending flour on textural properties of fresh wet noodles

2.6 配粉对生鲜面感官评价的影响

消费者对产品的喜爱程度可通过感官评价直接反映出来。由表6可知,处理组所制得的生鲜面的坚实度、弹性、光滑性、表面状态和总评分均高于原粉所制得的生鲜面,这与生鲜面质构特性的测定结果相一致,说明优质粉的添加可以提高生鲜面的感官评分。其中感官评分在90分以上的有2组,为PX-3和PA-3。色泽方面,PX组和PA组所制得的生鲜面较为亮白,且随着添加量的增加而增加;而PJ1组和PJ2组的生鲜面色泽较暗。PX和PA组随着添加量的增加,感官总分显著增加;而PJ1和PJ2组呈下降趋势。原因可能是PJ1和PJ2组的蛋白质含量高,面团强度大,在压片和切条后回缩,表面变得粗糙,面条色泽暗,煮后口感硬,弹性差,不适口[33]。且当添加量为60%时,PJ1组的蛋白质含量、湿面筋含量显著优于各处理组,但感官评定中的色泽指标显著低于其他各组,可能因为蛋白质中含有氮元素,而在非酶褐变反应中黑色素的生成过程中需要氮元素的参与;同时,如果蛋白质的含量高,那么淀粉的含量就会相对减少,所制得的面条质地较为紧密,反射光减少;此外,也有学者认为蛋白质含量与吸水率呈正相关,面团的水分活度随吸水率的增加而增加,从而促进了面粉中的PPO更容易与酚底物反应,更好地表达活性[34]。所以一般认为,中国面条以面粉蛋白质含量12%～13%为佳。此外由于目前的面条感官评分系统中色泽与表面状态的分值在总分值中所占比例较大,因此在小麦配粉及生鲜面专用粉研究中,需要注重选择小麦粉或面片颜色亮白的材料。

表6 配粉对生鲜面感官评价的影响Table 6 The influence of blending flour on sensory evaluation of fresh wet noodles

3 结论

通过本研究发现,在中筋小麦粉中添加优质粉后,配粉的面筋指数和面粉明亮值L*会显著升高。在面筋蛋白二级结构方面,有序结构α-螺旋与β-折叠之和显著高于原粉,促进面筋蛋白向稳定结构转变;配粉后,生鲜面中水分分布发生变化,强结合水的相对含量显著增加;生鲜面的质构特性和感官评价经配粉后也显著高于原粉。综上,中筋小麦与优质小麦经配粉处理后,面筋蛋白二级结构和水分分布的变化与生鲜面品质的提升具有密切的关系;添加60%的X26或AM时,生鲜面的品质最佳;当小麦粉的湿面筋含量为32%～34.5%、面筋指数>86%时,制备出来的生鲜面品质较好。然而对于配粉后醇溶蛋白、谷蛋白大聚体中巯基和二硫键含量的变化规律等方面的研究,本文并未涉及,因此在后续的研究中可加强此方面的研究,为面筋蛋白结构的变化和面条品质的提升奠定基础。