王 立， 周若昕， 李 言， 錢海峰， 張 暉， 齊希光， 吳港城

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

中國是世界上最大的小麥生產(chǎn)國，產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的17%，2012—2013年度小麥總產(chǎn)量突破1.2億噸，其后一直保持該水平[1]。小麥作為重要的糧食作物，一般加工成各種面制品食用，如饅頭、面條、面包、餅干等。小麥粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為12%～15%，其中大部分蛋白質(zhì)在加工過程中可形成獨(dú)特的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其品質(zhì)與小麥制品品質(zhì)密切相關(guān)[2]。面制品加工過程中，常用到發(fā)酵、擠壓、油炸、冷凍等加工技術(shù)，不同的加工方法制備的產(chǎn)品具有不同的口感與風(fēng)味。冷凍加工中一般是將面制品制成成品（大多為冷凍面團(tuán)），采用冷凍技術(shù)延長其保質(zhì)期，解凍后進(jìn)一步熟化食用[3-4]，如冷凍餃子、饅頭、餛飩、包子以及生產(chǎn)面包所用的冷凍面團(tuán)等，約占冷凍食品總量的30%以上[5]。油炸加工是用油脂作為熱交換介質(zhì)，使面制品發(fā)生一系列物化反應(yīng)，如淀粉糊化，蛋白質(zhì)變性，水分以蒸汽形式逸出，最終產(chǎn)品具有酥脆的特殊口感[6]，同時高溫也具有殺滅細(xì)菌、延長貨架期、提高營養(yǎng)成分消化率等作用[7]，如油條、麻花、沙琪瑪、方便面等。發(fā)酵加工是利用微生物使一些高分子物質(zhì)，如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素等，降解為低分子糖、氨基酸、醇類等易被人體消化和吸收的物質(zhì)，從而提高最終產(chǎn)品的營養(yǎng)價值[8]，主要包括蒸制和焙烤兩類產(chǎn)品，如饅頭、花卷、蒸糕、面包、披薩等產(chǎn)品[9]。擠壓加工通過高壓、高溫和機(jī)械剪切，食品原料迅速潤濕、膨脹、熟化，使得食品成分的功能特性改變[10-11]，時間短，生產(chǎn)率高，能有效保留或改善面團(tuán)的感官和營養(yǎng)特性[12]。

在冷凍、油炸、發(fā)酵、擠壓這4種加工方法在實(shí)際生產(chǎn)過程中，均能顯著影響面筋蛋白的理化性質(zhì)，但缺乏對其機(jī)理的研究，有待更為深入的探索。作者主要綜述了冷凍、油炸、發(fā)酵、擠壓在面制品中的應(yīng)用，分析了在加工過程中面筋蛋白所受到的作用及其機(jī)理，以期為面制品的深入開發(fā)提供一定的參考。

1 冷凍加工對面筋蛋白的影響

冷凍技術(shù)是食品加工和保存中最重要的單元操作之一，幾乎所有的食品，包括半成品和預(yù)制品都可以通過冷凍來保存[13]。面制品常溫保質(zhì)期較短，且易發(fā)生一些化學(xué)和物理變化，甚至發(fā)霉、變質(zhì)[14]。而冷凍面制品具有便于冷藏、運(yùn)輸、能夠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到青睞[5]。但冷凍面制品也存在蒸煮質(zhì)量差、抗凍裂能力弱、微生物超標(biāo)等質(zhì)量問題[15]。大量研究表明，冷凍對面筋蛋白以及最終產(chǎn)品品質(zhì)有重要影響，因此，研究冷凍對面筋蛋白的影響對于冷凍面團(tuán)技術(shù)和最終產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。

1.1 面筋蛋白結(jié)構(gòu)的變化

研究發(fā)現(xiàn)冷凍面制品質(zhì)量下降主要是由于冷凍過程破壞面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[16]。從能量的角度來看，蛋白質(zhì)總是處于最低能量狀態(tài)，以保持在新環(huán)境中的相對穩(wěn)定。一旦暴露于冷凍環(huán)境，蛋白質(zhì)就會自行折疊或展開導(dǎo)致構(gòu)象變化進(jìn)而變性。Zhao等人[17]發(fā)現(xiàn)冷凍面團(tuán)在儲存過程中面筋蛋白的相對分子質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑減小，說明面筋蛋白在此期間發(fā)生了解聚變性，他們發(fā)現(xiàn)谷朊粉貯藏120 d后高相對分子質(zhì)量的麥谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降了40.83%，表明冷凍面團(tuán)的面筋已經(jīng)降解從而破壞了面筋網(wǎng)絡(luò)。面團(tuán)中的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個多孔基質(zhì)，在水合之后，孔隙被水填充，冷凍后則被冰晶填充。在低溫收縮過程中，分離相鄰冰晶的蛋白質(zhì)間質(zhì)區(qū)域變小，導(dǎo)致面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu)受到機(jī)械損傷[18]。蛋白質(zhì)和水分子在冰晶積壓作用下產(chǎn)生位移，彼此接近后產(chǎn)生凝聚沉淀反應(yīng)[19]。Berglund等人[20]認(rèn)為在面團(tuán)凍融過程中，面團(tuán)的結(jié)構(gòu)性變化導(dǎo)致了面筋網(wǎng)絡(luò)的破壞，而面筋結(jié)構(gòu)的破壞主要體現(xiàn)在二級結(jié)構(gòu)的變化上，涉及二硫鍵、氫鍵和疏水性相互作用的復(fù)雜相互變化[21]。有研究表明[22]α-螺旋結(jié)構(gòu)會部分轉(zhuǎn)變?yōu)棣?轉(zhuǎn)折和β-折疊結(jié)構(gòu)，使得面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定。王世新等人[23]發(fā)現(xiàn)面團(tuán)經(jīng)冷凍以后，淀粉和蛋白質(zhì)的線性分子重新排列并通過氫鍵使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

冷凍加工會破壞面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致面團(tuán)的持氣能力下降、營養(yǎng)物質(zhì)和酵母代謝產(chǎn)物的擴(kuò)散受到限制[24]。劉亞楠等人[25]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在小麥粉中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的面筋蛋白，能使冷凍面團(tuán)形成更多更強(qiáng)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此提高冷凍過程中抗重結(jié)晶破壞能力。Kontogiorgos等人[26]報(bào)道零度以下的高水分含量蛋白質(zhì)體系（包括肌紅蛋白、血紅蛋白、溶菌酶、麥谷蛋白），在冷卻過程中玻璃化，對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傷害小，他們將這一現(xiàn)象歸因于水與蛋白質(zhì)的相互作用，認(rèn)為這些相互作用增加了水合結(jié)構(gòu)中原子-原子間相互作用。

1.2 面筋蛋白表面疏水性的變化

趙雷[27]發(fā)現(xiàn)面團(tuán)在凍融過程中，可以在較短時間內(nèi)發(fā)生重結(jié)晶，同時氧氣與面團(tuán)接觸也會通過破壞分子間二硫鍵而造成麥谷蛋白分子的解聚。二硫鍵斷裂會破壞面筋蛋白的結(jié)構(gòu)，使面筋蛋白分子構(gòu)象發(fā)生改變，導(dǎo)致分子內(nèi)部一些疏水基團(tuán)暴露，顯著提高面筋蛋白的表面疏水性[28]。Schofield等人[29]觀察到麥谷蛋白亞基部分緊密折疊，并通過芳香族和脂肪族側(cè)鏈的疏水基團(tuán)相互作用而結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)疏水性增大。冷凍加工處理后面筋蛋白疏水基團(tuán)暴露，導(dǎo)致蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性變差、無序結(jié)構(gòu)減少。Wang等人[30]認(rèn)為在冷凍儲存期間，小麥蛋白質(zhì)更多的疏水性結(jié)合位點(diǎn)暴露，導(dǎo)致蛋白質(zhì)基質(zhì)和水之間的關(guān)聯(lián)減弱。凍藏誘導(dǎo)α-螺旋結(jié)構(gòu)向無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，使分子鏈柔性變差，并降低蛋白表面疏水性，使蛋白質(zhì)在氣液界面吸附能力變差。而Wang等人[31]發(fā)現(xiàn)凍藏后麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)含量分別下降了17.57%和23.44%，同時，麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的β-折疊結(jié)構(gòu)含量增加了8.89%和10.49%，麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的β-轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)含量增加了10.27%和11.60%，表明冷凍保存不利于α-折疊結(jié)構(gòu)，同時β結(jié)構(gòu)的增多也意味著蛋白質(zhì)成為了疏水性更強(qiáng)的剛性結(jié)構(gòu)。小麥面筋蛋白更多的疏水部分暴露，導(dǎo)致其吸水能力較低，面團(tuán)中水流動性較高，使得蛋白質(zhì)變性溫度升高。

冷凍工藝是影響冷凍面制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素，目前相關(guān)的研究主要集中在冷凍對面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)以及面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，但是面團(tuán)是個復(fù)雜體系，除面筋外的其他成分（如木聚糖）都在面團(tuán)中發(fā)揮重要的作用，有待深入研究。

2 油炸加工對面筋蛋白的影響

油炸是以高溫油脂為介質(zhì)，使物料在高溫下快速脫水并熟化的過程[32]。面制品油炸過程中，蛋白質(zhì)和其他成分會發(fā)生物理化學(xué)變化或互相作用而產(chǎn)生特殊風(fēng)味[33]。油炸面制品種類繁多，如沙琪瑪、方便面、油條、麻花等[34]。隨著人們對健康意識的加強(qiáng)，越來越多的研究人員關(guān)注油炸面制品中較高的含油量、可能的毒害物質(zhì)以及油炸過程中營養(yǎng)素破壞等問題[35]。研究表明，面筋蛋白在其中起到很重要的作用，因此，研究油炸對面筋蛋白品質(zhì)的影響有重要意義。

2.1 面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)

油炸過程中的高溫，會改變蛋白質(zhì)等營養(yǎng)素的結(jié)構(gòu)，破壞蛋白質(zhì)的氨基酸鏈，引起氨基酸之間相互作用形成凝膠網(wǎng)絡(luò)的球形聚集體[36]。Anderson等人[37]發(fā)現(xiàn)面團(tuán)經(jīng)油炸后，游離巰基含量的下降與二硫鍵含量的上升不平衡，推測高溫油炸使半胱氨酸殘基形成分子間C-S鍵。張媛[38]發(fā)現(xiàn)油炸過程中，小麥蛋白α-螺旋的含量下降，而β-折疊含量上升，蛋白質(zhì)有序結(jié)構(gòu)含量增加，無序結(jié)構(gòu)含量減少，蛋白質(zhì)骨架更穩(wěn)定，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)。Chen等人[39]認(rèn)為油炸過程中面筋蛋白能形成熱塑性薄膜，可以有效防止食物內(nèi)的水蒸發(fā)。Jamshid等人[40]認(rèn)為面筋形成過程中，在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中容納的空氣和水，能增大蛋白質(zhì)薄膜的機(jī)械強(qiáng)度。Bouchon等人[41]認(rèn)為油炸后糊化的淀粉填充在變性的蛋白質(zhì)中[36]，形成強(qiáng)度更大、更有彈性的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，使面糊殼層滲透性變差，從而最終產(chǎn)品的油脂殘留量少，這與Gazmuri等人[42]的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)面筋含量較高的油炸面制品中含油量明顯低于面筋含量低的。張媛[38]發(fā)現(xiàn)油炸之后，谷蛋白大聚體（GMP）的提取率大幅上升，推測高溫油炸使蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性，低相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)或單體蛋白質(zhì)聚集形成蛋白質(zhì)大聚體。GMP與面筋強(qiáng)度關(guān)系密切，其含量越高，面筋的強(qiáng)度和彈性越大[43]。安紅周等人[44]發(fā)現(xiàn)，油炸之前在面團(tuán)中添加乳化劑，與淀粉形成復(fù)合物來抑制淀粉老化。而未老化的淀粉能與面筋蛋白結(jié)合，促使蛋白質(zhì)聚集，從而面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻[45]。

2.2 面筋蛋白營養(yǎng)價值下降

油炸使蛋白質(zhì)分子通過共價健形成大聚合物，使提取率下降。師俊玲[46]發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)在高溫下熱變性，麥谷蛋白的提取率急劇下降。氧化的脂類分子如過氧化氫、羰基和環(huán)氧化物易與胺、硫醇族的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成大分子，使油炸面制品消化率下降[47]。氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)的游離氨基與還原糖的羰基發(fā)生美拉德反應(yīng)，賦予食品金黃色澤和獨(dú)特香味[48]，同時參與反應(yīng)的氨基酸可利用性和蛋白質(zhì)的消化率下降。有研究發(fā)現(xiàn)[49]，植物蛋白油炸過程產(chǎn)生的多環(huán)芳烴化合物可能引起呼吸道癌癥。面制品中高含量的還原糖和天冬酰胺通過美拉德反應(yīng)生成了丙烯酰胺[50]。然而，Huang等人[51]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵會降低油炸面團(tuán)中的丙烯酰胺含量，他們推測是由于酵母減少了面團(tuán)中游離天冬酰胺含量從而限制了丙烯酰胺的形成。

目前油炸過程中面筋的變化，主要集中在利用面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的成膜性開發(fā)新型油炸食品外裹層材料，以及油炸可能導(dǎo)致最終產(chǎn)品含有某些毒害物質(zhì)等方面。關(guān)于油炸對面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響及面筋蛋白與其他組分相互作用的研究較少，有待后續(xù)深入研究。

3 發(fā)酵加工對面筋蛋白的影響

發(fā)酵技術(shù)是利用微生物的發(fā)酵作用，運(yùn)用一些技術(shù)手段控制發(fā)酵過程，大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的技術(shù)[52]。發(fā)酵能抑制微生物腐敗、增加面團(tuán)體積、延緩老化、改善面制品風(fēng)味、降低產(chǎn)品血糖指數(shù)以改善其營養(yǎng)質(zhì)量[53]。小麥蛋白與水結(jié)合形成面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在發(fā)酵過程中容納CO2氣體，膨脹成海綿狀結(jié)構(gòu)[54]。研究表明，影響面團(tuán)發(fā)酵的因素不僅是蛋白質(zhì)含量，更是蛋白質(zhì)質(zhì)量[55]。因此，研究發(fā)酵、微生物的代謝活動對面筋蛋白的影響，可以為生產(chǎn)高品質(zhì)發(fā)酵面食提供依據(jù)。

3.1 蛋白質(zhì)與其他組分相互作用

在發(fā)酵過程中，蛋白質(zhì)和面團(tuán)中的還原糖、脂質(zhì)、維生素等組分反應(yīng)生成復(fù)合物，改變了蛋白質(zhì)的溶解性[56]。研究發(fā)現(xiàn)[55]，在面團(tuán)攪拌過程中，蛋白質(zhì)和內(nèi)源極性半乳糖脂相互作用，形成復(fù)合物。Steertegem等人[57]認(rèn)為面筋蛋白在淀粉顆粒周圍相互交聯(lián)，形成面筋網(wǎng)絡(luò)屏障以減少淀粉受損。張一[58]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中，蛋白質(zhì)和維生素B6、還原糖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。Nutter等人[59]發(fā)現(xiàn)蜂蜜使面筋蛋白亞基之間鍵合更緊密，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)。面團(tuán)發(fā)酵常加入氯化鈉，中和麥谷蛋白上的電荷，減少蛋白質(zhì)之間的靜電排斥，影響麥谷蛋白之間的氫鍵和疏水相互作用而使其β結(jié)構(gòu)增多，進(jìn)而形成更緊密有序的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[60]。研究發(fā)現(xiàn)[61]，全麥面團(tuán)中阿拉伯木聚糖與面筋蛋白通過阿魏酸與麥谷蛋白的酪氨酸-酪氨酸鍵合，進(jìn)而阻礙面筋網(wǎng)絡(luò)的形成。

3.2 蛋白質(zhì)的分解

王香玉[62]報(bào)道面團(tuán)發(fā)酵過程中，面筋蛋白發(fā)生一定程度解聚，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)從粗糙、不均勻變得連續(xù)、均勻，具有良好的延展性和粘彈性。Wang等人[63]發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵初期氣泡不斷擠壓面團(tuán)，形成粗糙、不均勻的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，面筋蛋白不斷展開重聚，形成均勻、緊密的面筋網(wǎng)絡(luò)。劉長虹等人[64]發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中，酵母產(chǎn)生乙醇，部分溶解麥醇溶蛋白，而麥谷蛋白也因氧化、醇和酸作用而減弱分子間的作用。Gerez等人[65]報(bào)道，乳酸菌產(chǎn)酸降低酸面團(tuán)的pH，激活內(nèi)源蛋白酶，使其水解麥谷蛋白、解聚GMP、增大面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，進(jìn)而改善面團(tuán)的粘彈性。Rizzello等人[66]發(fā)現(xiàn)麥谷蛋白的降解程度與發(fā)酵時間成正比。Thiele等人[67]發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵過程中pH下降激活天然酶類，使蛋白質(zhì)水解。李永強(qiáng)[68]發(fā)現(xiàn)，GMP提取率下降的原因可能是蛋白質(zhì)鏈間的二硫鍵或氫鍵斷裂，形成低相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)[58]，面團(tuán)發(fā)酵過程中很偶然會發(fā)生斯蒂克蘭降解，少數(shù)厭氧梭菌能利用蛋白質(zhì)分解的氨基酸作碳源、氮源和能源。

發(fā)酵過程中，蛋白質(zhì)被分解為小肽和氨基酸，改善了發(fā)酵面食的口感、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)。氨基酸和小肽不僅可以影響發(fā)酵面食的風(fēng)味，還通過微生物代謝或熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[69]。Thiele等人[70]發(fā)現(xiàn)，酸面團(tuán)發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)水解為氨基酸，改善了面包風(fēng)味。Siddiqi等人[71]發(fā)現(xiàn)，面團(tuán)短時發(fā)酵過程中酵母產(chǎn)酸，酸性環(huán)境激活小麥中的酶如天冬氨酸蛋白酶和羧肽酶，水解蛋白質(zhì)為多肽。Salmenkalliomarttila等人[72]發(fā)現(xiàn)，黑麥酸面團(tuán)發(fā)酵過程中，內(nèi)源性蛋白酶特別是天冬氨酸蛋白酶會水解黑麥蛋白來產(chǎn)生特殊的風(fēng)味前體物質(zhì)——氨基酸和小肽。Thiele等人[73]發(fā)現(xiàn)，微生物會影響小麥蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的多肽聚合度大小。Cagno等人[74]認(rèn)為乳酸菌促進(jìn)了小麥蛋白質(zhì)的水解。異型發(fā)酵乳酸桿菌酸化面團(tuán)并減少了面筋蛋白的二硫鍵含量，增加面筋蛋白的溶解度，使面筋蛋白更易被酶解[75]。無微生物作用時，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物大多為多肽；乳酸桿菌存在的情況下，則主要是相對分子質(zhì)量較小的二肽和氨基酸。植物乳酸菌發(fā)酵的酸面團(tuán)降解蛋白質(zhì)，提高人體對蛋白質(zhì)的吸收利用率，改善了發(fā)酵面食的營養(yǎng)價值[76]。

發(fā)酵面食歷史悠久，國內(nèi)外已開展較多研究，主要圍繞面筋蛋白與其他組分相互作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及發(fā)酵過程中降解面筋蛋白以提高發(fā)酵面食的營養(yǎng)價值等方面。而對新型面團(tuán)發(fā)酵技術(shù)、酵母的選育等方面研究較少，有待后續(xù)深入研究。

4 擠壓加工對面筋蛋白的影響

擠壓是指經(jīng)預(yù)處理后的物料經(jīng)過高溫、高壓和剪切處理，最后通過模具而形成一定形狀和組織狀態(tài)的產(chǎn)品過程[77]。擠壓過程中包括蛋白質(zhì)在內(nèi)的多種組分發(fā)生物理化學(xué)變化或相互作用，會形成特殊的組織結(jié)構(gòu)[78]，可用于生產(chǎn)富含營養(yǎng)、風(fēng)味多樣化、食用方便的新型食品[79]。這一技術(shù)目前已被廣泛用于一系列食品的生產(chǎn)，如早餐麥片、肉類替代品、嬰兒輔食、零食小吃等[80]。大量研究表明，擠壓對面筋蛋白以及最終產(chǎn)品品質(zhì)有重要影響。

4.1 蛋白質(zhì)與其他組分相互作用

擠壓過程中，蛋白質(zhì)展開，與其他成分交聯(lián)形成新的結(jié)構(gòu)，如淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物、蛋白質(zhì)-脂質(zhì)復(fù)合物[81]。Teresai等人[82]發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)-脂質(zhì)復(fù)合物的存在減少了脂質(zhì)與淀粉的結(jié)合，增加了最終產(chǎn)品的熔融粘度。杜雙奎等人[83]發(fā)現(xiàn)在擠壓過程中生成的脂肪復(fù)合體，脂肪受到淀粉和蛋白質(zhì)的保護(hù)，能有效降低其被氧化的速度和程度，從而延長產(chǎn)品的貨架期。Mario等人[84]發(fā)現(xiàn)在擠壓加工中，淀粉大顆粒被面筋蛋白與小分子淀粉顆粒結(jié)合的基質(zhì)包裹，形成緊密的結(jié)構(gòu)。Cabrera等人[85]發(fā)現(xiàn)，在擠壓過程中，蛋白質(zhì)的變性加強(qiáng)了與淀粉、脂肪等組分的復(fù)合程度，改善了產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性。

Peighambardoust等人[86]剪切處理小麥蛋白質(zhì)和淀粉的混合物發(fā)現(xiàn)，淀粉顆粒均勻分布在面筋網(wǎng)絡(luò)中。若擠壓過程中有大量淀粉存在，糊化的淀粉與蛋白質(zhì)結(jié)合，影響分散系數(shù) （PDI值）的測定[83]。Fabrizio等人[87]認(rèn)為水分影響面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)形成，同時在擠壓過程中起到潤滑作用。Maud等人[88]認(rèn)為在高溫干燥條件下擠壓面制品，可以增大蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，進(jìn)而包裹淀粉不被酶分解。

4.2 蛋白質(zhì)聚合與交聯(lián)變性

擠壓過程中，蛋白質(zhì)發(fā)生了許多變化，其中最重要的是變性[89]。蛋白質(zhì)受到擠壓機(jī)腔內(nèi)高溫高壓及強(qiáng)機(jī)械剪切作用，其表面電荷重新分布且趨于均一化，二硫鍵被部分還原為巰基，蛋白質(zhì)分子間鍵重排使蛋白質(zhì)聚集、組織化和變性。Rebello等人[90]發(fā)現(xiàn)在擠壓面粉中蛋白質(zhì)的降解和交聯(lián)是以氮和硫?yàn)橹行牡淖杂苫鳛橹匾橘|(zhì)。李誠等人[91]發(fā)現(xiàn)小麥蛋白在擠壓過程中發(fā)生了變性和分子間重排，形成了具有類似肉質(zhì)特性的纖維化結(jié)構(gòu)。剪切速率低，蛋白質(zhì)分子隨機(jī)排列，剪切速率高，蛋白質(zhì)在剪切方向上排列，進(jìn)而降低面團(tuán)的粘度[92]。擠壓過程中，面筋蛋白在熱剪切、摩擦等作用下，維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)鍵被破壞，蛋白質(zhì)呈線性、活性基團(tuán)暴露的狀態(tài)，高壓作用下，蛋白質(zhì)重新交聯(lián)，形成具有各向異性的纖維結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)[93]。Osen等人[94]認(rèn)為蛋白質(zhì)由于壓力和溫度的共同作用，在擠出方向上重新排列形成各向異性的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)。張丙虎等人[95]發(fā)現(xiàn)，麥谷蛋白含量越高，擠壓的最終產(chǎn)品黏聚性越高，硬度越高，但組織化程度變低。

杜雙奎等人[83]發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)經(jīng)擠壓加工變性后，原先在分子內(nèi)部的疏水性氨基酸殘基暴露，使擠壓蛋白在水合體系中的溶解性降低，蛋白質(zhì)的分散指數(shù)（PDI值）下降。Mei等[93]發(fā)現(xiàn)，擠壓最終產(chǎn)品中蛋白質(zhì)溶解度的降低，可能是蛋白質(zhì)分子間二硫鍵和疏水相互作用導(dǎo)致小麥蛋白質(zhì)聚集、相對分子質(zhì)量增加而造成的。Ke等人[96]發(fā)現(xiàn)，在擠出過程中，蛋白質(zhì)通過加熱筒和剪切螺絲而受到熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，其天然結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成可溶性/不溶性聚集體。Maud等人[88]發(fā)現(xiàn)，擠壓過程中的高溫能促進(jìn)蛋白質(zhì)通過肽間交聯(lián)或美拉德反應(yīng)，生成穩(wěn)定的不可逆蛋白質(zhì)聚集體。Pietsch等人[97]認(rèn)為不同擠壓螺桿斷面得到的產(chǎn)品中小麥面筋聚合度不同，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品品質(zhì)。

4.3 蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值提高

擠壓產(chǎn)品的蛋白質(zhì)消化率高于非擠壓產(chǎn)品，可能是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)變性和阻礙消化的抗?fàn)I養(yǎng)因子的失活[98]。Maurya等人[99]發(fā)現(xiàn)，在擠壓過程中蛋白質(zhì)的變性提高了其消化率，并使面粉中的抗?fàn)I養(yǎng)因子失活。Rathod等人[100]認(rèn)為擠壓破壞酶、抗?fàn)I養(yǎng)因子，特別是抑制蛋白質(zhì)消化率的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如胰蛋白酶抑制劑，血凝素，單寧酸和肌醇六磷酸鹽，提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。Shivendra等人[98]發(fā)現(xiàn)，提高擠出溫度能增大面粉中蛋白酶抑制劑的失活程度，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)的消化率。Bhattacharya等人[101]發(fā)現(xiàn)增加螺桿速度以增大剪切力，能使蛋白質(zhì)更易變性，并提高其消化率。

圍繞擠壓面制品方面的研究主要集中在調(diào)整配方、優(yōu)化工藝以提高擠壓面制品的營養(yǎng)價值和改變產(chǎn)品風(fēng)味等方面[102]，在擠壓對面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)行為方面的研究，還有待深入研究。

5 展 望

冷凍、油炸、發(fā)酵、擠壓作為面制品常用的加工方法均對面筋蛋白的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，所以了解不同加工方法對面筋蛋白的物化性質(zhì)產(chǎn)生的影響及加工過程中面筋蛋白與面粉中其他組分之間的相互作用，深入研究其作用機(jī)理并優(yōu)化調(diào)控加工方法，對于改善和控制面制品產(chǎn)品品質(zhì)及對其進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)具有深遠(yuǎn)的意義。

雖然目前已經(jīng)有較多關(guān)于面筋蛋白的相關(guān)研究，但仍存在一些問題：（1）目前關(guān)于加工技術(shù)方面的研究主要集中在其對面筋蛋白性質(zhì)的影響，而面筋蛋白性質(zhì)發(fā)生的變化對后續(xù)產(chǎn)品品質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步的研究。（2）部分加工手段使面筋蛋白消化率下降、發(fā)生的副反應(yīng)可能產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，缺乏如何改進(jìn)加工工藝對其進(jìn)行有效控制方面的研究。（3）在加工過程中，主要研究關(guān)于淀粉-面筋蛋白的相互作用，食品體系中其他食品組分與面筋蛋白的相互作用的相關(guān)研究較少。

針對上述存在的問題，建議今后可以圍繞以下方面開展研究：（1）結(jié)合面筋蛋白對食品品質(zhì)的影響，深入研究加工手段、面筋蛋白性質(zhì)、產(chǎn)品品質(zhì)三者之間的關(guān)系。（2）圍繞實(shí)際體系中的各種組分，模擬實(shí)際加工過程，研究其相互作用，并探究這些變化對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。（3）不同加工手段對面筋蛋白營養(yǎng)品質(zhì)會有不同的影響，分別對其進(jìn)行研究以明確其調(diào)控機(jī)制。