李傲榮，鄒勇，任元元，鐘耕*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(重慶市糧油質量監(jiān)督檢驗站，重慶，400040) 3(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院有限公司，四川 成都，611130)

面條面團是由蛋白質、淀粉、脂質和添加劑組成的復雜體系。根據(jù)生產(chǎn)中是否添加堿性鹽或普通鹽，小麥粉面條可以分為2類，黃堿面條和白鹽面條[1]。重慶小面面條是典型黃堿面品種，顏色呈誘人亮黃色，口感順滑、爽口、賦味性好，其品質直接受到面團結構和特性影響，面團品質決定了成品面條好壞，其中面團蛋白特性、淀粉特性對面條質量有重要意義[2]。

堿作為一種重要的面團添加劑，對面團品質有顯著改良作用，有助于其形成獨特風味、質構和色澤。TAO等[3]認為加入堿性鹽增強了面團面筋網(wǎng)絡結構，影響了淀粉-面筋相互作用和蒸煮特性。堿還能與面粉中黃酮類化合物反應使面條呈現(xiàn)亮黃色，WANG等[4]發(fā)現(xiàn)添加堿使面團外觀明亮而發(fā)黃。此外，重慶小面面團較傳統(tǒng)鮮濕面含水量更高，脂肪、蛋白質等物質更易分解產(chǎn)酸，添加堿可以中和部分酸，延緩面團酸度上升。其次，微生物在堿性環(huán)境下也會受到影響，有報道稱堿能抑制霉菌生長，延長面條保質期[5]。電解水是近年來出現(xiàn)的一項具有潛在應用前景的食品新技術產(chǎn)品，可通過不同電解質獲得，一般分為兩類：酸性電解水與堿性電解水，后者生成pH值為10～13的堿性溶液，氧化還原電位(oxidation-reduction potential，ORP)為-800～-900 mV[6]，目前已廣泛應用于食品各個領域，如制作飲用水、面包[7]等。當采用鉀鹽做電解質進行電解時，獲得的堿性電解水堿性穩(wěn)定，水中鈉離子含量較低，但富含鉀離子，可解決我國大多數(shù)人飲食攝入鈉過多而鉀不足的問題[8]。此外，二硫鍵是由面團中2個半胱氨酸上的巰基通過氧化反應生成，堿性電解水具有一定抗氧化性，可能會抑制巰基與二硫鍵轉換，從而引起面團結構變化。且堿性電解水富含小分子基團，滲透力強[9]，這將直接影響面筋網(wǎng)絡的形成。

目前尚無以鉀鹽電解的堿性電解水對重慶小面面團理化特性影響的相關研究。本文旨在探索與傳統(tǒng)純水或添加食用堿制作重慶小面相比，堿性電解水對小面面團混合性質、蛋白質含量、蛋白質二級結構、二硫鍵含量及淀粉糊化、流變學特性的影響。為堿性電解水替代食用堿制作小面面團提供理論依據(jù)，也對后續(xù)開發(fā)健康低鈉重慶小面及其蒸煮食用品質評價提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

重慶小面專用面粉，重慶井谷元食品科技有限公司[經(jīng)檢測面粉含有蛋白質(13.056±0.007)%，脂肪(1.571±0.023)%，水分(13.275±0.004)%，濕面筋(30.553±0.177)%，淀粉(68.219±1.674)%，灰分(0.466±0.021)%]；食用堿(Na2CO3)，山東圣琪生物有限公司；堿性電解水，廣東鑫康科技有限公司。

其余實驗所用試劑均為分析純，所用水為去離子水。

1.2 儀器與設備

HH-4恒溫水浴鍋，金壇市富華儀器有限公司；JF-BA磁力攪拌器，上海京孚儀器有限公司；QL-861渦旋混合器，海門市齊林貝爾儀器制造有限公司；KQ-100 超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；Mixolab混合實驗儀，法國肖邦公司；MCR302模塊化旋轉與界面流變儀，安東帕商貿(mào)有限公司；RVA-Tec Master快速黏度儀，瑞典波通儀器公司；紅外光譜掃描儀，珀金埃爾默股份有限公司；新K9860全自動凱氏定氮儀，海能未來技術集團股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 堿性電解水制備

采用飽和KCl溶液做電解質，經(jīng)新康富氫電解水機制備取得，采用pH計測定每批次堿性電解水的pH值與ORP值，堿性電解水特征值：pH約12.0，ORP值在-800～-900 mV。

1.3.2 樣品制備

純水制面：加入適量純水和面，靜置熟化后得純水面團；將制得面團按GB/T 5506.1—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第1部分：手洗法測定濕面筋》制備即得純水面筋。將面筋(面團)冷凍干燥48 h后磨成粉，即得純水面筋(面團)粉。

食用堿制面：取0.2%(質量分數(shù))食用堿溶于純水后，與適量水一同加入面粉混勻，靜置熟化后得食用堿水面團；面筋(面團)粉制備同純水制備方法。

堿性電解水制面：加入適量堿性電解水和面，靜置熟化后得堿性電解水面團；面筋(面團)粉制備同純水制備方法。

1.3.3 面團熱機械學特性分析

參考MOZA等[10]的方法并略作修改，使用Mixolab混合儀進行測定，選擇Chopin+模式，面粉質量默認75 g，攪拌速度維持80 r/min，調整加水量使C1值穩(wěn)定在(1.10±0.05)N·m。測試條件：30 ℃混揉8 min，4 ℃/min 升至90 ℃保持7 min，4 ℃/min降溫至50 ℃保持5 min，記錄隨時間變化的扭矩值。

1.3.4 糊化特性測定

參考GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測定 快速粘度儀法》，使用快速黏度儀(rapid visco-analyser，RVA)測定面粉糊化特性，根據(jù)糊化曲線計算峰值黏度、谷值黏度、衰減值、最終黏度、糊化溫度、回生值。

1.3.5 面團動態(tài)流變學特性測定

參考LI等[11]的方法，稱取75 g面粉，參考Mixolab混合試驗儀所得吸水率，加入相應水量揉成面團，用保鮮膜密封包裹，25 ℃靜置20 min。靜置后面團中心取出適量樣品平鋪于流變儀載物臺，選用PP 25圓形檢測探頭，設置間隙2 mm。平板先降至預設間距，刮刀去除多余面團樣品，并在面團邊緣涂一層礦物油防止實驗過程中水分蒸發(fā)，平衡5 min消除殘存應力。隨后在動態(tài)測量模式下進行應力掃描，以確定線性黏彈性區(qū)域(linear viscoelastic region，LVR)，選擇合適應力保證在頻率掃描時不會破壞面團結構。應變振幅掃描范圍0.000 1%～10%，溫度25 ℃，頻率1 Hz。

頻率掃描：溫度恒定25 ℃，應變振幅值0.01%，掃描頻率0.1～10 Hz。測定樣品儲能模量(G′)、損耗模量(G″)與損耗角正切值(tanδ)隨角頻率變化曲線。

溫度掃描：固定頻率1 Hz，應變振幅值0.01%。25 ℃平衡5 min，以5 ℃/min 升溫至95 ℃。記錄樣品G′、G″與tanδ隨溫度變化的曲線。

1.3.6 面團蛋白質組分與麥谷蛋白大聚體含量測定

參考GUO等[12]方法并略作修改。取0.5～1 g凍干面筋粉，分級提取蛋白。

(1)清蛋白與球蛋白測定：燒杯中加10 mL蒸餾水，磁力攪拌2 h，8 500 r/min離心20 min，上清液轉入25 mL容量瓶中；沉淀加入10 mL 0.5% NaCl溶液重復提取1次，合并上清液后加水定容，用自動凱氏定氮儀測定蛋白質含量。

(2)醇溶蛋白測定：在上述所得沉淀中加入10 mL 70%乙醇，同步驟(1)方法重復提取2次，自動凱氏定氮儀測定。

(3)麥谷蛋白計算：總蛋白含量減去其他蛋白(清蛋白與球蛋白)與麥醇溶蛋白含量。

(4)麥谷蛋白大聚體(glutenin macropolymer，GMP)測定：將步驟(2)所得沉淀加入10 mL 1.5% 十二烷基硫酸鈉，磁力攪拌1 h，8 500 r/min離心20 min，沉淀重復提取1次，小心刮下沉淀上層凝膠，用自動凱氏定氮儀測定蛋白質含量。

1.3.7 游離巰基與二硫鍵含量測定

將150 mg凍干面筋粉混勻于1 mL Tris-Gly緩沖溶液，加入5 mL含4.7 g鹽酸胍的緩沖溶液，最后用緩沖溶液定容至10 mL，搖床室溫振蕩30 min，試驗備用。

游離巰基測定：參考WANG等[13]的方法并略作修改。取1 mL樣液，加入4 mL脲-鹽酸胍緩沖液，混勻后加入0.05 mL Ellman’s試劑，渦旋1 min，25 ℃保溫避光保藏30 min，波長412 nm處測定吸光值。以蒸餾水代替樣品作對照。

總巰基測定：取1 mL樣液，加入4 mL脲-鹽酸胍緩沖液、0.05 mL β-巰基乙醇，在25 ℃下保溫1 h，加入10 mL體積分數(shù)12%的三氯乙酸，繼續(xù)保溫1 h，樣品在8 000 r/min下離心15 min，沉淀再用5 mL 12%三氯乙酸溶液洗滌并離心，重復2次；之后將沉淀物溶于10 mL 8 mol/L Urea中，加入0.04 mL Ellman’s試劑，迅速混合后25 ℃保溫反應30 min，波長412 nm處測定吸光度，以蒸餾水代替樣品作對照。

(1)

式中：c(SH)，游離(總)巰基含量，μmol/L；73.53，106/(1.36×104)，其中1.36×104是摩爾吸收率，106是從摩爾基準到μmol/L/mL基準以及從毫克到克的轉化率；A412，412 nm處吸光度；ρ，樣品質量濃度，mg/mL；D，稀釋度。

(2)

式中：c(SS),二硫鍵含量，μmol/L;c(N1)，還原前巰基的含量，μmol/L；c(N2)，還原后的巰基含量，μmol/L。

1.3.8 蛋白質二級結構測定

參考李雪琴等[14]方法進行測定。將濕面筋樣品冷凍干燥并研磨過200目篩以備用。取適量樣品置于瑪瑙研缽，樣品與溴化鉀以質量比1∶100均勻研磨，研磨好的樣品用配套壓片機壓制成薄片，進行紅外光譜檢測。掃描范圍400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32次，分辨率4 cm-1，測試時用空氣做空白扣除背景。使用Peak Fit 4.12軟件對酰胺I區(qū)(1 600～1 700 cm-1)進行去卷積和二級求導后，確定蛋白質二級結構定量計算。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019、Origin 2018、Peak Fit 4.12、Statistic 9等軟件進行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結果與分析

由表1可知，與純水制面相比，加入堿性電解水或食用堿制面均顯著降低了面團吸水率，促進面筋網(wǎng)絡強化[15]。加入堿性物質后，面團蛋白質弱化度下降，穩(wěn)定時間、熱穩(wěn)定性顯著提高，證明加入食用堿與堿性電解水均改變了面團結構，形成了更牢固的面筋網(wǎng)絡，面團更加穩(wěn)定[16]。但加堿面團回生值升高，面團更易老化，這可能歸因于2個方面：(1)堿性物質與水結合，降低了自由水含量；(2)堿性物質能將淀粉水解為短鏈分子，從而加速了老化[17]。且由于堿性物質加入，蛋白質組分含量發(fā)生變化，導致面團達到最佳狀態(tài)需要更長的時間。

表1 面團熱機械學特性指標Table 1 Thermomechanical properties of starch in dough

2.1 面團熱機械學特性的測定

與食用堿面團相比，加入堿性電解水后面團峰值黏度與最大黏度值降低，面團糊化能力減弱，這可能與其強滲透性有關。但堿性電解水面團熱穩(wěn)定性與食用堿面團無顯著性差異，且其穩(wěn)定時間較食用堿面團與純水面團分別高出1.6%、29.41%，LI等[18]研究結果也表明加堿面團穩(wěn)定時間有所提升。堿性電解水制作重慶小面具有優(yōu)勢，能夠替代市售食用堿幫助面團形成穩(wěn)定面筋網(wǎng)絡。

2.2 面團糊化特性分析

淀粉糊化本質是處于晶態(tài)與半晶態(tài)淀粉分子轉變?yōu)闊o定形態(tài)，形成一種間隙較大立體網(wǎng)狀結構的過程。由表2可知，與純水面團相比，堿性電解水與食用堿能顯著增加淀粉糊化溫度、起始糊化時間，這可能是由于堿性環(huán)境下淀粉相對吸水量減小，淀粉鏈重排導致更有序的淀粉結構，晶體熱穩(wěn)定性提升，熱轉變溫度提高[3]，其次堿性環(huán)境下分子內化學鍵強度增加，淀粉結構解體和糊狀形成需要更多的熱量[19]。而堿性電解水面團峰值黏度、峰值時間、最低黏度與最終黏度下降，與混合儀實驗結果相反，可能是由于糊化實驗中水量/面粉比遠遠高于實際添加比，隨著溫度上升，過量堿作用下，部分淀粉顆粒膨脹破裂，淀粉間氫鍵斷裂，加熱糊化時流動阻力變小，致使黏度降低[16,20]，LAI等[17]研究表明添加NaOH與Na2CO3使淀粉懸浮液中OH-/CO32-增加，導致淀粉糊黏度急劇下降。與此同時隨著淀粉分子崩解與鏈段斷裂，面團回生值、崩解值也分別出現(xiàn)上升與下降。

表2 面團糊化特性指標Table 2 Gelatinization characteristics index of dough

2.3 面團流變學分析

2.3.1 頻率掃描

由圖1可知，加入純水與堿性物質面團的彈性模量(G′)在整個線性區(qū)域大于黏性模量(G″)，且G′和G″隨振蕩頻率增大而升高，表明面團彈性軟固體性質占優(yōu)勢，具有典型黏彈性。

加入堿性添加劑后，在高剪切頻率下，面團模量上升，且堿性電解水面團模量變化更顯著，這表明加入堿性電解水改善了面團黏彈性。WANG等[21]研究也表明制作空心面時加入NaHCO3可以改善其彈性、硬度、耐嚼性。堿性電解水具有收斂面筋作用，影響面筋蛋白網(wǎng)絡結構、穩(wěn)定性，使面團彈性增加，這與混合儀實驗結果一致。

整個頻率變化范圍內，損耗因子tanδ(G″/G′)<1，整體呈先下降后上升趨勢，后期隨著頻率升高，面團內部緩慢聚集成致密空間，導致面團黏性增加；tanδ隨著堿性物質的加入呈現(xiàn)降低趨勢，表明加堿后面團樣品具有更高固體樣品行為，黏彈性增強[16]。

圖1 面團G′、G″及損耗因子tan δ隨角頻率變化曲線Fig.1 Plot of G′, G″ and tan δ versus ω for dough sample

2.3.2 溫度掃描

由圖2可知，在25～60 ℃內，tanδ與模量無明顯變化，面團結構穩(wěn)定；但隨著溫度增加，G′和G″不斷上升，在83 ℃左右出現(xiàn)明顯峰值，此時達到糊化溫度，淀粉溶脹，分子鏈重新排列，蛋白質變性，面團黏彈性增大；隨溫度繼續(xù)升高，面團面筋網(wǎng)狀結構崩潰，淀粉粒破裂，面團黏彈性急劇下降[22]。堿性電解水與食用堿面團模量在整個溫度變化范圍內均有所提高，而損耗因子呈下降趨勢，表明加入堿性電解水有助于面團在高溫下保持良好穩(wěn)定性。

2.4 面團蛋白質組分及麥谷蛋白大聚體(GMP)含量

面筋蛋白由麥醇溶蛋白與麥谷蛋白組成，決定了面團的黏彈性，其中GMP對面團流變學性質有重要影響。由表3可看到面團各級蛋白含量發(fā)生變化，與純水面團相比，添加堿性添加劑后面團總蛋白含量下降，麥醇溶蛋白含量上升，清球蛋白與麥谷蛋白含量出現(xiàn)不同程度降低。麥醇溶蛋白和麥谷蛋白只有以適當比例(最適比為1.0)存在時才能形成良好的黏彈性網(wǎng)絡，面團才具有良好的流變性[23]，較純水面團，堿性電解水面團與食用堿面團麥醇溶蛋白/麥谷蛋白均接近最適比，且堿性電解水面團的麥谷蛋白大聚體含量提高，麥谷蛋白大聚體有助于面團彈性[24]，表明堿性電解水有助于面團面筋網(wǎng)絡黏彈性提升，這與流變學實驗結果一致。

圖2 面團G′、G″及損耗因子tan δ隨溫度變化曲線Fig.2 Typical temperature dependence of G′, G″ and tan δ versus ω for dough sample

表3 面團蛋白質組分及麥谷蛋白大聚體含量Table 3 Protein components and gluten macroaggregates content of dough

2.5 面團游離巰基與二硫鍵含量分析

巰基與二硫鍵含量變化是衡量面筋網(wǎng)絡結構的重要指標，由表4可知，與純水面團相比，加入堿性電解水與食用堿后面團游離巰基含量顯著下降，二硫鍵含量顯著上升，這與石林凡[25]研究報道堿性物質有助于二硫鍵產(chǎn)生結果一致。表明加入堿性電解水促進了面團二硫鍵交聯(lián)，使面筋蛋白分子結合更緊密，有助于SH-SS交換反應以及巰基的氧化反應[26]。

表4 面團游離巰基與二硫鍵含量 單位：μg/mL

2.6 蛋白質二級結構分析

參考帥天罡[27]的方法，確定各個波長區(qū)間對應二級結構歸屬，其中β-折疊與α-螺旋為有序結構，β-轉角與無規(guī)則卷曲為無序結構。

由表5可知，加入堿性添加劑影響面團蛋白二級結構。與純水面團相比，食用堿水面團與堿性電解水面團蛋白質有序結構與β-折疊百分比有不同程度上升，而β-轉角與無序結構百分比下降，其中堿性電解水面團有序結構高達52%以上，分子間氫鍵相互作用增強，面團面筋結構趨于穩(wěn)定。此外堿性電解水面團α-螺旋顯著上升，這可能是由于堿性電解水具有強滲透性，影響面筋網(wǎng)絡的形成，促進了無序結構向α-螺旋轉化，同時α-螺旋結構賦予面團結構彈性[28]，表明加入堿性電解水增加了面團彈性基團，面團彈性提高，與上述研究一致。

表5 面筋蛋白二級結構 單位：%

3 結論

通過測定面團熱機械學特性、糊化特性、流變學特性、面筋蛋白質組分變化、麥谷蛋白大聚體含量、游離巰基與二硫鍵含量、蛋白質二級結構變化，分析加入堿性電解水制作重慶小面對其面團理化特性的影響，并與純水、傳統(tǒng)食用堿進行比較。結果表明，堿性電解水對面團品質有顯著改善作用，堿性電解水作堿性添加劑加入重慶小面，面團蛋白弱化度降低，熱穩(wěn)性與黏度上升，面團穩(wěn)定時間較純水與食用堿面團提高29.41%、1.6%，面團糊化能力在堿性條件下減弱，但淀粉糊化溫度與起始糊化時間增加，淀粉排列更有序，晶體結構更穩(wěn)定。堿性電解水面團彈性模量與黏性模量上升，損耗因子下降，其麥醇溶蛋白與麥谷蛋白比值接近最適比，且麥谷蛋白大聚體含量增加，面團具有更多固體行為，黏彈性提升。蛋白質結構方面，面團二硫鍵含量增加，面筋蛋白分子結合更緊密；蛋白質二級有序結構含量上升，β-折疊、α-螺旋結構占比增加，堿性電解水增強了面筋網(wǎng)絡結構，面團更加穩(wěn)定。堿性電解水改善了重慶小面面團理化特性，進而提高了面條品質，能替代傳統(tǒng)食用堿作為小面堿性添加劑，這為面團堿性添加劑提供了新的選擇性。