溫婭晴,張劍,2*,張琨,王罡,趙陽,2,安艷霞,2,李夢琴,2,張偉峰,任秀娟,賈花婷

1(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南 鄭州,450002) 2(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大宗糧食加工重點(diǎn)實驗室,河南 鄭州,450002) 3(陜西陜富面業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 咸陽,712000)4(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院,河南 鄭州,450002)

小麥作為世界上最主要的糧食作物之一,通常從加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量2個方面來評估其用于制作面條的適用性。由于面條種類繁多,沒有單一的小麥品質(zhì)可以滿足所有的質(zhì)量要求[1];不同品種、不同年份生產(chǎn)的小麥粉品質(zhì)也存在顯著差異。利用優(yōu)質(zhì)小麥資源進(jìn)行配粉,不僅可以改善小麥粉的品質(zhì)特性,還可以平衡不同生產(chǎn)地區(qū)和年份造成的小麥品質(zhì)波動,進(jìn)而生產(chǎn)出符合食品加工需求的各種優(yōu)質(zhì)小麥專用粉[2]。因此,在食品生產(chǎn)中,配麥或配粉技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。

目前針對面條配粉的研究主要集中在以探究配粉對小麥淀粉特性[3-4]、糊化特性[5-7]、粉質(zhì)特性[8-9]、面團(tuán)流變學(xué)特性[2, 10]的影響為目的,關(guān)于配粉對生鮮面的二級結(jié)構(gòu)、水分分布等的研究鮮有報道。因此,本文選用中原地區(qū)廣泛種植的普通小麥(PM)與4個國內(nèi)外面筋指數(shù)和穩(wěn)定時間較高的優(yōu)質(zhì)小麥品種X26、J1、J2和AM進(jìn)行配粉,研究配粉對生鮮面品質(zhì)的影響,分析配粉后生鮮面的蛋白二級結(jié)構(gòu)、水分遷移、質(zhì)構(gòu)、感官等方面的變化,確定適宜的小麥品種及配粉比例,為生鮮面專用粉的研究提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料中PM由鄭州金苑面業(yè)有限公司提供;X26、J1、J2、AM由益海嘉里(鄭州)食品工業(yè)有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

LSM20實驗?zāi)シ蹤C(jī),河南茂盛機(jī)械制造有限公司;JHMZ 200針式和面機(jī)、JMTD 168/140試驗面條機(jī),北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心;CR-400色度儀,日本柯尼卡美能達(dá)傳感有限公司;InfratecTM 1241近紅外谷物品質(zhì)分析儀,FOSS(北京)有限公司;JJMS54S面筋洗滌儀、JLZM面筋離心指數(shù)測定儀,上海嘉定糧油儀器有限公司;TA-XT物性測試儀,英國Stable Micro System公司;Micro MR核磁共振成像儀(nuclear magnetic resonance,NMR),上海紐邁電子科技有限公司;Spectrum GX傅里葉紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR),Perkin Elmer公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 制粉

利用實驗?zāi)シ蹤C(jī)(三皮三心)將收集的小麥品種制成粉,將二皮、三皮、一心、二心粉混合均勻后常溫下熟化2周以上備用。

1.3.2 配粉方案

按優(yōu)質(zhì)小麥粉占比20%、40%和60%的質(zhì)量比與PM進(jìn)行配粉。PM與X26配粉用PX表示,編號依次為PX-1～PX-3;與J1配粉用PJ1表示,編號依次為PJ1-1～PJ1-3;與J2配粉用PJ2,編號依次為PJ2-1～PJ2-3;與AM的配粉用PA表示,編號依次為PA-1～PA-3。

1.3.3 面粉品質(zhì)測定

蛋白質(zhì)含量測定:按照GB/T 24871—2010《糧油檢驗 小麥粉粗蛋白質(zhì)含量測定 近紅外法》采用InfratecTM 1241近紅外谷物品質(zhì)分析儀進(jìn)行測定?；曳趾繙y定:按照GB/T 24872—2010《糧油檢驗 小麥粉灰分含量測定 近紅外法》采用近紅外谷物品質(zhì)分析儀進(jìn)行測定;濕面筋含量測定:按照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分:儀器法測定濕面筋》測定;面筋指數(shù)測定:按照LS/T 6102—1995《小麥粉濕面筋質(zhì)量測定法面筋指數(shù)法》測定;面粉色澤測定:利用色度儀測定。

1.3.4 面筋蛋白傅里葉變換近紅外光譜分析

參照LI等[11]的方法并稍作修改。將面筋蛋白與溴化鉀按1∶100的質(zhì)量比加入研缽混合并充分研磨,倒入壓片模具中壓成均勻透明薄片,固定好溴化鉀片,放入紅外光譜儀中,掃描波段設(shè)為4 000～400 cm-1,分辨率為4.0 cm-1,32次掃描累加后,使用OMNIC 8.0和Peakfit 4.12軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計算。

1.3.5 生鮮面條的制備

參照LI等[12]的方法并略作修改,具體工藝流程為:

小麥粉+33%水+2%食鹽→和面→醒發(fā)→壓延→切片→成品。

1.3.6 生鮮面條水分分布的測定

參照屈展平等[13]的方法,并做一定的調(diào)整。稱取1.00 g面條樣品密封于玻璃樣品瓶后,放入核磁管中,用CPMG序列進(jìn)行掃描。參數(shù)設(shè)置為:采樣頻率200 kHz,采樣點(diǎn)數(shù)72 008,采樣間隔時間400 ms,回波個數(shù)2 000,回波時間0.18 ms,累加次數(shù)128。

1.3.7 生鮮面條質(zhì)構(gòu)的測定

生鮮面條的質(zhì)構(gòu)特性,參照溫婭晴等[14]方法,使用采用質(zhì)構(gòu)儀對其進(jìn)行全質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA)、剪切、拉伸測試。每個樣品測定6次取平均值。

1.3.8 生鮮面條感官評定

參照GB/T 35875—2018《糧油檢驗 小麥粉面條加工品質(zhì)評價》附錄B,由10名經(jīng)過感官評價培訓(xùn)的食品專業(yè)的研究生組成感官評價小組對生鮮面條進(jìn)行感官評價并打分,結(jié)果取平均值。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理

通過Excel 2019對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總,使用SPSS 20.0處理數(shù)據(jù),Origin 8.5分析作圖。通過單因素方差分析(ANOVA)和Duncan多范圍檢驗進(jìn)行顯著性分析(P<0.05)。每組試驗重復(fù)3次以上,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉的基本品質(zhì)指標(biāo)

不同品種小麥粉的基本品質(zhì)指標(biāo)如表1所示,5種小麥粉均符合LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》。根據(jù)蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量及穩(wěn)定時間3個指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn),PM為中筋小麥品種,J1和X26為強(qiáng)筋小麥,J2和AM為中強(qiáng)筋小麥。小麥蛋白質(zhì)品質(zhì)包括數(shù)量品質(zhì)和質(zhì)量品質(zhì),小麥粉中的蛋白質(zhì)含量表示的是數(shù)量品質(zhì),蛋白質(zhì)組成則對質(zhì)量品質(zhì)起決定性作用。其中,J1的蛋白質(zhì)含量為15.20%,顯著高于其他4種小麥粉(P<0.05);AM的蛋白質(zhì)含量最低(11.75%),但面筋指數(shù)達(dá)到93.53%,顯著優(yōu)于PM、J1和J2(P<0.05),說明AM的蛋白質(zhì)質(zhì)量品質(zhì)較優(yōu)。

表1 不同品種小麥粉的基本理化指標(biāo)Table 1 Basic physical and chemical indexes of wheat flour of different varieties

2.2 不同比例配粉的品質(zhì)分析

如表2所示,當(dāng)PM搭配其他任意一種小麥粉(X26/J1/J2/AM)時,配粉后的面筋指數(shù)和L*值顯著高于原粉(P<0.05)。除AM組外,其他組的蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均隨著添加比例的增加得到顯著提升(P<0.05);且在相同的添加量下,配粉PJ1-3組的蛋白質(zhì)和濕面筋含量最高,為14.30%和37.23%。面筋指數(shù)的變化與蛋白質(zhì)和濕面筋含量有所不同,各處理組隨著添加量的增加,面筋指數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢。說明面粉的蛋白質(zhì)特性可以通過優(yōu)質(zhì)麥面粉進(jìn)行配粉得到有效改善;但品種不同,配粉后對蛋白質(zhì)、濕面筋含量的改善效果也不同。這與王紅日等[2]、曹穎妮等[8]學(xué)者的研究結(jié)果一致。L*值則隨著其他品種小麥粉添加量的增加顯著增加(P<0.05),說明配粉后,面粉的色澤變得更白。配粉能顯著改善面粉的理化特性,原因是蛋白質(zhì)互補(bǔ)的疊加效應(yīng),性質(zhì)完全不同的2種小麥也可生產(chǎn)出質(zhì)量較好的面粉[15]。

表2 不同比例配粉的品質(zhì)性狀Table 2 Quality parameters of different blended flours

2.3 配粉對面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響

用FTIR對面筋蛋白樣品的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,得到的光譜如圖1所示。傅里葉紅外光譜酰胺Ⅰ帶(1 600～1 700 cm-1)的理論研究較為成熟,常被用來指認(rèn)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)[16-17]。其中1 610～1 640 cm-1為β-折疊結(jié)構(gòu)的特征吸收,1 640～1 650 cm-1波段的峰面積表示無規(guī)則卷曲含量,1 650～1 658 cm-1為α-螺旋的特征吸收,1 660～1 700 cm-1為β-轉(zhuǎn)角的特征吸收[12, 18]。經(jīng)測定后發(fā)現(xiàn),不同筋力小麥粉及不同添加量配粉后的面筋蛋白,其FTIR譜圖的出峰位置和走勢大體上一致,說明配粉未改變面筋蛋白的特定基團(tuán),而是改變了表3中面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的含量。

a-強(qiáng)筋小麥;b-中強(qiáng)筋小麥圖1 面筋蛋白傅里葉紅外光譜特征曲線Fig.1 The characteristic curve of gluten protein Fourier infrared spectrum

表3列出了配粉對面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響。在面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)中,β-折疊所占的比例較大,說明面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)以β-折疊為主,這與桂俊等[16]、黃蓮燕等[19]學(xué)者的研究結(jié)果一致。由表3可知,與原粉相比,優(yōu)質(zhì)小麥粉的添加會增加β-折疊和α-螺旋的含量,且有序結(jié)構(gòu)α-螺旋和β-折疊所占的比例之和顯著高于原粉(P<0.05),而無序結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角的含量會下降。α-螺旋結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定、堅韌而富有彈性的結(jié)構(gòu),其含量對于面筋蛋白的硬度和彈性具有重要影響[20];β-折疊的含量越高,面筋強(qiáng)度越好;β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷穩(wěn)定性較低[21]。表明配粉后,蛋白質(zhì)組分交聯(lián)度增加,蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間相互作用力增強(qiáng),提高了蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,形成了更緊湊的面筋蛋白結(jié)構(gòu)。強(qiáng)筋小麥X26和中強(qiáng)筋小麥AM的添加使面筋蛋白有較多的β-折疊和α-螺旋結(jié)構(gòu),這說明其面筋蛋白結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定且有序。原因在于小麥品種不同,麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的含量和結(jié)構(gòu)也不同,經(jīng)配粉后,在水合作用下,通過SH—SS交換或在分子水平上發(fā)生非共價相互作用(氫鍵或疏水),誘導(dǎo)大分子聚集,改變了面筋的二級結(jié)構(gòu)[22]。較大分子質(zhì)量的麥谷蛋白,在分子內(nèi)和分子間二硫鍵作用下形成更大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),醇溶蛋白填充其間,共同賦予面筋蛋白特殊的黏彈性;且只有當(dāng)麥谷蛋白和醇溶蛋白的比例恰當(dāng)時,形成的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才具有良好的黏彈性質(zhì)[23]。

表3 配粉對面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)的影響Table 3 The influence of blending flour on the secondary structure of gluten protein

2.4 配粉對生鮮面水分分布的影響

表4列出了用LF-NMR測定各處理組的面條中水分分布狀態(tài)。LF-NMR技術(shù)可以用來測定物料的水分含量、狀態(tài)和分布,對食品無需侵入和破壞就能實現(xiàn)動態(tài)測量水分的分布,因此廣泛應(yīng)用在食品研究及相關(guān)領(lǐng)域[24-26]。經(jīng)測定發(fā)現(xiàn),生鮮面的弛豫時間分為3個峰,即T21(0.1～10 ms)、T22(10～100 ms)、T23(100～1 000 ms),表明樣品中的水主要以3種狀態(tài)存在,用3個峰面積分別所占百分比A21、A22、A23表示生鮮面中強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水和自由水的相對含量。

表4 配粉對生鮮面水分分布的影響Table 4 The influence of blending flour on the moisture distribution and migration of fresh wet noodles

由表4可以看出,原粉經(jīng)配粉處理后,強(qiáng)結(jié)合水的相對含量顯著增加,弱結(jié)合水的相對含量顯著下降(P<0.05),說明結(jié)合于蛋白質(zhì)、淀粉等大分子之間的弱結(jié)合水向用于完善面條結(jié)構(gòu)的強(qiáng)結(jié)合水轉(zhuǎn)化,與面筋蛋白或淀粉結(jié)合更緊密[27-29]。除了PA組外,其他各組隨著添加量的增加,A21呈顯著增加趨勢,A22呈顯著降低趨勢(P<0.05)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是因為小麥品種不同,面筋組分也不同,經(jīng)配粉后面粉的蛋白質(zhì)組分含量及比例,蛋白質(zhì)分子的種類等發(fā)生改變,而面筋蛋白可直接與水分子發(fā)生水合作用[30],使得截留水分子的能力增強(qiáng),面筋蛋白結(jié)構(gòu)越牢固,與水結(jié)合的越緊密,深層結(jié)合水的占比就越大。

2.5 配粉對生鮮面質(zhì)構(gòu)特性的影響

面條的質(zhì)構(gòu)特性對面條品質(zhì)的感官評價影響關(guān)系很大,煮后面條TPA、剪切、拉伸等指標(biāo)中的參數(shù)均反映了面制品質(zhì)量的高低[31]。通過食品物性分析儀測定了添加不同品種、不同添加量小麥粉的生鮮面的TPA特性、剪切特性和拉伸特性,測定結(jié)果如表5所示。由表5可知,各處理組的硬度、剪切力、剪切強(qiáng)度和拉斷力均高于原粉,且硬度、剪切力和剪切強(qiáng)度顯著高于原粉(P<0.05)。隨著添加量的增加,質(zhì)構(gòu)特性呈現(xiàn)增加趨勢;當(dāng)添加量為60%時,PJ1組的硬度達(dá)到了6 017.30 g,顯著高于其他各處理組,且PJ1-3組的蛋白質(zhì)含量(14.30%)和濕面筋含量(37.23%)也顯著高于其他各組(P<0.05)。生鮮面的硬度隨著濕面筋含量的增加而增加,這與陸啟玉等[32]的研究結(jié)果一致。出現(xiàn)這種情況的原因是優(yōu)質(zhì)小麥粉的蛋白質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量優(yōu)于PM,混合粉中面筋含量增多,強(qiáng)化了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得面條強(qiáng)度提高。對于PA組,盡管PM的蛋白質(zhì)數(shù)量優(yōu)于AM,但在質(zhì)量品質(zhì)方面劣于AM,所以隨著AM添加量的增加,蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢,而濕面筋含量和面筋指數(shù)逐漸增加。這也與面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)中有序結(jié)構(gòu)α-螺旋和β-折疊所占的比例之和以及制得生鮮面中強(qiáng)結(jié)合水所占比例均高于原粉的結(jié)果一致。

表5 配粉對生鮮面質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 5 The influence of blending flour on textural properties of fresh wet noodles

2.6 配粉對生鮮面感官評價的影響

消費(fèi)者對產(chǎn)品的喜愛程度可通過感官評價直接反映出來。由表6可知,處理組所制得的生鮮面的堅實度、彈性、光滑性、表面狀態(tài)和總評分均高于原粉所制得的生鮮面,這與生鮮面質(zhì)構(gòu)特性的測定結(jié)果相一致,說明優(yōu)質(zhì)粉的添加可以提高生鮮面的感官評分。其中感官評分在90分以上的有2組,為PX-3和PA-3。色澤方面,PX組和PA組所制得的生鮮面較為亮白,且隨著添加量的增加而增加;而PJ1組和PJ2組的生鮮面色澤較暗。PX和PA組隨著添加量的增加,感官總分顯著增加;而PJ1和PJ2組呈下降趨勢。原因可能是PJ1和PJ2組的蛋白質(zhì)含量高,面團(tuán)強(qiáng)度大,在壓片和切條后回縮,表面變得粗糙,面條色澤暗,煮后口感硬,彈性差,不適口[33]。且當(dāng)添加量為60%時,PJ1組的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量顯著優(yōu)于各處理組,但感官評定中的色澤指標(biāo)顯著低于其他各組,可能因為蛋白質(zhì)中含有氮元素,而在非酶褐變反應(yīng)中黑色素的生成過程中需要氮元素的參與;同時,如果蛋白質(zhì)的含量高,那么淀粉的含量就會相對減少,所制得的面條質(zhì)地較為緊密,反射光減少;此外,也有學(xué)者認(rèn)為蛋白質(zhì)含量與吸水率呈正相關(guān),面團(tuán)的水分活度隨吸水率的增加而增加,從而促進(jìn)了面粉中的PPO更容易與酚底物反應(yīng),更好地表達(dá)活性[34]。所以一般認(rèn)為,中國面條以面粉蛋白質(zhì)含量12%～13%為佳。此外由于目前的面條感官評分系統(tǒng)中色澤與表面狀態(tài)的分值在總分值中所占比例較大,因此在小麥配粉及生鮮面專用粉研究中,需要注重選擇小麥粉或面片顏色亮白的材料。

表6 配粉對生鮮面感官評價的影響Table 6 The influence of blending flour on sensory evaluation of fresh wet noodles

3 結(jié)論

通過本研究發(fā)現(xiàn),在中筋小麥粉中添加優(yōu)質(zhì)粉后,配粉的面筋指數(shù)和面粉明亮值L*會顯著升高。在面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)方面,有序結(jié)構(gòu)α-螺旋與β-折疊之和顯著高于原粉,促進(jìn)面筋蛋白向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變;配粉后,生鮮面中水分分布發(fā)生變化,強(qiáng)結(jié)合水的相對含量顯著增加;生鮮面的質(zhì)構(gòu)特性和感官評價經(jīng)配粉后也顯著高于原粉。綜上,中筋小麥與優(yōu)質(zhì)小麥經(jīng)配粉處理后,面筋蛋白二級結(jié)構(gòu)和水分分布的變化與生鮮面品質(zhì)的提升具有密切的關(guān)系;添加60%的X26或AM時,生鮮面的品質(zhì)最佳;當(dāng)小麥粉的濕面筋含量為32%～34.5%、面筋指數(shù)>86%時,制備出來的生鮮面品質(zhì)較好。然而對于配粉后醇溶蛋白、谷蛋白大聚體中巰基和二硫鍵含量的變化規(guī)律等方面的研究,本文并未涉及,因此在后續(xù)的研究中可加強(qiáng)此方面的研究,為面筋蛋白結(jié)構(gòu)的變化和面條品質(zhì)的提升奠定基礎(chǔ)。