琚亞麗，劉國(guó)琴*，，閻乃珺，陳 潔

（1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.華南理工大學(xué) 輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640）

0 引言

隨著生產(chǎn)技術(shù)日益成熟以及人們生活節(jié)奏的加快，速凍面團(tuán)制品如面條、水餃等具有中國(guó)傳統(tǒng)特色的食品因食用方便，較之油炸方便制品更具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，符合現(xiàn)代快節(jié)奏的生活方式，受到廣大消費(fèi)者的青睞.然而冷凍面團(tuán)在實(shí)際生產(chǎn)和低溫貯藏過程中易受冰晶影響對(duì)面團(tuán)組織造成機(jī)械損傷，破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)低溫條件下酵母發(fā)酵力弱，從而導(dǎo)致速凍面制成品抗凍裂能力差，蒸煮品質(zhì)差，口感下降等問題[1].面粉是速凍面團(tuán)成品的主要原料，其中濕面筋的含量是影響速凍面團(tuán)成品的主要因素，含量過低導(dǎo)致承受冰晶應(yīng)力能力弱，含量過高結(jié)構(gòu)力太強(qiáng)，對(duì)口感有不良影響[2].要解決以上問題，可通過適當(dāng)添加一些食品添加劑來改善.食品增筋劑具有增稠、穩(wěn)定、膠凝以及保水等特性[3]，進(jìn)而改善食品外觀和口感，其中食用聚丙烯酸鈉[4]和土豆淀粉[5]突出的膨脹性、增稠性、保鮮等特性作為面包、面條、火腿腸等的食品膠被廣泛應(yīng)用.聚丙烯酸鈉是一類聚陰離子高分子的電解質(zhì)，可增大面筋蛋白等生物大分子的靜電斥力，同時(shí)與面筋結(jié)構(gòu)內(nèi)外滲透壓共同作用促進(jìn)吸水；而改性淀粉具有極其優(yōu)越的水親和力，同時(shí)淀粉分散于面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部吸水膨脹帶動(dòng)面筋支架擴(kuò)張，進(jìn)一步提高面筋持水力.筆者重點(diǎn)研究聚丙烯酸鈉和馬鈴薯醋酸酯淀粉對(duì)小麥面筋蛋白的改性效果，初步探索經(jīng)改性后的小麥面筋蛋白持水力的變化，以期提高小麥面筋蛋白的抗凍能力，減少冷凍面制品的開裂，促進(jìn)冷凍面制品更快更好地發(fā)展.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

谷朊粉：河南省蓮花面粉有限公司；聚丙烯酸鈉（簡(jiǎn)稱PAANa）：山東玖龍環(huán)?？萍脊荆获R鈴薯醋酸酯淀粉：佛山市華昊華豐淀粉有限公司；氫氧化鈉、無水碳酸鈉、碳酸鉀等均為分析純.

HJ-6 數(shù)顯恒溫磁力攪拌器：金壇市華峰儀器有限公司；AL204 精密電子天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；TDL-40B 低速臺(tái)式大容量離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器總廠；DHG-9076A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；旋渦混合器：上海比朗儀器有限公司；722S 分光光度計(jì)：上海精密儀器有限公司；DZKW-4 電子恒溫水浴鍋：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；LGJ-18 冷凍干燥機(jī)：北京松源華興科學(xué)儀器有限公司.

1.2 方法

1.2.1 小麥面筋蛋白基本品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

含水量的測(cè)定：烘干法GB/T 5497—1985.

灰分的測(cè)定：馬弗爐測(cè)定法GB/T 5512—2008.

粗脂肪含量的測(cè)定：索氏抽提法GB/T 5512—2008.

粗蛋白含量的測(cè)定：微量凱氏定氮法GB/T 5511—2008.

1.2.2 改性樣品處理

稱取5.00 g 谷朊粉，磁力攪拌下緩慢加入到一定量的水溶液中，注意避免結(jié)塊.按比例加入一定量的鹽、堿以及增筋劑后，最終配制成200 mL混合溶液，常溫下磁力攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后，冷凍干燥即得改性蛋白樣品.

1.2.3 小麥面筋蛋白持水力的測(cè)定[6]

稱取5.00 g 的樣品蛋白加入恒重稱量后的離心管中，加水溶解，同時(shí)不斷用玻璃棒攪拌均勻，持續(xù)攪拌0.5 h，放入離心機(jī)中以4 000 r/min 離心10 min，倒掉上清液，稱量離心管和沉淀質(zhì)量，將數(shù)據(jù)帶入下面公式即得持水力.

持水力（g/g）=[（離心管質(zhì)量+沉淀質(zhì)量）－（離心管質(zhì)量+樣品質(zhì)量）]/樣品質(zhì)量.

2 結(jié)果與討論

2.1 小麥面筋蛋白的理化指標(biāo)（表1）

表1 小麥面筋蛋白理化指標(biāo)

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

單因素試驗(yàn)考察鹽配比（m（Na2CO3）∶m（K2CO3））、鹽添加量、堿（NaOH）添加量、增筋劑加入量以及攪拌時(shí)間對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響.

2.2.1 鹽配比對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽（Na2CO3和K2CO3）添加量1.0%，堿添加量0.5%，PAANa 添加量0.01%，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量0.3%，攪拌時(shí)間60 min，改變鹽配比，同時(shí)不加入增筋劑，其他條件相同，設(shè)置對(duì)照組.考察兩種增筋劑在不同鹽配比下對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響，結(jié)果見圖1.

圖1 鹽配比對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

由圖1 可以看出，經(jīng)增筋劑改性后，小麥面筋蛋白的持水力明顯改善；而鹽配比對(duì)于改性前后小麥面筋蛋白持水力的影響都不十分顯著.其中，未改性小麥面筋蛋白的持水力呈現(xiàn)為上升趨勢(shì)，馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的持水力基本無變化，PAANa 改性小麥面筋蛋白的持水力呈現(xiàn)略下降趨勢(shì).這可能是由于鹽可引入部分電荷，使得面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)舒展，加鹽的小麥面筋蛋白持水力略有增加；而PAANa 為線性高分子聚合物，溶于水后產(chǎn)生大量負(fù)電荷，提高靜電斥力，同時(shí)與滲透壓作用協(xié)同擴(kuò)張吸水，但是Na+對(duì)PAANa 黏度有負(fù)影響，阻礙PAANa 線性分子鏈的伸張[7]，繼而影響小麥蛋白的持水力；馬鈴薯醋酸酯淀粉極易與水結(jié)合，而鹽的種類對(duì)其性質(zhì)影響不大[8].

2.2.2 鹽添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，堿添加量0.5%，PAANa 添加量0.01%，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量0.3%，攪拌時(shí)間60 min，改變鹽添加量，同時(shí)不添加這兩種增筋劑，其他條件相同，設(shè)置對(duì)照組.考察兩種增筋劑在不同鹽添加量下對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響，結(jié)果見圖2.

圖2 鹽添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

鹽可使面團(tuán)中的面筋質(zhì)地變密，鎖水能力增加，進(jìn)而增加面筋的彈性和筋力[9].為適度調(diào)整面制品的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、口感和風(fēng)味，選定鹽在面筋蛋白中的添加量為0.3%～1.0%.由圖2 可以看出，添加增筋劑前后，小麥面筋蛋白持水力都隨著鹽添加量的增加而增加，在鹽添加量為1.0%均達(dá)到最大值，這可能是由于少量鹽的添加引入了適量電荷，促進(jìn)面筋蛋白親水性基團(tuán)外露，持水力增加；當(dāng)鹽添加量大于0.5%之后，經(jīng)PAANa 改性的小麥面筋蛋白的持水力比馬鈴薯醋酸酯淀粉改性的小麥面筋蛋白的持水力更好，這可能是由于隨著鹽添加量的增加，對(duì)面筋結(jié)構(gòu)收斂作用凸顯出來，同時(shí)PAANa 的鏈條隨著鹽引入電荷量的增加，促進(jìn)PAANa 快速充分舒張，促使面筋聚合物周圍滲透壓增加，吸水能力增強(qiáng)[8-9].

2.2.3 堿添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，鹽添加量1.0%，PAANa 添加量0.01%，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量0.3%，攪拌時(shí)間60 min，改變堿添加量，同時(shí)不添加這兩種增筋劑，其他條件相同，設(shè)置對(duì)照組，結(jié)果見圖3.

圖3 堿添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

由圖3 可以看出，在堿添加量0.3%～1.0%范圍內(nèi)，未添加增筋劑時(shí)，小麥面筋蛋白的持水力隨著堿的加入先增加后趨于穩(wěn)定，這可能是由于少量堿的加入可促使小麥面筋蛋白微量水解，使其某些卷曲的線性鏈伸展開來，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)舒張，表現(xiàn)為小麥面筋蛋白的持水力都隨著堿添加量的增加而增加[9]，當(dāng)堿添加量超過0.5%后，堿對(duì)面筋蛋白起到收斂作用[10]，從而硬化了面筋結(jié)構(gòu)，綜合的效果是小麥面筋蛋白的持水力穩(wěn)定不變；經(jīng)馬鈴薯醋酸酯淀粉改性后，小麥面筋蛋白的持水力隨著堿的增加而增加，這可能是由于堿可以促進(jìn)馬鈴薯醋酸酯淀粉與小麥面筋蛋白粘連，使小麥面筋蛋白的膨脹勢(shì)增加，從而使得經(jīng)馬鈴薯醋酸酯淀粉改性后的小麥面筋蛋白持水力隨著堿添加量增加而上升；PAANa 添加后隨著堿添加量增加而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是由于堿量過多時(shí)對(duì)PAANa 的黏度有負(fù)面影響[8]，在一定程度上抑制了PAANa 對(duì)小麥面筋蛋白持水力的增效作用，因此堿不利于PAANa 改性小麥面筋蛋白功能性質(zhì)的改善.

2.2.4 PAANa 添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，鹽添加量1.0%，堿添加量0.3%，攪拌時(shí)間60 min，改變PAANa 添加量.考察不同PAANa 添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響，結(jié)果見圖4.

圖4 PAANa 添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

我國(guó)PAANa[11]在食品中的最大添加量為0.2%[12]，因此選定PAANa 添加范圍在0.005%～0.040%內(nèi).由圖4 可以看出，小麥面筋蛋白持水力隨著PAANa 添加量的增加先增加后減小，PAANa 添加量為0.030%時(shí)達(dá)到最大值；PAANa 是一種線狀、可溶性的高分子化合物，溶于水后，分子中羧基電離后產(chǎn)生大量負(fù)電荷，增大了生物大分子聚合物內(nèi)的靜電斥力，同時(shí)強(qiáng)大的靜電斥力可促使面筋蛋白等生物大分子聚合物的聚合物鏈伸展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靜電力和滲透壓的作用下不斷擴(kuò)張，帶動(dòng)水分進(jìn)入面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而提高了面筋蛋白的持水力，所以隨著PAANa 的添加，改性后面筋蛋白的持水力上升，但添加量過多改性溶液的整體黏度上升，可能會(huì)影響PAANa 的線狀鏈條充分伸展，阻礙到小麥面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的充分伸張，進(jìn)而影響吸水，整體表現(xiàn)出持水力下降.

2.2.5 馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，鹽添加量1.0%，堿添加量1.0%，攪拌時(shí)間60 min，改變馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量，結(jié)果見圖5.

由圖5 可以看出，小麥面筋蛋白持水力隨著馬鈴薯醋酸酯淀粉[13]添加量的增加先增加后減小，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量為0.45%時(shí)達(dá)到最大值；由于馬鈴薯醋酸酯淀粉具有極優(yōu)越的水結(jié)合能力，其適量添加可與小麥面筋蛋白粘連，從而使小麥面筋蛋白的吸水能力增加，但添加量過多可能會(huì)使淀粉吸水過分脹大，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)支架結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致持水力下降.

圖5 馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

2.2.6 攪拌時(shí)間對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

固定鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，鹽添加量1.0%，堿添加量1.0%，PAANa 添加量0.030%，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量0.45%，攪拌時(shí)間60 min，改變攪拌時(shí)間，同時(shí)不添加這兩種增筋劑，其他條件相同，設(shè)置對(duì)照組.考察攪拌時(shí)間對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響，結(jié)果見圖6.

圖6 攪拌時(shí)間對(duì)小麥面筋蛋白持水力的影響

由圖6 可以看出，添加兩種增筋劑后，小麥面筋蛋白的持水力都有所提高，其中添加PAANa 后小麥面筋蛋白的持水力最好；當(dāng)攪拌時(shí)間為60 min 時(shí)，改性前后小麥面筋蛋白的持水力都已達(dá)到最大值.攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可能會(huì)遭受破壞，導(dǎo)致持水力下降.綜合經(jīng)濟(jì)效益，以攪拌時(shí)間60 min 為最佳.

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 PAANa 改性小麥面筋蛋白的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過上述單因素試驗(yàn)，可以看出鹽添加量（m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9）、堿添加量、PAANa 添加量和攪拌時(shí)間對(duì)PAANa 改性后小麥面筋蛋白持水力的影響較大，因此設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示.

表2 PAANa 改性小麥面筋蛋白的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2 中的極差R 可知，影響PAANa 改性小麥面筋蛋白的主次因素依次為A＞B＞C＞D，即：PAANa 添加量＞堿的添加量＞鹽的添加量＞攪拌時(shí)間.正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析還可以得出PAANa改性小麥面筋蛋白的最佳工藝條件為A3B1C3D2，即PAANa 添加量為0.03%，堿添加量為0.4%，鹽添加量為1.0%，磁力攪拌時(shí)間為40 min.

2.3.2 馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過上述單因素試驗(yàn)，可以看出鹽添加量（m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=9∶1）、堿添加量、馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量和攪拌時(shí)間對(duì)馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的影響作用較大，因此設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，結(jié)果如表3 所示.

由表3 中的極差R 可知，影響馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的主次因素依次為A＞D＞C＞B，即馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量＞攪拌時(shí)間＞堿添加量＞鹽添加量.正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析還可以得出馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白持水力的最佳工藝條件為A2B2C3D1，即馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量為0.45%，鹽添加量為1.0%，堿添加量為1.0%，磁力攪拌時(shí)間為60 min.

4 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)分析結(jié)果可得出：PAANa 改性小麥面筋蛋白的最佳工藝條件為鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=1∶9，鹽添加量1.0%，堿（NaOH）添加量0.4%，PAANa 添加量0.03%，磁力攪拌時(shí)間為40 min，此時(shí)經(jīng)PAANa 改性后小麥面筋蛋白的持水性達(dá)到5.230 g/g，是未改性小麥面筋蛋白持水力的3.2 倍.

表3 馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的正交試驗(yàn)結(jié)果

馬鈴薯醋酸酯淀粉改性小麥面筋蛋白的最佳工藝條件為鹽配比m（Na2CO3）∶m（K2CO3）=9∶1，鹽添加量1.0%，堿（NaOH）添加量1.0%，馬鈴薯醋酸酯淀粉添加量0.45%，磁力攪拌時(shí)間60 min，此時(shí)經(jīng)馬鈴薯醋酸酯淀粉改性后小麥面筋蛋白的持水性達(dá)到3.699 g/g，是未改性小麥面筋蛋白持水力的2.24 倍.

在最優(yōu)改性工藝條件下，經(jīng)PAANa 改性小麥面筋蛋白持水力是經(jīng)醋酸酯變性馬鈴薯醋酸酯淀粉改性后小麥面筋蛋白持水力的1.41 倍.

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