劉 永 楊 選 葉曉楓 楊 震 彭常安 韓永斌

(蕪湖職業(yè)技術學院1， 蕪湖 241006)(農業(yè)部農畜產品加工與質量控制重點開放實驗室 南京農業(yè)大學2，南京 210095)

小麥粉主要組分對非發(fā)酵面團凍融循環(huán)后品質的影響

劉 永1楊 選2葉曉楓2楊 震2彭常安1韓永斌2

(蕪湖職業(yè)技術學院1， 蕪湖 241006)(農業(yè)部農畜產品加工與質量控制重點開放實驗室 南京農業(yè)大學2，南京 210095)

通過分離重組方法研究小麥粉主要組分對非發(fā)酵面團凍融品質的影響。運用場發(fā)射掃描電鏡觀察到凍融循環(huán)后淀粉顆粒與面筋結構均發(fā)生不同程度的破壞。隨著重組后面團中的蛋白質/淀粉含量比的下降，深層結合水相對含量下降(P<0.05)；與對照相比，生面坯剪切力與強韌性均呈逐漸下降趨勢(P<0.05)；與對照相比，蛋白含量較高的樣品，其熟面坯質構剖面分析(TPA)各指標變化較顯著(P<0.05)；彈性模量G′與黏性模量G″均呈下降趨勢(P<0.05)，但在升溫過程中，G′與G″反而上升(P<0.05)，tan δ 變化幅度也逐漸變大，且淀粉糊化與蛋白變性的起始溫度不斷提前。因此，蛋白質與淀粉對非發(fā)酵面團凍融品質均有影響，提高面筋與淀粉含量比例可在一定程度上有效地緩解非發(fā)酵面團在凍融過程中的品質劣變程度。

小麥粉 主要組分 凍融非發(fā)酵面團 品質變化

冷凍面制品因其方便簡單的食用越來越受到消費者的喜愛，但多次凍融循環(huán)降低了冷凍面制品的品質。研究表明反復凍融后，面團中由于冰晶重結晶與再生長作用，加劇了內部網(wǎng)絡結構的破壞[1-3]，從而使得冷凍非發(fā)酵面團品質下降。然而，以高分子為主要成分的小麥粉體系比較復雜，蛋白質與淀粉作為其主要成分，兩者的理化性質必然對面團的凍融品質有著重要影響[4-5]。目前研究小麥粉組分對面團或面制品品質的影響主要采用分離重組、統(tǒng)計分析法與客觀評價的方法[6-7]。美國研究者指出，分離重組后的面團具有與小麥粉面團類似的組分，在本質上與其相似[6,8]。而我國在這方面起步較晚，且具體機理尚未完全清晰。此外，關于面團重組后，冷凍非發(fā)酵面團凍融品質變化的研究相對較少。

本試驗將運用分離重組方法，以特制一等粉為原料，將小麥粉中面筋與淀粉分離，研究它們各自在經歷凍融循環(huán)后內部結構的變化；再以不同比例進行重組，探討配粉在經凍融循環(huán)后，面團水分特性變化、面團流變及質構等性質的變化，從而進一步闡明淀粉與面筋對非發(fā)酵面團凍融品質影響的機理。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥粉為特制一等粉(含水量13.1%，濕面筋質量分數(shù)33.1%)：江蘇揚州名佳食品有限公司。

TSK-9416和面儀：廈門燦坤實業(yè)股份有限公司；DZM-180型電動壓片機：海鷗電器有限公司；Free-zone臺式凍干機：美國Labconco公司；S-4800場發(fā)射掃描電子顯微鏡：日本高新技術公司；SCD-500離子鍍膜儀：瑞士BAL-TEC公司；WXG-4目視旋光儀：上海精密科學儀器有限公司；TA-XT2i 質構儀：英國Stable Micro System公司；MCR 301流變儀：奧地利安東帕公司；MicroMR型核磁共振成像分析儀：上海紐邁電子科技有限公司。

1.2 淀粉-面筋分離與重組

1.2.1 淀粉分離提取

參照劉娟等[9]的方法，取適量的小麥粉用5倍體積的0.25% NaOH處理4 h，傾去上清液；重新加入0.25% NaOH處理3 h后，徹底清洗至無NaOH(pH=7)。漿液通過100目濾布，得到提取粗淀粉漿，靜置12 h后，保留下層沉淀物，于4 000r/min條件下離心10 min。收集沉淀物，于50 ℃恒溫箱中干燥，得到的淀粉塊經粉碎，過60目篩，于干燥器中保存待用。

1.2.2 面筋分離

參考 Edward等[10]的方法，略有改進。試驗將小麥粉與氯仿按照2∶1(V/W)的比例進行脫脂，再于室溫下自然風干。再將其與適量1 mmol/L NaCl 混合形成面筋球，然后用手洗法(蒸餾水與小麥粉質量比為2∶1)洗滌得到面筋，凍干研磨成粉，過120目篩網(wǎng)得到面筋粉，于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 配粉重組

參考Koksel等[11]的方法并作修改，測定前將原小麥粉、淀粉與面筋粉混合均勻。各配粉中原面粉的添加量恒定為50%(占配粉總量)，再以粗提面筋與淀粉按照表1進行配粉，分別用A1、A2、A3、A4、A5、A6表示，以100%原小麥粉作為空白對照(CK)。由于面筋粉和淀粉組分的水分含量較低，重組后將其含水量基本平衡在同一水平。試驗前需將各組于50 ℃下烘干至恒重，待用。

表1 淀粉與面筋混合的配粉方案/%

1.4 凍融非發(fā)酵面團制作

將配粉與水按2∶1混合，和面15 min，終溫控制約20 ℃。將和好面團用保鮮膜包裹，常溫下穩(wěn)定1 h，制成小面團，于液氮中速凍20 min后，置于-18 ℃冰箱中冷藏1 d，取出部分于30 ℃下解凍2 h，此解凍好的面團記為第1次凍融循環(huán)，依次重復4次，得到第4次凍融循環(huán)的樣品即本試驗樣品,待測。

1.5 測定指標與方法

1.5.1 淀粉與面筋粉凍融穩(wěn)定性[12]

稱取一定質量樣品，分別與一定量的水混合，于室溫下放置1 d，使其充分持水，再于3 500 r/min下離心10 min，保留沉淀，蓋緊蓋子，重復步驟，至質量幾乎不再變化，記作第0次凍融循環(huán)(F0)，稱其質量；接著放入-18 ℃冰箱中凍藏1 d后，取出于30 ℃恒溫箱中解凍2 h，再次于3 500 r/min離心10 min，重復此前操作步驟，分別記作第1、2、3、4、5次凍融循環(huán)，即F1、F2、F3、F4、F5。稱取各沉淀物的質量，計算其析水率：

析水率= (凍融前質量-凍融后質量) /凍融前質量×100%。

1.5.2 場發(fā)射電子掃描顯微鏡(FESEM)觀察

取樣品于pH 7.0 的2.5%戊二醛溶液在4 ℃冰箱預固定10 h，電鏡掃描前于2.5%戊二醛溶液中固定2 h，用pH 7.0的0. 1 mol/L磷酸鹽緩沖液清洗3次，每次5 min，再用1%四氧化二鋨固定1.5 h，0.1 mol/L磷酸緩沖液沖洗，用10%、20%、40%、60%、80%、100%乙醇進行梯度脫洗，每次20 min。用丙酮與CO2臨界點干燥法進行干燥，待用。

采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM) 觀察淀粉與面筋樣品在經歷0、2、4次凍融循環(huán)后其微觀形態(tài)變化情況。上樣方法：取小塊雙面膠貼于場發(fā)射掃描電鏡載物臺上，取經預處理的樣品輕輕敷在雙面膠上，然后將樣品放入鍍金器中噴金。測定時電子槍加速度為 15.0 kV，分別于5 000放大倍數(shù)下，觀察淀粉樣品；于2 000放大倍數(shù)下，觀察面筋樣品，掃描、照相。

1.5.3 重組配粉及凍融面團品質

淀粉含量測定：采用1%鹽酸旋光法[13]；蛋白質含量測定：采用國標GB 5009.5—2010[14]測定。

1.5.4 水分分布與遷移

參考葉曉楓等[15]的方法。

1.5.5 質構特性

參考葉曉楓等[15]的方法，試驗中樣品直徑5 cm厚度3 cm。

1.5.6 流變學性質

1.5.6.1 頻率掃描測定

參考葉曉楓等[15]的方法。

1.5.6.2 溫度掃描測定

采用振蕩模式下的溫度掃描試驗，參考Gujral等[16]的方法。溫度掃描參數(shù)：平板直徑：50 mm，夾縫距離：1.5 mm，應變：0.5%；升溫范圍：25～95 ℃；恒定頻率：1 Hz；升溫速率：5 ℃/ min。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

2 結果與分析

2.1 淀粉與面筋凍融的穩(wěn)定性

本試驗凍融穩(wěn)定性用析水率來反映[17]。在凍融循環(huán)過程中，淀粉與面筋不斷有水析出，且兩者的吸水速率均呈先上升后趨緩，其中淀粉析水率顯著上升(P<0.05)，且析水速率高于面筋(圖1)，可能是因在凍融初期，由于樣品中半結合水較多，在外力作用下大幅損失，或凍融處理使淀粉分子-分子之間相互作用增強，促使形成網(wǎng)狀結構，致使淀粉分子與水分子之間相互作用減小[18]，離心后可析出大量水分；在F3后，面筋凍融穩(wěn)定性顯著優(yōu)于淀粉(P<0.05)，可能是由于原淀粉間分子鏈斷裂，分子間結合力較大幅度下降，或重新排列形成氫鍵，使淀粉分子結合的水分更易排出，發(fā)生水分離析[18-19]；淀粉較高的析水率還與上升的直鏈淀粉含量有關[20]。凍融凍藏中的面團，其水分失去的難度會隨著時間增加而增加[21]。多次凍融循環(huán)使淀粉網(wǎng)狀結構被加強，形成“水籠”，水分被鎖入籠中，致使析出水分速度趨于平緩；而面筋網(wǎng)絡的強交聯(lián)作用，使其鎖水能力較強，故析水變化不顯著(P>0.05)。

圖1 反復凍融下淀粉與面筋粉凍融穩(wěn)定性變化

2.2 凍融循環(huán)下淀粉與面筋粉FESCM觀察結果

圖2為經0、2、4次凍融循環(huán)后淀粉與面筋粉團在場發(fā)射掃描電子顯微鏡下所呈現(xiàn)的形態(tài)。圖2a～圖2c中，凍融前，大多數(shù)淀粉顆粒呈近似球狀；在F2后，仍可見少部分球狀顆粒，但呈現(xiàn)較多不規(guī)則狀顆粒；在F4后，視野中出現(xiàn)更多分散的淀粉小顆粒，說明多次凍融循環(huán)導致淀粉顆粒遭受不同程度的機械性破壞。由于淀粉顆粒內部具有微孔[22]，其無定型通道和內部空腔結構的存在會有利于水分遷移、冰晶成核與生長，而冰晶的增大對淀粉微孔和內部空腔結構產生較大的機械膨脹壓力和滲透壓，反而不利于它們結構的維持而造成嚴重破壞[23]，最終導致淀粉顆粒形態(tài)發(fā)生變化。

由圖2d～圖2f可知，F(xiàn)0時面筋團表面較致密，結構明顯緊湊但不光整，且呈色較深；F2時面筋團表面能明顯觀察到連續(xù)、清晰的束狀面筋網(wǎng)絡，同時有少量孔洞出現(xiàn)、表面較平坦，且呈色較淺；F4時面筋團出現(xiàn)明顯的斷裂，表面變得非常粗糙，出現(xiàn)更多的孔洞，結構松散。這說明反復凍融也會對面筋團結構造成不利影響，冰晶的生長與重結晶使得較大冰晶逐漸增多，對面筋基質的機械破壞更劇烈[24-25]，產生類似“撕扯”的力，致使面筋團的纖維狀逐漸變細，甚至出現(xiàn)孔洞或斷裂。因此，圖2更好地印證了經歷凍融循環(huán)后的淀粉與面筋粉不斷失水與凍融穩(wěn)定性下降的解釋。

注：a,b,c,分別表示于5 000倍數(shù)下凍融0、2、4次的淀粉微觀形態(tài)；d,e,f,分別表示于2 000倍下凍融0、2、4次的面筋微觀形態(tài)。

圖2 反復凍融下淀粉與面筋粉的場發(fā)射掃描電子顯微鏡照片

2.3 配粉主要成分測定

通過向小麥粉中添加由其自身分離所得的面筋粉和淀粉，按不同比例重組形成蛋白質和淀粉相對含量不同的系列混合小麥粉，其主要理化性質如表2所示。由于樣品面團具有與原小麥粉面團類似的組分，小麥粉中脂肪含量很低，酶活性也很低對面團的特性影響甚微，因此在本質上與原面團相似[6,10]，能準確地反映面團主要組分含量對凍融條件下的非發(fā)酵面團品質的影響。由表2看出，重組體系仍主要含淀粉和蛋白質，隨著淀粉與面筋粉混合比例逐漸升高，其淀粉與蛋白質質量分數(shù)比也呈明顯上升趨勢，且組間質量分數(shù)差異顯著(P<0.05)。

表2 配粉的理化指標(以干基計)/%

注：CK, A1～A6分別表示不同比例淀粉-面筋粉混合后得到的配粉樣品，下同。

2.4 凍融循環(huán)下重組面團的水分分布

利用低場核磁共振技術并運用FID和CPMG序列可獲得凍融處理后非發(fā)酵面團的弛豫時間T2反演譜(圖3)，圖譜中明顯看到2個峰，其中峰1與峰2的T2(1)與T2(2)出現(xiàn)時間均發(fā)生變化，表明不同的面筋/淀粉含量比使得面團中的水分結合狀態(tài)發(fā)生變化。圖譜中，A1～A5的T2(1)出現(xiàn)時間呈一定的規(guī)律，即面筋含量較高的樣品，T2(1)出現(xiàn)時間較短，說明水分結合越緊密，越不易遷移。

圖3 凍融循環(huán)下重組面團的橫向弛豫時間反演譜

圖4反映F4下各配粉面團中水分分布情況。由圖4看出，凍融循環(huán)后隨著重組面團中面筋/淀粉下降，深層結合水所占比例呈下降趨勢，由27.13% 降至18.89%，說明面筋相對含量較高，其不可遷移水分含量越高；淀粉相對含量越高，其可遷移的水分比例越高，易遷移散失[26]，致使失水率升高?？梢?，面筋相對含量較高可在一定程度上緩解失水率，而淀粉相對含量較高在一定程度上會提高其失水率。

圖4 凍融循環(huán)下重組非發(fā)酵面團水分中深層結合水比例

2.5 凍融循環(huán)下重組面團的質構特性

2.5.1 凍融下重組面團生面坯剪切力與強韌性

由表3看出，隨著重組面團面筋/淀粉比值下降，其剪切力與強韌性呈逐漸下降趨勢，其中面筋含量較高的，其剪切力與強韌性均顯著高于空白組，說明在一定程度上面筋含量越高，更能促進分子內或分子間交聯(lián)作用，使其持水能力增強，以減緩凍融過程中的水分流失[27-29]，使得硬度與筋力越大；而淀粉含量較高時，變化幅度較小。與淀粉相比，蛋白質對凍融面團剪切力與強韌性影響較顯著。因此，提高面筋/淀粉比可在一定程度上緩解其剪切力與強韌性的劣變。

表3 凍融循環(huán)下重組非發(fā)酵面團剪切力與強韌性的變化

2.5.2 凍融下重組面團熟面坯的TPA

由表4看出，凍融循環(huán)下的重組面團隨著面筋/淀粉比的變化，其熟面坯TPA均有所變化。隨著蛋白含量的下降，硬度呈先顯著下降(P<0.05)后趨于平緩，可能是蛋白含量減少引起面筋形成量減少而軟化面團，Park等[30]也指出較高蛋白含量的熟面制品硬度更大；黏性則呈“下降-上升”趨勢，面筋量的減少使得持水力下降以及高含量淀粉糊化后黏性增強[31]。淀粉含量較高的樣品，除黏性之外，其余TPA指標變化均不顯著。因此，與淀粉相比，蛋白質對非發(fā)酵凍融熟面坯TPA影響更顯著。

表4 凍融循環(huán)下重組非發(fā)酵熟面坯TPA的變化

2.6 凍融循環(huán)下重組面團的流變特性

2.6.1 面團重組對頻率升高過程中凍融面團動態(tài)流變學特性的影響

圖5反映凍融循環(huán)下引入不同比例的面筋-淀粉對非發(fā)酵面團動態(tài)流變學特性的影響。在恒定溫度進行的頻率掃描能夠提供面團內分子結構的一些信息，如圖5所示，在頻率為 0.1～40 Hz 的范圍內進行掃描時，面團的彈性模量G′和黏性模量G″ 始終隨著頻率增加而增大。當頻率相同時，所有樣品的G′ 仍均大于G″。

圖5 凍融循環(huán)下重組非發(fā)酵面團彈性模量、黏性模量與損耗角正切tan δ的變化

在凍融條件下，隨著面筋-淀粉混合添加比例的下降，重組面團的G′和G″均顯著下降(P<0.05)，其中A1～A3的G′和G″均顯著高于對照，但損耗角正切值 tanδ變化有所差異，其中在A6與A1時，tanδ較小，可能是因為當面筋含量較高時，凍融過程中冰晶的機械力反而會加劇對其結構破壞，導致高聚物含量降低，而A1面筋含量過高，使其具備一定程度的“冰晶耐受力”，經凍融循環(huán)后仍具有較高含量的高聚物，而A6淀粉含量過高，在凍融過程中的淀粉顆粒將自身含量較低的高聚物包裹起來而起到保護作用。說明在一定程度上，改變面筋與淀粉的相對含量能緩解凍融后非發(fā)酵面團黏彈性的劣變，即在一定范圍內提高蛋白質含量或降低淀粉含量可有效改善面團流變特性。

2.6.2 面團重組對升溫過程中凍融面團動態(tài)流變學特性的影響

圖6反映經歷凍融循環(huán)后的重組面團在升溫過程中面團動態(tài)流變學特性—彈性模量G′與黏性模量G″的變化情況。由圖6a可知，在45.4 ℃時，A6彈性模量G′與黏性模量G″均隨溫度的升高先呈輕微下降，在46.6 ℃時開始大幅增加，在78.6～79.6 ℃時達到最大值，繼后迅速下跌，在95 ℃時兩者均低于其它組；其余分別在25～48.9、25～50.1、25～54.9、25～56.1、25～60.8 ℃時，A5～A1的G′ 陸續(xù)呈現(xiàn)輕微下降趨勢，分別在50.1、53.7、56.1、57.3、60.8 ℃時開始增加，至82.2、85.7、86.9、89.3、90.5 ℃時分別達到最大值。G′ 迅速增大，可反映淀粉的糊化與蛋白質的熱變性的進行[31]，說明隨著添加面筋/淀粉比的下降，開始淀粉糊化與蛋白質熱變性時的溫度不斷提前，且在一定范圍內整體呈上升趨勢，但當超過某一界限值時又迅速下降。說明高含量淀粉在升溫過程中由于糊化與凝膠化的作用[32]可在一定程度上可提高面團彈性。

由圖6b可知，與G′ 呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律，且G′ 始終大于G″。G″的上升與淀粉的溶脹有關[33]。淀粉含量較高時，重組面團凍融后G′與G″上升速率越大，說明淀粉更易糊化，且對在升溫過程中面團流變性的影響要顯著于面筋蛋白的變性。由圖6c可知，隨著溫度的升高，tan δ 逐漸減小，說明在升溫過程中凍融面團中高聚物的含量逐漸增多，反映出聚合度也逐漸增大。隨著添加面筋/淀粉比的下降，tan δ 變化幅度也逐漸變大。因此，凍融循環(huán)后重組面團在升溫過程中動態(tài)流變學特性的變化受淀粉的影響更大。

圖6 升溫過程中重組面團流變學參數(shù)的變化

3 結論

凍融循環(huán)使得淀粉顆粒與面筋結構發(fā)生不同程度的破壞，且面筋結構受損程度較為嚴重；面筋凍融穩(wěn)定性顯著優(yōu)于淀粉。重組面團中，面筋/淀粉含量比影響著凍融面團的品質。隨著蛋白質/淀粉含量比的下降，深層結合水相對質量分數(shù)由27.13% 降至18.89%，即較易發(fā)生遷移的水分有所增多；與對照相比，生面坯的剪切力與強韌性均呈下降趨勢(P<0.05)；與對照相比，蛋白質相對含量較高時，TPA各指標變化較顯著(P<0.05)；G′與G″均呈下降趨勢；但在升溫過程中，G′與G″反而呈上升趨勢(P<0.05)，tan δ 變化幅度也逐漸變大，且開始發(fā)生淀粉糊化與蛋白變性的溫度不斷提前。因此，提高面筋與淀粉含量比例可在一定程度上有效地緩解非發(fā)酵面團在凍融過程中的品質劣變程度。

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Effect of Flour Main Components on the Qualities of Non-Fermented Dough After Freeze-Thaw Circles

Liu Yong1Yang Xuan2Ye Xiaofeng2Yang Zhen2Peng Chang′an1Han Yongbin2

(Wuhu Institute of Technology1, Wuhu 241006)(Key Open Laboratory of Agricultural and Animal Products Processing and Quality Control of Ministry of Agriculture Nanjing Agricultural University2, Nanjing 210095)

The effect of flour main components on the qualities of non-fermented and freeze-thaw dough were investigated through separation and recombination method.The results showed that the structure of starch and gluten suffered different degrees of damage by using SEM. With the decline in the ratio of protein to starch content in

non-fermented and freeze-thaw dough, the relative content of deep-bound water decreased after recombination(<0.05), firmness and toughness both decreasd compared to the control group(<0.05), TPA indexes all had significant changes in samples with higher protein(<0.05), the storage modulus G′ and loss modulus G″ both fell behind(<0.05), while G′ and G″ both decreased and during heating G′ and G″ increase (<0.05) the amplitude of variation in tan δ rose was great, the initial temperature of starch gelatinization and protein denaturation was gradually advanced. Therefore, protein and starch both have certain influences on the qualities of non-fermented and freeze-thaw dough, and improving the ratio of gluten to starch content can effectively alleviate the deterioration of non-fermented and freeze-thaw dough to some extent.

wheat powder，main components，non-fermented and freeze-thaw dough，changes of quality

TS201.1

A

1003-0174(2016)04-0016-08

：2016-01-29 14:23:26

：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20160129.1423.006.html

江蘇省農業(yè)支撐(BE2014366)

2015-04-13

劉永，男，1959年出生，副教授，生物技術及應用

韓永斌，男，1963年出生，教授，農產品加工與綜合利用