李 芳 張影全 李 明 蘇笑芳 張 波 魏益民

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100193）

2016年中國小麥產(chǎn)量為1.3 億t。中國小麥的70%用于制粉，進(jìn)而制造面條、饅頭和餃子等面制品。小麥的醇溶蛋白和谷蛋白可形成其它谷物所不具備的面筋，使面團(tuán)具有獨(dú)特的黏彈性。小麥的這一特性是其加工制造種類繁多的面制食品的基礎(chǔ)。小麥面粉加水混合后，線性的谷蛋白聚集體互相纏結(jié)，球狀的醇溶蛋白等填充其中形成面筋。面筋的質(zhì)量影響產(chǎn)品質(zhì)量[1]。劉銳等[2]認(rèn)為，蛋白質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)在一定范圍，如Zeleny 沉降值≤45.9 mL，穩(wěn)定時(shí)間≤15.8 min，延伸性≤20.3 cm 時(shí)，蛋白質(zhì)質(zhì)量的提高有助于改善面條評分。質(zhì)量指標(biāo)超過上述限值，對面條評分有負(fù)面影響。和面是面制品生產(chǎn)的必經(jīng)工序，分析影響和面過程中小麥面筋形成及面筋特性的因素，為面制品的生產(chǎn)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)，為進(jìn)一步理解面筋形成的機(jī)理提供重要的依據(jù)。

1 面筋蛋白質(zhì)的分類

按照T.B.Obsborne 的分類方法，面筋蛋白質(zhì)主要包括麥醇溶蛋白gliadins 和麥谷蛋白（glutenins），是小麥蛋白分別經(jīng)水溶、稀鹽水溶后的沉淀物，其中繼續(xù)溶于70%乙醇溶液的組分為麥醇溶蛋白[3]，溶于稀堿的組分為麥谷蛋白。

1.1 麥醇溶蛋白

麥醇溶蛋白為單體蛋白，通過分子內(nèi)二硫鍵、氫鍵和疏水作用形成球狀結(jié)構(gòu)[4]，可賦予面團(tuán)延展性。根據(jù)在酸性聚丙烯酰胺凝膠 （acid polyacrylamide gel electrophoresis，A-PAGE）電泳上的遷移速率，分為α/β、γ 和ω 醇溶蛋白[5]，α/β 和γ 醇溶蛋白的分子質(zhì)量范圍30～50 ku，ω 醇溶蛋白分子質(zhì)量范圍45～75 ku。醇溶蛋白的氮端無半胱氨酸。α 醇溶蛋白的碳端含有6 個(gè)半胱氨酸殘基，γ 醇溶蛋白的碳端含有8 個(gè)半胱氨酸殘基，形成分子內(nèi)二硫鍵，阻礙它們參與麥谷蛋白四級結(jié)構(gòu)以及巰基與二硫鍵的交換反應(yīng)[6]。ω 醇溶蛋白缺乏半胱氨酸殘基[7-8]，通過谷氨酰胺殘基上氫鍵與其它亞基或蛋白質(zhì)結(jié)合。有研究[9-12]認(rèn)為，某些品種的α 醇溶蛋白含有奇數(shù)個(gè)半胱氨酸殘基，例如，克隆品種A735有7 個(gè)半胱氨酸殘基，它的第7 個(gè)殘基被假定能與其它谷蛋白形成分子間二硫鍵。這樣的結(jié)合有助于具有延展性的谷蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成[13]。Porceddu[14]等認(rèn)為帶有奇數(shù)個(gè)半胱氨酸殘基的γ 醇溶蛋白可能會終止鏈擴(kuò)展而阻止更大的多肽鏈形成。

1.2 麥谷蛋白

麥谷蛋白主要以聚合體的形式存在，通過分子間二硫鍵作用形成線狀結(jié)構(gòu)，賦予面團(tuán)彈性。通過破壞麥谷蛋白聚集體中的疏水作用得到麥谷蛋白亞基，根據(jù)十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠（sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）上遷移速率，分為低分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基（low molecular weight glutenin subunits，LMW-GS） 和高分子質(zhì)量麥谷蛋白亞基（high molecular weight glutenin subunits，HMWGS）[15]。

LMW 的氮端只有1 個(gè)半胱氨酸殘基。LMW 分為B-LMW（分子質(zhì)量42～51 ku）、C-LMW（分子值量30～40 ku）、D-LMW （分子質(zhì)量55～70 ku）3 類。根據(jù)序列中第1 個(gè)氨基酸種類可分為LMW-m（第1 個(gè)氨基酸為蛋氨酸）和LMW-s（第1 個(gè)氨基酸為絲氨酸）。B-LMW 含有偶數(shù)個(gè)半胱氨酸殘基，可使分子鏈擴(kuò)展。B-LMW 既有m 型，也有s 型LMW。C-LMW 的N 端序列一般對應(yīng)m 型LMW。

HMW 的分子值量范圍60～90 ku，分子質(zhì)量較大的x-HMW 的N-端有3 個(gè)半胱氨酸殘基，較小y-HMW 有5 個(gè)半胱氨酸殘基。所有HMW 的碳端通常只有1 個(gè)半胱氨酸殘基，這是麥谷蛋白能形成分子間二硫鍵的基礎(chǔ)[16]。

2 面筋形成過程

面筋形成過程主要包括水和蛋白質(zhì)的作用、蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)的作用。面粉加水，麥谷蛋白吸水脹潤，醇溶蛋白、清蛋白發(fā)生水合作用。麥谷蛋白在聚集過程中將其它蛋白和成分包埋在網(wǎng)絡(luò)中，最終形成面團(tuán)[17]。面團(tuán)經(jīng)水洗后，水溶性蛋白和淀粉均從網(wǎng)絡(luò)中被洗滌出去，僅剩麥谷蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和部分結(jié)合緊密的麥醇溶蛋白。

Van Vliet 等[18]指出，面筋網(wǎng)絡(luò)被視為不溶性膠體顆粒的聚集網(wǎng)絡(luò)，這與面筋形成是蛋白質(zhì)膠體（干膠）有限溶脹（脹潤）的觀點(diǎn)一致。Levebvre 等[19]認(rèn)為面團(tuán)中的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是0.1～100 μm 尺度的顆粒網(wǎng)絡(luò)。分子化學(xué)的觀點(diǎn)是，蛋白質(zhì)分子接近球形，表面是親水基團(tuán)，內(nèi)部是疏水基團(tuán)，水分子與蛋白質(zhì)分子表面親水基團(tuán)通過氫鍵結(jié)合，形成水化層，使蛋白質(zhì)從緊密堆積的基質(zhì)結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)變?yōu)樗芤褐械莫?dú)立分子。這些分子表面的親水側(cè)鏈，由于水溶液的存在和分子間距的增加，所以自由度增加，尤其在側(cè)鏈的單鏈處允許側(cè)鏈發(fā)生旋轉(zhuǎn)，蛋白質(zhì)分子表面反應(yīng)基團(tuán)生成化學(xué)鍵的機(jī)會增加，利于分子間的締合，促進(jìn)面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成。這些變化包括蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，肽鏈展開，與毗鄰的肽鏈重新鍵合，其中麥谷蛋白亞基間與麥谷蛋白亞基內(nèi)發(fā)生巰基（位于半胱氨酸殘基上）和二硫鍵（位于胱氨酸殘基上）的交換反應(yīng)，最后通過分子間二硫鍵交聯(lián)形成纖維狀大分子聚合體[20-24]。醇溶蛋白在分子內(nèi)二硫鍵、氫鍵和疏水鍵的作用下形成球狀結(jié)構(gòu)，通過非共價(jià)鍵與麥谷蛋白結(jié)合，充填在纖維狀大分子聚合體中，形成面筋的主干[25]。

Hamer 等[26]提出的超聚集模型中，通過從單個(gè)谷蛋白到宏觀網(wǎng)絡(luò)的聚合來描述麥谷蛋白網(wǎng)絡(luò)，分為3 個(gè)層次。第1 個(gè)層次為僅存在共價(jià)鍵的分子水平，HMW 和LMW 之間通過二硫鍵相互作用，形成麥谷蛋白亞基；第2 個(gè)層次為麥谷蛋白亞基間通過次級鍵（如疏水鍵）相連，形成麥谷蛋白聚集體；第3 個(gè)層次為物理聚集，具體相互作用方式尚不明確。麥谷蛋白聚集體之間的相互作用形成SDS 不溶性GMP 顆粒。麥谷蛋白顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并影響面團(tuán)的性質(zhì)。面筋網(wǎng)絡(luò)由軟的粒子或粒子聚集體的相互作用組成，這些軟顆粒通過彼此相互作用形成網(wǎng)絡(luò)，并且不管是否聚集或顆粒大小均具有相同的黏彈性特性。Levebvre 等[18]也認(rèn)為軟的和可變形的膠體面筋顆粒網(wǎng)絡(luò)決定面團(tuán)的流變性質(zhì)。

3 影響面筋形成及特性的因素

3.1 麥谷蛋白聚集體

麥谷蛋白聚集體是影響面筋形成及特性的主要內(nèi)因。目前雖有很多關(guān)于麥谷蛋白聚集體的模型，但始終沒有統(tǒng)一的觀點(diǎn)。近期的觀點(diǎn)認(rèn)為，HMW 形成線性鏈和支鏈結(jié)構(gòu)，LMW 形成線性鏈結(jié)構(gòu)，部分LMW 通過分子間二硫鍵連接形成支鏈生長在線性HMW 分子鏈上的麥谷蛋白亞基，麥谷蛋白亞基間通過氫鍵、疏水鍵等次級鍵連接形成麥谷蛋白聚集體。

不溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS） 溶液的麥谷蛋白聚集體，相對分子質(zhì)量較大，被稱為谷蛋白大聚集體（glutenin macropolymer，GMP）[27]。Lindsay 等[16]考慮GMP 中HMW 和LMW 質(zhì)量比例（≈1∶2）及其物質(zhì)的量，提出分支模型，認(rèn)為GMP 的一個(gè)基本分子單元由6 個(gè)HMW，30 個(gè)LMW 通過分子間二硫鍵連接形成。GMP 的含量和分子結(jié)構(gòu)與小麥加工品質(zhì)密切相關(guān)，決定著面筋強(qiáng)度和面團(tuán)特性，在面制食品加工中的作用遠(yuǎn)大于可溶性麥谷蛋白聚合體和單體蛋白[28-34]。

Don 等[35]研究了麥谷蛋白聚合體大小的變化與面團(tuán)性質(zhì)的關(guān)系，研究表明，面粉、面團(tuán)中GMP的數(shù)量和容積不同，而在最佳混合（time-to-peak，TTP）時(shí)，不同品種面粉的GMP 顆粒的容積和大小非常相似（0.11 L/g）。隨著混合時(shí)間的增加，GMP顆粒容積和大小都呈下降趨勢。這些結(jié)果表明：在面粉混合過程中，容積不均勻的GMP 顆粒隨著混合能量的增加，平均容積減小并趨于均勻。雖然面粉混合降低平均容積，但是GMP 顆粒一直存在于混合樣品中，且最終平均容積趨于均勻，這優(yōu)化了面團(tuán)的形成。GMP 顆粒容積減小有兩方面原因：二硫鍵和物理作用。將還原劑二硫蘇糖醇（dithiothreitol，DTT）加入GMP 分散體系中，觀察到特性黏度急劇下降（0.36 L/g 降至0.02 L/g），這證實(shí)了二硫鍵是穩(wěn)定面團(tuán)中GMP 顆粒的主要作用力，二硫鍵被打破使GMP 顆粒容積減小。Lefebvre 等[19]的研究表明，面筋網(wǎng)絡(luò)是粒子網(wǎng)絡(luò)，這就意味著在0.1～100 μm 尺度，物理作用會影響面團(tuán)特性。

3.2 含水率

根據(jù)能否凍結(jié)，面團(tuán)中的水分為可凍結(jié)水和非凍結(jié)水?？蓛鼋Y(jié)水結(jié)冰后體積增加9%，會擠壓、破壞蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)。非凍結(jié)水通過與蛋白質(zhì)分子表面的親水部位以氫鍵相結(jié)合，被束縛在大分子周圍，在0 ℃無法結(jié)冰，不會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，因而不會對面筋蛋白造成擠壓破壞[36-37]。Seetharaman K 等[36]研究了面團(tuán)中水分分布和流動性，通過核磁共振儀（NMR）檢測T2弛豫時(shí)間，差示掃描量熱儀（DSC）測量可凍結(jié)水含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)面團(tuán)含水率25%時(shí)，弱結(jié)合水在T22未出峰，可凍結(jié)水含量為0，并且這個(gè)值與小麥品種、面粉的混合程度、戊聚糖的使用都無關(guān)，十分穩(wěn)定。此結(jié)果與Davies 等[38]研究結(jié)果一致，其研究也測得面團(tuán)可凍結(jié)水為0 時(shí)的面團(tuán)含水率為25%，原因可能是面粉中蛋白質(zhì)和淀粉能吸收的水分是定量的。

面粉與水混合，水分首先與處于基質(zhì)片段表面的蛋白質(zhì)分子表層的親水基團(tuán)結(jié)合，然后通過基質(zhì)片段的細(xì)微孔隙擴(kuò)散到基質(zhì)內(nèi)部。理論上，含水率25%時(shí)，蛋白質(zhì)和水就能充分作用。水分增加會使蛋白質(zhì)分子玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，分子柔性增加，構(gòu)象容易變化，如分子鏈的展開。隨著面筋網(wǎng)絡(luò)的完善，水分向結(jié)構(gòu)化方向發(fā)展，與大分子的結(jié)合度增強(qiáng)，面筋形成。加水量過少，面筋形成不充分，面筋蛋白不能充分水合，形成的面團(tuán)硬度大，彈性和拉伸性都不好，蛋白質(zhì)分子擴(kuò)展不夠，面團(tuán)顆粒松散、黏性小。加水量過多，可凍結(jié)水比例高，面筋蛋白被稀釋，面團(tuán)發(fā)軟不成型，失去良好的加工性能[39-40]。

3.3 剪切力

小麥粉的球形麥谷蛋白顆粒在低剪切速率（1 s-1）下剪切1 min，顆粒從球形變?yōu)闄E圓形，一些顆粒和顆粒間互相粘附。此時(shí)停止剪切，麥谷蛋白顆粒的輪廓仍然清晰，粒子發(fā)生部分聚集，然而不能回復(fù)到初始形狀。在相對較高的剪切速率（100 s-1）下剪切1 min，粒子變形程度較大，產(chǎn)生看似連續(xù)的谷蛋白大聚體。此時(shí)停止剪切，無法看到麥谷蛋白顆粒，均已形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。這可能與混合剪切有關(guān)系，因?yàn)檫@些現(xiàn)象影響麥谷蛋白顆粒的體積、大小和形態(tài)。剪切作用使緊鄰蛋白質(zhì)分子的相對位置不斷變動，蛋白質(zhì)分子表面?zhèn)孺湻磻?yīng)基團(tuán)之間反應(yīng)機(jī)率增大，更多次級鍵生成。次級鍵中的較強(qiáng)者（如二硫鍵），因鍵能較高，生成后不易斷裂，面筋結(jié)構(gòu)不斷增強(qiáng)，直到二硫鍵數(shù)目達(dá)到飽和，此時(shí)，面團(tuán)的力學(xué)性能較強(qiáng)。若進(jìn)一步剪切，則會使部分二硫鍵斷裂，面團(tuán)力學(xué)性能下降[41]。剪切力對游離巰基和二硫鍵的形成有兩方面作用：一是機(jī)械剪切可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子更多的巰基基團(tuán)暴露，在氧氣的參與下，巰基基團(tuán)發(fā)生氧化反應(yīng)，從而促進(jìn)二硫鍵的形成；二是剪切力憑借物理剪切作用，打斷蛋白質(zhì)分子之間的二硫鍵，降低二硫鍵含量[42]。

水分含量約36%的小麥粉在流變儀中混合，剪切速率為60 s-1或70 s-1時(shí)，面團(tuán)最佳混合時(shí)間為（37±18）s 或（28±18）s[43]。Bietz 等[44]研究了醇溶蛋白和麥谷蛋白懸浮液黏度和剪切速率的關(guān)系，剪切速率為0.001～1 000 s-1，醇溶蛋白懸浮液表現(xiàn)出剪切稀變現(xiàn)象。而麥谷蛋白在低剪切速率（0.001～0.01 s-1）作用下表現(xiàn)出剪切增稠現(xiàn)象，在高剪切速率（0.01～1 000 s-1）表現(xiàn)出剪切稀變現(xiàn)象。推測較低的剪切速率有利于面筋結(jié)構(gòu)形成。

3.4 壓力

大于200 MPa 的壓力能改變小麥粉中蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，其機(jī)制是改變其體積。高壓誘導(dǎo)體積的改變有利于生物大分子的范德華力、疏水相互作用，進(jìn)一步誘導(dǎo)氫鍵的形成，使分子密度增加。高壓不影響蛋白質(zhì)的一級和二級結(jié)構(gòu)，因?yàn)棣?螺旋或β-折疊幾乎不可壓縮，但更多的巰基基團(tuán)參與巰基-二硫鍵的交換反應(yīng)中。Kieffer 等[45]發(fā)現(xiàn)，壓力對具有相對較高巰基含量的麥谷蛋白有影響，壓力從0.1 MPa 升至800 MPa（30 ℃），麥谷蛋白巰基含量從2.64 μg/g 蛋白質(zhì)降至0.53 μg/g 蛋白質(zhì)。而壓力對較低巰基含量的麥醇溶蛋白影響不大，壓力從0.1 MPa 增到500 MPa（30 ℃），麥醇溶蛋白含量從67.0%降至59.1%，巰基含量從0.34 μg/g 蛋白質(zhì)升至0.37 μg/g 蛋白質(zhì)。

Leder 等[46]使用激光共聚焦掃描顯微鏡（confocal laser scanning microscopy，CLSM） 觀察小于400 MPa 處理的33%和56%水分的面粉制備的面團(tuán)，發(fā)現(xiàn)面筋蛋白質(zhì)和淀粉顆粒結(jié)構(gòu)相對于0.1 MPa 處理的對照組無顯著差異。而在500 MPa 和600 MPa 處理的33%水分的面粉制備的面團(tuán)中觀察到纖維束形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)未受到影響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)該面團(tuán)中不溶性蛋白質(zhì)聚集體 （unextractable polymeric protein，UPP）從28.3%增到38.8%，Glu ∶Gli 比（0.71）沒有變化，表明500 MPa 以上的壓力誘導(dǎo)小麥粉，主要增加蛋白質(zhì)聚集，而未破壞麥谷蛋白和麥醇溶蛋白本身的結(jié)構(gòu)。500 MPa 和600 MPa 處理的56%水分的面粉制備的面團(tuán)，觀察到較短的蛋白質(zhì)束和不連續(xù)的面筋蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞。被破壞的淀粉顆粒比完整的淀粉顆?？梢晕崭嗨郑瑴p少了蛋白質(zhì)相的水分分配，面筋不能形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，面團(tuán)變得剛性且彈性較差。文獻(xiàn)[46]認(rèn)為，通過施加適當(dāng)?shù)膲毫稍黾硬蝗苄缘鞍踪|(zhì)的含量，形成較強(qiáng)的面筋網(wǎng)絡(luò)，然而需要控制面粉的含水率來降低淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的破壞程度。

3.5 溫度

加水溫度影響面團(tuán)性能，加水溫度30 ℃時(shí)，水分子運(yùn)動速度較快，面筋蛋白質(zhì)分子與水分子充分接觸，面筋蛋白質(zhì)的吸水量達(dá)150%～200%，形成的面筋含量最高[47]。加水溫度低于30 ℃時(shí)，基質(zhì)片段表面的蛋白質(zhì)分子吸水潤脹，堵塞部分基質(zhì)片段上的細(xì)微孔隙，阻礙水分子到達(dá)基質(zhì)片段內(nèi)部的蛋白質(zhì)分子上，不利于面筋形成。

熱會引起麥谷蛋白構(gòu)象的變化，促進(jìn)新的分子間二硫鍵，形成面筋蛋白質(zhì)聚集體。麥醇溶蛋白似乎在較低的溫度下不受影響，而在70 ℃以上時(shí)，巰基基團(tuán)發(fā)生變化。麥谷蛋白受熱影響的原因可能是蛋白質(zhì)變性，而Eliasson 等[48]使用DSC 檢測面筋的熱行為，認(rèn)為55 ℃至70 ℃之間發(fā)生的熱轉(zhuǎn)變主要是淀粉引起。Arntfield 等[49]指出，DSC對植物蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)的解釋不清楚，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的吸熱信號弱不表示蛋白質(zhì)（面筋）不發(fā)生熱轉(zhuǎn)變，相反，可能發(fā)生熱變性，因?yàn)槭杷嗷プ饔玫钠茐淖阋缘窒麡O性相互作用破壞的吸熱，即使發(fā)生了熱轉(zhuǎn)變，DSC 測量的凈效應(yīng)也將為零。

Anderson 等[50]研究了擠壓小麥粉，發(fā)現(xiàn)擠出物的巰基和二硫化物含量均低于小麥粉巰基含量（10.43 nmol/L/mg）和二硫化物含量（46.04 nmol/L/mg），這表明蛋白質(zhì)發(fā)生了變性或氧化。螺桿轉(zhuǎn)速240 r/min 時(shí)，模頭溫度從120 ℃升至160 ℃，擠出物的巰基含量從6.95 nmol/L/mg 增至10.98 nmol/L/mg，二硫化物含量從38.36 nmol/L/mg 減至35.43 nmol/L/mg，與目前的研究結(jié)論一致。隨著擠壓溫度的升高，擠出物巰基含量增加，二硫鍵含量降低，表明在小麥蛋白質(zhì)的擠出加工過程中，熱和剪切的共同作用使二硫鍵斷裂。Schofield 等[51]也發(fā)現(xiàn)，溫度低于100 ℃，面筋中總半胱氨酸含量基本保持不變，表明巰基和二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)。

3.6 作用時(shí)間

小麥粉加水混合時(shí)，通常把面團(tuán)黏稠度達(dá)到峰值的時(shí)間（和面時(shí)間）作為最佳混合時(shí)間的參考點(diǎn)，短于該時(shí)間被認(rèn)為混合不足，長于該時(shí)間被認(rèn)為過度混合?；旌喜蛔?，面粉與水剛接觸，接觸面形成膠質(zhì)的面筋膜，其阻止水向其它面粉浸透和接觸，繼續(xù)混合能破壞面筋的膠質(zhì)膜，擴(kuò)大水與新的面粉接觸，使面粉充分水合[52]。混合后熟化15～22 min，面團(tuán)中水分分布均勻，蛋白質(zhì)充分吸水，并消除了一部分內(nèi)部應(yīng)力，利于線狀麥谷蛋白分子的展開，形成較好的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。王靈昭等[53]認(rèn)為熟化時(shí)，蛋白質(zhì)分子通過氫鍵作用充分水合，同時(shí)空氣的存在，巰基被氧化成二硫鍵，蛋白質(zhì)分子相互粘連，相對分子質(zhì)量增大，進(jìn)一步促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成。

面粉從初始狀態(tài)至過度混合的過程中，SDS不溶性麥谷蛋白顆粒逐漸轉(zhuǎn)變成SDS 可溶性麥谷蛋白顆粒，最佳混合使幾乎所有的麥谷蛋白顆粒變得可溶于SDS，過度混合會進(jìn)一步破壞SDS 可溶性麥谷蛋白，最終SDS 可溶性麥谷蛋白的特性黏度接近DTT 還原后的最小特性黏度（0.02 L/g）。這說明最佳混合作用時(shí)間的重要性，此時(shí)麥谷蛋白顆粒幾乎都溶于SDS，并且最佳混合后的面團(tuán)熟化，其黏彈性最大。形變松弛半時(shí)間（flow relaxation half-time） 隨熟化時(shí)間的增加而增加，而混合不足和過度混合的面團(tuán)熟化后，不同熟化階段的形變松弛半時(shí)間均低于最佳混合。顯然，混合在很大程度上影響面團(tuán)彈性。

Don 等[54]研究發(fā)現(xiàn)，混合不足面團(tuán)中聚集體的分散不均勻，聚集體間的相互作用比最佳混合時(shí)聚集體間的相互作用弱。最佳混合的谷蛋白顆?；旌虾竽苤苯娱_始重新組裝，并在熟化90 min后，不同品種小麥粉的面團(tuán)仍保持相似的HMW/LMW 比例，聚集體的容積較小，而過度混合使麥谷蛋白顆粒分解成更小的碎片，HMW/LMW 比例也發(fā)生變化（Estica 小麥品種的HMW/LMW 比例從0.62±0.05 下降為0.34±0.03）。這解釋了混合后不同小麥品種的麥谷蛋白顆粒大小接近，而熟化后麥谷蛋白顆粒大小呈現(xiàn)較大差異的原因，即發(fā)生了HMW/LMW 比例的變化。由此推測，對于面團(tuán)的流變性質(zhì)，過度混合對麥谷蛋白的HMW/LMW 比例和最終尺寸的影響比谷蛋白大聚體的量更重要，這與Bloksma[55]認(rèn)為不是每個(gè)二硫鍵都具有流變效應(yīng)的觀點(diǎn)一致。

3.7 食鹽

面筋蛋白在水合過程中，離子強(qiáng)度等會影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象及其相互作用。食鹽以低質(zhì)量分?jǐn)?shù)（小于2%）存在時(shí)，Na+和Cl-被蛋白質(zhì)分子中電離的基團(tuán)吸引，屏蔽面筋分子的電荷，減少蛋白質(zhì)間的靜電排斥，蛋白質(zhì)分子更緊密相連；食鹽在較高濃度時(shí)，陽離子和蛋白質(zhì)會競爭水使麥谷蛋白分子間氫鍵作用增強(qiáng)，表現(xiàn)為面筋網(wǎng)絡(luò)具有更多的纖維和延伸結(jié)構(gòu)。面團(tuán)流變學(xué)試驗(yàn)也表明，鹽的添加增加面團(tuán)形成時(shí)間和延展性[56-59]。

Tuhumury 等[60-61]提出了一種解釋NaCl 影響面筋網(wǎng)絡(luò)形成機(jī)制的模型。小麥面粉中麥谷蛋白和麥醇溶蛋白亞基作為蛋白質(zhì)體存在，麥谷蛋白分子以天然形式折疊，水合時(shí)麥谷蛋白分子展開，分子間的氫鍵斷裂，與水形成氫鍵，形成面筋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)區(qū)，面筋網(wǎng)絡(luò)中更多環(huán)區(qū)的形成使面筋網(wǎng)絡(luò)微觀結(jié)構(gòu)形成，當(dāng)NaCl 存在時(shí)，面筋蛋白上的電荷被屏蔽，蛋白質(zhì)間的靜電排斥減少，麥谷蛋白鏈上的環(huán)區(qū)展開，更緊密有序排列的面筋形成，面筋呈現(xiàn)出更多的纖維狀結(jié)構(gòu)。國外研究認(rèn)為，添加中性鹽將成為研究麥谷蛋白疏水性、面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)和加工特性的有效手段[62]。

4 小結(jié)

小麥面粉加水混合，經(jīng)水合、剪切等作用形成面團(tuán)。面團(tuán)的黏彈性是制作面制品的基礎(chǔ)，其物質(zhì)基礎(chǔ)主要是麥谷蛋白和麥醇溶蛋白等小麥面筋蛋白，并主要取決于麥谷蛋白所形成的聚集體大小和聚集程度。麥谷蛋白聚集體理化特性受麥谷蛋白類型、水分、溫度、壓力等內(nèi)、外因素的影響。這些因素不僅決定了麥谷蛋白所形成的聚集體的理化特性，也影響聚集體形成的速率。麥谷蛋白聚集動力學(xué)是選擇麥谷蛋白聚集體或面筋形成技術(shù)手段的重要參考依據(jù)。