馬汝悅，鐘昔陽,2＊，王佳林，孫夢瑾，羅水忠,2，趙妍嫣,2，鄭志,2

（1.合肥工業(yè)大學食品與生物工程學院，安徽合肥 230009）（2.安徽省農產品精深加工重點實驗室，安徽合肥 230009）

面漿是一個主要由面粉和水組成的復雜流體體系，常用作一些食品煎炸前的外層掛糊[1]，使得食品油炸后產生酥脆的外殼，這不僅提高了產品的口感，而且還降低了產品的含油量[2]。除此之外，面漿廣泛用來制作煎餅[3]或烘焙食品[4,5]，其在食品領域具有十分重要的地位。

面漿的特性影響和決定了其加工的食品性能和食用品質，國內外的眾多研究者圍繞面漿體系的特性和應用開展了深入研究[6-8]。在油炸食品領域的面漿應用方面，近年來一些研究報道了添加食品膠體[9,10]對面漿流變學特性、降低油炸掛糊食品含油量的影響，發(fā)現(xiàn)添加劑的使用對產品品質的提升具有一定積極作用。

春卷是一種我國特色傳統(tǒng)油炸食品，其外觀色澤金黃、食用酥脆可口，深受消費者青睞。春卷的加工涉及到利用面漿生產春卷皮這一重要操作步驟，面漿的特性對春卷品質產生重要影響[11]。然而，目前面漿體系研究多集中于蛋糕[12]、油炸食品外層掛糊[10]等方面，而對于加工春卷的面漿體系的研究較少。

氨基酸作為天然食品添加劑，對人體有一定的營養(yǎng)價值，且對食品的色、香、味等方面都有所影響[13]。在面制品領域，添加氨基酸不僅能豐富面制品的營養(yǎng)，還能提高產品的相關性能，如Koh 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在面團中添加谷氨酸、組氨酸、精氨酸和賴氨酸能提高面粉的混合性能，并且氨基酸的添加降低了面包表皮的L*值，影響其烘焙性能。然而，關于氨基酸在春卷加工中的應用鮮有研究報道。

基于此，本文將氨基酸作為營養(yǎng)強化劑添加到春卷制作中，擬從春卷的面漿體系角度研究不同添加比例（0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）的四類八種氨基酸對面漿體系流變學、熱力學、微觀結構的影響，研究取得的成果以期豐富氨基酸應用于春卷加工的相關理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面粉（水分、碳水化合物、蛋白質、灰分以及其他物質質量分數分別為14.00%、69.73%、11.50%、0.56%、4.21%），濱州中裕食品有限公司；精制食用鹽（NaCl≥99.10%），中國鹽業(yè)股份有限公司；L-精氨酸、L-賴氨酸、L-谷氨酸、L-天冬氨酸、L-色氨酸、L-蛋氨酸、L-蘇氨酸、L-甘氨酸（食品級，純度≥99.00%），河南萬邦實業(yè)有限公司；KBr（色譜級），上海麥克林生化科技有限公司；其他所用試劑和化學品均為分析級。

1.2 儀器與設備

SM-986S 型家用攪拌機，東莞市頂廚電器科技有限公司；NDJ-1 旋轉粘度計，上海昌吉地質儀器有限公司；TA-Xtplus 物性測試儀，英國Stable 公司；Q200 差示掃描量熱儀，美國TA 公司；KDC-160HR型高速冷凍離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司；Frontier 傅里葉紅外光譜儀，美國鉑金埃爾默公司；ML31 生物顯微鏡，廣州市明美光電技術有限公司；FV1000 激光共聚焦掃描顯微鏡，日本奧林帕斯公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 面漿的制備

面漿制作工藝參照潘燕等[15]文獻中的制作方法并稍作修改：

（1）稱樣：稱取200 g 小麥粉，0.5 g 食鹽，量取240 mL 蒸餾水，添加氨基酸的比例分別為小麥粉的0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%（以總質量為100%計）；

（2）混漿：將上述稱取的小麥粉和氨基酸置于燒杯中，緩慢加入溶解的食鹽溶液，使用攪拌機100 W 功率勻速攪拌4 min。

（3）餳漿：調制好的面漿用保鮮膜密封，置于室溫條件下餳漿3 h。

1.3.2 面漿析水率的測定

參照Abdel-aal 等[16]的實驗方法并稍作修改，取適量面漿樣品置于離心管中，并在離心力為8 910g下離心30 min，離心后，倒出上層液體，擦凈離心管壁上殘留的水分，稱取底層面漿的質量。面漿析水率計算公式如下：

式中：

X——面漿的析水率，%；

W0——離心管質量，g；

W1——面漿和離心管質量，g；

W2——離心后底層面漿和離心管質量，g。

1.3.3 面漿粘度的測定

面漿粘度使用旋轉粘度儀測定。取200 g 面漿樣品置于250 mL 燒杯，使用SC4-29 攪拌針以60 r/min 的速度攪拌面漿1 min，記錄數據。

1.3.4 面漿的氣泡大小及分布

參考阮征等[5]的方法并稍作修改。使用光學顯微鏡在物鏡×40 下對新鮮制備的面漿樣品進行觀察和拍照，利用Nano Measurer 軟件對面漿的氣泡大小及分布情況進行分析。

上述所取面漿樣品除空白樣品（未添加氨基酸的樣品）外，其余各氨基酸添加比例均為1 wt.%。

1.3.5 面漿熱力學特性的測定

使用差示掃描量熱儀測定面漿樣品的熱力學特性，根據Pycia 等[17]的方法并稍作修改。取約10 mg 面漿樣品置于坩堝中，使用空坩堝作為參照，將樣品從20 ℃升至120 ℃，升溫速率10 ℃/min，氮氣作為保護氣體流速保持在50 mL/min。記錄并計算樣品的糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）和糊化放熱焓值（ΔH）。

1.3.6 面筋蛋白二級結構的測定

參考呂一鳴等[18]的實驗方法，并稍作修改。取一定量的面漿樣品倒入100 目篩網上，并用手快速在篩網上揉搓出面筋后，將面筋收集并在水中不斷揉搓沖洗數次，去除其中的淀粉和水溶性成分，重復操作直至洗滌液與KBr 溶液混合無藍色出現(xiàn)，接著將面筋冷凍干燥，研磨，過100 目篩，得到面筋蛋白。

面漿蛋白二級結構的測定參考桂俊等[19]和Li等[20]的方法，并稍做修改。取2 mg 上述制備的面筋蛋白，加入0.2 g KBr 混合壓片后，通過傅里葉變換紅外光譜儀測定蛋白質的二級結構，光譜掃描范圍為400～4 000 cm-1，掃描次數為32 次，分辨率為4 cm-1。采用Peak Fit 4.12 軟件對酰胺Ⅰ帶1 600～1 700 cm-1波段進行基線校正、高斯去卷積、二階導數擬合，計算峰面積確定面筋蛋白二級結構所占比例[20]，酰胺Ⅰ帶波數與面筋蛋白二級結構對應關系為：1 650～1 660 cm-1為α-螺旋；1 610～1 640 cm-1及1 680～1 690 cm-1為β-折疊；1 660～1 680 cm-1為β-轉角；1 640～1 650 cm-1為無規(guī)卷曲[21,22]。

上述所取面漿樣品除空白樣品（未添加氨基酸的樣品）外，其余各氨基酸添加比例均為1%。

1.3.7 面漿體系微觀結構分析

取適量面漿樣品置于載玻片上，使用羅丹明B劑（0.001%，m/V）染色，在激光共聚焦顯微鏡下觀察面漿的蛋白質網絡結構。羅丹明B 劑激發(fā)波長561 nm，發(fā)射波長570～620 nm。

1.4 數據分析

所有數據采用IBM SPSS Statistics 25 單因素方差分析（ANOVA）和Duncan’s 檢驗（P＜0.05），運用Origin 2021 軟件進行繪制圖表。實驗數據均以平均值±標準差的形式表示，且所有實驗均至少重復3 次。

2 結果與分析

2.1 不同種類氨基酸添加比例對面漿析水率的影響

面漿的析水率反映面漿中游離水含量以及面漿的持水能力，是分析面漿品質的一項重要指標。

由圖1 可知，與空白對照（添加0.0%氨基酸）相比，加入0.2%氨基酸的面漿析水率都明顯增大。如圖1a 和b 所示，堿性氨基酸（Arg、Lys）和酸性氨基酸（Glu、Asp）四種氨基酸加入后，面漿析水率隨著氨基酸添加量的增大而減少，這可能與氨基酸的性質有關，堿性氨基酸（Arg、Lys）和酸性氨基酸（Glu、Asp）均為親水的極性氨基酸，且酸性氨基酸中含有較多的-COOH 等極性基團[23]，會吸附面漿體系中大量的游離水，使面漿析水率降低。Zhou 等[24]在研究L-精氨酸對豬肉香腸持水力的影響中的結果與本研究結果相似，并指出當添加量為0.2% L-精氨酸時具有較低的持水力，可能是由于體系中含有較高的水分含量。

圖1 不同種類氨基酸添加比例對面漿析水率的影響Fig.1 Effect of different amino acid addition ratios on water separating proportion of the batter

如圖1c 和d 所示，中性氨基酸（Thr、Gly）和非極性氨基酸（Trp、Met）不同添加量的面漿析水率都高于空白對照，其中Met 和Thr 的面漿析水率在氨基酸添加量為0.4%時最低，在0.4%～1.0%添加量之間，面漿析水率隨著氨基酸添加量的增加而增大。

有研究表明，面漿中游離水含量過高，會沖散蛋白質組織結構，使蛋白質網絡結構密度變小，面漿的品質下降[25]。堿性和酸性氨基酸均為帶電荷的氨基酸，帶電荷氨基酸的加入降低了面漿的析水率，使面漿體系中游離水含量減少。因此，帶電荷氨基酸的加入使體系中游離水含量降低對面漿品質產生積極作用，進而對最終產品的品質有著積極的影響。

2.2 不同種類氨基酸添加比例對面漿粘度的影響

如圖2 所示，與對照組相比，加入堿性氨基酸（Arg、Lys）和酸性氨基酸（Glu、Asp）的面漿粘度都顯著增大（P＜0.05），并且隨著添加量的增加，面漿粘度也逐漸增大。一方面，氨基酸的酸堿性會影響面漿的粘度，其中酸性環(huán)境下，面漿中會含有較多的正離子，導致面筋蛋白之間的排斥作用過大[26]，從而導致面漿粘度升高，堿性氨基酸使淀粉鏈間排斥力增大[27]，從而導致面漿粘度增加；另一方面，氨基酸具有結合水分的能力，由圖1 可以看出，加入堿性和酸性氨基酸后，面漿析水率降低，由此說明，氨基酸結合了體系中更多水分，使體系中游離水含量減少，從而導致面漿粘度增大。除此之外，加入兩種酸性氨基酸后面漿粘度值最高，這可能是由于酸性氨基酸中含有兩個-COOH[23]，而大量的-COOH 與水結合發(fā)生水合作用，導致面漿體系中的游離水含量減少，面漿體系稠度增加，從而導致面漿粘度增加。

圖2 不同種類氨基酸添加比例對面漿粘度的影響Fig.2 Effect of different amino acid addition ratios on viscosity of the batter

然而，加入中性和非極性氨基酸（四種不帶電荷的氨基酸：Thr、Gly、Trp、Met）的面漿粘度有所降低，但相對于酸性和堿性氨基酸，中性和非極性的氨基酸對面漿體系影響較小，這可能是由于不同種類氨基酸在水中的結構和所帶電荷不同，氨基酸的游離氨基和羧基以及非極性側鏈與面漿體系中的淀粉分子的羥基相互作用也有所不同。

2.3 不同種類氨基酸添加比例對面漿氣泡大小及分布的影響

面漿中氣泡的存在及分布主要影響其產品的質構和口感等[5]。面漿氣泡大小及分布的均勻性如圖3 所示，加入不同種類氨基酸后對面漿氣泡大小比例及分布的均勻性有不同程度的影響，但氣泡直徑都基本處于6～24 μm 之間。

圖3 不同種類氨基酸添加比例對面漿氣泡大小及分布的影響Fig.3 Effect of different amino acid addition ratios on the size and distribution of the batter

對照組（添加0%氨基酸）與加入1% Arg 的面漿氣泡大小及分布較為均勻，但對照組直徑處于15～21 μm 的氣泡占多數，加入1% Arg 直徑則處于6～18 μm 的氣泡占多數，因此與對照組相比，加入1%Arg 的面漿氣泡分布更為均勻。加入1% Lys 的面漿氣泡分布相對不均勻，氣泡直徑在6～9 μm 之間的比例較高，約占氣泡總比例的一半，小氣泡的增多可以會影響面漿粘度的變化，進而影響面漿在后續(xù)春卷產品應用中的品質，導致其在制作春卷皮過程中氣泡的增多，影響春卷油炸時水分散失和油脂進入的速率。

加入1% Glu 的面漿氣泡直徑多分布在12～18 μm 之間，加入1% Asp 的面漿氣泡直徑在12～21 μm 之間的占多數。而加入Trp 和Met 的面漿氣泡分布情況較相似，氣泡直徑均在6～18 μm 之間分布較多。加入Thr 和Gly 的面漿氣泡分布情況相似，直徑在9～21 μm 之間的氣泡占多數。

因此，Arg 的加入使面漿中的氣泡呈現(xiàn)出連續(xù)性，使面漿體系連接更緊密，對后續(xù)產品的生產具有積極的影響。

2.4 不同種類氨基酸添加比例對面漿熱力學特性的影響

面漿是一種復雜的體系，在熱加工過程中會發(fā)生淀粉糊化和蛋白質變性等一系列變化，這些變化對面漿體系的熱力學特性產生一定影響[28]。

由表1 可知，與未添加任何氨基酸的空白樣品相比，加入氨基酸后，面漿熱力學特性隨著加入的氨基酸種類的不同發(fā)生不同的變化。堿性和酸性氨基酸對面漿中淀粉糊化溫度的變化較為明顯，其中加入Glu 與Asp 兩種酸性氨基酸后，其峰值溫度（Tp）和終止溫度（Tc）都有不同程度的升高，其中峰值溫度從64.92 ℃（添加0.0%氨基酸）分別升高到65.69 ℃（添加0.8% Glu）、65.63 ℃（添加0.6% Asp），終止溫度從71.27 ℃（添加0.0%氨基酸）增大到74.18 ℃（添加0.2% Glu）、74.32 ℃（添加0.6% Asp）。這可能是因為氨基酸所帶電荷與面漿中淀粉之間發(fā)生弱的靜電作用[29]，并且酸性環(huán)境會加速淀粉中直鏈淀粉的浸出，降低淀粉中直鏈淀粉的含量，并且優(yōu)先攻擊淀粉中的非晶態(tài)區(qū)域，因此，經過酸處理的淀粉在較高的溫度下糊化[30]。并且加入Glu 與Asp 后其面漿糊化焓值有所增大，因此會導致淀粉糊化所需能量變大。但加入Arg 和Lys 兩種堿性氨基酸的結果不同，其中加入Lys 后，其Tc和糊化焓值（ΔH）都有所升高；而加入Arg 后，其Tc和ΔH都有所降低，這可能是由于Arg 的側鏈基團帶有一個胍基基團，胍基化合物一般具有強堿性且在較大范圍內保持正電性，易與帶負電的粒子形成強的兩性離子氫鍵，從而破壞了帶負電的淀粉顆粒結構，使糊化溫度降低[31]。這與陳文婷[32]的研究結果相符。

加入Trp 與Met 兩種非極性氨基酸的峰值溫度都有所降低，而加入Thr 與Gly 兩種中性氨基酸的峰值溫度有所升高，但加入Met 與Gly 后其峰值溫度并無顯著性變化。并且加入Trp、Met、Thr 和Gly 后其面漿糊化焓值有所降低，從1.68 J/g（添加0.0%氨基酸）分別降低到1.31 J/g（添加0.8%Trp）、0.93 J/g（添加0.6% Met）、1.22 J/g（添加0.2%Thr）、1.27 J/g（添加0.4% Gly），這可能是由于氨基酸含有氨基和羧基，具有兩親性，可與淀粉的羥基相互作用，改變環(huán)境pH 值，影響淀粉的糊化性能[33]，而不同氨基酸中含有羥基和羧基等活性基團的數量不同，與淀粉羥基以及水分子間氫鍵發(fā)生的相互作用不同，導致糊化過程中所需能量也有不同。

總的來說，帶電荷的氨基酸對面漿熱力學特性影響較為明顯，可能是由于帶電荷的氨基酸溶于水呈酸堿性，改變了體系的pH 值，并且環(huán)境中的H+和OH-離子會攻擊面漿體系中淀粉顆粒的非晶態(tài)區(qū)域，使淀粉顆粒的雙螺旋結構發(fā)生變化[30,32]，從而影響淀粉糊化等反應所需能量的變化。

2.5 不同種類氨基酸添加比例對面筋蛋白二級結構的影響

面筋蛋白的質量及其空間構象的形成與穩(wěn)定影響著面制品的加工特性及其品質[34]。傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）表征面筋蛋白結構的結果如圖4 所示，面筋蛋白二級結構以β-折疊為主，這與桂俊等[19]研究結果一致。本實驗中對照組（添加0.0%氨基酸）面筋蛋白的β-折疊、α-螺旋、無規(guī)卷曲和β-轉角的含量分別為45.55%、15.43%、17.29%和21.73%。而添加了不同種類外源性氨基酸的面筋蛋白二級結構發(fā)生了不同程度的變化，其中添加Arg和Lys 兩種堿性氨基酸的面漿中面筋蛋白的β-折疊和β-轉角結構含量增加，β-折疊從45.55%分別增加到46.21%、45.99%，β-轉角從21.73%分別增加到21.88%和23.34%；而α-螺旋和無規(guī)卷曲結構含量減少，這與Li 等[35]研究結果相似，這說明添加的Arg 和Lys 和蛋白質之間發(fā)生了一定程度的交聯(lián)反應，使面筋蛋白二級結構中的α-螺旋和無規(guī)則卷曲轉變?yōu)榱甩?折疊、β-轉角結構。此外，在堿性環(huán)境下，氫鍵順序可能發(fā)生了變化，從而導致面筋蛋白二級結構的變化。

圖4 不同種類氨基酸添加比例對面漿面筋蛋白二級結構的影響Fig.4 Effect of differentamino acid additionratioson secondary structures of gluten protein

添加Glu 和Asp 兩種酸性氨基酸后，面漿中β-折疊結構含量減少，從45.55% 分別減少到43.55%和43.87%；α-螺旋和無規(guī)卷曲結構含量增加，其中，α-螺旋結構含量從17.29%分別增加到17.88%和18.61%，無規(guī)卷曲含量從15.43%分別增加到16.62%和16.00%。

添加了Trp、Met、Thr 和Gly 四種氨基酸的面筋蛋白二級結構變化趨勢相似，其中β-折疊和β-轉角結構含量均增加，無規(guī)卷曲含量都減少。因此，不同種類氨基酸的添加會與面筋蛋白之間形成不同的交互作用，從而影響著面筋蛋白二級結構的變化。而蛋白質結構的變化會導致面漿功能特性的變化，其中堿性氨基酸（Arg 和Lys）的添加使β型結構相對含量增加，促進面筋蛋白空間構象剛性的增加[36]，有利于提升面漿的面筋網絡穩(wěn)定性，促進面漿的強度與稠度升高，從而對春卷皮的品質特性產生積極影響。

2.6 不同種類氨基酸添加比例對面漿微觀結構的影響

不同種類氨基酸添加比例的面漿激光共聚焦微觀結構圖如圖5 所示?？瞻讓φ战M面漿的面筋網絡結構較完整、結合較均勻，呈連續(xù)的網格狀。圖中的陰暗部分為面筋網絡孔隙，添加部分氨基酸后面筋蛋白網絡孔隙率減少，說明部分氨基酸的添加對面筋網絡結構具有強化作用。

圖5 不同種類氨基酸添加比例面漿的激光共聚焦微觀結構圖Fig.5 CLSM of the batter with different amino acid addition ratios

加入1% Arg 后，面漿面筋網絡結構變得緊密，孔隙數量減少而網絡孔隙的孔徑大小增大，其結構不均勻；加入1% Lys 后，面漿所形成的面筋網絡結構部分網絡孔隙的孔徑增大，其結構粗糙且不均勻；加入1% Glu、1% Asp 和1%Trp 的面漿面筋網絡結構較為粗糙，其中添加1% Asp 和1% Trp 后，面筋網絡結構孔隙率有所減少但其部分網絡孔隙孔徑增大；添加1% Met 后使其網絡孔隙的孔徑明顯減小，結構更加緊密；加入1% Thr 和Gly 的面漿面筋網絡結構較不均勻。總體來說，氨基酸的加入不同程度的改變了面漿面筋網絡結構的連續(xù)性，而部分氨基酸的加入使面漿的面筋網絡孔隙減少，結構連接更緊密。

3 結論

不同種類外源氨基酸的添加對面漿體系產生了一定的影響。堿性和酸性氨基酸的加入增加了面漿粘度，降低了面漿析水率，使面漿體系中游離水含量減少，同時使面漿的蛋白面筋網絡結構強度增加，面漿體系連接更緊密。Lys、Glu 和Asp 三種帶電荷的氨基酸提高了面漿熱力學特性中Tp和Tc，面漿中淀粉糊化所需能量增加。中性和非極性氨基酸的加入降低了面漿的粘度，提高了面漿析水率，但對面漿熱力學特性影響較??；增加了面筋蛋白二級結構中β-折疊和β-轉角結構含量，減少了無規(guī)卷曲含量，面筋網絡結構連接緊密但不均勻。本研究結果為理解氨基酸在面制品中的應用提供了相關理論參考。