小麥配粉對生鮮面品質的影響

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(河南農業大學 食品科學技術學院,河南 鄭州,450002) 2(農業農村部大宗糧食加工重點實驗室,河南 鄭州,450002) 3(陜西陜富面業有限責任公司,陜西 咸陽,712000)4(河南農業大學 理學院,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品質量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可以滿足所有的質量要求[1];不同品種、不同年份生產的小麥粉品質也存在顯著差異。利用優質小麥資源進行配粉,不僅可以改善小麥粉的品質特性,還可以平衡不同生產地區和年份造成的小麥品質波動,進而生產出符合食品加工需求的各種優質小麥專用粉[2]。因此,在食品生產中,配麥或配粉技術的應用越來越廣泛。

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]、粉質特性[8-9]、面團流變學特性[2, 10]的影響為目的,關于配粉對生鮮面的二級結構、水分分布等的研究鮮有報道。因此,本文選用中原地區廣泛種植的普通小麥(PM)與4個國內外面筋指數和穩定時間較高的優質小麥品種X26、J1、J2和AM進行配粉,研究配粉對生鮮面品質的影響,分析配粉后生鮮面的蛋白二級結構、水分遷移、質構、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。

1 材料與方法

1.1 材料

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

1.2 儀器與設備

LSM20實驗磨粉機,河南茂盛機械制造有限公司;JHMZ 200針式和面機、JMTD 168/140試驗面條機,北京東方孚德技術發展中心;CR-400色度儀,日本柯尼卡美能達傳感有限公司;InfratecTM 1241近紅外谷物品質分析儀,FOSS(北京)有限公司;JJMS54S面筋洗滌儀、JLZM面筋離心指數測定儀,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

利用實驗磨粉機(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

按優質小麥粉占比20%、40%和60%的質量比與PM進行配粉。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 面粉品質測定

蛋白質含量測定:按照GB/T 24871—2010《糧油檢驗 小麥粉粗蛋白質含量測定 近紅外法》采用InfratecTM 1241近紅外谷物品質分析儀進行測定?；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分析儀進行測定;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;面筋指數測定:按照LS/T 6102—1995《小麥粉濕面筋質量測定法面筋指數法》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軟件進行數據處理和計算。

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→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序列進行掃描。參數設置為:采樣頻率200 kHz,采樣點數72 008,采樣間隔時間400 ms,回波個數2 000,回波時間0.18 ms,累加次數128。

1.3.7 生鮮面條質構的測定

生鮮面條的質構特性,參照溫婭晴等[14]方法,使用采用質構儀對其進行全質構分析(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評價》附錄B,由10名經過感官評價培訓的食品專業的研究生組成感官評價小組對生鮮面條進行感官評價并打分,結果取平均值。

1.3.9 數據處理

通過Excel 2019對數據進行分類匯總,使用SPSS 20.0處理數據,Origin 8.5分析作圖。通過單因素方差分析(ANOVA)和Duncan多范圍檢驗進行顯著性分析(P<0.05)。每組試驗重復3次以上,結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 小麥粉的基本品質指標

不同品種小麥粉的基本品質指標如表1所示,5種小麥粉均符合LS/T 3202—1993《面條用小麥粉》。根據蛋白質含量、濕面筋含量及穩定時間3個指標可以發現,PM為中筋小麥品種,J1和X26為強筋小麥,J2和AM為中強筋小麥。小麥蛋白質品質包括數量品質和質量品質,小麥粉中的蛋白質含量表示的是數量品質,蛋白質組成則對質量品質起決定性作用。其中,J1的蛋白質含量為15.20%,顯著高于其他4種小麥粉(P<0.05);AM的蛋白質含量最低(11.75%),但面筋指數達到93.53%,顯著優于PM、J1和J2(P<0.05),說明AM的蛋白質質量品質較優。

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

2.2 不同比例配粉的品質分析

如表2所示,當PM搭配其他任意一種小麥粉(X26/J1/J2/AM)時,配粉后的面筋指數和L*值顯著高于原粉(P<0.05)。除AM組外,其他組的蛋白質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組的蛋白質和濕面筋含量最高,為14.30%和37.23%。面筋指數的變化與蛋白質和濕面筋含量有所不同,各處理組隨著添加量的增加,面筋指數呈現增加的趨勢。說明面粉的蛋白質特性可以通過優質麥面粉進行配粉得到有效改善;但品種不同,配粉后對蛋白質、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]學者的研究結果一致。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,原因是蛋白質互補的疊加效應,性質完全不同的2種小麥也可生產出質量較好的面粉[15]。

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

2.3 配粉對面筋蛋白二級結構的影響

用FTIR對面筋蛋白樣品的二級結構進行分析,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,常被用來指認蛋白質的二級結構[16-17]。其中1 610～1 640 cm-1為β-折疊結構的特征吸收,1 640～1 650 cm-1波段的峰面積表示無規則卷曲含量,1 650～1 658 cm-1為α-螺旋的特征吸收,1 660～1 700 cm-1為β-轉角的特征吸收[12, 18]。經測定后發現,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,而是改變了表3中面筋蛋白二級結構的含量。

a-強筋小麥;b-中強筋小麥圖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構的影響。在面筋蛋白的二級結構中,β-折疊所占的比例較大,說明面筋蛋白二級結構以β-折疊為主,這與桂俊等[16]、黃蓮燕等[19]學者的研究結果一致。由表3可知,與原粉相比,優質小麥粉的添加會增加β-折疊和α-螺旋的含量,且有序結構α-螺旋和β-折疊所占的比例之和顯著高于原粉(P<0.05),而無序結構β-轉角的含量會下降。α-螺旋結構是一種穩定、堅韌而富有彈性的結構,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,面筋強度越好;β-轉角和無規則卷穩定性較低[21]。表明配粉后,蛋白質組分交聯度增加,蛋白質分子內和分子間相互作用力增強,提高了蛋白質二級結構的穩定性,形成了更緊湊的面筋蛋白結構。強筋小麥X26和中強筋小麥AM的添加使面筋蛋白有較多的β-折疊和α-螺旋結構,這說明其面筋蛋白結構更加穩定且有序。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構也不同,經配粉后,在水合作用下,通過SH—SS交換或在分子水平上發生非共價相互作用(氫鍵或疏水),誘導大分子聚集,改變了面筋的二級結構[22]。較大分子質量的麥谷蛋白,在分子內和分子間二硫鍵作用下形成更大的網絡結構,醇溶蛋白填充其間,共同賦予面筋蛋白特殊的黏彈性;且只有當麥谷蛋白和醇溶蛋白的比例恰當時,形成的面筋網絡結構才具有良好的黏彈性質[23]。

表3 配粉對面筋蛋白二級結構的影響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。LF-NMR技術可以用來測定物料的水分含量、狀態和分布,對食品無需侵入和破壞就能實現動態測量水分的分布,因此廣泛應用在食品研究及相關領域[24-26]。經測定發現,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表示生鮮面中強結合水、弱結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,原粉經配粉處理后,強結合水的相對含量顯著增加,弱結合水的相對含量顯著下降(P<0.05),說明結合于蛋白質、淀粉等大分子之間的弱結合水向用于完善面條結構的強結合水轉化,與面筋蛋白或淀粉結合更緊密[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)。出現這種現象可能是因為小麥品種不同,面筋組分也不同,經配粉后面粉的蛋白質組分含量及比例,蛋白質分子的種類等發生改變,而面筋蛋白可直接與水分子發生水合作用[30],使得截留水分子的能力增強,面筋蛋白結構越牢固,與水結合的越緊密,深層結合水的占比就越大。

2.5 配粉對生鮮面質構特性的影響

面條的質構特性對面條品質的感官評價影響關系很大,煮后面條TPA、剪切、拉伸等指標中的參數均反映了面制品質量的高低[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,測定結果如表5所示。由表5可知,各處理組的硬度、剪切力、剪切強度和拉斷力均高于原粉,且硬度、剪切力和剪切強度顯著高于原粉(P<0.05)。隨著添加量的增加,質構特性呈現增加趨勢;當添加量為60%時,PJ1組的硬度達到了6 017.30 g,顯著高于其他各處理組,且PJ1-3組的蛋白質含量(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]的研究結果一致。出現這種情況的原因是優質小麥粉的蛋白質數量和質量優于PM,混合粉中面筋含量增多,強化了面筋網絡結構,使得面條強度提高。對于PA組,盡管PM的蛋白質數量優于AM,但在質量品質方面劣于AM,所以隨著AM添加量的增加,蛋白質含量呈下降趨勢,而濕面筋含量和面筋指數逐漸增加。這也與面筋蛋白二級結構中有序結構α-螺旋和β-折疊所占的比例之和以及制得生鮮面中強結合水所占比例均高于原粉的結果一致。

表5 配粉對生鮮面質構特性的影響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

消費者對產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、表面狀態和總評分均高于原粉所制得的生鮮面,這與生鮮面質構特性的測定結果相一致,說明優質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組的蛋白質含量高,面團強度大,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]。且當添加量為60%時,PJ1組的蛋白質含量、濕面筋含量顯著優于各處理組,但感官評定中的色澤指標顯著低于其他各組,可能因為蛋白質中含有氮元素,而在非酶褐變反應中黑色素的生成過程中需要氮元素的參與;同時,如果蛋白質的含量高,那么淀粉的含量就會相對減少,所制得的面條質地較為緊密,反射光減少;此外,也有學者認為蛋白質含量與吸水率呈正相關,面團的水分活度隨吸水率的增加而增加,從而促進了面粉中的PPO更容易與酚底物反應,更好地表達活性[34]。所以一般認為,中國面條以面粉蛋白質含量12%～13%為佳。此外由于目前的面條感官評分系統中色澤與表面狀態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 結論

通過本研究發現,在中筋小麥粉中添加優質粉后,配粉的面筋指數和面粉明亮值L*會顯著升高。在面筋蛋白二級結構方面,有序結構α-螺旋與β-折疊之和顯著高于原粉,促進面筋蛋白向穩定結構轉變;配粉后,生鮮面中水分分布發生變化,強結合水的相對含量顯著增加;生鮮面的質構特性和感官評價經配粉后也顯著高于原粉。綜上,中筋小麥與優質小麥經配粉處理后,面筋蛋白二級結構和水分分布的變化與生鮮面品質的提升具有密切的關系;添加60%的X26或AM時,生鮮面的品質最佳;當小麥粉的濕面筋含量為32%～34.5%、面筋指數>86%時,制備出來的生鮮面品質較好。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律等方面的研究,本文并未涉及,因此在后續的研究中可加強此方面的研究,為面筋蛋白結構的變化和面條品質的提升奠定基礎。