小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布和食用品質的影響

郝 明 ， 周惠明 *，2

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫214122；2.現代糧食流通與安全協同創新中心，江蘇 南京 210023）

莜麥又稱為裸燕麥，是一種營養豐富的雜糧，主要產地在內蒙古、河北等地。莜麥的蛋白質、維生素含量居于谷物的首位。莜麥一般需要經過炒制，制粉，然后制成食品[1]。莜面是用莜麥粉制作的面條，是人們喜愛的一種傳統食品。

由于莜麥粉不含面筋蛋白，與其它雜糧一樣，制成的面條品質較差。國內有學者通過擠壓成型的方式改善雜糧面條品質，如魏益民等[2]利用雙螺桿擠壓機研究水分含量和擠壓溫度對蕎麥和玉米面條的影響；有學者使用添加劑來改善雜糧面條的品質，如馬薩日娜等[3]通過添加玉米淀粉、沙篙膠等添加劑改善燕麥方便面的品質；趙麗芹等[4]研究了在莜麥粉中加入質量分數30%小麥粉，通過擠壓、冷凍等工序，制成冷凍莜面的工藝。

為改善冷凍莜面的加工特性和食用品質，使之具有食用方便、口感好、保質期長的特點，作者研究了小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布和食用品質的影響，旨在為莜面食品的工業化生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

莜麥粉（水分質量分數為12.31%，蛋白質質量分數為8.25%，脂肪質量分數為3.22%，灰分質量分數為0.77%）：內蒙古蒙清農業科技開發有限責任公司產品；小麥面筋蛋白（水分質量分數為6.35%，蛋白質質量分數為77.76%，脂肪質量分數為0.44%，灰分質量分數為0.60%）：安徽瑞福祥食品有限公司產品；異硫氰酸熒光素（FITC）、羅丹明B：美國Fluka公司產品。

1.2 儀器與設備

20442HP和面機：加拿大雷鳥食品機械有限公司產品；饸饹機：金匯緣食品機械有限公司產品；MDF-U5412超低溫冰箱：日本三洋電器集團產品；物性測試儀：英國SMS公司產品；DSC8500差示掃描量熱儀：Perkin Elmer有限公司產品；RVA4500快速黏度分析儀：瑞典Perten儀器公司產品；核磁共振分析儀：紐邁有限公司產品；LSM710激光共聚焦顯微鏡：德國蔡司公司產品；CM1950冰凍切片機：德國徠卡公司產品；K9840自動凱氏定氮儀：上海海能實驗儀器有限公司產品。

1.3 實驗方法

1.3.1 冷凍莜面的制作工藝流程 將莜麥粉質量的 0%、6%、8%、10%、12%、14%加入小麥面筋蛋白放入和面機中混合均勻，加入60℃一定量的去離子水，保證面團的水分質量分數為48.84%。和面機的轉速為2 r/s，和面時間為5 min，將和好的面團放入密封容器醒發5 min，醒發好的面團放入饸烙機的擠壓腔內，擠壓桿下降的速度為2 cm/s，擠壓好的莜面使用鋼絲切斷后，放入1 000 W的電爐燒開的水中。初煮至最佳蒸煮時間，撈出莜面放入5℃的冷水中冷卻1 min，撈出瀝干1 min。4.5號自封袋裝入20根莜面，-40℃速凍，待中心溫度降到-18℃后，放入-18℃冰箱凍藏待用。復煮時，將沒有解凍的冷凍莜面放入微沸的去離子水中煮制60 s，期間使用筷子翻動。

1.3.2 冷凍莜面的蒸煮損失的測定 制作生莜面并稱取100 g，用1 000 W的電爐上煮沸1 000 mL的去離子水，生莜面放入沸水中煮至最佳蒸煮時間，莜面冷卻速凍后進行凍藏，收集煮莜面的湯，使用電磁爐蒸發其中的水分，使其體積下降到100 mL，冷卻到室溫后轉移到500 mL容量瓶定容。量取100 mL定容液于250 mL已恒重的燒杯中，在紅外爐上蒸發掉大部分水分后，將燒杯轉移到105°C烘箱中烘至恒重。燒杯的質量增加量為m1，冷凍莜面的質量為m2。在1 000 W的電磁爐煮沸的去離子水中復熱60 s后測定復煮損失，測定方法與初煮損失類似，在紅外爐上蒸發掉大部分水分后，將燒杯轉移到105°C烘箱中烘至恒重，燒杯的質量增加量為m3。L1為冷凍莜面的初煮損失率（%）；L2為復煮損失率（%）。按以下公式計算：

式中：m1為冷凍莜面初煮時燒杯質量增加量，（g）；m2為復煮的冷凍莜面的質量，（g）；m3為冷凍莜面復煮時燒杯質量增加量，（g）。

1.3.3 冷凍莜面斷條率的測定 將生莜面使用1000W的電爐煮制后，撈入5℃冷水中，斷裂莜面的總數為N1，饸饹機磨頭的孔數即莜面的總數為N2，數出20根莜面放入4.5號自封袋，速凍后冷凍。冷凍莜面復煮60 s，斷裂的莜面的總數為N3，B1為冷凍莜面的初煮斷條率（%）；B2為復煮斷條率（%）。按以下公式計算：

式中：N1為冷凍莜面初煮時斷面數，根；N2為初煮冷凍莜面總數，根；N3為冷凍莜面復煮時斷面數，根。

1.3.4 冷凍莜面質構的測定 參照 Luo等[6]的方法測定冷凍莜面的質構特性。冷凍莜面復煮60 s后使用A/LKB-F探頭進行物性分析，測試速度為1 mm/s，測試后速度為1 mm/s，距離為10 mm，每個樣品做10次平行。

1.3.5 冷凍莜面的感官評價 選擇10名經過訓練的感官評價員 （20～50歲的男女比例為1∶1），參考SB/T10068-92“面條質量評價標準”從色澤、表觀狀態、適口性、韌性、黏性、斷條和食味 7個方面對冷凍莜面進行感官評價。

1.3.6 莜麥粉快速黏度分析 （RVA） 參考GB/T 24853-2010分別測定小麥面筋蛋白質添加質量分數分別為 0%、6%、8%、10%、12%、14%的莜麥粉的糊化黏度[7]。

1.3.7 冷凍莜面的可凍結水質量分數測定 參照鄭子懿[8]的方法測定冷凍莜面的可凍結水質量分數。Hw為可凍結水的焓變，W1為冷凍莜面的可凍結水質量分數（%）。按照以下公式進行計算：

式中：Hw為冷凍莜面的熔化焓值，（J/g）；Hi為純水結冰的熔化焓值，（J/g）；Tw為冷凍莜面的質量分數，（%）。

1.3.8 冷凍莜面核磁共振成像分析（MRI） 不同小麥面筋蛋白添加質量分數的冷凍莜面復熱后，用2張濾紙吸去莜面表面多余水分，取1根直的復熱的莜面放入2 mL樣品瓶中，使莜面高度不超過3 cm，用生料帶封口，將其放入核磁共振成像儀的線圈中，進行測試，然后使用偽彩軟件進行圖像處理。

1.3.9冷凍莜面的微觀結構測定 （CLSM） 參考Silva等[9]的方法使用激光共聚焦顯微鏡觀察冷凍莜面的微觀結構。

1.3.10 數據處理與分析 采用SPSS 20和Origin 9.0處理數據和繪圖。

2 結果與分析

2.1 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復煮的蒸煮損失的影響

蒸煮損失反映面條在煮制過程中干物質的損失，也反映面條的糊湯程度，是評價面條品質好壞的重要指標，面條糊湯越嚴重，蒸煮損失越大[10]。趙煜等[11]通過在馬鈴薯面條中添加小麥面筋蛋白的方式，降低面條的烹煮損失率。吳港城等[12]通過添加一定量的小麥面筋蛋白到小麥面條中，也發現面條的蒸煮品質提升。由圖1可知，小麥面筋蛋白的添加質量分數由6%增加到10%，冷凍莜面初煮和復煮的蒸煮損失都顯著（P＜0.05）下降。這可能由于添加6%到10%的小麥面筋蛋白，吸水形成面筋網絡結構，將莜麥淀粉固定在網絡結構中，使淀粉溶出減少。當小麥面筋蛋白的添加質量分數由10%增加到14%時，冷凍莜面初煮和復煮的蒸煮損失沒有明顯變化。這可能由于繼續添加小麥面筋蛋白對面筋網絡結構的促進效果不明顯。當小麥面筋蛋白的添加質量分數為10%時，冷凍莜面初煮和復煮的蒸煮損失的改良效果明顯。

圖1 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復煮的蒸煮損失的影響Fig.1 Effect of gluten addition on cooking loss of precooking and reheating frozen oat noodles

2.2 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復煮的斷條率的影響

莜面的斷條率反映莜面煮制后的碎面量，表征莜面的品質。由圖2可知，小麥面筋蛋白的添加質量分數由6%增加到10%，冷凍莜面初煮和復煮的斷條率都顯著（P＜0.05）下降。這可能由于加入適量小麥面筋蛋白，吸水形成面筋網絡結構，冷凍莜面的結構增強，不易斷裂。當小麥面筋蛋白的添加質量分數由10%增加到14%時，冷凍莜面初煮和復煮的斷條率沒有明顯變化。這可能由于繼續添加小麥面筋蛋白對面筋網絡結構的促進作用不明顯。當小麥面筋蛋白的添加質量分數為10%時，冷凍莜面初煮和復煮的斷條率的改良效果明顯。

圖2 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面初煮和復煮的斷條率的影響Fig.2 Effect of gluten addition on broken rate of precooking and reheating frozen oat noodles

2.3 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面的復煮剪切強度的影響

利用質構儀剪切莜面來模擬咀嚼的過程，剪切強度作為評價冷凍莜面品質的又一重要指標，當小麥面筋蛋白的添加質量分數為6%到8%時，冷凍莜面的剪切強度下降，可能由于少量小麥面筋蛋白的加入，破壞淀粉的凝膠結構，所以剪切強度下降。當小麥面筋蛋白的添加質量分數為10%到14%時，冷凍莜面的剪切強度增加，可能由于小麥面筋蛋白添加質量分數增加，面筋的網絡結構增強，所以冷凍莜面的剪切強度更大。添加質量分數8%～10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面品質較好，與感官評價的結果相吻合。

圖3 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面剪切強度的影響Fig.3 Effect of gluten addition on shear strength of frozen oat noodles

2.4 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面感官評價的影響

添加一定量的小麥面筋蛋白，面條的感官品質提升[13]。表1為添加小麥面筋蛋白后的冷凍莜面感官結果。添加小麥面筋蛋白后，冷凍莜面的色澤沒有明顯變差，但表觀狀態明顯變好。添加質量分數10%的小麥面筋蛋白，冷凍莜面的適口性提升，但是添加質量分數為12%到14%時，冷凍莜面適口性變差。添加小麥面筋蛋白后，韌性提高，黏性下降，斷條率也明顯下降，食味品質有所下降。加入小麥面筋蛋白后，冷凍莜面的感官結果變好。添加質量分數10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面的感官評分明顯高于空白組的冷凍莜面。當小麥面筋蛋白添加質量分數為10%到14%時，感官評分沒有明顯提高。

2.5 添加小麥面筋蛋白對莜麥粉糊化黏度的影響

通過RVA測得在加熱和冷卻過程中莜麥粉糊化特性的變化，莜麥粉的糊化特性與體系中淀粉顆粒的膨脹和破裂有關[14]。隨著小麥面筋蛋白添加質量分數的增加，莜麥粉的峰值黏度明顯減小，出峰時間提前，谷值黏度和最終黏度都明顯減小。與熊柳等[15]人的研究結果一致。

圖4 添加小麥面筋蛋白對莜麥粉糊化黏度的影響Fig.4 Effect of gluten addition on paste viscosity of oat flour

圖5 添加小麥面筋蛋白對莜面可凍結水質量分數的影響Fig.5 Effect of gluten addition on frozen water content of oat noodles

2.6 添加小麥面筋蛋白對莜面可凍結水質量分數的影響

可凍結水質量分數的測定原理是自由水和凍結束縛水結晶行為的不同，可利用DSC測定可凍結水質量分數[16]。可凍結水含量反映冷凍莜面中形成冰晶的水分含量，可凍結水質量分數低的冷凍莜面品質較好。小麥面筋蛋白添加質量分數為6%的冷凍莜面的可凍結水含量高于空白組。這可能由于加入少量小麥面筋蛋白破壞了原有的淀粉凝膠結構，導致冷凍莜面的可凍結水含量上升，冷凍莜面結合水的能力下降。小麥面筋蛋白添加質量分數由6%增加到14%，冷凍莜面的可凍結水質量分數明顯下降，這可能由于面筋網絡結構的增強，導致冷凍莜面結合水的能力增強。

表1 不同小麥面筋蛋白添加質量分數的冷凍莜面的感官評分表Table 1 Sensory quality of frozen oat noodles with different contents of gluten

2.7 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面水分分布的影響

使用MRI觀察冷凍莜面的水分分布，冷凍莜面的表面呈紅色，表明 H質子密度高，水分質量分數高；中心呈綠色，表明H質子密度低，水分質量分數低。圓形面條經過煮制后，水分分布狀態為同心圓較好。國內外有學者通過MRI研究面團和面條的水分分布來研究面條品質的優劣。Lai等[17]利用MRI技術研究了小麥面條在煮制和儲藏過程中水分的遷移，發現面條的煮制時間和儲存時間影響水分的遷移。Bernin等[18]研究認為面條煮制過程中，表面到內部淀粉逐漸吸水溶脹，表面水分質量分數高，內部水分質量分數低。Irie等[19]通過MRI觀察不同煮制時間的面條的水分分布情況，發現面條外表面快速吸水膨脹，水分呈現同心圓分布。未添加小麥面筋蛋白的冷凍莜面的水分擴散，水分分布無明顯梯度。可能由于空白組的冷凍莜面沒有面筋網絡結構，淀粉形成的凝膠結構中的水分易擴散，冷凍莜面水分分布不佳，進而影響冷凍莜面口感。添加質量分數10%的小麥面筋蛋白，冷凍莜面水分呈現同心圓梯度分布，外層水分質量分數高，內層水分質量分數低，冷凍莜面的水分分布更好，反映在宏觀品質上為不粘牙、沒有明顯黏連、彈性較好。這與冷凍莜面的感官結果一致。

圖6 不同小麥面筋蛋白添加質量分數的冷凍莜面的核磁共振成像圖Fig.6 MRI of frozen oat noodles with different contents of gluten

2.8 添加小麥面筋蛋白對冷凍莜面的微觀結構的影響

激光共聚焦顯微鏡能夠觀察食品中淀粉和蛋白的分布及形態[20]。GUO等[21]使用CLSM發現加堿促進蛋白質的交聯，形成蕎麥面中連續的蛋白質網絡結構。圖7中，淀粉糊化呈現片狀結構，添加小麥面筋蛋白后，淀粉分布與形態圖無明顯變化 。a2到f2為冷凍莜面的蛋白質分布及形態圖。隨著小麥面筋蛋白添加質量分數的增加，蛋白質呈現連續分布，形成良好的蛋白質網絡結構。a3到f3為冷凍莜面的淀粉和蛋白質的復合圖。從圖中可以看出，添加質量分數8%到10%的小麥面筋蛋白，與空白組相比，黑色孔隙明顯減少，冷凍莜面被冰晶破壞的程度減小，淀粉填充率升高，冷凍莜面微觀結構更加致密，與蒸煮損失減少和韌性彈性提高的品質相吻合。

圖7 不同小麥面筋蛋白添加質量分數冷凍莜面的激光共聚焦圖Fig.7 CLSM of frozen oat noodles with different contents of gluten

3 結 語

隨著小麥面筋蛋白添加質量分數的增加，冷凍莜面的初煮和復煮的蒸煮損失明顯下降，初煮和復煮的斷條率明顯下降。當添加質量分數超過10%時，冷凍莜面的初煮和復煮的蒸煮損失，初煮和復煮的斷條率沒有明顯變化。添加10%小麥面筋蛋白的冷凍莜面質構和感官較未添加小麥面筋蛋白的冷凍莜面顯著（P＜0.05）改善。添加10%的小麥面筋蛋白后，冷凍莜面熟制過程中的黏度下降，莜面的粘連程度下降；可凍結水含量下降；MRI圖像表明冷凍莜面的水分呈現同心圓梯度分布；CLSM圖像表明冷凍莜面中黑色孔隙少，冰晶破壞小，微觀結構致密。這些內在結構與主要組分的變化均表明冷凍莜面品質提升。