乳清濃縮蛋白對面條黏性的影響

陳舒涵 包玉龍 周 鵬

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，無錫 214122)

乳清蛋白是由干酪生產過程中所產生的副產品乳清，經過濃縮精制而得的一類蛋白質。乳清經過澄清、超濾、干燥等過程后得到的產物就是乳清濃縮蛋白(Whey protein concentrate，WPC)，過濾程度的不同可以得到蛋白質量分數從34%～80%不等的產品。它們不僅容易消化，而且還具有高生物價、高消化率、高蛋白質功效比和高利用率，是公認的人體優質蛋白質補充劑之一。由于乳清蛋白具有很多獨特的功能特性，合理利用這些功能特性能夠使食品的品質大大改善[1]。面條因其方便、營養及適口性，在全球的消費量不斷增加[2]。但面條的主要原料小麥粉中蛋白質含量和質量都不能完全滿足人體對蛋白質的需求[3]，小麥的蛋白質量分數一般不超過15%，并且賴氨酸含量相對不足，而乳清蛋白中含有豐富的賴氨酸，向面條中添加適量的乳清濃縮蛋白，可以有效提高蛋白質含量并補充人體必需氨基酸，增加面制品的營養價值。目前對面條蛋白強化的研究多使用大豆蛋白或大豆粉，關于乳蛋白的添加的報道并不多見。而其他面制品中已有添加乳蛋白的研究，例如向面包[4]和印度薄餅[5]中添加WPC，可以提高蛋白質和礦物質含量，并發現較低添加量對面團的流變學特性有正面影響，同時對感官品質有提高或沒有負面影響，因此可以嘗試通過添加WPC，在提高面條營養特性的同時，改善面條的食用品質。本研究在預實驗過程中發現添加乳清濃縮蛋白能對面條煮后粘連結塊變“坨”的現象有改善作用，而面條變“坨”會嚴重影響面條的口感，解決煮后黏連十分重要，因此本實驗研究了不同添加量的WPC的對面條黏性的影響并初步探究其機理，為開發乳清蛋白強化面條提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料

乳清濃縮蛋白80(熱穩型，水分4.40%，灰分4.85%，粗蛋白74.88%，粗脂肪0.45%)；多用途麥芯小麥粉(水分13.58%，灰分0.46%，粗蛋白10.47%，粗脂肪0.78%)；食鹽。

1.2 主要設備與儀器

K1302自動定氮儀，FARINOGRAPH-E粉質儀，YR-220型英潤電動小型壓面機，TA-XT Plus型質構儀，Hitachi TM3030掃描電子顯微鏡。

1.3 方法

1.3.1 原料基本成分的測定

原料水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪分別按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016的方法進行測定。

1.3.2 混合粉粉質特性的測定

粉質特性按照GB/T 14614—2006的方法進行測定。

1.3.3 濕面筋含量的測定

濕面筋含量按照GB 5506.1—2008濕面筋測定法(水洗法)的方法進行測定。

1.3.4 面條的制作方法

以0%、4%、8%、12%、16%、20%的乳清濃縮蛋白粉取代對應質量的小麥粉充分混合均勻，將3 g食鹽溶解于適量水加入200 g混合粉中，在和面機上攪拌10 min，使料胚成為松散的顆粒面團狀；室溫下將面團靜置30 min；用面條機反復壓延6次，最終面片厚度為1 mm；用3.0 mm寬的面刀進行切條備用。

1.3.5 面條蒸煮品質的測定

參考李向陽等[6]的實驗方法測定不同WPC添加量面條的最佳蒸煮時間、干物質損失率和干物質吸水率。

1.3.6 面條煮后的黏結情況

稱取約100 g面條樣品煮至最佳蒸煮時間，用自來水沖洗10 s，分裝于培養皿中，放置0、2、5、10、20、30、40 min，用筷子挑起表面的兩根面條至8.5 cm高度觀察，比較不同面條的黏連于挑起面條的情況。

1.3.7 面片表面黏性的測定

將面片切為7 cm×7 cm方形，每次取7個面片，放入盛有500 mL沸騰蒸餾水的燒杯中，煮至最佳蒸煮時間后迅速撈出，過冷水后放到濾紙上瀝干1 min，放置0、2、5、10、20、30、40 min，使用質構儀Cooking Lasagne程序進行測試。質構儀探頭：HDP/PFS。運行參數：測前速度1 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測后速度5 mm/s，作用力450 g，接觸時間3 s，觸發力20 g。

1.3.8 面條TOM(Total Organic Matter)值的測定

稱取100 g面條放入1 L沸水中煮至最佳蒸煮時間，按照張玲[7]的方法進行測定，并另取10 mL面條沖洗水，在105 ℃烘干至恒重。

1.3.9 面條的微觀結構(SEM)

煮前面條參考張劍等[8]的方法，煮后面條參考師俊玲等[9]的方法進行處理，置于SEM下對不同WPC添加量面條的表面進行掃描觀察。

1.3.10 數據統計與分析

每批次面條制作5個平行樣品，每項指標均采取隨機測試3個平行樣品，取3次測試結果的平均值做統計分析；采用SPSS 20.0對所得數據進行方差分析和顯著性分析；采用Origin2018制圖。

2 結果與分析

2.1 添加不同量的乳清濃縮蛋白對面團粉質曲線的影響

粉質曲線可以反映面團的流變學特性，表1的結果表明，添加乳清濃縮蛋白對面條粉質特性有較大影響。添加量從0%～20%變化時，面團的吸水率不斷減小，形成時間不斷增加；WPC添加量為4%時面團的穩定時間最長，粉質質量指數最高，而超過4%后面團的穩定時間縮短，粉質質量指數降低，且弱化度顯著高于原小麥粉，面團的筋力減弱。

表1 不同添加量對面團粉質參數的影響

乳清濃縮蛋白使面團的形成時間延長，可能是乳清蛋白的添加影響混合粉吸水的速率，減緩面團成熟，因而延長了調制小麥粉的時間，添加乳清濃縮蛋白后面團的吸水率降低也與這一點相符。小麥粉粉質曲線中穩定性是所有參數中最重要的參數，它是反映小麥粉面筋質量的可靠參數[10]，WPC添加量為4%時面團對面筋質量有顯著提高的效果，而更高的添加量則會降低小麥粉的面筋質量。有研究認為，添加非面筋蛋白后面團筋力的減弱是由于面筋蛋白被稀釋了[11-12]，也有研究對添加大豆蛋白的面團進行了電泳實驗，結果表明大豆蛋白與面筋蛋白之間存在相互作用，認為大豆粉增加了巰基濃度，可以與面筋蛋白中的二硫鍵發生巰基二硫鍵之間的交換反應，從而減弱了面筋的網絡結構，對面團的流變特性產生負面影響[13-14]，Lamacchia等[15]也發現，添加脫脂大豆粉的意大利面與不添加的相比，游離巰基含量升高而二硫鍵含量降低，認為大豆蛋白會破壞面筋蛋白的二硫鍵，較高的WPC添加可能也會由于稀釋或破壞二硫鍵的原因降低面筋質量。

2.2 添加不同量的乳清濃縮蛋白對面筋特性及蒸煮特性的影響

面筋含量對面條品質的影響極為重要，面筋含量的多少，決定了面條和面團工藝性能的好壞。面筋含量越高，面團的彈性、韌性及延伸性越好，故所形成的面條其熟斷條率越低，爽滑感越好并耐煮制和耐咀嚼[16-17]。面條烹煮過程中，面筋蛋白吸收水分形成網絡結構，阻止水分和淀粉從面條中溶出[18]。蒸煮時，面條中可溶性固形物溶出的多少與面條結構的緊密度有關，固形物溶出的越少，面條品質越高[19]。從表2可以看出，隨著乳清濃縮蛋白添加量的增加，濕面筋含量呈顯著下降趨勢，面條的最佳蒸煮時間增長，干物質損失率和干物質吸水率均增加。

表2 不同添加量對面筋特性及蒸煮特性的影響

乳清濃縮蛋白的添加使混合粉的絕對蛋白含量上升，但濕面筋含量降低，而在小麥粉中添加不同比例的脫脂豆粉和大豆蛋白酶水解產物也有相似的結果[20-21]。在面條制作的過程中，小麥粉中的醇溶蛋白和麥谷蛋白形成面筋網絡結構，但WPC不能形成面筋網絡，過高的添加量對面筋有稀釋作用，同時破壞了網絡結構，減少了可以滯留在網絡結構中的淀粉顆粒，因此降低了測得濕面筋的質量。胡新中等[22]的研究表明，面條的蒸煮損失與濕面筋含量呈顯著負相關。添加WPC后，面筋含量相對減少，且WPC的添加可能對面筋網絡結構造成一定的破壞，面筋網絡束縛淀粉顆粒的能力下降，導致蒸煮過程中的淀粉顆粒溶出，使干物質損失率增加。李向陽等[6]向面條中添加了不同量的大豆分離蛋白，同樣造成最佳蒸煮時間的延長，干物質吸水率升高，可能是蛋白與淀粉競爭吸水，減緩了淀粉糊化的速率，使“白芯”消失的時間增長，同時總體的吸水率提高。

2.3 添加不同量乳清濃縮蛋白對面條煮后的黏結情況的影響

煮后的面條經過長時間放置容易相互黏連變“坨”，嚴重影響面條口感，而WPC的添加對面條的黏結有改善的效果。結果表明，未添加WPC的面條放置2 min挑起時已有少量面條因黏性被一同挑起，5 min后粘連情況明顯；4%WPC添加量的面條在放置30 min后才出現少量黏結情況；8%以上WPC添加量的面條在放置40 min后依然沒有明顯的黏連，表明少量的WPC添加即能明顯改善面條煮后的黏結情況。

2.4 添加不同量乳清濃縮蛋白對面片表面黏性的影響

面條煮后的放置過程中，表面水分逐漸散失，水分的潤滑作用被減弱，導致面條表面的黏性顯著增大[23]。圖1表明，對于放置時間相同的面條，WPC添加量越高的面條表面黏性越小；隨著放置時間的增加，添加不同量WPC的面條的表面黏性均為增大的趨勢，且WPC添加量越高，面條表面黏性增大的程度越小，這可能是面條表面引起面條黏連的物質減少造成的。

圖1 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條表面黏性的變化

2.5 添加不同量乳清濃縮蛋白對面條TOM值的影響

TOM值是面條經過蒸煮后沖洗面條水中的有機物總量，以氧化還原反應標定100 g面條中獲得的淀粉克數[7]，而以烘干稱重的方式可測得面條沖洗水中總有機物的質量。由圖2的結果可知，隨著WPC添加量的增加，測得沖洗水中淀粉克數不斷降低，表明WPC的添加降低了水煮后附著于面條表面的淀粉含量，且滴定法測得的TOM值變化程度遠大于面條中小麥粉減少的程度，表明TOM值的降低不僅僅是由于面條中淀粉總量降低，還可能是WPC影響了面條的表面結構，減少了淀粉在面條表面的附著，這可能是改善面條黏連情況的原因；而沖洗水中有機物總量在添加量0%～8%時無顯著差異，之后隨添加量的增大而減少，這可能是WPC的添加帶來了較多可溶性蛋白，但較高的WPC破壞了面條的網絡結構，使有機物在蒸煮過程中已有較多損失，這與表2中干物質損失率較高的結果一致。

圖2 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條TOM值

2.6 添加不同量乳清濃縮蛋白對面條表面微觀結構的影響

掃描電鏡(SEM)可以直觀反映樣品的形態結構，可以有效觀察與分析食品的微觀狀態[24]。從圖2中煮前表面的結果可以看出，不添加WPC的面條有清晰的面筋網絡結構，淀粉顆粒被包裹于蛋白質網絡結構中，而隨著WPC的添加網絡結構逐漸模糊。經過水煮后，蛋白質網絡吸水擴張，成為連續的蜘蛛網狀，淀粉顆粒發生糊化作用，不添加WPC的面條表面可以觀察到致密的蛋白網絡結構，大量糊化的淀粉填充于網絡結構中，而隨著WPC的添加，蛋白網絡結構的連續性變差，孔隙增大，填充的淀粉逐漸減少。可能是WPC的添加稀釋了面筋蛋白或阻礙了面筋網絡形成，使得形成的網絡結構疏松，導致面條蒸煮過程中有機物溶出增多，且糊化的淀粉難以滯留于面條表面，面條之間通過淀粉相互黏連的作用減小，從而降低了面條的表面黏性。

圖3 添加不同量乳清濃縮蛋白的面條表面電鏡圖片(×1 000)

3 結論

未添加乳清濃縮蛋白的面條在煮后短時間內就有明顯的黏連，黏性增大，而添加4%WPC即可明顯改善其黏連變“坨”的情況，避免面條在放置過程中感官特性變差，這可能是WPC的添加稀釋或破壞了面筋結構，形成的蛋白網絡結構疏松，經過蒸煮后淀粉難以滯留于面條表面，面條之間通過淀粉相互黏連的作用減小，從而降低了表面黏性，面條經過長時間放置后不易相互黏連。但較高的添加量會降低小麥粉的面筋質量和濕面筋含量，增大面條的干物質損失率和干物質吸水率，且面筋結構的破壞很可能降低面條的質構或感官品質，因此4%WPC為改善面條黏性較為合適的添加量。