改性蛋清粉對面條品質的影響

閆文芳，李文釗，代任任，劉亞平，曾琦琦，阮美娟

（天津科技大學食品科學與工程學院，食品營養與安全教育部重點實驗室，天津 300457）

蛋清粉是以新鮮雞蛋為原料，經過清洗消毒、蛋清蛋黃分離、過濾、巴氏殺菌、噴霧干燥等工序制成，蛋白質含量高且賴氨酸含量可達8.09 mg/g[1]；同時，其固體粉末易貯藏且便于遠距離運輸，因此在食品工業中廣泛應用。改性處理是指通過物理、化學或生物等方法，對蛋清液進行處理以提高蛋清粉的功能特性，如凝膠特性、起泡性及乳化性等，特別是凝膠特性[2-3]。其中，被證實能夠提高蛋清粉凝膠特性的改性處理方法有熱處理[4]、微波[5]、高壓[6]、磷酸化[7]、糖基化[8]、強堿[9]等。這些改性方法通過改變蛋清蛋白的二、三級結構或引入新的基團而改變蛋白質構象，從而改變蛋白質分子間以及蛋白質與水分子之間的相互作用力，使得蛋清凝膠特性發生改變。

面條作為我國傳統主食的代表，在人們的飲食中具有不可替代的作用。但是，由于面條中蛋白質含量低導致面條出現彈性不足、易斷條、渾湯等[10]現象；其次，賴氨酸為糧谷類作物的第1限制性氨基酸，100 g小麥粉中僅含有160 mg賴氨酸[11]，嚴重降低了糧谷類作物的營養價值。目前已有一些報道關于蛋清粉在面條中的應用，Tachi等[12]研究了干熱蛋清粉能影響中國鮮面條的流變與感官特性，并且進一步指出蛋清蛋白能夠與面筋蛋白形成緊密的蛋白網狀結構。羅云[13]研究表明3%的蛋清粉能提高面條的感官及蒸煮品質，且在加熱條件下，蛋清蛋白與面筋蛋白之間存在二硫鍵共價交聯。趙殷勤等[14]研究發現6%高膠蛋白粉對面條蒸煮品質及感官品質有一定改善作用，可提高面條的蛋白含量及濕面筋含量，改善面條的韌性和口感，改善渾湯和斷條現象。而關于不同改性蛋清粉對面條品質的影響以及面條品質與蛋清粉凝膠特性間相關性的報道還比較少。因此，本實驗探究4 種改性蛋清粉對面條品質的影響，并對面條蒸煮特性與蛋清粉凝膠特性進行相關性分析，為改性蛋清粉在面條工業生產中的應用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉（中筋粉） 河北金沙河面業集團有限責任公司；5 種蛋清粉由太陽（天津）食品有限公司提供，分別命名為SP、PAD7、P10、PHG14、PHG21，其中SP為普通蛋清粉；PAD7、P10、PHG14、PHG21為4 種改性蛋清粉；相應添加5 種蛋清粉的面條分別用NSP、NPAD7、NP10、NPHG14及NPHG21表示；不添加蛋清粉的面條為空白對照，用N空白表示。實驗中所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

YH-A 10002電子天平 瑞安市英衡電器有限公司；HM740和面機 青島漢尚電器有限公司；C21-WT2112T多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；TA.XT.Plus質構分析（texture profile analysis，TPA）儀英國Stable Micro System公司；Vizared 2.0型真空冷凍干燥機 美國VirTris公司；Tensor 27傅里葉變換紅外光譜儀 賽默飛世爾科技有限公司；Micro MR-25低場核磁共振儀 上海紐邁電子科技有限公司；JSM-IT300LV掃描電子顯微鏡 日本日立高新技術公司。

1.3 方法

1.3.1 改性蛋清粉凝膠特性分析

1.3.1.1 質構特性測定

凝膠制備：參考代曉凝等[15]的方法，制備質量濃度為10 g/100 mL的溶液，取20 mL溶液置于25 mL燒杯中。密封后于90 ℃水浴40 min，取出后放入冰水中快速冷卻，于4 ℃冰箱中保存24 h后進行凝膠質構及持水力分析。

采用TPA儀測定蛋清粉凝膠質構特性。將制備好的凝膠樣品切成大小為（2×2×2）cm3的方塊于室溫（25 ℃）條件下進行測試。參數設置：測試探頭P/36、測試前速率5.0 mm/s、測試速率2.0 mm/s、測試后速率2.0 mm/s、壓縮比50%。

1.3.1.2 凝膠持水力測定

參考Li Junhua等[16]的方法，稍作修改。取1.3.1.1節中制備的凝膠樣品3 g于10 mL離心管中，于25 ℃、10 000 r/min離心20 min，然后用濾紙小心吸取離心管中凝膠表面的水。每個樣品重復測定3 次。持水力計算公式如下：

1.3.2 蛋清粉面條制備

參考GB/T 35875—2018《糧油檢驗 小面粉面條加工品質評價》[17]。5 種蛋清粉分別按6%（以小麥粉和蛋清粉總量為基準，預實驗確定）的比例與小麥粉混合，加入適量的水（（30±0.1）℃），用和面機混合15 min，然后在室溫（25 ℃）條件熟化20 min；采用家庭式小型面條機（6 擋）將面團壓平后依次通過面條機1～5 擋（5 擋面片厚度為0.1 cm）壓片并切割成長寬厚為30 cm×0.5 cm×0.1 cm的面條，放入盛有750 mL沸水浴的蒸鍋中，在電磁爐上以1 000 W的功率煮至最佳煮面時間，撈出立即放入盛有500 mL 0 ℃冰水中約30 s，后進行面條品質評價。

1.3.3 蛋清粉面條蒸煮特性分析

1.3.3.1 最佳煮面時間

取20 根長度為30 cm的面條，放入750 mL沸水中并開始計時。煮面過程中使水始終保持微沸狀態，從3 min開始，每隔20 s取出1 根面條于兩塊透明玻璃板中擠壓，觀察面條中有無明顯白芯，白芯剛好消失的時間即為最佳煮面時間。

1.3.3.2 斷條率

取1.3.2節壓好的面條30 根，放入1 L沸水中煮至40 min，取出后置于0 ℃冰水中約30 s，數出完整的面條根數，計算面條的斷條率：

1.3.3.3 吸水指數

取20 根長30 cm的面條，稱量后放入750 mL的沸水中，在微沸水中煮至最佳時間，撈出濕面條。用吸水紙吸干面條表面水分，準確稱質量并記錄，計算吸水指數：

式中：A為吸水指數；W為熟面條質量/g；G為生面條質量/g。

1.3.3.4 干物質損失率

取20 根長度為30 cm的面條，精確稱量（精確到0.001 g）放入750 mL的沸水中，在微沸水中煮至最佳煮面時間，撈出后冷水浸30 s，用濾紙吸5 min后再次稱量，然后用篩網濾除面條，將面湯蒸發至小于400 mL后冷卻至室溫，再將余下的面湯轉至500 mL容量瓶中定容，吸100 mL面湯于恒質量的燒杯中于電爐上加熱，當面湯少于10 mL時，放入105 ℃烘箱中烘至恒質量，計算干物質損失率：

式中：P為干物質損失率/%；G為煮前面條的質量/g；M為面湯中干物質的質量/g；W為煮前面條的水分質量分數/%。

1.3.4 蛋清粉面條質構特性

參考羅云[13]的方法，取長度為30 cm的面條30 根，放入750 mL沸水中，煮至最佳煮面時間，用吸水紙吸去熟面條表面水分，采用的探頭型號為P/36，測試前、中、后速率分別為0.8、0.8、0.8 mm/s，形變量為70%，感應力為5 g，兩次壓縮間隔時間為1 s，每個樣品平行測試6 次。

1.3.5 蛋清粉面條水分分布

參考Han Chuanwu等[18]描述的方法，采用核磁共振分析儀中Carr-Purcell-Meiboomo-Gill（CPMG）脈沖序列掃描測定生面條的自旋弛豫時間（T2）。在核磁共振玻璃管（直徑2.5 cm）中放入5 g面條，面條用一層塑料膜密封，防止水分蒸發。實驗設置參數為接收機帶寬250 kHz；射頻信號頻率主值22 MHz；射頻延時0.020 ms；模擬增益20.0 db；射頻90°脈沖寬度5.52 μs；數字增益3；采樣點數75 004；射頻180°脈沖寬度11.52 μs；回波間隔0.100 ms；回波個數3 000；累加采樣2 次；重復采樣間隔時間1 100.000 ms。每個樣品均進行3 次測試。

1.3.6 蛋清粉面條二級結構

將冷凍干燥的生面條研磨，過120 目篩，密封備用。稱取1.000 mg面條樣品與150 mg左右的溴化鉀充分混合研磨。取適量樣品壓制成透明薄片，用傅里葉變換紅外光譜儀在波數400～4 000 cm-1的范圍內進行全波段掃描。采用Peakfit v 4.12軟件對1 600～1 700 cm-1段圖譜進行分析，根據所得圖中各子峰的面積，計算二級結構α-螺旋、β-折疊、β-轉角、無規卷曲的相對含量[19]。

1.3.7 蛋清粉面條微觀結構

參考馬薇薇等[20]的方法，并稍作修改。將制好的生面條置于-80 ℃冰箱中預凍24 h后，進行真空冷凍干燥12 h，取出后將面條自然掰斷，取截面較為平整的面條，截面朝上粘在貼有導電膠的樣品臺上，進行噴金處理，然后用掃描電子顯微鏡進行觀察并拍照，面條的橫截面放大倍數為800 倍。

1.3.8 蛋清粉面條感官評價

參考GB/T 35875—2018《面條加工品質評分標準》[17]，采用評分法評價，品嘗小組由10 名感官鑒評人員組成。

表1 蛋清粉面條感官評價標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of EWP incorporated noodles

1.4 數據分析

2 結果與分析

2.1 改性蛋清粉凝膠特性

凝膠質構特性和持水力是評價凝膠特性較為重要的2 個指標[21]。由表2可知，P10、PHG14、PHG21的硬度（凝膠強度）、膠著度及彈性顯著高于SP和PAD7，原因可能是這3 種蛋清粉經改性后蛋清蛋白分子結構展開，使得包埋于分子內部的巰基不斷暴露出來，導致游離巰基含量增加，分子內和分子間相互作用力增強，使得凝膠強度增加；同時，改性伴隨著游離巰基的氧化形成大量二硫鍵共價交聯，蛋白質發生熱變性和聚集，從而增強蛋白質的凝膠強度[8]；而PAD7的黏聚性及持水力較高，原因可能是PAD7經過改性蛋白質分子構象發生解折疊及變性[9]。同時，P10、PHG14和PHG21三者持水力依次升高，與凝膠強度變化趨勢一致，這可能與凝膠較為致密的結構及凝膠強度有關[22]。

表2 5 種蛋清粉凝膠質構及凝膠持水力Table 2 TPA properties and water-holding capacity of five EWP gels

2.2 改性蛋清粉面條蒸煮特性

由表3可知，添加5 種蛋清粉面條的最佳煮面時間均比空白長。這表明加入蛋清粉使面條蛋白質含量增大，面筋網絡增強，面條結構越緊實從而最佳煮面時間延長；但在5 種蛋清粉面條中，添加蛋清粉PAD7的面條最佳煮面時間較短，且由表4可以看到，最佳煮面時間與蛋清凝膠強度及膠著度呈極顯著正相關（P＜0.01），蛋清粉凝膠強度及膠著度高，可增強面條的面筋網絡結構，使得在煮面時水分進入面條的速率較慢，因此，最佳煮面時間會延長。斷條率反映面筋蛋白結構的穩定性及穩定強度，在煮至40 min后，添加5 種蛋清粉面條的斷條率均較空白下降，且NPHG21斷條率最低。同時，斷條率與凝膠強度及膠著度呈極顯著負相關（P＜0.01）（表4），這表明，面筋蛋白網絡增強效果越好，凝膠強度越高，面條越不易斷條。吸水指數可用來表征面條中淀粉與蛋白質水合的程度[23]。其值越高，表示面條中面筋性蛋白質含量越高，面條越勁道[24]。5 種蛋清粉面條中，NPHG21吸水指數較其他4 種面條顯著增大，同時，面條吸水指數與凝膠強度、膠著度呈極顯著正相關（P＜0.01）（表4），凝膠強度及膠著度的提高，表明面筋網絡包裹淀粉的能力增強，面條中淀粉與面筋蛋白水合程度提高。面條的干物質損失越大，面條中的淀粉及蛋白質等營養物質損失越多，面條越渾湯。表3中顯示添加5 種蛋清粉面條的干物質損失率較空白顯著降低（P＜0.05），原因可能是蛋清蛋白增強了面筋網絡束縛淀粉顆粒的能力，從而使淀粉的流失減少，干物質損失率降低；但5 種蛋清粉面條間干物質損失率差異不顯著且與蛋清凝特性間無明顯相關性（表4）。

表3 改性蛋清粉面條蒸煮特性Table 3 Cooking characteristics of modified EWP incorporated noodles

表4 蛋清粉面條蒸煮特性與蛋清粉凝膠特性間相關性分析Table 4 Correlation analysis between cooking characteristics of EWP incorporated noodles and EWP gel properties

2.3 改性蛋清粉面條質構特性

TPA是一種客觀模擬人口腔對面條的品質感知方法，一般其測定的指標與感官評定的韌性、適口性、黏性和總體可接受度有較好的相關性[25]。由表5可知，添加5 種蛋清粉面條的硬度與空白相比，均顯著增大（P＜0.05），表明蛋清蛋白顯著增強了面筋網絡結構。而對比5 種蛋清粉面條的硬度可知，NPAD7面條硬度較低，NP10、NPHG14及NPHG21硬度依次增大，原因一方面可能與蛋白質含量增加有關[26]；另一方面，可能與5 種蛋清粉凝膠強度大小有關，且凝膠強度越高，面條硬度、咀嚼度及回復性越大[4]。Brendan等[27]曾報道，蛋清蛋白有利于蛋白質網絡的形成。在加熱時，蛋清蛋白發生凝結，形成膠狀網絡結構，賦予面團類似固體一樣的質構。這種固體般的結構增大了熟面條的硬度。從黏著性結果來看，添加蛋清粉的面條黏著性（絕對值）均小于空白組面條且5 種蛋清粉面條間差異不顯著（P＞0.05），添加蛋清粉的面條黏著性降低一方面與蛋清粉具有一定的凝膠強度有關[28]，另一方面，蛋清蛋白分散于淀粉周圍，在加熱與水存在的環境下，蛋清蛋白與淀粉作用加強，故黏著性降低。而在彈性上，5 種改性處理的蛋清粉面條彈性均較空白提高，但差異不顯著（P＞0.05）。

表5 蛋清粉對熟面條質構特性的影響Table 5 Effects of five EWPs on TPA properties of cooked noodles

2.4 改性蛋清粉面條水分分布

橫向弛豫時間T2能夠反映面條中水與非水組分相互結合程度[29]。圖1顯示生面條中主要存在3 種狀態水：一種是在較短時間（0.01～1 ms），為強結合水，主要是與淀粉或面筋蛋白緊密結合的水，用T21表示；一種在中間時間（1～10 ms），為弱結合水，流動性介于深層結合水和自由水之間，此部分水結合于蛋白質、淀粉等大分子之間，用T22表示；較長時間（10～1 000 ms）為自由流動水T23。圖1中主要以T21和T22為主。劉銳等[30]認為在面筋形成較為完善的面條面團中，水分主要以弱結合水存在，其信號幅值占總信號的80%左右。通常，較短的橫向弛豫時間表示面條中水與非水組分之間結合程度相對牢固而自由水含量較少，而較長的弛豫時間代表面條中面筋蛋白與水分結合較為松散且自由水含量多[31]。從圖1可以看到，與N空白相比，添加5 種蛋清粉的面條橫向弛豫時間T22峰左移明顯，同時，表6也顯示，5 種蛋清粉面條的T22顯著縮短（P＜0.05）且5 種蛋清粉面條中，NPHG21的橫向弛豫時間T22最短（20.836 ms），這表明NPHG21中水與非水基質（蛋白質和淀粉等大分子物質）結合較為緊密，且相互作用增強，這對于面條的穩定性較為有利。

圖1 蛋清粉面條橫向弛豫時間T2分布Fig.1 Spin-spin relaxation time (T2) distribution of EWP incorporated noodles

表6 蛋清粉面條弛豫時間T2及其峰面積所占百分比A2Table 6 Spin-spin relaxation time (T2) and its peak area percentage (A2)in EWP incorporated noodles

2.5 改性蛋清粉面條蛋白質二級結構

如圖2a所示，波數為1 600～1 700 cm-1為蛋白質的酰胺I區，酰胺I區主要是由酰胺鍵C＝O的伸縮振動引起的，與蛋白質二級結構有關。蛋白質二級結構包括α-螺旋、β-折疊、β-轉角及無規卷曲。其中α-螺旋和β-折疊屬于緊密有序結構，β-轉角屬于比較松散的部分有序結構，而無規卷曲為松散的無序結構[22]。根據Schmidt等[32]的報道，酰胺I帶各特征峰的波數與面筋蛋白二級結構對應關系為：1 646～1 664 cm-1為α-螺旋；1 615～1 637 cm-1及1 682～1 700 cm-1為β-折疊；1 664～1 681 cm-1為β-轉角；1 637～1 645 cm-1為無規卷曲，據此計算面條中面筋蛋白二級結構相對含量。如圖2b所示，與N空白相比，添加5 種蛋清粉的面條α-螺旋相對含量增加，無規卷曲相對含量降低，β-折疊相對含量稍有下降但不明顯。這表明，蛋清蛋白能夠增強面條中面筋網絡結構的有序性而降低其無序性。而在5 種蛋清粉面條中，NPHG21的α-螺旋相對含量顯著高于其他4 種蛋清粉面條，無規卷曲顯著低于其他4 種蛋清粉面條，且與N空白相比，NPHG21的α-螺旋相對含量增加了91.7%，無規卷曲相對含量降低了29.6%，這可能與蛋清蛋白的凝膠強度有關。蛋清粉的加入，一方面增強了面筋蛋白中二硫鍵交聯程度，使得面筋蛋白形成較為連續的、三維的立體網狀結構；另一方面，這種連續的三維立體網狀結構又可以保留較多的水分，這也與蛋清凝膠較高的持水性有很大的關系，同時，圖2a中3 424.37 cm-1處峰位置為蛋白質分子間氫鍵O—H伸縮振動（O—H伸縮振動波段為3 500～3 300 cm-1），這也表明，蛋清粉提高了面筋蛋白中氫鍵作用力，同時，Han Chuanwu等[18]研究表明，氫鍵作用力增強對于面團及面條微觀品質的提升具有重要意義。

圖2 改性蛋清粉面條紅外光譜圖（a）及面條蛋白質二級結構相對含量（b）Fig.2 FTIR spectra (a) and secondary structure contents (b) of modified EWP incorporated noodles

2.6 改性蛋清粉面條微觀結構

通過掃描電子顯微鏡可觀察蛋白質基質中淀粉顆粒的排列暴露情況評價面條的微觀結構[33]。從圖3a可以看到，面條截面較不平整且粗糙，較多的淀粉顆粒暴露在面筋網絡外部。同時，面筋網絡之間出現較大的空隙及孔洞，表明N空白的面筋網絡結構較為松散，包裹淀粉顆粒能力較差，這也是其斷條率和干物質損失率較大的原因。與圖3a相比，圖3b～e中面筋網絡結構明顯變得更加致密，蛋清粉的加入，一方面填補了淀粉與面筋蛋白之間的空隙；另一方面，蛋清粉的強凝膠特性可以增強淀粉與面筋蛋白之間的黏連作用，牢牢鎖住淀粉的流失。但是，比較這5 種不同蛋清粉面條截面微觀結構可知，NPHG21截面較為平整，幾乎無外露的淀粉顆粒，面筋蛋白結構較為致密，這也驗證了2.2節中面條蒸煮特性分析結果，致密的面筋蛋白結構阻擋水分進入面條內部，因此，NPHG21的最佳煮面時間較長，同時其斷條率最低。

圖3 蛋清粉生面條截面掃描電子顯微鏡微觀結構圖Fig.3 Cross-sectional microstructure of raw noodles incorporated with EWP

2.7 蛋清粉面條感官評價結果

由圖4可知，5 種蛋清粉面條的色澤感官評分較N空白低，原因與蛋清粉面條顏色較深有關；在適口性、光滑性、黏性及韌性方面，NPHG21硬度適中，有嚼勁，面條光滑爽口；而NPAD7雖有一定的彈性，但缺乏面條的嚼勁，咀嚼性較差；其次，5 種蛋清粉面條在表觀狀態方面差異不顯著；在蛋腥味方面，添加蛋清粉的面條均有一定的蛋腥味，且NPAD7蛋腥味較重，消費者接受度較差?？傮w來說，NPHG21在消費者中總體可接受程度較高。

圖4 改性蛋清粉面條感官評價雷達圖Fig.4 Radar map of sensory evaluation of modified EWP incorporated noodles

3 結 論

本實驗通過研究改性蛋清粉對面條品質的影響。結果表明，在蒸煮特性上，改性蛋清粉面條NPHG21的最佳煮面時間及吸水指數較高，斷條率及干物質損失率較低，同時，最佳煮面時間、吸水指數與蛋清粉凝膠強度及咀嚼度呈極顯著正相關，斷條率與凝膠強度及咀嚼度呈極顯著負相關；質構特性上，NPHG21硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性及回復性較好，黏著性較低；同時，NPHG21橫向弛豫時間T22較短，面條中水與蛋白質等大分子結合較牢固，且α-螺旋相對含量最高，無規卷曲相對含量最低；掃描電鏡圖也顯示NPHG21截面較為平整且緊密，幾乎無外露的淀粉顆粒；感官評價中NPHG21在消費者中總體接受程度較高。綜上所述，添加改性蛋清粉PHG21的面條在客觀上具有較好的蒸煮、質構特性及微觀品質，同時，主觀上消費者的接受程度較高。因此，改性蛋清粉PHG21較適合作為面條專用蛋清粉。