范麗霞

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450012）

小麥?zhǔn)鞘澜缟显耘嘧钤绲募Z食作物之一，對人類的文明和文化的發(fā)展起了最重要的作用。盡管與豆科植物相比，小麥種子蛋白質(zhì)含量較低，但由于產(chǎn)量位居世界第一位，因此，小麥蛋白質(zhì)仍是人類食物蛋白質(zhì)的主要來源。

小麥籽粒中蛋白質(zhì)的含量及性質(zhì)直接影響著小麥面粉的加工品質(zhì)。Osborne（1907）[1]根據(jù)其溶解性將小麥籽粒中的蛋白質(zhì)分為清蛋白、球蛋白、麥谷蛋白和醇溶蛋白。這種分類法是關(guān)于小麥蛋白分類最早的報(bào)道，為研究小麥蛋白質(zhì)功能特性及與加工品質(zhì)之間的關(guān)系奠定了理論基礎(chǔ)。通過這種方法提取出清、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白后，還會(huì)剩余一些不溶于上述溶劑的蛋白，稱之為殘?jiān)鞍?，又叫剩余蛋白[2]。麥谷蛋白和醇溶蛋白是主要的小麥儲(chǔ)藏蛋白，為組成面筋的主要成分，是決定小麥面團(tuán)粘彈性的主要因素。

小麥粉加工品質(zhì)和筋性大小主要由小麥中面筋蛋白質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量決定[3]，而不僅僅是由蛋白質(zhì)（粗蛋白）總量決定的。事實(shí)上，麥谷蛋白和醇溶蛋白共同形成面筋，并以一定的比例相結(jié)合時(shí)，才共同賦予面團(tuán)特有的性質(zhì)。因此，麥谷蛋白和醇溶蛋白是影響小麥粉加工品質(zhì)的決定性因素。小麥粉在中國的一個(gè)主要用途是用來蒸制饅頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，饅頭用粉量約占我國小麥粉用粉總量的40%[4]。

相對饅頭來說，有關(guān)面包品質(zhì)的研究很多。本文選用3種品種不同的小麥，研究在饅頭加工過程中麥谷蛋白組分提取率的變化，為深入探討面團(tuán)及饅頭形成機(jī)理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

3種品種不同的小麥：豫麥56和豫麥47由河南省農(nóng)科院小麥研究所提供，煙農(nóng)19由鄭州市農(nóng)科所提供。小麥種子于冰箱中（4℃）保存。

1.2 方法

1.2.1 水分的測定

按GB 5497-85進(jìn)行。

1.2.2 磨粉

原料除雜→根據(jù)要求確定加水量→潤麥24 h→磨粉→保存

1.2.3 粗蛋白含量的測定

采用微量凱氏定氮法（GB/T 5511-2008），蛋白質(zhì)換算系數(shù)為5.7。

1.2.4 濕面筋含量的測定

按GB/T 5506.4-2008的方法進(jìn)行。

1.2.5 饅頭制作方法

按照一次發(fā)酵法進(jìn)行。

具體操作如下：稱取1 kg面粉，酵母3 g，加水480 mL左右（具體加水量應(yīng)通過預(yù)實(shí)驗(yàn)決定），在立式攪拌機(jī)中慢攪2 min，快攪2 min，使面團(tuán)表面光滑柔軟均勻，分割成10個(gè)重量相同的饅頭坯，手工搓圓成型，于35℃、85%RH條件下醒發(fā)40 min～60 min后，沸水汽蒸25 min，室溫冷卻后測定及包裝貯存。

1.2.6 饅頭加工過程中取樣點(diǎn)的確立

饅頭加工過程分為面團(tuán)攪拌、面團(tuán)成型、面團(tuán)醒發(fā)、蒸制4個(gè)階段。根據(jù)饅頭加工的這4個(gè)階段將取樣點(diǎn)分為7個(gè)：原始小麥粉；面團(tuán)攪拌2 min；面團(tuán)攪拌結(jié)束并成型（4 min）；面團(tuán)醒發(fā)30 min；面團(tuán)醒發(fā)結(jié)束（60 min）；蒸制 15min；蒸制結(jié)束（25 min）。

1.2.7 饅頭加工過程中麥谷蛋白組分提取率測定

稱取相當(dāng)于5 g面粉的面團(tuán)或饅頭塊，加50 mL 0.1 mol/L NaCl溶液，于4℃間歇提?。ㄕ袷帲? h，4000 r/min離心，沉淀加50 mL 70%乙醇溶液，磁力攪拌2h，4000r/min離心20min，沉淀加50mL0.1mol/L乙酸溶液，攪拌提取2 h，5000 r/min離心30 min，將上清液（醋酸可溶性麥谷蛋白）定容至100 mL，沉淀加50 mL 1.5%SDS溶液，攪拌提取2 h，5000 r/min離心30 min，將上清液（SDS可溶性麥谷蛋白）定容至100 mL，沉淀加50 mL GMP提取液（2%SDS+5%2-ME+10%甘油+0.01 mol/LTris-HCl緩沖液），攪拌提取2 h，5000 r/min 離心 30 min，將上清液（Glutenin Macropolymer，GMP）定容至 100 mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 饅頭加工過程中麥谷蛋白組分提取率的變化

2.1.1 酸可溶性麥谷蛋白提取率在饅頭加工過程中的變化酸可溶性麥谷蛋白提取率在饅頭加工過程中的變化見圖1。

圖1 酸可溶性麥谷蛋白提取率在饅頭加工過程中的變化Fig.1 Acid soluble glutenin extraction rate in the steamed bread processing process changes

由圖1可以看出，在由面粉制作饅頭的整個(gè)過程中，酸可溶性麥谷蛋白提取率在不同階段的變化不同，其具體情況為：

在面團(tuán)攪拌過程中，3種小麥樣品中酸可溶性麥谷蛋白提取率都隨攪拌時(shí)間延長而增加。另外還發(fā)現(xiàn)，筋力較弱的豫麥56樣品中酸可溶性麥谷蛋白提取率增加的速度比筋力強(qiáng)的豫麥47和煙農(nóng)19要快。這主要可能由于筋力較弱的小麥品種中麥谷蛋白大聚合體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，分子內(nèi)或分子間-S-S-易斷裂，使得麥谷蛋白大聚合體發(fā)生解聚，一部分轉(zhuǎn)化為可溶性麥谷蛋白，從而使得酸可溶性麥谷蛋白的數(shù)量增加，進(jìn)而引起弱筋小麥品種中酸可溶性麥谷蛋白提取率增加的速度比筋力強(qiáng)的小麥品種快。

在醒發(fā)過程中，3種樣品中酸可溶性麥谷蛋白提取率則逐步下降，而且3種樣品下降速度大致相同，沒有什么明顯差異。在此階段，酸可溶性麥谷蛋白提取率減小的主要原因在于面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，麥谷蛋白分子間通過-S-S-進(jìn)一步交聯(lián)成大分子聚合物，使得酸可溶性麥谷蛋白溶解度降低，提取率減小。

在蒸制初期，3種樣品中酸可溶性麥谷蛋白提取率急劇下降，蒸制后期變化比較平緩。在此階段，造成酸可溶性麥谷蛋白提取率大幅度下降，主要?dú)w因于蛋白質(zhì)的變性作用[5]，引起蛋白質(zhì)二、三、四級結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，成為較混亂的排列。在蒸制過程中，熱變性的蛋白質(zhì)基質(zhì)形成了饅頭的部分彈性和韌性。

上述現(xiàn)象說明酸可溶性麥谷蛋白的存在狀態(tài)及溶解性在饅頭加工過程中發(fā)生了有規(guī)律的變化。

2.1.2 SDS-可溶性麥谷蛋白提取率在饅頭加工過程中的變化

SDS-可溶性麥谷蛋白提取率在饅頭加工過程中的變化見圖2。

圖2 SDS-可溶性麥谷蛋白提取率的變化Fig.2 The change of SDS-soluble glutenin extraction rate

由圖2可以看出：在面團(tuán)攪拌階段，3種小麥樣品中SDS-可溶性麥谷蛋白提取率一直呈上升趨勢；在面團(tuán)醒發(fā)過程中，豫麥56樣品中SDS-可溶性麥谷蛋白提取率在醒發(fā)前期一直呈下降趨勢，但隨著醒發(fā)時(shí)間的延長又逐步上升，最終仍比醒發(fā)開始時(shí)減少4.0%；豫麥47和煙農(nóng)19樣品中SDS-可溶性麥谷蛋白提取率在醒發(fā)階段一直保持下降趨勢；在蒸制過程中，三種小麥樣品中SDS-可溶性麥谷蛋白提取率均下降。

由上述可知，在整個(gè)饅頭加工過程中，蒸制過程對SDS-可溶性麥谷蛋白提取率影響最大，變化幅度也最大，其原因可能由于加熱作用，一方面使蛋白質(zhì)受熱變性，另一方面，由于高分子量的蛋白質(zhì)對熱最敏感，即大分子麥谷蛋白在受熱時(shí)比小分子麥谷蛋白更易結(jié)合成多分子蛋白網(wǎng)絡(luò)，成為殘?jiān)鞍椎摹靶鲁蓡T”[6]，使面團(tuán)的硬度增加，彈性提高，從而導(dǎo)致SDS-可溶性麥谷蛋白提取率下降。

2.1.3 麥谷蛋白大聚合體（GMP）提取率在饅頭加工過程中的變化

麥谷蛋白大聚合體（GMP）提取率在饅頭加工過程中的變化見圖3。

圖3 麥谷蛋白大聚合體（GMP）提取率的變化Fig.3 The change of Glutenin macropolymer(GMP)extraction rate

由圖3可以看出：在面團(tuán)攪拌階段，3種小麥樣品面團(tuán)中GMP的提取率均呈下降趨勢；在面團(tuán)醒發(fā)階段，在醒發(fā)初期，3種小麥樣品面團(tuán)中GMP的提取率均表現(xiàn)為升高，但隨著醒發(fā)時(shí)間的延長，豫麥56樣品面團(tuán)中GMP的提取率開始下降，豫麥47和煙農(nóng)19樣品面團(tuán)中GMP的提取率仍保持上升趨勢；在蒸制初期，煙農(nóng)19樣品中GMP提取率急劇下降，豫麥56和豫麥47樣品中GMP提取率均有所上升，但隨著蒸制過程的繼續(xù)進(jìn)行，3種小麥樣品中GMP提取率均呈下降趨勢，且變化比較平緩。

根據(jù)GMP在面團(tuán)攪拌、醒發(fā)及蒸制過程中的提取率變化規(guī)律，認(rèn)為在面團(tuán)攪拌過程中，GMP可能在機(jī)械力作用下被打斷、分開，從而形成分子量呈連續(xù)性的碎片，其中一些分子量較小的蛋白碎片較容易溶于1.5%SDS溶液；或當(dāng)面團(tuán)中形成連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)后，GMP中的大聚合體的一些非共價(jià)鍵發(fā)生了斷裂；最后一種可能是這些大聚合體的二硫鍵在一些水溶性或疏水性的面筋蛋白的自由巰基作用下發(fā)生了“巰基-二硫鍵交換反應(yīng)”被還原而斷裂，從而使其分子量降低；或者是三種機(jī)理的綜合作用[7-9]，使得GMP提取率下降，SDS-可溶性麥谷蛋白提取率增加。面團(tuán)醒發(fā)階段，由于GMP的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化，其主要作用可能在于通過其外部暴露的游離巰基與麥醇溶蛋白或其它蛋白發(fā)生了巰基-二硫鍵的交換反應(yīng)以及氫鍵或疏水作用而相互結(jié)合，醒發(fā)促進(jìn)了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更快的形成和完整，使得GMP含量增加，從而引起GMP提取率升高。饅頭蒸制初期，由于蛋白質(zhì)受到加熱處理，使得可溶性麥谷蛋白含量減少，增加了殘?jiān)鞍椎暮?，同時(shí)由于蛋白質(zhì)分子受到高溫的作用而發(fā)生構(gòu)象變化，從而喪失生物學(xué)活性，引起物理化學(xué)性質(zhì)的異變，分子發(fā)生變性[10]，并且分子量大的蛋白質(zhì)組分對熱相對比較敏感，容易發(fā)生變性。而筋力較強(qiáng)的煙農(nóng)19樣品中分子量大的蛋白質(zhì)組分含量相對較高，這幾種因素綜合的結(jié)果導(dǎo)致豫麥56和豫麥47樣品中GMP提取率升高，煙農(nóng)19樣品中GMP提取率下降；但隨著蒸制過程的進(jìn)行，蛋白質(zhì)主要發(fā)生變性作用，保持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的一些弱鍵斷裂，破壞了肽鏈的特定的排列，原來在分子內(nèi)部的一些非極性基團(tuán)暴露到了分子的表面，因而降低了蛋白質(zhì)的溶解度，促進(jìn)了蛋白質(zhì)分子之間相互結(jié)合而凝結(jié)[11]，使得3種小麥樣品中GMP提取率均下降。

2.2 麥谷蛋白組分在饅頭加工過程中的變化機(jī)理及與饅頭制作品質(zhì)之間的關(guān)系

從上述麥谷蛋白組分的變化，結(jié)合圖1～3繪制出酸可溶性麥谷蛋白、SDS-可溶性麥谷蛋白和GMP在饅頭加工過程中的模擬變化趨勢圖。

圖4 饅頭加工過程中麥谷蛋白組分提取率變化模擬圖Fig.4 During the process of steamed bread glutenin fractions extracted from rate change simulation diagram

由圖4可以看出，麥谷蛋白組分在饅頭加工過程中均發(fā)生了有規(guī)律的變化，具體表現(xiàn)為面團(tuán)攪拌過程中酸可溶性麥谷蛋白提取率、SDS-可溶性麥谷蛋白提取率增加，在醒發(fā)和蒸制過程開始下降；并且SDS-可溶性麥谷蛋白提取率變化與GMP提取率變化呈顯著負(fù)相關(guān)。有關(guān)可溶性麥谷蛋白提取率在面團(tuán)攪拌階段增加的機(jī)理有幾種不同的解釋。一種認(rèn)為在面粉攪拌過程中，由于凝聚體的物理特性而分離或由于共價(jià)鍵/非共價(jià)鍵的斷裂造成了蛋白凝聚體體積降低[12]，而Eckert（1993）[13]則認(rèn)為蛋白質(zhì)提取率增加是由于結(jié)構(gòu)壓縮引起的。在醒發(fā)階段，一方面，由于面筋網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步形成；另一方面，蛋白質(zhì)受溫度的影響，使其構(gòu)象發(fā)生變化，暴露出某些疏水性側(cè)鏈基團(tuán)，有些基團(tuán)在一定溫度下被活化，使它們處于一個(gè)易于合作的狀態(tài)，容易與其它蛋白質(zhì)或其它組分（如脂類）發(fā)生相互作用，蛋白質(zhì)分子間相互貫穿、纏繞，依靠次級鍵特別是疏水鍵的力量結(jié)合在一起，使之“理順”或“重構(gòu)”，包括各種次級鍵的“重組”，增加了不溶性蛋白質(zhì)的含量[6]，從而使GMP提取率升高。在蒸制階段，由于蛋白質(zhì)分子受到高溫的作用而發(fā)生構(gòu)象變化，從而喪失生物活性，引起物理化學(xué)性質(zhì)的異變，分子發(fā)生變性[5]，同時(shí)由于蛋白質(zhì)受到加熱處理，使得可溶性麥谷蛋白含量減少，增加了殘?jiān)鞍椎暮?，兩種作用綜合的結(jié)果導(dǎo)致GMP提取率發(fā)生變化。

酸可溶性麥谷蛋白、SDS-可溶性麥谷蛋白是分子量較小的蛋白聚合體，GMP是分子量較大的谷蛋白聚合體。由面團(tuán)的流變學(xué)特性和最終烘焙品質(zhì)可知，煙農(nóng)19小麥樣品的品質(zhì)最好，豫麥56最差，豫麥47介于二者之間。由圖2可知，從整體上看，品質(zhì)好的小麥樣品SDS-可溶性麥谷蛋白提取率比品質(zhì)差的小麥樣品低，殘?jiān)鞍琢慷?，很有可能是品質(zhì)好的小麥樣品通過-S-S-交聯(lián)成的大分子麥谷蛋白含量高[14]。一般來說，GMP含量高的小麥粉，其面筋強(qiáng)度較大，最終烘焙品質(zhì)較好[15]。從圖3可以看出，在品質(zhì)最好的煙農(nóng)19小麥粉中，GMP的含量相對比較高，豫麥47次之，豫麥56最低。這說明GMP的含量和粒度分布是影響面粉烘焙品質(zhì)性狀的決定性因素。Mac Ritchie[16-17]、Booth[18]和Orth[19]都認(rèn)為面包烘焙品質(zhì)差異主要在于麥谷蛋白大聚合體，其含量能最好地解釋面包體積差異（2%～97%）。

3 結(jié)論

酸可溶性麥谷蛋白提取率、SDS-可溶性麥谷蛋白提取率在面團(tuán)攪拌過程中增加，在醒發(fā)和蒸制過程開始下降；并且SDS-可溶性麥谷蛋白提取率變化與GMP提取率變化呈顯著負(fù)相關(guān)。

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