小麦面筋冻藏过程中的品质变化研究

申瓅航，李雪琴

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

0 引言

小麦是一种在世界各地广泛种植的粮食作物，其总产量位列世界第二，仅次于玉米.小麦粉是人类的主食之一，它可以通过不同的加工设备和途径做成不同口味的食品.近年来，随着体制不断改革，很多粮食企业的经营模式也发生了很大的变化，从单纯的买卖粮食到如今的粮食加工制品多种经营轨道.作为粮食加工制品的主要原料之一的小麦粉，其面筋质含量的多少与质量的好坏是衡量小麦粉的重要指标，而且是影响其加工制品品质的重要因素[1].面筋品质不仅与湿面筋含量的多少有关，而且与面筋强度有很大关系.随着人们生活节奏的加快，速冻食品以它快捷、方便、能较好地保持食品的营养与风味的特点受到人们的青睐.目前，冷冻食品的销量越来越大，速冻面制品在此庞大的阵容中占有很大的比例.在冻藏过程中，冰晶对小麦面筋蛋白的损伤可能是面制品品质劣化的主要原因[2].研究面制品在冻藏过程中的品质变化，必须研究面筋蛋白在冻藏过程中的内在变化规律.所以，研究小麦面筋在冻藏过程中的品质变化对研究和解决速冻面制品的品质劣变十分必要.

1 材料与方法

1.1 试验原料

百农矮抗58、周麦22、郑麦379、花培8 号、开麦21、太空6 号、百农160、沧麦6005、中麦895、衡麦6632、百农207、周麦27、衡观35：河南省农科院；氯化钠：分析纯，天津市天力化学试剂有限公司.

1.2 主要仪器

电子天平:常熟市恒佳仪器有限公司；实验室磨粉机:无锡布勒机械制造有限公司；JJJM54 面筋洗涤仪、JLZM 面筋离心指数测定仪：上海嘉定粮油有限公司；恒温培养箱：上海跃进机械医疗有限公司；粉质仪、拉伸仪：德国Brabender 公司；B5A 型多功能搅拌机：广州威万事实业有限公司；小型压面机组：北京腾威机械有限公司.

1.3 方法

1.3.1 小麦粉的制备

将收集来的小麦经净麦、除杂后，放到谷物快速水分测定仪中，测定其原始水分含量，根据GB/T 20571—2006 中的要求进行润麦.将经过润麦的样品，倒入磨粉机中，根据小麦样品类型的不同，设置磨粉机的流速，确保小麦粉的质量和出粉率.将磨好的小麦粉过筛，然后放入密封袋中置于4 ℃的环境中保存备用.

1.3.2 面粉的粉质拉伸特性的测定

各个小麦粉的粉质指标的测定参照GB/T 14614—2006.各个小麦粉的拉伸指标的测定参照GB/T 14614—2006.

1.3.3 小麦面筋的制备

按照GB/T 5506.2—2008 中仪器法测定湿面筋的方法洗出面筋质，将洗出的面筋质放入面筋指数测定仪中进行离心，以3 000 r/min 离心1 min，后用玻璃板对面筋质进行挤压，直至没有多余水分析出为止.将离心好的面筋放入50 mL 小烧杯中，用保鲜膜将其封住，以防水分散失.

1.3.4 湿面筋含量和面筋指数的测定

将洗出的面筋离心后直接称量即为湿面筋含量.

将洗好的面筋放入筛盒中，以6 000 r/min 离心1 min，在离心力的作用下，面筋团中筋力较差的那一部分会穿过筛板，然后将筛上的面筋收集起来与全部湿面筋相比，取百分数，即为面筋指数.

1.3.5 面筋的冻藏处理

洗出的面筋经离心后去除多余水分，放在干净的烧杯中，并用保鲜膜密封，放入-40 ℃下的冷柜中速冻30 min，再迅速放入-18 ℃的冰箱中冻藏.分别在冻藏0、15、30、45 和60 d 时，取出测其指标.

1.3.6 面筋硬度的测定

将经一定时间冻藏后的面筋在4 ℃的温度下解冻2 h 左右后再进行面筋硬度的测定.采用张浩等[3]用质构仪测定面筋硬度与弹性的方法.将处理好的面筋质放入A/DSC-黏着力测定装置的模具中进行挤压，挤出的面筋厚度为2 mm，在测定时以此模具为平台，探头选择直径为25 mm 的P25 铝制圆柱型TA 探头.

1.3.7 面筋溶涨值的测定

将冻藏一段时间的小麦面筋蛋白先在4 ℃的温度下解冻2 h 左右，再参照李兴林[4]测面筋溶涨值的方法，将解冻后的面筋在25 ℃的水中浸泡1 h以备用.泡面筋的过程中，配制0.02 mol/L 乳酸溶液，并用具塞量筒量取30 mL，放在水浴锅进行预热使其温度达到30 ℃.将泡过的面筋放在面筋指数仪中以3 000 r/min 离心1 min.称取面筋（1.0±0.05）g，在干净的玻璃板上，用刀均匀地将面筋分成30 份，将分好的30 小块面筋放入预热好的30 mL 0.02 mol/L 乳酸溶液的具塞量筒中，并将具塞量筒上下颠几次使面筋小块完全分散开，防止其粘在一起影响试验结果，将具塞量筒横放在30 ℃的恒温箱中，反应2 h.之后，将具塞量筒取出来静置10 min，观察并记录其中面筋的溶涨体积，即为溶涨值.

1.3.8 饺子皮的制作及处理

参照李雪琴等[5]的方法，称取小麦粉样品（200.0±5.0）g，加入相当于面粉质量40%的蒸馏水，和面时间为2 min，将和好的面团在辊间距为2.4 mm 的压面机上复合压延3 次后放入保鲜袋密封，室温下静置20 min 后以辊间距分别为1.4 mm、1.1 mm、0.8 mm 再次进行压延，将面带的厚度最终控制为（1.0±0.05）mm.用直径为9.5 cm 的模具切割面片用于水饺皮强韧性（Toughness）的测定.

1.3.9 冻藏后饺子皮强韧性的测定

冻藏后的饺子皮在测定其强韧性之前，要先在25 ℃的恒温箱中解冻30 min.将解冻的水饺皮固定在测试平台上，用Tortilla 球形探头（SMSP/1SP）匀速向下运动穿透水饺皮直至破裂，得到受力曲线.

2 结果与讨论

2.1 面粉的湿面筋含量与面筋指数（表1）

研究表明面筋指数在一定程度上反映了面筋的品质[6]，由于面筋指数的测定是筛上物与面筋总量的百分比，它的大小在一定程度上反映了面筋的强弱，面筋指数越大，其面筋筋力越强.

表1 样品的湿面筋含量与面筋指数Table 1 Wet gluten contents and gluten indexes of the samples

2.2 面粉的粉质指标（表2）

面粉的粉质特性指标反映了小麦面筋的质量，小麦面筋的含量越高，其面筋筋力越强，相应的其面团形成时间也越长.面团稳定时间代表了面团的耐搅性，稳定时间越长，说明其面筋筋力越强.由表2 可以看出，1 号、3 号、9 号、12 号样品筋力比较强，面筋品质较好；品质一般的依次是7号、8 号、0 号、2 号、6 号样品；比较差的依次为11号、13 号、10 号、4 号、5 号样品.

表2 样品粉质指标Table 2 The powder quality indicators of the samples

2.3 冻藏过程中小麦面筋硬度的变化

面筋品质较好的1 号、3 号、9 号、12 号样品在冻藏中硬度的变化趋势如图1（a）所示.由方差分析结果可以看出：在冻藏前30 d 其硬度没有太大变化，在第45 天时略微降低，至冻藏的第60 天其硬度值较未经冻藏的相比有显著性差异，且各样品平均下降了13%.面筋品质相对中等的0 号、2号、6 号、7 号、8 号样品在冻藏60 d 中的品质变化如图1（b）所示.在前45 d 的冻藏中，各个样品的硬度在小范围内有波动，虽有下降趋势，但并未产生显著性差异，冻藏至60 d 硬度有明显的下降，且各样品平均下降了19%.面筋品质较差的4 号、5号、10 号、11 号、13 号样品的硬度在冻藏60 d 的变化趋势如图1（c）所示，在60 d 的冻藏过程中，其面筋硬度呈下降趋势，而且随着冻藏时间的延长，下降更严重.也就是说，面筋品质较好的和中等的样品在最初的冻藏过程中，硬度没有明显的变化，但是随着冻藏时间的延长，在达到其冻藏耐受时间时，其品质开始缓慢下降.对于面筋品质较差的样品，在整个冻藏期间其面筋硬度都在下降.其原因可能是在冻藏期间，面筋蛋白的结构发生变化.由于在冻藏过程形成冰晶，而冰晶又会发生重结晶的现象，较大的冰晶导致面筋蛋白的结构遭到破坏，打破了小麦面筋蛋白网络结构的稳定性，小麦面筋蛋白发生变性，从而导致小麦面筋网络弱化[7-8].维持面筋蛋白网状结构的主要有谷蛋白分子间的二硫键，研究表明，短时间的冻藏对二硫键的破坏不是太大，但是随着冻藏时间的延长二硫键开始断裂[9]，所以麦谷蛋白分子间二硫键的减少，可能是面筋硬度降低的主要原因.

图1 冻藏时间对面筋硬度的影响Fig.1 Effect of frozen time on the gluten hardness

2.4 冻藏过程中小麦面筋的溶涨值的变化

面筋品质较好的1 号、3 号、9 号、12 号样品在冻藏中溶涨值的变化趋势如图2（a）所示.可以看出在前45 d 溶涨值的变化幅度不大且较未经冻藏的没有显著性差异.但在第60 天时，其溶涨值较未经冻藏的出现显著性差异，各样品溶涨值平均下降了21%.对于面筋品质相对中等的0 号样、2号样、6 号样、7 号样、8 号样，其在冻藏60 d 中的品质变化情况如图2（b）所示.可以发现溶涨值在前45 d 就出现了显著性差异，下降较明显，冻藏至60 d 各样品溶涨值平均下降了26%.面筋品质较差的4 号样、5 号样、10 号样、11 号样、13 号样的溶涨值在冻藏60 d 的变化趋势如图2（c）所示，由于5 号样的品质较差，面筋在乳酸溶液中发生溶解，试验过程中观察不到其溶涨体积，在60 d 的冻藏过程中，其余样品在冻藏至30 d 时较未经冻藏的样品相比就出现显著性差异，并在接下来的冻藏中溶涨值持续下降，且随着冻藏时间的延长，降低的趋势减缓.在乳酸溶液中使面筋蛋白发生溶涨的主要成分是高分子质量的谷蛋白大聚合体，由于在冻藏过程中，谷蛋白大分子受到影响，发生解聚[10].研究表明，品质好的面筋与品质差的相比，其高分子质量的谷蛋白大聚合体所占比例大，且品质差的面筋蛋白的谷蛋白线性聚合体中的二硫键更容易断裂，其面筋结构的稳定性差，这也可能是在冻藏期间品质较差的面筋溶涨值在冻藏初期就降低的原因[11].

图2 冻藏时间对面筋溶涨值的影响Fig.2 Effect of frozen time on the gluten swelling value

2.5 冻藏过程中饺子皮强韧性的变化

品质较好的1 号、3 号、9 号及12 号样品饺子皮的强韧性在冻藏60 d 的变化趋势如图3（a）所示，在冻藏的前30 d 其强韧性值没有显著性差异，冻藏至60 d 时产生显著性差异，各样品的强韧性平均下降了6%.面筋品质相对中等的0 号、2 号、6 号、7 号、8 号样品，其饺子皮的强韧性在冻藏60 d 中的品质变化情况如图3（b）所示，在冻藏至45 d 时强韧性下降，产生显著性差异，且在冻藏至60 d 时，各样品强韧性的下降幅度较面筋品质较好的样品大，平均降低了13%.面筋品质较差的4 号、5号、10 号、11 号、13 号样品，冻藏60 d 的强韧性变化趋势如图3（c）所示，冻藏初期即15 d 时较未经冻藏的相比有显著性差异，且随着冻藏时间的延长，强韧性持续下降.

通过对冻藏过程中饺子皮强韧性的变化分析可以发现，冻藏过程中饺子皮强韧性的变化趋势与冻藏过程中面筋硬度及溶涨值有一定的相关性，面筋品质较好的样品，其面筋硬度大、溶涨值高，饺子皮强韧性好，在冻藏过程中，冻藏初期面筋硬度、溶涨值及饺子皮强韧性都没有明显的变化，随着冻藏时间的延长，才有小幅度的降低.面筋品质较差的，其面筋硬度小、溶涨值小，饺子皮的强韧性差，在冻藏初期面筋硬度、溶涨值降低，饺子皮强韧性也降低，随着冻藏时间的延长下降得更为严重.

3 结论

图3 冻藏时间对饺子皮强韧性的影响Fig.3 Effect of frozen time on the toughness of dumpling dough sheet

本课题首先对小麦粉的面筋指数、粉质拉伸特性进行了测定，在此基础上将样品分成面筋品质较好的、中等的、较差3 类；然后测定冻藏0、15、30、45、60 d 的小麦面筋的硬度及溶涨值，并将各个小麦粉制作成饺子皮，分别测定冻藏了0、15、30、45、60 d 的饺子皮的强韧性.结果表明：各个样品经60 d 的冻藏处理后，小麦面筋的硬度降低、溶涨值减小.面筋品质较好的，在冻藏初期没有明显的变化，但是随着冻藏时间的延长，在达到其冻藏耐受时间时，其品质开始缓慢下降，平均下降了13%和21%.而对于面筋品质中等的样品，其在最初的冻藏时间内的变化也不是非常明显，但是随着冻藏时间的延长，平均下降了19%和26%.对于面筋品质较差的样品，在整个冻藏期间其品质在持续下降，最终平均下降了29%和42%.饺子皮经60 d 的冻藏处理，强韧性均降低，品质较好的平均下降了6%，品质一般的平均下降了13%，品质较差的平均下降了21%.其变化趋势与冻藏过程中面筋硬度及溶涨值相一致.这说明，面筋质较好的样品受冻藏的影响较小，相反面筋质较差的样品受冻藏的影响较大，品质下降较严重.

［1］方英杰，张春禄，崔国华.浅谈面筋质特性、弹性及延伸性的综合测定［J］.粮食加工，2005，18（1）:27-29.

［2］Selomulyo V O，Zhou W B.Frozen bread dough:Effects of freezing storage and dough improvers［J］.Journal of Cereal Science，2007，45（1）:1-17.

［3］张浩，李雪琴.质构仪测定小麦面筋的硬度与弹性［J］.现代食品科技，2013，29（4）:903-904.

［4］李兴林.溶涨值和透光率在面筋强度测定中的应用［J］.粮食与饲料工业，2006，6（10）:10-11.

［5］李雪琴，葛静静，谢沁，等.饺子皮感官品质和质构品质关系的研究［J］.河南工业大学学报:自然科学版，2008，33（4）:1-3.

［6］耿丽娜，潘多玉，刘光梅，等.面筋指数对面制品的影响及对生产的指导作用［J］.面粉通讯，2005，6:44-46.

［7］Baier -Schenk A，Handschin S，von Schonau M，et al.In situ observation of the freezing process in wheat dough by confocal laser scanning microscopy（CLSM）:Formation of ice and changes in the gluten netword［J］.Journal of Cereal Science，2005，42（2）:255-260.

［8］宋国胜，胡青松，李琳，等.冷冻环境对湿面筋蛋白中可冻结水的影响［J］.华南理工大学学报：自然科学版，2009，37（4）：120-124.

［9］刘国琴，柳小军，李琳，等.冻藏时间对小麦湿面筋蛋白结构和热性能的影响［J］.河南工业大学学报:自然科学版，2011，32（5）:1-5.

［10］孙家柱，刘广田，苏青，等.谷蛋白溶涨指数在小麦品质评价中的应用价值分析［J］.麦类作物学报，2006，26（5）:49-53.

［11］陈笑娟，杨学举，刘桂茹.小麦高分子量谷蛋白亚基与加工品质研究综述［J］.安徽农业科学，2005，33（5）:895-897.