大豆11S球蛋白对小麦粉流变学特性及面包品质的影响

杨春华，石彦国*

(哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150076)

小麦粉是目前在国内外焙烤类食品的主要原料，但是由于小麦粉中缺乏赖氨酸，因此在一些西方国家小麦粉一直被指责为质量低劣的蛋白来源[1-2]。在美国，作为一种强制措施，政府要求小麦面粉生产厂家在面粉中必须添加大豆蛋白，以增加其营养价值，因为在面包中添加大豆蛋白不仅仅增加了蛋白质含量更是优化了氨基酸配比[3-5]。大豆蛋白具有良好的营养价值，近年来国内外一直有人不断尝试将其加入以面粉为主要原料的食品中，以达到营养强化的作用。大豆蛋白含有两种主要组分：7S和11S，目前，工业上制取大豆分离蛋白，通常都是富含7S和11S球蛋白的混合物，功能特性不突出[6-9]。从结构上看，11S含有较多的二硫键，更易与小麦蛋白发生共价结合，对于面筋网络结构的形成更加有利。而且，11S球蛋白中蛋氨酸含量较低，而赖氨酸含量高，与小麦蛋白中氨基酸互补良好。

国内外的很多专家已经认识到大豆11S球蛋白的重要性，目前我国对于大豆11S球蛋白的提取已经有了较成熟的技术，但对于11S球蛋白在食品中的应用有待于进一步研究[10-14]。对大豆11S球蛋白的构-效关系进一步了解，那么生产加入大豆11S球蛋白的产品的工艺就会有所创新，对大豆11S球蛋白的独特性质就能进一步挖掘，生产出品质更高且市场前景更好的产品，大豆11S球蛋白在食品加工领域就会有更大的发展空间。小麦粉及其辅料在加水揉混过程中，蛋白吸水膨胀，分子间相互连接，形成一个连续的三维网状结构，从而赋予面团黏弹性，同时具有一定的流动性，总称为面团流变学特性，是评价面粉加工品质的重要指标[15]。研究大豆11S球蛋白对小麦粉流变学特性及面包质构特性的影响，对改善食品的加工品质、扩大大豆蛋白在食品加工中的应用范围等都有较大意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

低温脱脂大豆粕 哈高科大豆食品有限责任公司；雪花粉 内蒙古食为天面粉油脂有限责任公司；酵母安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

TA-XT2i型质构仪 英国Stable Micro Systems公司；Farinograph-E型粉质仪、拉伸仪、Glutograph-E型糊化仪 德国Brabender公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆粕中11S球蛋白的提取[16-18]

大豆粕采用pH8.5的磷酸盐缓冲液按料液比1:16(m/V)于45℃浸提1h，期间观察pH值的变化，维持pH值恒定8.5，然后于20℃、1000r/min离心20min，取上清液用2mol/L HCl调整pH值至6.2，4℃静置过夜，然后于1000r/min离心20min，沉淀物为11S球蛋白粗提物，得到11S球蛋白的粗提物。观察粗提物性状，用缓冲溶液调成均质状，备用。

1.3.2 蛋白质含量的测定

蛋白质含量的测定方法采用凯氏定氮法按GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》规定执行[19]。

1.3.3 11S球蛋白对小麦粉的流变学特性

1.3.3.1 粉质特性的测定

采用Brabender粉质仪，参照ICC标准第115号，仿照小麦粉粉质特性分析法对混合粉(11S球蛋白＋小麦粉)粉质参数进行测定。

1.3.3.2 拉伸特性的测定

采用Brabender拉伸仪，参照ICC标准第114/1号，仿照小麦粉拉伸特性分析法对混合粉(11S球蛋白＋小麦粉)拉伸参数进行测定。

1.3.3.3 糊化特性的测定

采用Brabender糊化仪，参照ICC标准，仿照淀粉糊化特性分析法对混合粉(11S球蛋白＋小麦粉)糊化参数进行测定。

1.3.4 面包制作工艺确定

准确称取各原料及其他辅料，加入面粉50g、水30g、酵母0.5g、糖10g、黄油3.5g，然后分别加入面粉质量的0%、1%、3%、5%的11S球蛋白。把糖、盐加入水中，均匀搅拌，使之完全溶解，酵母用30℃的水溶解，黄油加热融化，混合均匀后加入面粉中，样品用缓冲溶液调成均质状加入到面粉中。混合后进行揉面，用力将面粉与所加物料混合揉匀，使光面朝外，搓圆，放入36℃、相对湿度为80%的醒发箱中醒发2h。将醒发好的面包连同烤盘放入烘箱中，控制好上火170℃、下火160℃烘烤大约15min。取出脱模后，室温下自然冷却，测定其质构特性。

1.3.5 面包评价指标的测定

1.3.5.1 物性指标测定

将面包中间部分切成1.5cm正方形方块，采用P/50探头进行TPA模式实验测定面包的品质。

1.3.5.2 感官评价

本实验通过观察面包表皮色泽(10分)、组织结构(15分)、气味(10分)、口感(5分)和柔软度(10分)，比较空白与11S球蛋白添加量不同的面包，分析结果，找出适合的添加量。

1.4 数据处理与分析

2 结果与分析

2.1 添加11S球蛋白对小麦粉流变学特性的影响

2.1.1 粉质特性

影响面粉与面制品品质的因素中最重要的是面筋的含量与性质。面筋在形成面团的过程中，其性质全部表现在面团性质上。一般认为吸水率高，面团形成时间长，稳定性好，评价值高，则面筋的品质就越高。通过粉质仪测定面团揉制时所受到阻力可以评价面团的物理性质。

由图1可知，添加不同11S球蛋白的面团吸水率分别为(55.50±0.02)%、(57.20±0.04)%、(60.80±0.02)%、(61.50±0.03)%，随着添加量的增加而增加，这是由于大豆蛋白的亲水性所致；面团形成时间先减小后增大，在添加量5%时达到最大；面团稳定时间先增大后减小，在添加量3%时达到最大。面团的稳定性好，反映其对剪切力有较强的抵抗力，也就意味着面团中的二硫键牢固，或者这些二硫键处在十分恰当的位置上[20]。这与11S球蛋白的贡献紧密相关。少量的11S球蛋白的添加对面粉的弱化度有改善作用，随着添加量的增多，改善作用不很明显。综合来看，适当比例的11S球蛋白可以延长面团的形成时间，增加面团的稳定性，对面粉的粉质特性具有良好的改善作用。

图1 添加11S球蛋白对小麦粉面团粉质的影响Fig.1 Farinograph properties of 11S wheat dough at different ratios

图2 添加11S球蛋白对小麦粉面团拉伸的影响Fig.2 Extenograph results of 11S wheat dough at different ratios

2.1.2 拉伸特性

面团是由水、酵母、盐和其他成分组成的复杂混合物，是小麦由小麦粉向食品转化的一种基本过渡形态，它属于一类介于固态食品与液态食品之间的既有弹性又有黏性的黏弹性流变体。面制品的质构很大程度上通过面团的延伸性和韧性表现出来[21]。面团的延伸性和韧性可通过拉伸曲线反应出来。由图2可知，面团的延伸性呈先升后降的趋势，而面团的韧性随着添加量的增多整体呈下降趋势，面团的韧性越大，说明面筋弹性越好，面筋弹性好，面团醒发慢，不易充分醒发，导致制作的焙烤食品体积小，结构差。添加11S球蛋白使面团的抗拉阻力减小，降低了面筋弹性，使面团易于醒发，但面筋弹性不宜过低，筋力太弱，延伸性过大。这样的面团结构不牢固，很软弱，流动性强，发酵过程中易塌陷、持气性差，这也是加入较多大豆蛋白后面包容易塌陷的原因[22]。

综上所述，在50mm处抗拉阻力，随着大豆分离蛋白的用量增大有减弱的趋势；曲线面积最大的为不添加11S球蛋白的面粉，但此类面粉的拉伸比值偏大，添加量为3%的曲线面积与空白的相差不多，且比值适中，较适于烘焙面包。

2.1.3 糊化特性

表1 添加不同含量11S球蛋白的面包糊化特性参数Table 1 Amylograph results

由表1可知，随着添加量的增加，糊化初始温度逐渐升高，最大糊化温度降低，糊化初始黏度降低，糊化最大黏度降低。最大黏度降低，表示α-淀粉酶活性升高，面包不易老化，即11S球蛋白对面粉的的α-淀粉酶活性有改善的作用，且在添加量达到3%时改善作用相对显著。

2.2 11S球蛋白添加量对面包品质的影响

2.2.1 物性仪测试结果

表2 添加不同含量11S球蛋白的面包物性测试结果Table 2 Texture parameters of bread

由表2可知，适当的11S球蛋白对面包的强度和弹性均有改善作用，添加量为3%时，改善作用最好。造成上述现象的主要原因是大豆蛋白是面包酵母良好的营养物质，因而添加适量的大豆蛋白制品可使面团发酵旺盛，从而起到改善面包品质的效果；同时，由于大豆蛋白良好的吸水性、持水性和乳化性，在面制品中添加11S球蛋白后，可以使面筋品质更加细致而有弹性，能够更好地保持成品的水分，但随着添加量的进一步增加，面包的质量将会稍有恶化。

2.2.2 面包感官评分

表3 添加不同含量11S球蛋白的面包感官评分(满分50分)Table 3 Sensory evaluation scores

添加不同含量11S球蛋白的面包感官评分见表3。添加大豆蛋白的面包在焙烤时可使表面呈现金黄色。随着11S球蛋白的添加量增多，面包表面色泽变深，这是由于蛋白与还原糖发生美拉德反应，因此要适当添加，以免颜色过深，影响面包的感官品质。添加量达到3%时，面包颜色呈现金黄色，面包松软，不易老化。添加量达到5%时，其他感官品质也明显下降，面包颜色过深，弹性差，面包内部产生大气孔，有豆腥味。

3 结 论

小麦面筋主要是由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成，构成面筋的网络结构。适量的大豆11S球蛋白的添加，可改善小麦面团的面筋网络结构[23]。面粉中加入大豆11S球蛋白后提高了吸水率，增加了面团形成时间和面团稳定时间，使面团的耐搅打性增强，面团的延伸性增加，这主要是由于11S球蛋白具有良好的吸水性、持水性和乳化性及较多的二硫键，在面粉中添加适量11S球蛋白，可以改善面团的筋性，强化面筋网络结构。大豆蛋白质和小麦面筋蛋白相互作用形成的大豆蛋白聚集体改变面筋网络的形成是导致面团流变学性质变化的主要原因。但添加量较多，就会造成面团流变学性质弱化，这主要是因为大豆蛋白质对小麦面筋蛋白的稀释作用。 因此，在添加时一定要适量，实验结果表明，3%的添加量效果较好，既能达到营养互补，又能使面团的流变学特性在一定程度上得到改善。

[1]张守文.面包科学与加工工艺[M].北京: 中国轻工出版社, 1996:89-91.

[2]石彦国.调整产业结构, 确保大豆产业健康持续发展[J].中国食品学报, 2010, 10(4): 1-7.

[3]周瑞宝, 周兵.大豆11S球蛋白的结构和功能性质[J].中国粮油学报,2003(12): 39-42.

[4]赵新淮, 徐红华, 姜毓君.食品蛋白质: 结构、性质与功能[M].北京:科学出版社, 2009: 222-223.

[5]郑刚, 胡小松, 李全宏, 等.脱脂大豆对面团流变学特性及用其制成面条品质的影响[J].食品科学, 2007, 28(4): 99-102.

[6]刘翀.大豆蛋白分级分离机理的研究[D].广州: 华南理工大学,2009: 12-50.

[7]张雪旺.7S和11S大豆球蛋白的分离及酶解研究[D].南宁: 广西大学, 2006: 1-5.

[8]UTSUMI S, MARUYAMA N, SATOH R, et al.Structure-function relationships of soybean proteins revealed by using recombinant systems[J].Enzyme and Microbial Technology, 2002, 30: 282-288.

[9]LIU Chun, WANG Xiansheng, MA Hao, et al.Functional properties of protein isolates from soybeans stored under various conditions[J].Food Chemistry, 2008, 111: 29-37.

[10]REN Chengang, TANG Lu, ZHANG Min, et al.Interactions between whey soybean protein (WSP) and beta-conglycinin (7S) during the formation of protein particles at elevated temperatures[J].Food Hydrocolloids, 2009, 23: 936-941.

[11]MILLS E N C, MARIGHETO N A, WELLNER N, et al.Thermally induced structural changes in glycinin, the 11S globulin of soya bean (Glycine max): anin situspectroscopic study[J].Biochimica et Biophysica Acta, 2003, 1648: 105-114.

[12]CHEN Fengliang, WEI Yimin, ZHANG Bo.Chemical cross-linking and molecular aggregation of soybean protein during extrusion cooking at low and high moisture content[J].LWT-Food Science and Technology, 2011, 4: 957-962.

[13]NIELSEN N C.The structure and complexity of the 11S polypeptides in soybeans[J].Journal of the American Oil Chemists’ Society, 1985,62: 1680-1686.

[14]STASWICK P E, HERMODSON M A, NIELSEN N C.Identification of the acidicand basic subunit complexes of glycinin[J].Journal of Biological Chemistry, 1981, 256: 8752-8755.

[15]陶海腾, 齐琳娟, 王步军.不同省份小麦粉面团流变学特性的分析[J].中国粮油学报, 2011, 26(11): 5-8.

[16]石彦国, 郑佳, 马永强, 等.等电点冷沉法分离大豆11S球蛋白的研究[J].中国食品学报, 2010, 10(1): 146-149.

[17]MAFORIMBO E, SKURRAY G, UTHAYAKUMARAN S, et al.Improved functional properties for soy-wheat doughs due to modification of the size distribution of polymeric proteins[J].Journal of Cereal Science, 2006, 43: 223-229.

[18]ARNULPHI S A, LLEON A E.Effect of soybean addition on the rheological properties and bread making quality of wheat flour[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2005, 85: 1889-1896.

[19]GB/T 5009.5—2010 食品中蛋白质的测定[S].

[20]PUPPO M C, BEAUMAL V, CHAPLEAU N, et al.Physicochemical and rheological properties of soybean protein emulsions processed with a combined temperature/high-pressure treatment[J].Food Hydrocolloids, 2008, 22: 1079-1089.

[21]NAEEM H A, DARVEY N L, GRAS P, et al.Mixing properties,baking potential and functionality changes in storage proteins during dough development of Triticale wheat flour blends[J].Cereal Chemistry, 2002, 79(3): 332-339.

[22]TANG Chuanhe, MA Chingyung.Effect of high pressure treatment on aggregation and structural properties of soy protein isolate[J].LWTFood Science and Technology, 2009, 42: 606-611.

[23]石彦国.大豆制品工艺学[M].2版.北京: 中国轻工业出版社, 2005: 52-80.