外源蛋白添加对全麦面团特性和面包品质的影响

吴迪，王佳玉，汤晓智，胡秋辉

外源蛋白添加对全麦面团特性和面包品质的影响

吴迪，王佳玉，汤晓智，胡秋辉

南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，南京 210023

【】研究两种外源蛋白添加对全麦面团混合特性、流变学特性和微观结构及对全麦面包品质的影响，为进一步利用外源蛋白提升全麦食品品质及其新产品的开发提供依据。利用混合实验仪、动态流变仪和扫描电子显微镜分析外源蛋白（蛋清粉（EW）和酪蛋白酸钠（SC））添加对全麦面团热机械学、动态流变学和微观结构的影响，结合全麦面包的制作分析其对面包比容和质构特性的影响。随着（EW）添加量的增加，全麦面团吸水率降低，形成时间和稳定时间增加，加热过程中全麦面团的峰值黏度和回生值升高。全麦面团的弹性模量（G'）和黏性模量（G"）持续降低，损耗角正切值（tan δ）持续上升。面团微观结构得到有效改善，内部孔洞显著减少，面团结构连续均匀，很好地弥补了麸皮对面团的破坏；全麦面包的比容增大，面包的内瓤结构疏松柔软。全麦面包的硬度下降，咀嚼度降低，弹性、黏聚性和回复性变化不显著。随SC添加量的增加，全麦面团的吸水率和蛋白弱化度增加，形成时间和稳定时间先增加后降低，加热过程中，全麦面团的峰值黏度随SC添加量增加而降低，回生值变化趋势相反；当SC添加量大于1%时，全麦面团的G'和G"上升；面团微观结构逐渐变得致密，孔洞和缝隙逐渐减少；全麦面包的比容随SC添加量增加先增大后减小，内瓤结构相对紧密；全麦面包硬度和咀嚼度逐渐增加，黏聚性和回复性逐渐降低，弹性变化不显著。蛋清粉的添加一定程度上可以代替谷朊粉，有效改善全麦面包品质；而酪蛋白酸钠的使用要考虑其自身的高吸水率。

外源蛋白；全麦面包；混合特性；流变特性；品质特性

0 引言

【研究意义】全麦粉是由整粒小麦经一次性破碎或研磨筛理后的麸皮回添等方法制粉得到的面粉，包含了胚乳、麸皮与胚芽[1]。与传统的精面粉相比，全麦粉含有丰富的膳食纤维、维生素、矿物元素和抗氧化物质，长期摄入可有效预防糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的发生[2]。随着消费者对全麦产品关注程度的提升，市场上出现了种类繁多的全麦食品（全麦面包、面条、饼干、馒头等）[3]。然而相对于非全麦食品，全麦食品如全麦面包具有比容低、硬度高、质地粗糙和颜色深等问题，大大降低了消费者的接受程度。为了解决这一问题，科研工作者通过在全麦粉中添加谷朊粉、酶、乳化剂、食品胶体、氧化剂以及其他食品添加剂来改善全麦烘焙产品的品质，提升消费者对全麦面包的认可度[4]。在上述添加物质中，源于小麦蛋白的谷朊粉可以有效改善面团面筋蛋白网络结构，赋予面制品良好的黏弹性，提升面团的持气能力，已成为提高小麦、粗粮及杂粮面制品品质的首选添加剂[5]。但谷朊粉作为谷物内源性蛋白，其氨基酸分布并不平衡，赖氨酸（第一限制性氨基酸）含量相对较低[6]。如何在改善全谷物食品品质同时，强化食物的营养品质，提升产品中氨基酸供应的均衡性是全谷物食品开发中亟待解决的问题。【前人研究进展】动物蛋白中赖氨酸含量较高，是与谷物食品氨基酸互补的外源蛋白。蛋清粉（egg white powder，EW）来源于鸡蛋，富含多种蛋白质（卵伴白蛋白、卵清蛋白、卵球蛋白、卵粘蛋白等）、维生素（A、B、D、E等）和矿物质元素（Fe、Ca、K、P等）[7]。来源于牛奶制品的酪蛋白酸钠（sodium caseinate，SC），富含人体所需各种必需氨基酸[8]。两种外源蛋白在具有高营养价值的同时，还具有很好的起泡、乳化、持水和凝胶等功能特性，作为食品添加剂时可以有效改善食品品质[9-10]。SHIMOYAMADA等[11]研究表明在中式面条中添加热干蛋清粉可以利用糊化淀粉与蛋清蛋白之间的相互作用，形成更好的凝胶网络结构，进而提升面条的流变学和感官特性。Guo等[12]在燕麦面条加工中添加了新鲜蛋白，发现面条的蒸煮和质构特性均得到改善。王莉等[13]发现添加蛋清可有效改善马铃薯全粉面包的质构特性，赋予面包松软的口感。EREM等[14]研究发现蛋清作为结构改良剂添加，可以极大提升低面筋含量淀粉基焙烤食品的品质。上述研究均表明蛋清粉可以有效提升谷物面团和产品的品质特性。近年来，在谷物制品中添加SC以全面提升谷物食品品质（特别是无麸质谷物食品）也被广泛研究。BUREšOVÁ等[15]在大米-荞麦混合粉中添加SC，发现面包中产生了较大孔洞，使面包硬度和咀嚼度明显降低。APRODU等[16]研究SC的添加对无麸质面团特性的影响，发现SC的添加可以明显改善大米和玉米粉体系面包的质构特性，比容也得到明显提升。此外，用于焙烤食品的SC除了具有良好乳化性和较高的营养特性外，更可延长产品的货架期[17]。【本研究切入点】上述研究证明添加外源蛋白既可以有效提升谷物食品的品质特性，也可以赋予谷物食品更加均衡的营养，但能否利用EW和SC两种外源蛋白改善全麦面团及面包品质特性的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】本研究拟将两种外源蛋白EW和SC添加到全麦粉中，同时与添加谷朊粉样品相对比，旨在弥补全麦中麸皮带来的不利影响，改善全麦面团流变特性和全麦面包食用品质，为全麦面包和其他全麦制品品质改良提供参考。

1 材料与方法

试验于2019年在南京财经大学食品科学与工程楼进行。

1.1 试验材料与仪器设备

全麦粉（中粮面业（海宁）有限公司，面筋蛋白含量约为11.7%），谷朊粉（河南蜜丹儿商贸有限公司，面筋蛋白含量约为62.0%），蛋清蛋白粉（安徽亳州市众意蛋业有限公司），酪蛋白酸钠（源叶生物科技有限公司），即发干酵母（安琪酵母股份有限公司）。

冷冻干燥机（SCIENTZ-12N）：宁波新芝生物科技股份有限公司，混合实验仪（Mixolab）：法国肖邦技术公司，台式扫描电镜（TM-3000）：日本日立公司，动态流变仪（Anton Paar MCR 302）：奥地利安东帕有限公司，质构分析仪（TA-XT2i）：英国Stable Micro System公司。

1.2 方法

1.2.1 原料制备 谷朊粉（3.0%，作为对照）、蛋清蛋白粉（0.5%、1.0%、3.0%、5.0%、7.0%）、酪蛋白酸钠（0.5%、1.0%、3.0%、5.0%、7.0%）分别添加到全麦粉（基本组分如表1所示）中，混合均匀后使用。

表1 全麦粉的基本组分含量（湿基）（%）

1.2.2 混合特性测定 采用Mixolab混合实验仪研究不同外源蛋白添加量对全麦粉在搅拌成形、加热糊化以及后期冷却过程中面团的热机械学特性变化的影响。采用测定程序为肖邦协议（Chopin+），面团质量规定75 g。每个样品重复3次。

1.2.3 流变特性测定 参考TORBICA等[18]的方法测定外源蛋白添加量对全麦面团样品流变特性的影响，稍有调整。样品取1.2.2中Mixolab制备的面团，面团样品在扭矩为1.1 Nm时取出，并用保鲜膜包裹分别静置15、45、60、90和120 min。使用Anton Paar MCR 302流变仪，采用平板直径为25 mm的转子（PP25），设定平板间距为1 mm。面团样品装载完成后，设定静置时间为10 min，以消除残余应力，并用矿物油密封面团边缘，防止水分散失。测得样品线性黏弹区为0.01%—1%，设定频率变化范围为0.1—20 Hz，样品测试温度为25℃，获得面团的弹性模量（G'）、黏性模量（G"）和黏性角正切值tanδ（G'/G"）。

1.2.4 微观结构 参照汤晓智等[19]的方法稍作修改，取Mixolab混合时扭矩达1.1 Nm时取出的面团样品，并用保鲜膜包裹，静置90 min。静置后，面团放入-20℃冰箱过夜保存，取出后冷冻干燥（-80℃，72 h），取面团内部结构，离子溅射喷金后在扫描电子显微镜下观察。

1.2.5 全麦面包制作 参考GB/T 14611-2008制作全麦面包，所有面包配方中采用与纯全麦面包相同加水量，即固定加水量。

1.2.6 全麦面包质构分析 采用TA-XT2i型质构仪测定全麦面包的质构特性，选用P36 探头，安装并进行校正，将全麦面包切成2 cm×2 cm×2 cm的小方块进行测试，其中测试前探头运行速度1 mm∙s-1，测试过程中的探头运行速度5 mm∙s-1，返回速度5 mm∙s-1，两次压缩中间停止时间5 s，压缩比70%。

1.2.7 全麦面包比容测定 采用菜籽置换法。具体方法如下：将全麦面包进行称重（g），然后放在量筒中，将量筒内倒入菜籽将其填满，读出面包和菜籽的总体积是1（cm3），面包拿出后，读出菜籽体积2（cm3），比容的计算按照如下公式：

比容（cm3∙g-1）=

1.2.8 数据分析 利用SPSS 18.0数据处理软件对数据进行分析，并用Duncan’s法进行显著性分析（＜0.05）。

2 结果

2.1 外源蛋白对全麦面团混合特性的影响

由表2可知，随着EW添加量的增加，全麦面团吸水率降低，形成时间和稳定时间增加，当EW添加量高于1.0%时，全麦面团的形成时间和稳定时间高于对照G 3.0%（添加谷朊粉3.0%的对照样品），蛋白弱化度整体低于全麦面团，但高于对照，说明EW添加有利于增加全麦面团的稳定性。在加热过程中，随着EW添加量的增加，全麦面团的峰值黏度和回生值升高。

随着酪蛋白酸钠添加量的增加，全麦面团的吸水率和蛋白弱化度增加，蛋白弱化度在SC添加量为0—5.0%范围内低于全麦对照，但高于对照G 3.0%；形成时间和稳定时间呈现先增加后降低的趋势，在SC添加量大于1.0%时，形成时间和稳定时间均高于对照G 3.0%。在加热阶段，全麦面团的峰值黏度随着SC添加量的增加而降低，回生值随着SC添加量的增加而升高，在添加量低于3.0%时低于全麦对照，但高于对照G 3.0%（表3）。

表2 EW对全麦面团混合特性的影响

不同字母表示差异显著（＜0.05）。下同

Different letters show significant difference (＜0.05). The same as below

表3 SC对全麦面团混合特性的影响

2.2 外源蛋白对全麦面团流变特性的影响

EW添加对全麦面团流变特性的影响结果如图1所示，添加EW后，全麦面团的弹性模量（G'）和黏性模量（G"）均呈现出下降趋势，且随着添加量的增加，面团的弹性模量（G'）和黏性模量（G"）持续降低。tan δ显示全麦面团综合黏弹性变化，由tan δ（图1-c）变化可知，对照G 3.0%的全麦面团黏弹性最佳，其次为EW 0.5%，且随着EW添加量增加，全麦面团的综合黏弹性持续减弱。

当酪蛋白酸钠（SC）添加量大于1.0%时，全麦面团的弹性模量（G'）和黏性模量（G"）随着SC添加量的增加显示上升趋势，当SC添加量大于3.0%时，全麦面团的弹性模量（G'）和黏性模量（G"）高于全麦和对照G 3.0。

图1 EW添加对全麦面团流变特性的影响

图2 SC添加对全麦面团流变特性的影响

2.3 外源蛋白对全麦面团微观结构（SEM）的影响

从图中结果可知全麦面团（图3-a）中，麸皮的存在使面团中面筋网络结构遭到明显破坏，形成了大量断裂缝隙，导致结构不连续。添加G 3.0%（对照，图3-b）后，面筋结构变得均匀连续，断裂处减少。添加EW后，可以观察到，随着添加量的逐渐增加，面团微观结构得到有效改善，内部孔洞显著减少，面团结构逐渐变得更加连续均匀，尤其是当添加量较高时，可清晰看到由于EW的黏合性弥补了麸皮对面团的破坏，使面团结构变得均匀连续。

添加SC后，相比于全麦对照，随着SC添加量的增加，面团微观结构逐渐变得紧密，孔洞和缝隙逐渐减少。在较高添加量下（图3-k、l），可以观察到面团微观结构与G 3.0%对照（图3-b）明显不同，面团结构连续且紧密。

a—l依次代表全麦、谷朊粉3.0%、EW 0.5%、EW 1.0%、EW 3.0%、EW 5.0%、EW 7.0%、SC 0.5%、SC 1.0%、SC 3.0%、SC 5.0%、SC 7.0%。下同a-l represents whole wheat, gluten 3.0%, EW 0.5%, EW 1.0%, EW 3.0%, EW 5.0%, EW 7.0%, SC 0.5%, SC 1.0%, SC 3.0%, SC 5.0%, SC 7.0%, respectively. The same as below

2.4 外源蛋白对全麦面包比容的影响

由表4可知，在固定加水量的条件下，添加EW后，全麦面包的比容随着EW添加量的增加而增大，当EW添加量大于1.0%时，面包比容高于全麦对照，但整体仍低于对照G 3.0%。SC的添加对于面包比容的影响与EW的影响不同，面包比容随着SC添加量的增加呈现出先增加后减小的趋势，但均低于对照G 3.0%以及全麦面包对照。在醒发和烘烤过程中，添加EW的面团体积变大，面团内部结构更加疏松柔软，比容增大；而添加SC的面团体积增加幅度减小，内瓤结构变得紧密（图4）。

2.5 外源蛋白对全麦面包质构特性的影响

由表5可知，随着EW添加量的增加，全麦面包的硬度数值从1 913.90下降到1 063.30，弹性、黏聚性和回复性与对照相比变化不显著，咀嚼度逐渐降低，且随着EW添加量的增加，全麦面包的质构特性逐渐接近对照G 3.0%。

图4 EW和SC对全麦面包内瓤结构的影响

表4 外源蛋白对面包比容的影响

表5 EW添加对全麦面包质构特性影响

由表6可知，随着SC添加量的增加，全麦面包硬度逐渐增加，当添加量大于3.0%时，全麦面包的硬度显著高于对照G 3.0%和全麦对照，全麦面包弹性随着添加量的变化不显著，咀嚼度变化趋势与硬度变化一致，黏聚性和回复性逐渐降低。当SC添加量为0.5%—3.0%时，流变特性结果显示面团黏弹性相对较弱，面团强度较低，从而使全麦面包硬度显著低于全麦对照。但当SC添加高于3.0%时，面团强度显著增加，在醒发和烘烤过程中，面团体积增加幅度减小，内瓤结构致密，从而导致硬度显著增加。

表6 SC添加对全麦面包质构特性影响

3 讨论

3.1 外源蛋白添加影响全麦面团混合特性

全麦面团的混合特性是指在机械和热的作用下，全麦面团中的蛋白质弱化和淀粉糊化老化信息，通过对上述信息的分析可以反映全麦粉的粉质特性和面团的黏度特性。本研究利用混合实验仪Mixolab与动态流变仪相结合的方法，研究外源蛋白的添加对全麦面团流变学特性的影响。外源蛋白EW的添加使全麦面团吸水率降低是由于EW与水结合后会将水分固定，导致全麦粉中的淀粉和蛋白质不能吸收更多的水分，这与罗云等[20]的研究结果类似。在混合过程中，由于水分在面筋蛋白和EW间的不均匀分布，导致全麦-EW混合体系内面筋充分形成的时间延长，又由于EW中含有大量大分子蛋白质，吸水后具有较高的黏度[21]，进而导致面团的形成时间和稳定时间随着添加量的增加而逐渐增加[22-23]。当温度升高后，混合体系中EW在受热状态下，发生热变性，使EW中疏水基团暴露，分子间相互作用增加，导致混合体系内凝胶强度变大，进而使峰值黏度增加；同时在降温过程中，导致混合面团的回生值增加[24]。SC属于蛋白质类的亲水性胶体或乳化剂，添加到全麦粉中会提高面团形成过程中的吸水率[8,25]，在混合过程中，SC可与全麦粉中的面筋蛋白复合形成蛋白质大分子聚集体，提高面筋网络的形成时间和稳定时间，进而提升全麦面团的强度[26]，但当添加量高于3.0%时，全麦面团的稳定时间下降，蛋白质弱化度升高，可能是过高的SC添加带来更高的吸水率，影响了面筋蛋白之间的交联[27]。面团峰值黏度下降，主要原因是SC的添加稀释了淀粉的含量，且SC与全麦粉中蛋白质的复合过程中会与淀粉竞争水分，导致淀粉加热过程中糊化程度的下降。GANI等[28]在小麦粉中添加SC时也发现峰值黏度显著降低，且其糊化后回生值会降低。本研究中回生值随SC添加量的增加而增加，可能与加热后SC发生一定程度的凝胶化有关，导致最终凝胶强度的回升。

3.2 外源蛋白添加影响全麦面团流变特性

流变学特性的研究对于食品生产和加工具有重要的指导意义[29]，它是谷物粉料与水结合之后耐揉性和黏弹性的综合表现，决定了面包、馒头、面条加工的最终品质[30]。由于含水量对面团的流变特性影响很大，本研究在固定含水量的情况下进行不同EW添加对全麦面团流变特性影响的测定。EW的添加，从一定程度上稀释了面筋蛋白，导致EW嵌入面筋网络中，从而破坏了面筋网络的连续性结构，且较高的含水量下，EW黏度降低，导致面团的黏弹特性的降低[31-32]。而添加SC后，SC可与全麦粉中的面筋蛋白复合形成大分子聚集体，因此使全麦面团G'和G"的增加。RONDA等[33]报道酪蛋白盐显著改变面团流变特性，可能是由于氨基酸序列的特殊排列促进了共价键和氢键的作用，进而形成了稳定紧密的多肽链，提升了面团的强度。SUDHA等[34]的研究同样发现，当SC添加量较高时，小麦面团的弹性增加，随着SC添加量的增加，面团的强度也会增加。从tan δ结果可知，G 3.0%对照的综合黏弹性依然最佳，SC添加量大于1.0%样品的tan δ值大于全麦对照。可能是由于在固定加水量的条件下，高添加量的SC会与面筋蛋白强烈竞争水分的吸收，影响面筋蛋白网络结构的形成。但是值得一提的是，当扫描频率大于10 Hz时，添加SC的全麦面团综合黏弹性均优于全麦对照，表明SC的添加使全麦面团在高频下具有更好的稳定性，耐受更强烈地揉混加工。

3.3 外源蛋白添加影响全麦面团微观结构

利用扫描电镜观察全麦面团的微观结构可以直观地了解面团的凝胶网络结构变化。马薇薇等[35]关于蛋清粉对糜米-小麦粉面团的研究显示，EW可以分布在面筋蛋白网络结构中，利用自身的黏结性增强了面筋蛋白包裹淀粉颗粒的能力，且随着EW添加量的增加，面筋蛋白网络结构逐渐改善，这与本研究结果中样品的微观结构变化规律基本一致。而较高添加量的SC加入后，面团结构变得连续且紧密的现象可能是因为大分子蛋白质聚集体致密结构带来的。

由上述结果可知，外源蛋白的添加对于面团的热机械学、流变学特性和凝胶网络结构的形成有较大影响，但其作用机制有所区别：EW一定程度上稀释了面筋蛋白，降低面团内部强度，但吸水后的EW具有较高的黏度，增强了蛋白包裹淀粉的能力，此外加热后EW良好的凝胶特性，一定程度上弥补了面筋网络弱化以及全麦面团中麸皮带来的不利影响；而SC由于其两亲特性，带来较高的吸水率，同时SC可与面筋蛋白复合形成蛋白质大分子聚集体，提高了面筋网络的形成时间和稳定时间，进而提升了全麦面团的强度。但是过高的SC添加会影响面筋蛋白分子之间的交联以及加热过程中淀粉的糊化，进而影响面团的特性。

3.4 外源蛋白添加影响全麦面包比容

全麦面包比容可以反映全麦面团体积的膨胀程度和保持能力，直接影响面包产品的组织结构、口感和外观[36]。综合面团混合特性、流变特性和SEM结果可知，EW较低的吸水率和较高的黏度特性分别保证和辅助了全麦粉中面筋网络结构的充分形成，这使面团的连续性较好，稳定性增强，内部强度降低；当面包烘烤完成后，EW较好的热凝胶特性，可以帮助面筋网络结构稳定面包的体积。SANG等[37]研究发现与EW相似的卵清蛋白添加到小麦粉中，可使面团黏弹性降低，馒头比容增加，这与本研究结果相似。相反地，SC过高的吸水率（尤其是在添加量高于3.0%时）可能导致面筋网络形成不充分，SC之间及其与全麦粉中的面筋蛋白之间复合形成的大分子聚集体使面团强度显著增加，面团内部更加紧致，当面包烘烤完成后，较弱的面筋网络结构以及相对较低的淀粉糊化程度也难以稳定面包的体积，从而导致比容的降低。有研究发现SC可增加无麸质面包比容[38]，与本研究结果不同的原因可能是本研究中面包配方固定了加水量，而根据Mixolab结果，SC需要更高的加水量。

3.5 外源蛋白添加影响全麦面包质构特性

同样地，利用谷物食品的质构特性（如硬度、黏聚性、回复性、弹性和咀嚼性等）来评价制品质量是比较客观的评定方法[39]。综合面团混合特性、流变和微观结构（SEM）结果可知，EW添加后，面团结构变得较为连续，在面包配方中固定加水量的条件下，随着EW添加量的增加，面包面团在烘烤过程中可以很好地膨胀，且烘烤后能够有效地辅助面筋网络结构稳定面包体积，从而有效降低全麦面包的硬度，改善全麦面包的品质。张凤婕等[40]添加EW改善马铃薯全粉馒头的品质，同样发现EW可以提升产品质构特性，增加感官评分。添加SC全麦面包的质构特性变化与STORCK等[41]关于蛋白质对无麸质面包特性影响的研究结果一致，作者认为SC的加入可增加面团的硬度，进而增加面包的硬度和咀嚼度。

4 结论

蛋清粉的添加会降低全麦面团的吸水率和黏弹性，降低面团内部强度。同时，蛋清粉的黏性和凝胶特性有效地弥补了全麦面团中麸皮带来的不利影响，改善了全麦面团的微观结构，使面团在醒发和烘烤过程中更容易起发和膨胀，烘烤后还能够稳定面包的体积，进而使全麦面包比容增大，硬度降低，有效改善全麦面包品质。

酪蛋白酸钠的添加会提高面团的吸水率，酪蛋白酸钠之间及其与全麦粉中的面筋蛋白易复合形成大分子聚集体，使面团强度显著增加，面团内部更加致密，在面包配方中固定加水量的条件下，面筋网络形成不充分，使面包比容降低，硬度增大。

蛋清粉可一定程度上代替谷朊粉用于提高全麦食品的食用品质和营养品质。使用酪蛋白酸钠时，由于其较高的吸水率，可能需要在面包配方（如加水量）上做进一步调整，从而发挥其作用。

[1] 朱晓月, 黄志远, 马记红, 何刘成, 任莹. 全麦粉营养及生产工艺探讨. 粮食加工, 2014, 39(1): 12-14.

ZHU X Y, HUANG Z Y, MA J H, HE L C, REN Y. Discuss of nutrition and production technology of the whole wheat flour. Grain Processina, 2014, 39(1): 12-14. (in Chinese)

[2] 徐同成, 王文亮, 祝清俊, 邱登林, 李霞, 杜方岭. 全麦食品的营养与保健功能研究进展. 中国食物与营养, 2009(10): 55-57.

XU T C, WANG W L, ZHU Q J, QIU D L, LI X, DU F L. Advancement of nutrition in whole-wheat food and its health function. Food and Nutrition in China, 2009(10): 55-57. (in Chinese)

[3] 汪丽萍, 谭斌, 田晓红, 刘艳香, 刘明. 国内外市场上全麦粉的品质分析研究. 粮食科技与经济, 2012, 37(6): 19-21.

WANG L P, TAN B, TIAN X H, LIU Y X, LIU M. Study on quality of whole wheat flour from domestic and overseas market. Grain Science and Technology and Economy, 2012, 37(6): 19-21. (in Chinese)

[4] Tebben L, Shen Y T, Li Y H. Improvers and functional ingredients in whole wheat bread: A review of their effects on dough properties and bread quality. Trends in Food Science & Technology, 2018, 81: 10-24.

[5] 曹希雅, 邓长建, 王永伟, 李爱科, 方俊. 谷朊粉在食品中的应用研究. 现代农业科技, 2018(8): 238-239, 241.

CAO X Y, DENG C J, WANG Y W, LI A K, FANG J. Research on application of wheat gluten in food. Xiandai Nongye Keji, 2018(8): 238-239, 241. (in Chinese)

[6] 孙海燕, 杨靖, 李友勇. 小麦营养品质现状及改良研究进展. 现代农业科技, 2015(16): 27-28, 34.

SUN H Y, YANG J, LI Y Y. Progress on status quo and improvement of wheat nutritional quality. Xiandai Nongye Keji, 2015(16): 27-28, 34. (in Chinese)

[7] Abeyrathne E D N S, Lee H Y, Ahn D U. Egg white proteins and their potential use in food processing or as nutraceutical and pharmaceutical agents-A review. Poultry Science, 2013, 92(12): 3292-3299.

[8] 梁琪. 酪蛋白酸钠功能性的研究. 食品科学, 2002, 23(3): 30-33.

LIANG Q. Study on the function of sodium caseinate. Food Science, 2002, 23(3): 30-33. (in Chinese)

[9] Lam R S H, Nickerson M T. Food proteins: A review on their emulsifying properties using a structure function approach. Food Chemistry, 2013, 141(2): 975-984.

[10] 蔡杰, 张倩, 雷苗, 陈璟瑶, 刘刚, 何静仁, 汤尚文. 蛋清粉凝胶特性改性研究进展. 食品工业科技, 2016, 37(13): 395-399.

CAI J, ZHANG Q, LEI M, CHEN J Y, LIU G, HE J R, TANG S W. Review on improvement in the gel properties of egg albumen powder. Science and Technology of Food Industry, 2016, 37(13): 395-399. (in Chinese)

[11] Shimoyamada M, Ogawa N, Tachi K, Watanabe K, Yamauchi R, Kato K. Effect of dry-heated egg white on wheat starch gel and gluten dough. Food Science and Technology Research, 2004, 10: 369-373.

[12] Guo X N, Gao F, Zhu K X. Effect of fresh egg white addition on the quality characteristics and protein aggregation of oat noodles. Food Chemistry, 2020, 330: 127319.

[13] 王莉, 董欢, 贺晓光, 马莹. 马铃薯在面包加工工艺中的研究. 食品研究与开发, 2018, 39(4): 91-95.

WANG L, DONG H, HE X G, MA Y. Study on potato in bread processing. Food Research and Development, 2018, 39(4): 91-95. (in Chinese)

[14] Erem F, Sontag-Strohm T, Certel M, Salovaara H, Loponen J. Functional characteristics of egg white proteins within wheat, rye, and germinated-rye sourdoughs. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(2): 1263-1269.

[15] Burešová I, Masaříková L, Hřivna L, Kulhanová S, Bureš D. The comparison of the effect of sodium caseinate, calcium caseinate, carboxymethyl cellulose and xanthan gum on rice- buckwheat dough rheological characteristics and textural and sensory quality of bread. LWT-Food Science and Technology, 2016, 68: 659-666.

[16] Aprodu I, Badiu EA, Banu I. Influence of protein and water addition on gluten-free dough properties and bread quality. International Journal of Food Engineering, 2016, 12(4): 355-363.

[17] 刘志皋, 何涛. 酪蛋白酸钠的功能特性及其应用. 中国食品添加剂, 1996(1): 18-21.

LIU Z G, HE T. Functional properties and application of sodium caseinate. China Food Additives, 1996(1): 18-21. (in Chinese)

[18] Torbica A, Hadnađev M, Dapčević T. Rheological, textural and sensory properties of gluten-free bread formulations based on rice and buckwheat flour. Food Hydrocolloids, 2010, 24(6): 626-632.

[19] 汤晓智, 扈战强, 周剑敏, 方勇, 沈新春, 胡秋辉. 糙米粉对小麦面团流变学及饼干品质特性的影响. 中国农业科学, 2014, 47(8): 1567-1576.

TANG X Z, HU Z Q, ZHOU J M, FANG Y, SHEN X C, HU Q H. Influence of brown rice flour on wheat dough rheological properties and cookie quality characteristics. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(8): 1567-1576. (in Chinese)

[20] 罗云, 冯鹏, 朱科学, 郭晓娜, 彭伟, 周惠明. 蛋清粉对小麦粉及挂面品质的影响. 食品科学, 2015, 36(19): 39-43.

LUO Y, FENG P, ZHU K X, GUO X N, PENG W, ZHOU H M. Effect of egg white powder on the quality of wheat flour and noodle. Food Science, 2015, 36(19): 39-43. (in Chinese)

[21] Carraro Alleoni A C. Albumen protein and functional properties of gelation and foaming. Scientia Agricola, 2006, 63(3): 291-298.

[22] 顾雅贤, 王建生. 面团的形成时间和稳定时间对面包制作的影响. 粮油仓储科技通讯, 2005(6): 46-47.

GU Y X, WANG J S. Effect of dough formation time and stabilization time on bread making. Liangyou Cangchu Keji Tongxun, 2005(6): 46-47. (in Chinese)

[23] Van Steertegem B, Pareyt B, Brijs K, Delcour J A. The effects of fresh eggs, egg white, and egg yolk, separately and in combination with salt, on mixogram properties. Cereal Chemistry, 2013, 90(3): 269-272.

[24] 李俐鑫, 迟玉杰, 于滨. 蛋清蛋白凝胶特性影响因素的研究. 食品科学, 2008, 29(3): 46-49.

LI L X, CHI Y J, YU B. Study on affecting factors of egg white protein gel property. Food Science, 2008, 29(3): 46-49. (in Chinese)

[25] 王璇, 尹晓萌, 梁建芬. 亲水胶体对冷冻面团及其面包品质的影响. 农业机械学报, 2014, 45(S1): 230-235.

WANG X, YIN X M, LIANG J F. Effects of hydrocolloids on characteristics of frozen dough and quality of bread. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(S1): 230-235. (in Chinese)

[26] 张芳, 徐学万. 酪朊酸钠在食品工业中的应用. 肉类工业, 2001(6): 31-33.

ZHANG F, XU X W. Application of sodium caseinate in food industry. Meat Industry, 2001(6): 31-33. (in Chinese)

[27] Kenny S, Wehrle K, Stanton C, Arendt E K. Incorporation of dairy ingredients into wheat bread: effects on dough rheology and bread quality. European Food Research & Technology, 2000, 210(6): 391-396.

[28] Gani A, Broadway AA, Masoodi FA, Wani AA, Maqsood S, Ashwar BA, Shah A, Rather SA, Gani A. Enzymatic hydrolysis of whey and casein protein- effect on functional, rheological, textural and sensory properties of breads. Journal of Food Science and Technology, 2015, 52(12): 7697-7709.

[29] Norton I T, Spyropoulos F, Cox P.Practical Food Rheology.Ames, Iowa: Wiley-Blackwell, 2011.

[30] 刘艳玲, 田纪春, 韩祥铭, 邓志英. 面团流变学特性分析方法比较及与烘烤品质的通径分析. 中国农业科学, 2005, 38(1): 45-51.

LIU Y L, TIAN J C, HAN X M, DENG Z Y. Comparison of different dough rheological measurement and the path cofficient analysis on bread quality. Scientia Agricultura Sinica, 2005, 38(1): 45-51. (in Chinese)

[31] 张凤婕, 任妍妍, 张天语, 曹燕飞, 李宏军. 不同改良剂对高马铃薯全粉含量面团流变学特性的影响. 食品工业科技, 2019, 40(11): 23-27.

ZHANG F J, REN Y Y, ZHANG T Y, CAO Y F, LI H J. Effect of different modifiers on rheological properties of high contents potato whole flour. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(11): 23-27. (in Chinese)

[32] 王凤. 燕麦面团的物性改善及其在燕麦面条中的应用[D]. 无锡: 江南大学, 2009.

WANG F. Improving the properties of oat dough and the application in oat noodle [D].Wuxi: Jiangnan University, 2009. (in Chinese)

[33] Ronda F, Villanueva M, Collar C. Influence of acidification on dough viscoelasticity of gluten-free rice starch-based dough matrices enriched with exogenous protein. LWT-Food Science & Technology, 2014, 59(1): 12-20.

[34] Sudha M L, Chetana R, Reddy S Y. Effect of microencapsulated fat powders on rheological characteristics of biscuit dough and quality of biscuits. Journal of Food Science & Technology, 2014, 51(12): 3984-3990.

[35] 马薇薇, 李文钊, 魏敬, 田苗苗, 陈欢, 阮美娟. 蛋清粉对糜米-小麦粉面团特性及馒头品质的影响. 食品科学, 2020,41(14): 30-35.

MA W W, LI W Z, WEI J, TIAN M M, CHEN H, RUAN M J. Effect of egg white powder on the characteristics of proso millet-wheat flour dough and steamed bread. Food Science, 2020,41(14): 30-35. (in Chinese)

[36] 宁芊, 游佩琼, 吴先辉, 庞杰. 复配亲水胶体对面团流变特性及全麦面包品质的影响. 食品与机械, 2019, 35(9): 32-38.

NING Q, YOU P Q, WU X H, PANG J. Effect of compound hydrocolloid on the rheological properties of dough and the quality of whole-wheat bread. Food and Machinery, 2019, 35(9): 32-38. (in Chinese)

[37] Sang S Y, Zhang H, Xu L, Chen Y S, Xu X M, Jin Z Y, Yang N, Wu F F, Li D D. Functionality of ovalbumin during Chinese steamed bread-making processing. Food Chemistry, 2018, 253: 203-210.

[38] 张中义, 孟令艳, 晁文, 史嘉良, 冯雨. 牛乳蛋白对无麸质面包焙烤特性的改善作用. 食品工业科技, 2012, 33(8): 176-178, 182.

ZHANG Z Y, MENG L Y, CHAO W, SHI J L, FENG Y. Improvement of the quality parameters in gluten - free bread with adding dairy protein. Science and Technology of Food Industry, 2012, 33(8): 176-178, 182. (in Chinese)

[39] 卢黄华, 丁玉琴, 曾端辉, 胡元斌, 毛海锋. 面条的质构特性和流变学特性研究进展. 食品工业, 2013, 34(10): 200-203.

LU H H, DING Y Q, ZENG D H, HU Y B, MAO H F. Research progress of the texture characteristics and rheological properties of noodles. The Food Industry, 2013, 34(10): 200-203. (in Chinese)

[40] 张凤婕, 张天语, 曹燕飞, 杨哲, 张海静, 李宏军. 50%马铃薯全粉馒头的品质改良. 食品科技, 2019, 44(5): 142-147.

ZHANG F J, ZHANG T Y, CAO Y F, YANG Z, ZHANG H J, LI H J. Quality improvement of 50% potato whole flour steamed bread. Food Science and Technology, 2019, 44(5): 142-147. (in Chinese)

[41] Storck C R, Rosa Zavareze E D, Gularte M A, Elias M C, Rosell C M, Guerra Dias A R. Protein enrichment and its effects on gluten-free bread characteristics. LWT-Food Science & Technology, 2013, 53(1): 346-354.

Influence of Exogenous Protein Addition on Whole Wheat Dough Properties and Bread Quality Characteristics

WU Di, WANG JiaYu, TANG XiaoZhi, HU QiuHui

College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics/Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety/Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing, Nanjing 210023

【】The influence of two exogenous protein addition on thermomechanical properties, dynamic rheological properties and microstructure of whole wheat dough as well as quality characteristics of bread were investigated. The aim of the research was to provide a basis for further utilization of exogenous protein addition to ameliorate quality of whole wheat food and developing novel products of whole wheat food.【】 Mixolab and dynamic rheometer were used to study the Influence of exogenous protein addition on thermomechanical and rheological properties of whole wheat dough, respectively. The dough microstructure was observed by scanning electron microscope (SEM). Meanwhile, whole wheat bread was prepared and tested to investigate the influence of exogenous protein addition on loaf and volume texture characteristic of bread. 【】 With the increasing egg white powder (EW) addition, the water absorption of whole wheat dough decreased, while dough development time and stability time increased. During heating process, peak viscosity of the mixed flour and setback value of starch increased. It was shown from dynamic rheological studies that with the increasing addition of EW, storage modulus and loss modulus of dough consistently decreased, while tan δ of dough increased. From SEM, the dough microstructure has been effectively improved, as the internal pore structure significantly reduced. Furthermore, more continuous and homogeneous dough structure well compensated for the structural damage caused by the bran in whole wheat dough. The specific volume of whole wheat bread increased as well as the bread crumb became loose and soft. The hardness and chewiness decreased, as there was no significant change on springiness, cohesiveness and resilience. Meanwhile, with the increasing sodium caseinate (SC) addition, the water absorption of whole wheat dough and degree of protein weakening increased, while dough development time and stability time first increased and then decreased. During heating process, peak viscosity of the mixed flour decreased while setback value of starch increased. It was shown from dynamic rheological studies that storage modulus and loss modulus of dough increased when SC addition was greater than 1%. From SEM, the dough microstructure gradually densified with the holes and crevices in dough gradually diminished. The specific volume of whole wheat bread first increased and then decreased as well as the bread crumb became relatively dense. It was shown from TPA that the hardness and chewiness gradually increased as well as the cohesiveness and resilience gradually decreased, as there was no significant change on springiness.【】The addition of EW could replace vital wheat gluten to some extent for effectively ameliorating the quality of whole wheat bread, whilst the utilization of SC should consider its higher water absorbing ability.

exogenous protein; whole wheat bread; thermomechanical properties; rheological properties; quality characteristics

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.06.015

2020-07-04；

2020-11-13

国家重点研发计划（2018YFD0401000）、江苏高校优势学科建设工程资助项目（苏政办发〔2018〕87号）

吴迪，E-mail：diwu@nufe.edu.cn。通信作者汤晓智，E-mail：warmtxz@njue.edu.cn

（责任编辑 赵伶俐）