热处理蛋清粉对小麦面团及馒头品质影响研究

孙 妮， 李文钊， 邢常辉， 刘楚海， 程建凯， 阮美娟

(天津科技大学食品科学与工程学院，天津 300457)

馒头是人们日常饮食中的主要食物之一，尤其是在中国北方，用于制作馒头的小麦使用量约占小麦消费总量的40%[1]。蛋清粉作为新鲜鸡蛋清的替代品，不仅与新鲜鸡蛋清中的蛋白质种类相同，还含有人体所需的多种氨基酸[2]，同时因其优良的高凝胶性、乳化性、持水性等功能特性，经常被用于添加到食品中改善食品的质地和风味，是一种常见的功能性配料，不少学者致力于将蛋清粉添加到面类制品中，用来改善面类产品的品质。马薇薇等[6]对添加蛋清粉的糜米-小麦粉面团特性进行了分析，发现添加蛋清粉会加强面筋蛋白网络包裹淀粉的能力；罗云等[7]研究表明，在挂面中添加3%的蛋清粉可有效地改善挂面的品质；Han等[8]研究将蛋清粉添加至无麸质面团和面包中，发现用蛋清粉替换5%和15%小麦粉，可以显著地改善面团的流变性能，且制得的面包有更好的比容和质地。Xie等[9]研究将2种蛋清粉添加到熟制和冷冻意大利面中，以改善其质地和烹饪品质，结果发现2种蛋清粉均显著提高了面食的吸水率，降低了面食的蒸煮损失，有效的改善了新鲜和冷冻意大利面的质地。

同时为了增强蛋清粉独特的功能特性，有学者进一步探究改性处理对蛋清粉特性的影响以及在面制品中应用效果。有学者研究指出，热改性处理是一种提高蛋清粉功能特性的有效方法[10]。Wang等[11]研究发现，与未处理的蛋清粉凝胶结构相比，干热处理15 d后的蛋清粉凝胶具有细链、有序的网络结构，且凝胶和水之间的结合力增加。Chang等[12]研究发现，经干热处理的蛋清粉可有效地提高蛋清粉的发泡能力和烘焙性能，为其在烘焙中的有效应用提供指导。Tachi等[13]研究发现，与喷雾干燥蛋清粉相比，干热处理蛋清粉有效地提高了面条的断裂应力、瞬时弹性、拉伸应变以及感官性能。Wang等[14]研究了干热处理对蛋清粉的影响，结果表明，热处理蛋清粉的消化率优于未处理蛋清粉，且随加热时间的增加，蛋清粉所含的必需氨基酸和低分子质量肽(Mw<1 ku)的含量显著增加。

由此可知，与普通蛋清粉相比，热处理蛋清粉不仅功能特性更强，其在面制品品质提升上有着更显著的效果。大部分学者致力于研究蛋清粉对小麦制品及其他食品品质影响，但少有热处理蛋清粉对小麦粉馒头品质影响的研究报道。本实验将热处理蛋清粉添加至小麦粉中，研究热处理蛋清粉对小麦面团及馒头的影响，以期为研究馒头的营养及其品质改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要原料与试剂

中筋小麦粉；热处理蛋清粉(热屋杀菌14 d)；干酵母；溴化钾(分析纯)。

1.2 主要仪器与设备

BT25S 分析天平，HM740和面机，CF-3500发酵箱，DoughLAB 全自动粉质分析仪，RVA-TecMaster 快速黏度仪，Scientz-10N 真空冷冻干燥机，Tensor 27 傅里叶变换红外光谱仪，JSM-IT300LV 扫描电子显微镜，BVM6630 面包体积测定仪，TA.XT. Plus 质构仪。

1.3 方法

1.3.1 混粉及面团的制备

将热处理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例与小麦粉混合均匀(以小麦粉质量为基准)。称取混粉并加入50%水，一起置于和面机中，搅拌10 min后，取出面团，静置待测。

1.3.2 混合面团粉质特性测定

参照GB/T 14614—2019粉质仪法进行测定[15]。将热处理蛋清粉按0%、2%、4%、6%、8%的比例与小麦粉混合均匀(以小麦粉质量为基准)。准确称取一定量混粉置于面缸中，通过不断调整预期吸水率使面团最大稠度达到480～520 BU，实际吸水率为校正后的预期吸水率，测试时间为20 min。

1.3.3 混合粉糊化特性测定

参照GB/T 24853—2010[16]快速黏度仪法，准确称取(3.5±0.1)g不同添加量的混合粉(按试样实际水分校正)，置于铝罐中，并加入(25.0±0.1)mL去离子水(按试样实际水分校正)，将其搅拌均匀，使混粉与水完全浸润，将样品杯置于快速黏度分析仪上进行测定。实验参数设置如下：50 ℃下持续保持1 min，以6 ℃/min的速度加热至95 ℃并保持5 min，然后以6 ℃/min的速度冷却到50 °C并保持2 min。搅拌桨速率由960 r/min至160 r/min直到测定结束。

1.3.4 面团拉伸特性测定

将制备好的混粉面团置于模具中，制成长条状样品，将其放在质地分析仪的测试区域内，测试所用探头为A/KIE，测前速度2.0 mm/s，测中速度3 mm/s，测后速度10 mm/s，拉伸距离50.0 mm，感应力5.0 g[17]。

1.3.5 热处理蛋清粉馒头的制备

称取一定量过筛的小麦粉-热处理蛋清粉混合粉倒入和面机中，加入1%安琪酵母和50%水，搅拌10 min。将面团置于35 ℃的醒发箱中，发酵70 min，发酵湿度为75%。随后将发酵好的面团均制成60 g的剂子，搓圆成型，随后不改变醒发箱温度及湿度，放入醒发箱中。醒发20 min后放入锅中，待水沸后计时蒸制20 min，取出馒头，至室温冷却1 h后装于聚乙烯袋中备用待测。

1.3.6 红外光谱检测

将制备好的混合粉面团及馒头经真空冷冻干燥后粉碎。准确称取1 mg样品与150 mg溴化钾，将其进行研磨、压片。将样品进行红外光谱扫描测定，扫描波段4 000～400 cm-1，扫描次数16，分辨率4 cm-1。使用Omnic 8.2软件截取酰胺I区(1 600～1 700 cm-1)，进行高斯去卷曲，二阶导数拟合，使残差最小。酰胺I带各特征峰的波数与面筋蛋白二级结构对应关系为：其中1 646～1 664 cm-1为α-螺旋，1 615～1 637 cm-1和1 682～1 700 cm-1为β-折叠，1 664～1 681 cm-1为β-转角，1 637～1 645 cm-1为无规卷曲[18]。

1.3.7 微观结构测定

将制备好的混合粉面团及馒头经真空冷冻干燥处理后，选取较为平整的截面，将制备好的样品进行喷金，放入扫描电子显微镜中观察，面团和馒头的观察放大倍数分别为800和1 000倍。

1.3.8 馒头质构测定

取馒头中心部位，将其切成2 cm厚大小一致的方块形的样品。使用TA.XT.Plus质构仪，选用TPA模式，P36R探头，压缩比50%，采用2次压缩对样品进行测定。

1.3.9 馒头比容测定

打开BVM6630体积测定仪，对其进行校正，然后将制备好的馒头样品放入体积仪内，输入样品质量后，开始测定，每个样品测6次，取平均值。

1.3.10 馒头感官评价

挑选由10名专业评价员，采用评分法对热处理蛋清粉馒头进行评价，满分为100分，最终得分取平均值。感官评分标准参考马薇薇等[6]的方法稍作修改，见表1。

表1 馒头感官评分标准

1.3.11 数据分析

用Excel 2010对实验数据进行处理，利用SPSS 24.0对数据进行皮尔逊相关性分析，用Duncan检验进行显著性分析(P<0.05)，所有图表均采用Origin 9.0绘制，红外数据用软件Omnic 8.2进行分析。所有实验数据均重复3次，取均值。

2 结果与分析

2.1 热处理蛋清粉对混合面团粉质特性的影响

混合面团粉质特性测定结果见表2。随着热处理蛋清粉添加量的增加，混合面团的吸水率逐渐下降，形成时间有上升趋势，这与吴迪等[19]的研究结果相似。由于蛋清蛋白的吸水率小于面筋蛋白，且具有良好的持水性[20]，加入的蛋清蛋白会锁住水分进而阻碍淀粉对水分的吸收，因此吸水率降低。面团中面筋含量与面团的形成时间密切相关[21]，蛋清粉的添加不仅增加了小麦粉的湿面筋含量，同时蛋清蛋白的加入会促进面筋蛋白网络结构的形成，强化面筋结构[7]，故混合面团的形成时间增加。稳定时间和弱化度反映的是面团的稳定性以及抗搅拌能力[22]，稳定时间越长，弱化度小，则面团的韧性越好、筋力越强。但当热处理蛋清粉添加量大于4%时，过多外源性蛋白质反而破坏了面筋蛋白之间的相互作用，使混合面团稳定时间下降，弱化度也逐渐上升。

表2 热处理蛋清粉添加量对混合面团粉质特性的影响

2.2 热处理蛋清粉对混合粉糊化特性的影响

从表3可以看到，随热处理蛋清粉添加量的不断增加，峰值黏度、最低黏度与最终黏度上升的趋势明显，一方面由于热处理蛋清粉自身具有良好的凝胶性[23]，遇水形成凝胶；另一方面考虑是热处理蛋清粉与小麦粉能够以竞争性的形式与水分子结合，使得混合面团的黏度增加。衰减值反映的是加热过程中淀粉颗粒的稳定性，但热处理蛋清粉对混合粉衰减值影响并不显著。回生值主要反映淀粉的老化程度，回生值越大，淀粉颗粒越易聚集，易发生老化，随着具有高凝胶特性的蛋清粉添加量的增加，小麦粉糊的回升值越小，淀粉越不易老化。糊化温度略有下降，考虑可能是在淀粉糊化过程中，蛋清蛋白开始发生变性，使得淀粉体系糊化温度降低。

表3 热处理蛋清粉添加量对混合粉糊化特性的影响

2.3 热处理蛋清粉对混合面团拉伸特性的影响

混合面团特性测定结果见图1。拉伸强度和拉伸距离分别反映面团的筋力强度以及延展性和可塑性[24]，随着热处理蛋清粉添加量的增加，面团的拉伸强度先增大后减小，添加量为4%时，面团的拉伸强度和拉伸距离最大。由粉质结果分析可知，添加了热处理蛋清粉的面团韧性好且筋力强，另一方面考虑到是由于蛋清蛋白与面筋蛋白之间相互作用，增加了面筋蛋白的网状结构，从而改善了混合面团的拉伸强度和拉伸距离。Rachman等[25]研究发现，添加蛋清蛋白对香蕉面制品的延展性具有积极作用。热处理蛋清粉遇水时会形成高黏性的凝胶并附着在面筋蛋白表面，过量添加可能会使面团中水分子的流动性变差，从而影响面筋蛋白网络结构的形成和延展，过量的蛋清蛋白也会影响面筋蛋白之间的耦合作用，致使面筋网络结构被破坏。

图1 热处理蛋清粉对混合面团拉伸特性的影响

2.4 热处理蛋清粉对馒头二级结构的影响

如图2所示，随着热处理蛋清粉添加量的增加，α-螺旋与β-折叠先上升后下降，β-转角与无规卷曲先下降后上升，这种二级结构的变化表明了蛋白质发生聚集现象。蛋白质的二级结构主要由非共价键作用力来维持，当所处环境发生变化时，蛋白质分子会进行构象重排来维持相对稳定的状态[26]。β-折叠是面筋蛋白的主要二级结构，β-折叠越多，说明面筋蛋白的结构越稳定，同时面筋蛋白结构的有序性和α-螺旋的含量呈正相关[27]，故适量添加热处理蛋清粉可增加面筋蛋白结构的有序性。Luo等[28]研究表明，在加热条件下，面筋蛋白-蛋清蛋白的二级结构比面筋蛋白的二级结构更加致密且规则。β-转角和无规卷曲为无序的二级结构，过多蛋清粉的加入，导致面筋蛋白的无序性增加。

图2 热处理蛋清粉对馒头二级结构的影响

2.5 热处理蛋清粉对混合面团及馒头微观结构的影响

混合面团微观结构测定结果见图3。呈椭圆形且表面光滑的颗粒为小麦淀粉[25]，呈片状附着在淀粉颗粒表面的为面筋蛋白。从图3a可知，大部分淀粉颗粒裸露在外，形成的面筋薄膜不连续，面筋蛋白网络结构分布不紧密。从图3b～图3e可知，随着热处理蛋清粉的增加，可以观察到混合面团中形成了连续且致密的面筋网络结构，蛋清蛋白充斥在面筋蛋白网络间隙中，且蛋清蛋白自身的凝胶性进一步加强面筋蛋白包裹淀粉颗粒的能力[29]。

热处理蛋清粉馒头微观结构测定结果见图4。随着热处理蛋清粉的增加，蛋清蛋白的黏合性使形成的面筋蛋白结构变得光滑，且充分溶胀的淀粉填充在面筋网络中，使结构较紧密。但过量的蛋清粉添加反而使面筋蛋白与淀粉颗粒分离，淀粉与蛋白质的交联作用下降，网络之间也出现较大的空隙及孔洞，甚至出现淀粉颗粒的脱落，过多蛋清粉添加也会导致馒头成品出现硬度过大、掉渣等现象。

2.6 热处理蛋清粉对馒头质构的影响

热处理蛋清粉馒头质构测定结果见表4。馒头的质构特性与馒头中蛋白质、淀粉大分子参与构建的网络结构和结构强度有关[30]。热处理蛋清粉添加量的增加，提高了馒头的硬度、胶着度和咀嚼性。结合红外检测以及微观结构观察结果可知，具有高凝胶特性热处理蛋清粉的添加会增强面筋蛋白的网络结构，使结构更紧密有序，从而改变了馒头的质构特性。馒头的硬度与咀嚼度及韧性呈正相关[31]，弹性、回复性越大，支撑馒头体积的面筋网络结构的弹性越好[32]。适量蛋清粉的添加可以增强蛋白质网络并抑制淀粉颗粒的溶胀[32]，从而改善馒头质地。

2.7 热处理蛋清粉对馒头比容和感官评价的影响

热处理蛋清粉馒头比容及感官评价测定结果见图4。馒头的硬度越大，比容越小，因此热处理蛋清粉添加量为2%时，馒头的比容下降。但本研究结果发现，当添加量大于2%时，馒头比容有所增加，是由于热处理蛋清粉自身的起泡性，同时蛋清粉中的某些营养因子也会促进酵母的产气速率并增加了面团的持气能力[33]，故比容有所增大。此结论与Masure等[34]对面包的研究结果相似，蛋清粉具有高发泡能力，且面筋蛋白网络结构较好的面团蒸制而成的馒头包裹气体能力也较好，可增加馒头的体积。但过量的高凝胶性蛋清粉添加量使得混合面团黏性增大，破坏了面筋网络结构，阻碍其包裹气体膨胀，从而降低馒头的比容和弹性。

随着热处理蛋清粉添加量的增加，感官评价呈先上升后下降的趋势。当添加量为4%时，馒头的感官评价最好，弹性、硬度以及回复性都有所改善：当添加量为大于4%时，过量的蛋清粉会使馒头硬度过大，回弹效果差且表面形态不饱满甚至出现塌陷、对香气也有较大的影响。因此结合馒头感官评分与比容、质构结果分析，热处理蛋清粉添加量小于4%时，馒头的弹性、硬度以及感官均在可接受范围内。同时结合热处理蛋清粉小麦粉面团特性结果分析，热处理蛋清粉添加量为4%时，面团的拉伸距离以及拉伸强度也最大。

表4 热处理蛋清粉添加量对馒头质构特性的影响

图4 热处理蛋清粉对馒头比容和感官评价的影响

2.8 热处理蛋清粉馒头质构特性与混合面团特性的相关性分析

如表5所示，馒头的硬度、胶着度、咀嚼度与混粉粉质特性中的吸水率呈极显著负相关。与糊化特性中的回生值呈显著负相关。馒头的硬度、咀嚼度与峰值黏度、最低黏度呈极显著正相关。馒头的胶着度、峰值黏度和最低黏度呈显著正相关。馒头的硬度与糊化时间呈显著负相关，弹性与糊化温度呈显著负相关。

表5 热处理蛋清粉馒头质构特性与混合面团特性的相关性

3 结论

随着热处理蛋清粉添加量的增加，混合面团的吸水率下降，形成时间有上升的趋势，且延长了面团稳定时间，降低了弱化度；同时峰值黏度、最低黏度与最终黏度上升的趋势明显，回升值也有下降的趋势，淀粉不易老化；当热处理蛋清粉添加量为4%时，面团的拉伸距离以及拉伸强度较好，其筋力增强，对面团的延展性有积极作用；随着热处理蛋清粉添加量的增加，馒头的α-螺旋和β-折叠先上升后下降，适量的热处理蛋清粉使得面筋蛋白结构趋于稳定；添加热处理蛋清粉后，通过面团及馒头内部微观结构观察到，面筋蛋白网络结构连续且紧密，包裹淀粉颗粒的能力显著增强。

添加了热处理蛋清粉的馒头硬度、胶着度、咀嚼性明显增大；当热处理蛋清粉添加量为4%时，比容最大，馒头的感官评价最好，均在可接受范围内；综上所述，结合感官评价及物性指标两方面，小麦粉馒头中热处理蛋清粉添加量应不超过4%。