马铃薯蛋白微凝胶对无麸质面团流变特性和微观结构的影响_朱香杰.pdf

食品与发酵工业FOOD AND FEMENTATION INDUSTIES1722023 Vol.49 No.5(Total 473)DOI:10 13995/j cnki 11 1802/ts 030752引用格式:朱香杰，魏莹莹，赵双丽，等 马铃薯蛋白微凝胶对无麸质面团流变特性和微观结构的影响 J 食品与发酵工业，2023，49(5):172 177;184 ZHU Xiangjie，WEI Yingying，ZHAO Shuangli，et al heological properties and microstructure of potatoprotein microgel on gluten-free dough impact of structure J Food and Fermentation Industries，2023，49(5):172 177;184马铃薯蛋白微凝胶对无麸质面团流变特性和微观结构的影响朱香杰1，魏莹莹2，赵双丽1，彭方琳1，刘兴丽1，2*1(三全食品股份有限公司，河南 郑州，450000)2(郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，河南 郑州，450002)摘要食用无麸制产品是乳糜泻患者的有效治疗方式，由于缺乏面筋蛋白，无麸制产品面团持气能力差、蓬松度、韧性小。该文以低过敏性的大米粉为原料，添加马铃薯蛋白(potato protein，PP)、马铃薯蛋白微凝胶(potatoprotein microgel，PPM)、马铃薯蛋白/黄原胶复合物(potato protein/xanthan gum，PPXG)和马铃薯蛋白/黄原胶复合微凝胶(potato protein/xanthan gum microgel，PPXGM)，研究其对无麸质大米面团流变特性和微观结构等的影响，并进一步探索其对无麸质大米馒头品质的影响机理。添加 PPXG 和 PPXGM 可增加无麸质大米面团的 G和 G，降低面团的 tan，提高面团加工性能。添加 PP、PPM、PPXG 和 PPXGM 后，-螺旋和无规则卷曲含量降低，-折叠含量增加，尤其是5 0%的 PPM 和 PPXGM 使无麸质大米面团的结构变得更加稳定。PPXG 和 PPXGM 相对于 PP和 PPM 更能提高面团的持气性，增加馒头的比容。添加马铃薯蛋白微凝胶后馒头的硬度、胶着性和咀嚼性降低，弹性升高，添加 PPXGM 的馒头品质相比 PP、PPXG、PPM 更好。关键词马铃薯蛋白微凝胶;无麸质;流变特性;微观结构第一作者:工程师(刘兴丽讲师为通信作者，E-mail:2017085 zzuli edu cn)基金项目:河南省重点研发与推广专项(222102110089)收稿日期:2022-01-18，改回日期:2022-04-02麸质，即面筋蛋白，是小麦、黑麦、大麦、燕麦及其杂交种和衍生种中含有的一类蛋白质片段1。国际食品法典委员会(Codex Alimentarius Commission，CAC)规定，不含麸质的原料生产的食品，或者是原料中含有麸质，但经加工处理已去除麸质或麸质含量低于 20 mg/kg，满足这一规定即为无麸质食品2。无麸质食品可以满足麸质过敏人群以及乳糜泻患者的饮食需求。乳糜泻(celiacdisease，CD)是最常见的麸质敏感性肠病，主要症状有腹泻、贫血、骨质疏松等3。乳糜泻为自身免疫性疾病，即携带遗传易感基因个体因摄入含麸质食品诱发的多种肠胃及肠外疾病4。调查发现，欧美国家乳糜泻发病率约为1%5，个别地区高达 2%，且患者人数仍在不断增长。目前，控制含麸质食品的摄入是治疗乳糜泻的唯一方式。当前国外市场上已有较成熟的无麸质食品，而我国对无麸质食品研究仍处于起步阶段。无麸质食品的原料主要有大米、玉米、高粱、荞麦、小米、马铃薯和藜麦6。由于大米的蛋白质含量适中，具有低过敏性，是制作无麸质食品的合适谷物之一 7。由于原料不含麸质，即面筋蛋白，使得无麸质食品不易成型且结构疏松，目前的研究主要采用多种原料复合或添加品质改良剂模拟面筋蛋白的性质，以提高产品品质。马铃薯蛋白是由 19 种氨基酸组成的完全蛋白质，其营养价值可与鸡蛋蛋白相当8，而马铃薯蛋白微凝胶是一种具有三维交联网状结构的胶体颗粒，被认为是安全和非过敏性的，可用于无麸质饮食，但是目前关于马铃薯蛋白及其微凝胶在无麸质面团方面的研究较少。因此，本研究以低过敏性的大米粉为原料，添加马铃薯蛋白(potato protein，PP)、马铃薯蛋白微凝胶(potato protein microgel，PPM)、马铃薯蛋白/黄原胶复合物(potato protein/xanthan gum，PPXG)和马铃薯蛋白/黄原胶复合微凝胶(potato protein/xan-than gum microgel，PPXGM)，研究其对无麸质大米面团流变特性和微观结构等的影响，并进一步探索其对无麸质大米馒头品质的影响机理。1材料与方法1 1材料与仪器马铃薯蛋白(蛋白质量浓度 900 1 g/L)，兰州沃特莱斯生物科技有限公司;黄原胶，广州市威希生物有限公司;金龙鱼优质大米(碳水化合物 75%，蛋白质 5%，脂肪 1 4%);金龙鱼吉林分公司;盐酸，洛阳昊华化学试剂有限公司;NaOH、Na2HPO4和 NaH2PO4，研究报告2023 年第49 卷第5 期(总第473 期)173天津市大茂化学试剂厂。AL 204 电子分析天平，上海梅特勒-托利多仪器有限公司;HA-3480AS 和面机，克莱美斯机电科技(深圳)有限公司;DZM-140 电动压面机，永康市海鸥电器有限公司;H-1 Discocvery 流变仪、TA XT plus物性测定仪，美国 TA 公司;Vertex 70 傅里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞公司;JEM-6490LV 场发射扫描电子显微镜，日本 JEOL 公司;BVM 6600 体积测定仪，波通瑞华科技仪器有限公司。1 2实验方法1 2 1马铃薯蛋白微凝胶的制备根据刘振艳9 的方法略有改动。称取一定量马铃薯蛋白粉于去离子水中，使蛋白质质量浓度为40 g/L，室温搅拌 3 h 后，放置在 4 冰箱中过夜。用 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液或者 HCl 溶液调节其 pH值为 6 0，90 水浴加热 30 min，立即放入冰水中冷却至 室 温。将 冷 却 后 的 溶 液 4 000 r/min 离 心30 min 除去不溶性沉淀得微凝胶溶液，之后将微凝胶溶液冻干保存。1 2 2马铃薯蛋白-多糖微凝胶的制备根据夏晓凤10 的方法略有改动。称取一定量马铃薯蛋白粉及黄原胶溶于去离子水中，使蛋白质量浓度为 10 g/L，多糖浓度分别为 0 5 10 g/L，搅拌 3 h后，放置于 4 冰箱中过夜。搅拌条件下将黄原胶溶液和马铃薯蛋白溶液按照体积比 10 1混合，搅拌 4 h 后，用 0 1 mol/L 的NaOH 或者 HCl 溶液调节 pH 值至 2 0 4 0，搅拌4 h，90 水浴加热 30 min，冷却至室温，得到马铃薯蛋白/黄原胶微凝胶。1 2 3马铃薯蛋白-黄原胶复合物的制备根据夏晓凤10 的方法略有改动。称取一定质量的马铃薯蛋白粉(质量分数为 1 00%)和黄原胶，分别用去离子水进行溶解，持续搅拌3 h，将制备好的溶液放入 4 冰箱中过夜;将黄原胶溶液加入到溶液中，持续搅拌 4 h，使用浓度为 0 1 mol/L 的 HCl 溶液将上述溶液 pH 值分别调节至 2 0 4 0，得到PP-XG 复合溶液，冻干保存，备用。1 2 4面团的制备在大米粉中分别添加质量分数为 2 5%、5 0%的 PP、PPM、PPXG、PPXGM，添加 85%的水，以大米面团作为对照样品。1 2 5面团流变特性的测定采用 20 mm 的铝平板，间隙为 1 0 mm，温度为25，设置频率为 1 Hz，首先通过振幅扫描确定线性黏弹区。实验过程中待上夹具降低到 1 05 mm 处切边，为防止水分蒸发涂抹一层薄薄的甲基硅油。然后将夹具降低到 1 0 mm 进行测试11。温度扫描测定:扫描范围 25 90，升温速率5 /min，应变为 0 5%，频率为 1 Hz。1 2 6傅里叶红外光谱(Fourier transform infraredspectroscopy，FTI)的测定将上述制备的大米面团进行真空冷冻干燥，粉碎后过 100 目筛。将样品与光谱纯溴化钾按质量比(1 50)混合，均匀研磨，使用配套压片机制片。用红外光谱仪在 400 4 000 cm1扫描。用 Peak Fit 4 12对酰胺带(1 600 1 700 cm1)进行图谱分析，先进行基线校正，之后二阶导数拟合，直至拟合残差最小。用 Omnic 8 0 软件处理谱图，采用傅里叶去卷积处理 800 1 200 cm1特征峰，参数选择半峰宽为38 cm1，增强因子为 1 9。利用 Peakfit 4 12 软件对谱图进行分峰处理，计算 1 045、1 022 和 995 cm1的峰强度12。1 2 7微观形貌的测定大米面团的微观结构变化采用场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope，FESEM)观察，样品喷金处理，加速电压为 20 kV，放大倍数为 2 000 倍。1 2 8馒头的制备称取 100 g 大米粉，添加不同质量分数(2 5%和5 0%)的马铃薯蛋白微凝胶，1%的酵母，根据 Mixo-lab 混合实验仪最佳实验条件下所推荐加水量添加合适的水，混匀后在 37，湿度 85%恒温恒湿箱中发酵 1 h，手工揉制成型，相同条件下醒发 10 min，在沸水锅中蒸 30 min 后取出，室温冷却 1 h 备用13。1 2 9馒头比容的测定将冷却后的馒头称重，之后在体积测定仪上测试，馒头体积与质量的比值即比体积，馒头的比容测试参照 GB 211182007小麦粉馒头。=vm(1)式中:，馒头比容，mL/g;V，馒头体积，mL;m，馒头质量，g。1 2 10馒头质构的测定将冷却后的馒头，切成 2 cm 2 cm 0 5 cm 的块状。使用 TPA 质构模式测试。探头为 P/36，测前速度 1 0 mm/s，测试速度 1 0 mm/s，测后速度食品与发酵工业FOOD AND FEMENTATION INDUSTIES1742023 Vol.49 No.5(Total 473)1 0 mm/s，触发力 5 0 g，压缩比 50%，2 次压缩间隔3 s14。1 2 11统计分析用 Microsoft Excel 2010 进行数据处理，用 Origin8 5 绘图。利用 SPSS 17 0 软件进行显著性分析，采用 Duncans 多重比较法进行显著性检验(P 0.05)，实验均重复3 次取平均值，数据以平均值 标准偏差表示。2结果与讨论2 1马铃薯蛋白微凝胶对大米面团流变特性的影响在和面搅拌、发酵和蒸煮过程中，面团中的淀粉会发生糊化，蛋白质发生变性，面团流变学特性也因此改变15。添加 PP 和 PPM 的大米面团的弹性模量(G)、黏性模量(G)和 tan 随频率变化曲线如图 1所示。温度在 25 50，弹性模量(G)和黏性模量(G)略微下降。在 50 75，大米面团内的淀粉吸水膨胀发生糊化，G和 G迅速增加达到峰值。75 时，与对照相比，添加 PP 和 PPM 降低了面团的 G，尤其是添加量为 5 0%时，G显著降低。这与杨翠红16 发现在加热过程中乳清分离蛋白可抑制玉米淀粉的膨胀糊化的研究结果一致。这可能是因为升温过程中二者的相互作用增强，蛋白质对淀粉的束缚作用抑制淀粉颗粒进一步糊化。另一方面可能由于蛋白质的存在稀释了淀粉的相对浓度，从而延缓了颗粒的糊化膨胀过程。但是，添加 PPXG 和 PPXGM 面团的G和 G高于添加 PP 和 PPM 的面团，温度升高引起蛋白质的弱化和分子动能增加，面团变软，而体系中的黄原胶可能在一定程度上降低了这种弱化作用 17。损耗角正切 tan 是 G