大豆分离蛋白与大豆蛋白酶水解产物复配对面条品质的影响

郭兴凤，阎 欣，王瑞红，张莹莹，魏 倩

(河南工业大学 粮油食品学院，郑州 450001)

面条是中国乃至全世界诸多地区消费者喜爱的食品[1]。作为主食，面条中蛋白质含量和质量都不能满足人体对蛋白质的需求，需要对其进行强化。添加大豆蛋白及其制品是目前研究较多的一种增加面制品营养和功能的方法[2]。大豆蛋白氨基酸组成合理，是一种优质的蛋白质资源，将其添加到面粉中可以有效提升面条的营养价值和消费品质[3]。大豆蛋白酶水解产物(SPH)具有诸多生理功能，已经用于添加到面制品中增加其功能性和营养价值[4]。但是研究发现，将SPH添加到面粉中会对面条的质构特性和蒸煮品质产生不利影响[5-6]。为此，本文拟将大豆分离蛋白(SPI)与SPH进行复配添加到面粉中，探讨SPI与SPH复配对面条品质的影响。

配方优化是加工工艺设计的一个重要过程。目前常用的配方优化方法有混料设计、响应面法、正交实验、均匀设计等。其中均匀设计是基于数论方法的一种实验设计方法，通过提高实验点“均匀散布”的程度，减少实验次数[7-8]。数据处理过程中可通过多元逐步回归方法分析各因素对实验结果的影响，得出优化参数。

本文利用均匀设计的方法设计实验，按照设计参数将SPI与SPH复配添加到面粉中制作面条，研究其对面条蒸煮品质和质构特性的影响，以原面粉面条的品质为目标值，综合考虑多个指标，优化SPI与SPH添加量，是一种多指标优化方法的尝试。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大豆分离蛋白(SPI)：山东谷神生物科技集团有限公司；面粉：特一粉，郑州金苑面业有限公司；中性蛋白酶(Neutrase 0.8L)：诺维信(中国)生物技术有限公司。氢氧化钠、盐酸，均为分析纯。

TA-XTPlus物性仪：英国Stable Micro System；LGJ-25C冷冻干燥机：北京四环科学仪器厂有限公司；DMT-10A面条机：山东龙口市复兴机械有限公司；SPX生化培养箱：北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 大豆蛋白酶水解产物(SPH)的制备

大豆蛋白酶水解产物的制备参照崔会娟等[9]的方法。水解条件：加酶量1.0%(以SPI质量计)，底物(SPI)质量与水体积比7.57∶100，水解温度(47.4±0.5)℃，水解pH 6.92±0.02，水解时间15 min。水解结束后90℃灭酶15 min，冷却，冷冻干燥制备SPH。水解产物的水解度(茚三酮比色方法测定)为(4.54±0.03)%。

1.2.2 面条的制作

称取混合粉100 g，加水32 mL，搅拌5 min使之呈絮状，25℃醒发20 min；调整面条机间距2 mm，压片成型，再调节压辊间距从3.5 mm至1.0 mm依次压片，最后切成宽2.0 mm的面条，备用[5]。

1.2.3 面条最佳蒸煮时间的测定

取20根长为6 cm面条，放入500 mL煮沸的蒸馏水中，2 min后取出1根面条，透明玻璃压碎，观察其有无白芯，之后每隔20 s取出1根进行观察，白芯刚好消失的时间确定为面条的最佳蒸煮时间[5]。在此条件下煮制面条，评价其质构特性和蒸煮品质。

1.2.4 面条质构特性的测定[5]

面条质构特性的测试模式：TPA；测试探头为HDP/PFS；测试速度和测后速度均为1.0 mm/s，压缩应变70%；两次压缩之间的时间间隔为1 s；触发力10 g。

1.2.5 面条蒸煮品质的测定

取已称重的40根长度为22 cm的面条置于400 mL沸水中，煮至最佳蒸煮时间，捞出面条，用100 mL蒸馏水冲淋，转移至滤纸上吸水晾制5 min，称重，计算面条吸水率。将面汤冷却，定容至500 mL，采用水分蒸发的方法(GB 5009.3—2016)测定其中的干物质含量，采用凯氏定氮法(GB 5009.5—2016)测定其中的蛋白质含量。各指标的计算公式如下：面条吸水率=(煮后面条质量-面条干重)/面条干重×100%，干物质损失率=面汤干重/面条干重×100%，蛋白质保留率=(煮前面条中蛋白质质量-面汤中蛋白质量)/煮前面条中蛋白质质量×100%，式中的面条干重根据面粉含水量及制作面条时加水量进行换算得到。

1.2.6 数据处理

质构特性测试中每个样品重复测定6次，其他指标每个样品重复测定3次，实验结果表示为“平均值±标准偏差”。采用SPSS 16.0和Origin 8.5进行数据处理和分析，均值的多重比较采用Duncan法，P<0.05。

2 结果与分析

2.1 均匀设计实验方案与结果

采用均匀设计方法，实验安排依据U6(64)均匀设计表，添加量以混合粉总质量为基数。两个变量分别为SPI添加量(A)和SPH添加量(B)，每个变量选取6个水平，为1%～6%，均匀设计实验方案见表1。

表1 均匀设计实验方案

对制作的面条样品蒸煮品质和质构特性进行测定，结果见表2。

表2 均匀设计实验结果

2.2 SPI和SPH添加量的确定

对表2的实验结果进行回归拟合，各因素与响应值之间的关系可用函数表示，结果见表3。

表3 面条品质与SPI添加量(A)和SPH添加量(B)的关系

原面粉面条各指标参数值分别为硬度3 075.18 g、黏附性53.19 g·s、弹性0.83、内聚性0.66、咀嚼性1 684.73、回复性0.36、吸水率280.14%、干物质损失率7.56%、蛋白质保留率93.02%。以原面粉面条的各指标参数值为目标值，对表3中各回归方程进行合并处理，逐步去除二次项，得到4个方程(方程5～方程8)，两两组合求解得到第一组数据，分别将第一组数据中的A或B代入YXS，得到第二组数据。数据处理过程及结果见图1。

数据处理共得到9组有效解，依据实验设计的参数取值范围，对数据进行调整，A和B的最小值为1，最大值为6，分别将小于1的值调整为1，大于6的值调整为6，利用回归方程计算各参数的预测值，得到表4中的计算结果。

表4 不同SPI和SPH添加量条件下各评价指标的预测值

由表4可以看出，面条的硬度主要受SPI添加量的影响，面条的硬度与SPI添加量呈正相关，与SPH添加量呈负相关。当SPH添加量为1%时，SPI添加量分别为1%、1.442 7%和6%的面条，硬度预测值分别为3 171.33、3 212.09 g和4 186.84 g，与原面粉面条相比，其值均显著增加；SPH添加量增加，面条的硬度呈明显的下降趋势。硬度值与原面粉面条最为接近的是第2组。面粉中加入SPI，SPI与小麦蛋白发生相互作用；适量的添加，SPI包埋在面筋网络结构中，可以促进—SH通过S—S/—SH的交互作用，有助于面团的形成[10-11]。面条的弹性与SPH、SPI添加量的相关性不显著。

黏附性表示面条与表面接触时的黏附力，其数值与面条的口感爽滑度呈负相关[12]。由表4可以看出，面条的黏附性随着SPI添加量增加呈上升趋势，随SPH添加量的增加呈下降的趋势。除第7组外，添加SPI和SPH的面条的黏附性均低于原面粉面条。面条在蒸煮的过程中，淀粉糊化，蛋白质和淀粉从面条表面的溶出，均会影响面条的黏附性[13]。

内聚性是一个与面条的内部结构有关的评价指标，表示面条在受到外力作用发生变化，其内部结构回复到原始状态的能力。由表4可以看出，除了第1组和第6组的内聚性与原面粉面条相同外，其他几组均低于原面粉面条。SPI和SPH添加量对面条的回复性影响与对弹性的影响一样，均不显著。回复性和弹性均与样品的弹性性质有关，回复性是弹性性质的即时体现。

咀嚼性是一个与面条的硬度和弹性相关的指标，SPI添加增加了面条的硬度,进而影响了面条的咀嚼性，同样SPH的添加降低了面条的咀嚼性。面团形成过程中，SPH与麦谷蛋白形成复合物，影响了麦谷蛋白聚合物的形成，使面筋蛋白含量下降[5]。

由表4可以看出，随着SPI和SPH的添加量的增加，面条的吸水率均呈下降趋势。面条在蒸煮过程中吸水主要是由于淀粉的糊化[14]，在混合粉总质量不变的情况下，SPI和SPH的添加使混合粉中淀粉的含量相对减少，因此面条吸水率下降。SPI添加量与面条中干物质损失率呈负相关，SPI添加量越高，面条的干物质损失率越低。有研究认为，SPI对面筋网络的形成有促进作用，增强面筋网络结构，使淀粉能够很好地镶嵌其中，阻止了蒸煮过程中淀粉的溶出；而SPH是小分子蛋白，添加到面团中会影响面筋网络的形成[15]，同时在蒸煮过程中容易随淀粉和蛋白质一同释放出来，进而使得面条的干物质损失率上升[16]，蛋白质保留率下降。

鉴于SPI和SPH对于面条的蒸煮品质和质构指标影响的不一致性，综合考虑得到第2组和第3组添加条件下制作的面条质构特性更接近于原面粉面条，是符合设计目标要求的优化条件。因为第3组SPH的添加量更多，更有利于改善面条的营养价值和功能特性。因此，确定混合粉中SPI添加量为1%，SPH添加量为4.023 4%。

3 结 论

将SPI和SPH添加到面粉中制作面条，以改善面条的营养价值和功能特性。采用均匀设计实验方法优化SPI和SPH的添加量，对于多指标要求的工艺条件，采用逐步优化的方法，综合考虑面条的质构特性和蒸煮品质，确定混合粉中SPI添加量为1%、SPH添加量为4.023 4%，在此条件下制备的面条，可以兼顾面条的硬度、黏附性、咀嚼性、干物质损失率和蛋白质保留率等指标，既可增加面条的营养价值和功能性，同时又可改善单独添加SPH对面条的质构特性和蒸煮品质产生的不利影响。