乳清浓缩蛋白对面条黏性的影响

陈舒涵 包玉龙 周 鹏

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，无锡 214122)

乳清蛋白是由干酪生产过程中所产生的副产品乳清，经过浓缩精制而得的一类蛋白质。乳清经过澄清、超滤、干燥等过程后得到的产物就是乳清浓缩蛋白(Whey protein concentrate，WPC)，过滤程度的不同可以得到蛋白质量分数从34%～80%不等的产品。它们不仅容易消化，而且还具有高生物价、高消化率、高蛋白质功效比和高利用率，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一。由于乳清蛋白具有很多独特的功能特性，合理利用这些功能特性能够使食品的品质大大改善[1]。面条因其方便、营养及适口性，在全球的消费量不断增加[2]。但面条的主要原料小麦粉中蛋白质含量和质量都不能完全满足人体对蛋白质的需求[3]，小麦的蛋白质量分数一般不超过15%，并且赖氨酸含量相对不足，而乳清蛋白中含有丰富的赖氨酸，向面条中添加适量的乳清浓缩蛋白，可以有效提高蛋白质含量并补充人体必需氨基酸，增加面制品的营养价值。目前对面条蛋白强化的研究多使用大豆蛋白或大豆粉，关于乳蛋白的添加的报道并不多见。而其他面制品中已有添加乳蛋白的研究，例如向面包[4]和印度薄饼[5]中添加WPC，可以提高蛋白质和矿物质含量，并发现较低添加量对面团的流变学特性有正面影响，同时对感官品质有提高或没有负面影响，因此可以尝试通过添加WPC，在提高面条营养特性的同时，改善面条的食用品质。本研究在预实验过程中发现添加乳清浓缩蛋白能对面条煮后粘连结块变“坨”的现象有改善作用，而面条变“坨”会严重影响面条的口感，解决煮后黏连十分重要，因此本实验研究了不同添加量的WPC的对面条黏性的影响并初步探究其机理，为开发乳清蛋白强化面条提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料

乳清浓缩蛋白80(热稳型，水分4.40%，灰分4.85%，粗蛋白74.88%，粗脂肪0.45%)；多用途麦芯小麦粉(水分13.58%，灰分0.46%，粗蛋白10.47%，粗脂肪0.78%)；食盐。

1.2 主要设备与仪器

K1302自动定氮仪，FARINOGRAPH-E粉质仪，YR-220型英润电动小型压面机，TA-XT Plus型质构仪，Hitachi TM3030扫描电子显微镜。

1.3 方法

1.3.1 原料基本成分的测定

原料水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪分别按照GB/T 5009.3—2016、GB/T 5009.4—2016、GB/T 5009.5—2016、GB/T 5009.6—2016的方法进行测定。

1.3.2 混合粉粉质特性的测定

粉质特性按照GB/T 14614—2006的方法进行测定。

1.3.3 湿面筋含量的测定

湿面筋含量按照GB 5506.1—2008湿面筋测定法(水洗法)的方法进行测定。

1.3.4 面条的制作方法

以0%、4%、8%、12%、16%、20%的乳清浓缩蛋白粉取代对应质量的小麦粉充分混合均匀，将3 g食盐溶解于适量水加入200 g混合粉中，在和面机上搅拌10 min，使料胚成为松散的颗粒面团状；室温下将面团静置30 min；用面条机反复压延6次，最终面片厚度为1 mm；用3.0 mm宽的面刀进行切条备用。

1.3.5 面条蒸煮品质的测定

参考李向阳等[6]的实验方法测定不同WPC添加量面条的最佳蒸煮时间、干物质损失率和干物质吸水率。

1.3.6 面条煮后的黏结情况

称取约100 g面条样品煮至最佳蒸煮时间，用自来水冲洗10 s，分装于培养皿中，放置0、2、5、10、20、30、40 min，用筷子挑起表面的两根面条至8.5 cm高度观察，比较不同面条的黏连于挑起面条的情况。

1.3.7 面片表面黏性的测定

将面片切为7 cm×7 cm方形，每次取7个面片，放入盛有500 mL沸腾蒸馏水的烧杯中，煮至最佳蒸煮时间后迅速捞出，过冷水后放到滤纸上沥干1 min，放置0、2、5、10、20、30、40 min，使用质构仪Cooking Lasagne程序进行测试。质构仪探头：HDP/PFS。运行参数：测前速度1 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测后速度5 mm/s，作用力450 g，接触时间3 s，触发力20 g。

1.3.8 面条TOM(Total Organic Matter)值的测定

称取100 g面条放入1 L沸水中煮至最佳蒸煮时间，按照张玲[7]的方法进行测定，并另取10 mL面条冲洗水，在105 ℃烘干至恒重。

1.3.9 面条的微观结构(SEM)

煮前面条参考张剑等[8]的方法，煮后面条参考师俊玲等[9]的方法进行处理，置于SEM下对不同WPC添加量面条的表面进行扫描观察。

1.3.10 数据统计与分析

每批次面条制作5个平行样品，每项指标均采取随机测试3个平行样品，取3次测试结果的平均值做统计分析；采用SPSS 20.0对所得数据进行方差分析和显著性分析；采用Origin2018制图。

2 结果与分析

2.1 添加不同量的乳清浓缩蛋白对面团粉质曲线的影响

粉质曲线可以反映面团的流变学特性，表1的结果表明，添加乳清浓缩蛋白对面条粉质特性有较大影响。添加量从0%～20%变化时，面团的吸水率不断减小，形成时间不断增加；WPC添加量为4%时面团的稳定时间最长，粉质质量指数最高，而超过4%后面团的稳定时间缩短，粉质质量指数降低，且弱化度显著高于原小麦粉，面团的筋力减弱。

表1 不同添加量对面团粉质参数的影响

乳清浓缩蛋白使面团的形成时间延长，可能是乳清蛋白的添加影响混合粉吸水的速率，减缓面团成熟，因而延长了调制小麦粉的时间，添加乳清浓缩蛋白后面团的吸水率降低也与这一点相符。小麦粉粉质曲线中稳定性是所有参数中最重要的参数，它是反映小麦粉面筋质量的可靠参数[10]，WPC添加量为4%时面团对面筋质量有显著提高的效果，而更高的添加量则会降低小麦粉的面筋质量。有研究认为，添加非面筋蛋白后面团筋力的减弱是由于面筋蛋白被稀释了[11-12]，也有研究对添加大豆蛋白的面团进行了电泳实验，结果表明大豆蛋白与面筋蛋白之间存在相互作用，认为大豆粉增加了巯基浓度，可以与面筋蛋白中的二硫键发生巯基二硫键之间的交换反应，从而减弱了面筋的网络结构，对面团的流变特性产生负面影响[13-14]，Lamacchia等[15]也发现，添加脱脂大豆粉的意大利面与不添加的相比，游离巯基含量升高而二硫键含量降低，认为大豆蛋白会破坏面筋蛋白的二硫键，较高的WPC添加可能也会由于稀释或破坏二硫键的原因降低面筋质量。

2.2 添加不同量的乳清浓缩蛋白对面筋特性及蒸煮特性的影响

面筋含量对面条品质的影响极为重要，面筋含量的多少，决定了面条和面团工艺性能的好坏。面筋含量越高，面团的弹性、韧性及延伸性越好，故所形成的面条其熟断条率越低，爽滑感越好并耐煮制和耐咀嚼[16-17]。面条烹煮过程中，面筋蛋白吸收水分形成网络结构，阻止水分和淀粉从面条中溶出[18]。蒸煮时，面条中可溶性固形物溶出的多少与面条结构的紧密度有关，固形物溶出的越少，面条品质越高[19]。从表2可以看出，随着乳清浓缩蛋白添加量的增加，湿面筋含量呈显著下降趋势，面条的最佳蒸煮时间增长，干物质损失率和干物质吸水率均增加。

表2 不同添加量对面筋特性及蒸煮特性的影响

乳清浓缩蛋白的添加使混合粉的绝对蛋白含量上升，但湿面筋含量降低，而在小麦粉中添加不同比例的脱脂豆粉和大豆蛋白酶水解产物也有相似的结果[20-21]。在面条制作的过程中，小麦粉中的醇溶蛋白和麦谷蛋白形成面筋网络结构，但WPC不能形成面筋网络，过高的添加量对面筋有稀释作用，同时破坏了网络结构，减少了可以滞留在网络结构中的淀粉颗粒，因此降低了测得湿面筋的质量。胡新中等[22]的研究表明，面条的蒸煮损失与湿面筋含量呈显著负相关。添加WPC后，面筋含量相对减少，且WPC的添加可能对面筋网络结构造成一定的破坏，面筋网络束缚淀粉颗粒的能力下降，导致蒸煮过程中的淀粉颗粒溶出，使干物质损失率增加。李向阳等[6]向面条中添加了不同量的大豆分离蛋白，同样造成最佳蒸煮时间的延长，干物质吸水率升高，可能是蛋白与淀粉竞争吸水，减缓了淀粉糊化的速率，使“白芯”消失的时间增长，同时总体的吸水率提高。

2.3 添加不同量乳清浓缩蛋白对面条煮后的黏结情况的影响

煮后的面条经过长时间放置容易相互黏连变“坨”，严重影响面条口感，而WPC的添加对面条的黏结有改善的效果。结果表明，未添加WPC的面条放置2 min挑起时已有少量面条因黏性被一同挑起，5 min后粘连情况明显；4%WPC添加量的面条在放置30 min后才出现少量黏结情况；8%以上WPC添加量的面条在放置40 min后依然没有明显的黏连，表明少量的WPC添加即能明显改善面条煮后的黏结情况。

2.4 添加不同量乳清浓缩蛋白对面片表面黏性的影响

面条煮后的放置过程中，表面水分逐渐散失，水分的润滑作用被减弱，导致面条表面的黏性显著增大[23]。图1表明，对于放置时间相同的面条，WPC添加量越高的面条表面黏性越小；随着放置时间的增加，添加不同量WPC的面条的表面黏性均为增大的趋势，且WPC添加量越高，面条表面黏性增大的程度越小，这可能是面条表面引起面条黏连的物质减少造成的。

图1 添加不同量乳清浓缩蛋白的面条表面黏性的变化

2.5 添加不同量乳清浓缩蛋白对面条TOM值的影响

TOM值是面条经过蒸煮后冲洗面条水中的有机物总量，以氧化还原反应标定100 g面条中获得的淀粉克数[7]，而以烘干称重的方式可测得面条冲洗水中总有机物的质量。由图2的结果可知，随着WPC添加量的增加，测得冲洗水中淀粉克数不断降低，表明WPC的添加降低了水煮后附着于面条表面的淀粉含量，且滴定法测得的TOM值变化程度远大于面条中小麦粉减少的程度，表明TOM值的降低不仅仅是由于面条中淀粉总量降低，还可能是WPC影响了面条的表面结构，减少了淀粉在面条表面的附着，这可能是改善面条黏连情况的原因；而冲洗水中有机物总量在添加量0%～8%时无显著差异，之后随添加量的增大而减少，这可能是WPC的添加带来了较多可溶性蛋白，但较高的WPC破坏了面条的网络结构，使有机物在蒸煮过程中已有较多损失，这与表2中干物质损失率较高的结果一致。

图2 添加不同量乳清浓缩蛋白的面条TOM值

2.6 添加不同量乳清浓缩蛋白对面条表面微观结构的影响

扫描电镜(SEM)可以直观反映样品的形态结构，可以有效观察与分析食品的微观状态[24]。从图2中煮前表面的结果可以看出，不添加WPC的面条有清晰的面筋网络结构，淀粉颗粒被包裹于蛋白质网络结构中，而随着WPC的添加网络结构逐渐模糊。经过水煮后，蛋白质网络吸水扩张，成为连续的蜘蛛网状，淀粉颗粒发生糊化作用，不添加WPC的面条表面可以观察到致密的蛋白网络结构，大量糊化的淀粉填充于网络结构中，而随着WPC的添加，蛋白网络结构的连续性变差，孔隙增大，填充的淀粉逐渐减少。可能是WPC的添加稀释了面筋蛋白或阻碍了面筋网络形成，使得形成的网络结构疏松，导致面条蒸煮过程中有机物溶出增多，且糊化的淀粉难以滞留于面条表面，面条之间通过淀粉相互黏连的作用减小，从而降低了面条的表面黏性。

图3 添加不同量乳清浓缩蛋白的面条表面电镜图片(×1 000)

3 结论

未添加乳清浓缩蛋白的面条在煮后短时间内就有明显的黏连，黏性增大，而添加4%WPC即可明显改善其黏连变“坨”的情况，避免面条在放置过程中感官特性变差，这可能是WPC的添加稀释或破坏了面筋结构，形成的蛋白网络结构疏松，经过蒸煮后淀粉难以滞留于面条表面，面条之间通过淀粉相互黏连的作用减小，从而降低了表面黏性，面条经过长时间放置后不易相互黏连。但较高的添加量会降低小麦粉的面筋质量和湿面筋含量，增大面条的干物质损失率和干物质吸水率，且面筋结构的破坏很可能降低面条的质构或感官品质，因此4%WPC为改善面条黏性较为合适的添加量。