单甘酯降低煮制面条粘连的作用机理

常战战，刘云祎，林嘉诺，张龙涛*，缪 松，郑宝东

（1 福建农林大学食品科学学院 福州350002 2 中爱国际合作食品物质学与结构设计研究中心 福州350002 3Teagasc 食品研究中心 爱尔兰科克999014）

面条是一种制作简单、食用方便的食品，中国约40%的小麦用于各种类型的面条生产[1]。随着生活节奏的加快，消费习惯和销售行为的变化，外卖快餐成为食品消费的主要方式之一。普通小麦面条煮后易粘连，在外卖配送过程中粘连成块，导致面条的外观、食用品质严重降低，已成为制约该品类外卖销售，影响消费者享用的主要问题。

研究表明，烹煮过程中面条内部的淀粉颗粒膨胀，直链淀粉等可溶物溶出，导致面条的表面黏性升高，面条之间发生粘连[2-3]。通过加水量、制面厚度等工艺处理[4]，添加单甘酯（Glyceryl monostearate，GMS）、蔗糖酯和磷脂等添加剂[5-6]，可缓解煮制面条粘连现象的发生。GMS 可与淀粉形成复合物，阻碍胀润淀粉的破裂，减少游离水进入直链淀粉，在一定程度能抑制淀粉的吸水性和膨胀性[7]。作为米面制品的添加物，GMS 常用于改善面条的蒸煮品质[8-10]，目前有关GMS 对煮制面条粘连的影响未见研究报道。

本文研究面条生产和烹煮过程中GMS 对面团、面条中淀粉颗粒和面筋蛋白的影响，研究GMS抑制煮制面条粘连的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中筋面粉，中粮面业有限公司产品；单硬脂酸甘油酯，广州市佳力士食品有限公司产品；食盐，江苏井神盐化股份有限公司产品；直链淀粉、支链淀粉测试盒，苏州科铭生物技术有限公司产品；溴化钾为光谱级，其余所用试剂均为国产分析纯级。

1.2 仪器与设备

全自动凯氏定氮仪（KjeltecTM8400），苏州安创仪器有限公司；质构仪（TA-XT plus），英国stable micro systems 公司；紫外-可见分光光度计（UV-1800 型），上海美谱达仪器有限公司；快速黏度计（TECMASTER），波通瑞华科学仪器（北京）有限公司；流变仪（Physica MCR301），奥地利安东帕（中国）有限公司；傅里叶变换红外光谱仪（VERTEX 70），布鲁克（北京）科技有限公司；压面机（FKM-240），永康市富康电器有限公司；冷冻干燥机（FDU-1200），上海爱朗仪器有限公司；数显恒温水浴锅（HH-6），常州国华电器有限公司；台式高速离心机（Allegra X-30），美国BECKMAN COULTER 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 面粉基础指标的测定 水分含量的测定参照GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；蛋白含量测定参照GB/T 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，其中蛋白质的换算系数取5.7；湿面筋含量的测定参照GB/T 5506.1-2008《小麦和小麦粉面筋含量第1 部分：手洗法测定湿面筋》；淀粉含量的测定使用试剂盒方法，总淀粉含量表示为直链淀粉含量加支链淀粉含量。

1.3.2 淀粉糊化特性 称取面粉300 g，蒸馏水160 mL 于和面机中，和面均匀后将面团放入烧杯，加入蒸馏水使面团完全浸泡在水中，静置20 min。先用手轻轻揉洗面团，然后用流水冲洗面团，淀粉水溶液用32 目筛网过滤，筛去脱落面筋组分。将滤液4 000×g 离心10 min 后保留沉淀部分，沉淀部分冻干粉碎后过80 目筛，得小麦淀粉[11]。

称取淀粉2.5 g，GMS 添加量分别为淀粉质量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，添加25 mL蒸馏水。测定的初始温度为50 ℃，在此温度保温1 min，升温至95 ℃需3 min 42 s，95 ℃恒温2 min 30 s，温度从95 ℃降到50 ℃需3 min 48 s，之后50 ℃恒温2 min。测定最初10 s 以960 r/min 搅拌，之后均以160 r/min 速度旋转，整个测试过程共需13 min[12]。每个测试样品重复6 次，最后取3 组相近数据计算其平均值。

1.3.3 淀粉流变行为 20%（质量分数）淀粉悬浮液的制备：GMS 添加量分别占淀粉干基质量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，将GMS 置于水中加热，使其溶胀后冷却至室温，然后加入淀粉混合均匀。将淀粉悬浮液移至流变仪测定平台，压下平板后在其周围涂抹硅油防样品水分散失。流变仪测试参数设置：选择温度扫描模式，由25 ℃升至95 ℃，再降至25 ℃，升降温速率均为5°C/min，设置频率1 Hz，应变0.5%[13]。

1.3.4 面条的制备 称取面粉300 g、水102 g、食用盐3 g，GMS 的添加量分别为面粉质量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%。将GMS 置于部分水中加热使其溶胀后冷却，并将食用盐溶于剩余的水中。经和面、面粒熟化、压面、面带熟化、切面等程序制备宽、厚均为2 mm 的生鲜面条。

1.3.5 二硫键含量的测定 试剂的配制：Tris-甘氨酸缓冲液：10.4 g Tris，6.9 g 甘氨酸，1.2 g EDTA，用0.1 mol/L HCl 调pH 值至8.0，定容1 000 mL。Ellman’s 试剂：称取100 mg 5，5’-二硫基双-2-硝基苯甲酸，使用Tris-甘氨酸缓冲液定容25 mL。

准确称取75 mg 冻干面条样品于1 mL Tris-甘氨酸缓冲液中，混合均匀后添加4.7 g 盐酸胍，用缓冲液定溶10 mL。测定巯基时，取1 mL 面条样品溶液，加入4 mL 脲-盐酸胍溶液和0.05 mL Ellman’s 试剂，混合均匀后于波长412 nm 处测定吸光度。测定二硫键时，取1 mL 面条样品溶液，加入0.05 mL 巯基乙醇和4 mL 脲-盐酸胍溶液，混合均匀后25 ℃保温1 h，然后加入10 mL 12%三氯乙酸，继续25 ℃保温1 h，5 000×g 离心10 min后用5 mL 12%三氯乙酸清洗沉淀物2 次，之后将沉淀物溶于10 mL 8 mol/L 脲中，加0.04 mL 5，5’-二硫代-2-硝基苯甲酸，于412 nm 处测定吸光度[14]。

式中：A412——412 nm 吸光值；C——样品质量浓度（mg/mL）；D——稀释因子，巯基取5.02，总巯基（巯基+还原二硫键）取10。

式中：N1——还原前的巯基数；N2——还原后的巯基数。

1.3.6 蛋白质二级结构的测定 准确称量冻干面条样品2 mg，并添加到198 mg 溴化钾中，用玛瑙研钵和研棒将样品研磨混合后压片，制得样品板。空气扫描去背景，波长范围400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描时间16 s，信号扫描累次数32 次，得到红外光谱图。使用Omnic 和Peak Fit 软件（版本4.12）处理数据。去基线后，使用傅里叶自解卷积和二阶导数方法确定酰胺I 区（1 600～1 700 cm-1）的吸收峰位置和面积，使用相应面积与酰胺I 总条带面积之比计算各二级结构的百分比[1，15]。

1.3.7 面条表面黏性的测定 面条表面黏性的测定选用质构仪Cooked Lasagne 程序，直径36 mm的圆柱型探头。具体操作步骤：称取50 g 生鲜面条，在1 L 蒸馏水中微沸状态下烹煮7 min 后捞出，沥水后平铺并于10，20，30 min 后测定其表面黏性。每组试验平行6 次。

1.3.8 面条硬度的测定 称取25 g 生鲜面条，在500 mL 蒸馏水中微沸状态下烹煮7 min 后捞出，沥水后将其平铺，分别在10，20，30 min 后取5 根面条并排放在平台的中央，通过质构仪测定其硬度[16]。仪器设置：测试前、测试中和测试后速度均为2.0 mm/s；应变70%；触发力5.0 g。记录硬度数值。每组试验平行6 次。

表1 质构仪参数Table 1 Texture parameters

1.3.9 吸水率、蒸煮损失的测定 称取25 g 生鲜面条（m1），在500 mL 沸水中烹煮7 min 后捞出，少量水冲洗后用5 张滤纸吸去多余的水分并称重（m2）。收集面汤和冲洗水，用蒸馏水补至500 mL。摇匀后取100 mL 放入干燥烧杯（洗涤并烘干至恒重m3）中，在105 ℃烘箱中烘干至恒重（m4）[17]。每组试验重复3 次，取其平均值。

式中，m1——未煮生鲜面条质量25 g；m2——煮后面条重量（g）；m3——干燥烧杯质量（g）；m4——残留物和烧杯质量（g）。

1.3.10 蛋白质、淀粉微观结构分析 以面粉∶水：盐质量比为100∶45∶1 制备面团，单甘酯添加量分别为面粉质量的0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%。将面团切成1 cm×1 cm×1 cm 小块，并将其浸泡在FAA 液（体积分数50%的酒精溶液，冰醋酸，福尔马林按体积比18∶1∶1 配制）中24 h，固定其内部成分。之后，用切片机将面团切成15 μm厚的薄片，将薄皮展平在载玻片上，用亮绿水溶液（0.1%）染色1 min，再用1/5 浓度的Lugol 氏碘液（I20.33%，质量分数；0.67%KI，质量分数）染色1 min。盖上盖玻片，在光学显微镜下于20×10，40×10 倍镜头下观察拍照[18]。

1.3.11 数据处理 所有测量至少重复3 次，取其平均值。使用OriginPro 8.6 作图，DPS 做差异性显著分析。

表2 面粉基础指标Table 2 Basic indicators of flour

2 结果与分析

2.1 面粉的基础指标

面粉的基础指标见表2。

2.2 单甘酯对小麦淀粉糊化特性的影响

由表3 可知，添加GMS 后淀粉乳的峰值黏度与空白组相比基本无差异，低谷黏度、回生值有所增加，衰减值降低，峰值时间延长。Charutigon 等[12]研究指出GMS 可与米粉中的直链淀粉形成水不溶性复合物，防止糊化过程中直链淀粉的浸出，抑制淀粉颗粒在加热过程中吸水溶胀，导致峰值时间延长；另外，所形成水不溶性复合物在淀粉颗粒表面形成不溶性薄膜，延迟水进入颗粒，从而减少溶胀[19]。回生值是冷却过程中糊化淀粉，特别是直链淀粉分子重新结合以及冷却的简单动力学效应[20]。回生值增加，说明GMS 促进淀粉短期回生。

2.3 单甘酯对淀粉流变行为的影响

由图1 可知，在升温过程25～60 ℃范围，淀粉乳的G'与G''基本保持恒定，而当温度持续升高时，淀粉颗粒吸水膨胀，体积分数增大，直链淀粉从淀粉颗粒中渗出，与淀粉颗粒缠绕形成网络结构，G'与G''急剧上升。到达峰值后高温使微晶部分融化，导致淀粉的颗粒变得柔和，另一方面润胀到极致的淀粉颗粒发生破裂释放出所吸收的水分，G' 与G'' 逐渐降低[21]。从图1 可知，GMS 增加了淀粉体系的糊化温度，抑制淀粉颗粒的崩解，使小麦淀粉的峰值G'、G''显著增加。Kaur 等[22]研究指出GMS 的添加可显著增加马铃薯淀粉、玉米淀粉的峰值G'、G''，并抑制淀粉颗粒的破裂，这可能是因为添加GMS 形成的复合物增加了淀粉颗粒的稳定性，延迟了淀粉颗粒的崩解。

表3 GMS 对淀粉糊化特性的影响Table 3 Effect of GMS on starch gelatinization properties

在降温过程中，淀粉颗粒中浸出的直链淀粉开始凝胶化[23]，G'与G''数值呈现上升的趋势。图2 中，添加GMS 后G' 与G'' 数值均高于空白组，且GMS 添加量越多G'与G''数值越大，其结果与表3 的一致，表明GMS 的添加导致淀粉糊的黏弹性增加。

图1 升温过程中GMS 对小麦淀粉储存模量（G'）、损耗模量（G''）的影响Fig.1 Effect of heating on the elastic moduli（G'）and viscous moduli（G''）and of wheat starch in the presence of GMS

图2 降温过程中GMS 对小麦淀粉储存模量（G'）、损耗模量（G''）的影响Fig.2 Effect of cooling on the elastic moduli（G'）and viscous moduli（G''）of wheat starch in the presence of GMS

2.4 GMS 对面筋蛋白结构的影响

二硫键的含量直接关系面筋蛋白的网络结构。面筋蛋白通过二硫键结合成聚合体，最终形成面筋蛋白网络结构。二硫键含量越多面筋蛋白网络结构越完善。由表4 可知，添加GMS 后面条中二硫键含量显著增加。

1 650～1 660 cm-1范围的条带对应α-螺旋，1 605～1 615 和1 625～1 640 cm-1的区域分别对应分子间和分子内β-折叠，而β-转角和反平行β-折叠在1 660～1 670 和1 680～1 700 cm-1范围具有条带[1]。其中α-螺旋和β-转角对面筋蛋白网络结构的形成影响最大，两者结合形成β-螺旋有序结构，该结构可以增加面团的弹性[24]。由表4 得知，添加GMS 后α-螺旋结构比例升高，β-折叠、β-转角结构比例下降。α-螺旋结构比例的升高意味着蛋白质结构更加有序。这与李诚[25]研究结果不同，其指出添加GMS 后α-螺旋含量降至0%，β-折叠、β-转角和无规则卷曲含量均增加。

表4 GMS 对面筋蛋白结构的影响Table 4 Effect of GMS on the structure of gluten protein

2.5 面条品质特性的变化

将面条烹煮后捞出放入塑料小碗中，室温静置30 min，用筷子挑起拍照得图3。由图3 可知GMS 可抑制煮制面条间的粘连，当GMS 添加量达0.75%时面条间的粘连情况得到较好的改善。质构仪的测定结果与表观结果一致，GMS 添加量达0.75%时面条的表面黏性与空白组相比显著降低（表5）。结合表4 结果，表面黏性的降低主要是因为GMS 改善面条中的面筋网络结构，使面条在烹煮过程中内部的淀粉颗粒不易溶出到面条表面，从而导致煮制面条表面黏度降低。此外，GMS 通过促进面筋蛋白的聚集使面筋蛋白由较小的分子变成大分子复合物（表4，图5），导致煮制面条硬度的增加（表5）。煮制面条的硬度对其粘连的影响显著，硬度越大煮制面条的空间支撑力越大，从而减少了面条接触的可能性，降低了面条间的相互粘连[4]。从表5 可知，GMS 添加量达0.75%时，煮制面条的硬度显著增加。另从表5 可知，随着煮制面条放置时间的增加，面条表面的水分逐渐散失，表面水分的润滑作用被减弱，面条的表面黏性上升，黏度增大[3]。

图3 烹煮后静置30 min 的面条Fig.3 Cooked noodles after standing for 30 minutes

从图4 可知，添加GMS 后面条的吸水率显著降低，与表5 中硬度随GMS 添加量的增加而升高相对应。吸水率主要取决于面条在烹煮过程中淀粉颗粒的溶胀程度，吸水率的降低表明GMS 抑制淀粉颗粒的吸水膨胀，这与图1、表3 中结果一致。具有较高吸水率的面条硬度低，表面黏度高。面汤中的成分主要为直链淀粉和可溶性蛋白，其含量决定面条的蒸煮损失。由图4 可知，添加GMS 后面条的烹煮损失先降低后略有上升，这是由于GMS 促进了面筋网络形成，然而过量添加导致面筋网络结构稳定性降低，从而使面条的溶出率上升[10]。

综上所述，GMS 改善了面条的蒸煮品质，增强了面条的硬度，降低了煮制面条的表面黏度，因此抑制了煮制面条间的粘连。

表5 GMS 对面条表面黏性和硬度的影响Table 5 Effect of GMS on surface viscosity and hardness of noodles

2.6 面筋蛋白、淀粉微观结构分析

薄片中蛋白质被亮绿染成了绿色，淀粉颗粒被碘液染成了黄色和棕色，其中直链淀粉包裹的碘少，被染成黄色；支链淀粉内包裹的碘多，呈棕色和褐色[26]。由图5 得知，空白组中淀粉颗粒被面筋网络结构包裹，结构不均匀，面筋蛋白彼此交联程度不高。添加GMS 后，面筋网络更为连续、均匀，淀粉颗粒被紧紧粘附或包裹其中，面筋蛋白网络结构变得更加致密。

图4 GMS 对面条蒸煮品质的影响Fig.4 Effect of GMS on cooking quality of noodles

图5 面筋蛋白、淀粉颗粒微观结构Fig.5 Microstructure of gluten protein and starch granules

3 结论

研究结果表明：GMS 的添加量达到0.75%即可有效改善煮制面条间的粘连。GMS 改善了面条中面筋蛋白的网络结构，使面筋蛋白由较小的分子变成大分子复合物，从而将淀粉颗粒包裹的更加致密，抑制淀粉颗粒的溶出。此外，GMS 与小麦淀粉之间存在相互作用，形成淀粉-GMS 复合物，抑制淀粉的糊化及高温下淀粉颗粒的破裂。两方面协同作用，使煮制面条的表面黏性降低，硬度提高，蒸煮品质改善，降低了煮制面条间的粘连。