新收获不同筋力小麦后熟期间面团特性及微观结构变化

母梦羽，张 霞，田 郁，贾 峰，王 琦，梁 赢，王金水

河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001

小麦粉能够形成具有黏弹性的面团从而加工成各类食品以满足人们的需求。面团具有均匀分布的气核和嵌入淀粉颗粒的三维面筋网络的特征[1-3]。新收获小麦经过一段时间的储藏后品质得到完善，这段时间称为后熟期，是影响小麦品质的关键因素，也是小麦储藏和加工过程中成本增加的原因之一[4-6]。小麦的后熟期较长，不同品种的小麦后熟期一般也不同，通常情况下为2个月左右[7-8]。

理化特性和流变学特性已广泛用于以小麦为基础的食品生产质量评估，在这些品质特征中，蛋白含量被认为是小麦最重要的指标之一[9]。不同筋力小麦的面筋蛋白含量及面团流变学特性存在明显差异，特别是面筋蛋白的组成及结构是影响面团黏弹性的关键因素，也是决定小麦品质的关键因素[10-11]。目前研究主要集中于后熟期间小麦品质的变化规律方面，耿瑞蝶[12]研究表明，新收获小麦后熟过程中面筋发生了聚集；王瑞[13]利用粉质仪测定了后熟期间小麦粉质特性，指出小麦面团的流变学特性与品质指标之间具有显著相关性；王娜[14]通过哈克流变仪测定发现不同筋力小麦粉熟化过程中面团动态流变学特性变化规律不同，高筋粉面团的损耗因子先降低后升高，中、低筋粉面团的损耗因子逐渐降低。

后熟能够改善新收获小麦低筋不弱、高筋不强的现状，但是后熟期间小麦品质的调控是一个非常复杂和难以把控的过程，也是目前亟须解决的关键性问题。作者从不同筋力小麦入手，研究后熟期间小麦干面筋和湿面筋含量、面团质构特性、拉伸特性和微观结构变化规律，旨在探讨不同筋力小麦后熟期间的品质变化差异，为深入阐明其分子机制奠定理论基础，同时可以为不同筋力小麦在收获后的科学储藏及品质控制提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

选取市场上新收获的低筋郑麦103、中筋郑麦136和高筋新麦26。模拟华中区域储藏条件(28 ℃，RH 75%)，储藏14周并定期取样。

1.2 仪器与设备

LFP-800 A高速多功能粉碎机：无锡机械制造有限公司；JSM-6700F扫描电子显微镜：日本电子公司；CT3质构仪：美国BROOKFIELD公司；SHJ-6AB磁力搅拌水浴锅：常州金坛良友仪器公司；X1台式离心机：赛默飞世尔公司。

1.3 方法

1.3.1 磨粉

参照江雪[15]的方法润麦，低、中、高筋小麦依次加水至14.5%、15%、15.5%，24 h后利用高速粉碎机磨粉，过100目筛后于4 ℃冰箱中保存，备用。

1.3.2 不同筋力小麦面团的制备

称取后熟期间不同筋力的小麦粉10 g，加入4.6～5.2 mL蒸馏水，边加边搅拌至面絮状，用手揉成光滑的长条形面团，保鲜膜包好并静置20 min。

1.3.3 不同筋力小麦干、湿面筋含量测定

干、湿面筋含量的测定参照GB/T 5506.1—2008。

1.3.4 不同筋力小麦面团的拉伸特性测定

在样板、测试条上均匀地涂上一层石蜡油，以防止生面团黏附，将另一样板覆盖上去，并用力挤压面团，使其均匀扩散，刮去多余的暴露在压板外的面团，选用A/KIE拉伸探头，参考Liu等[16]的方法设置参数进行拉伸试验。

1.3.5 不同筋力小麦面团的质构特性测定

采用1.3.2的方法制备面团，参考席淑媛[17]的方法，选用P/50铝制圆柱形探头，设置测定参数，重复测定取平均值。

1.3.6 不同筋力小麦面团的微观结构观察

采用1.3.2的方法制备面团，冷冻干燥24 h后将面团掰成小块，取断口面大致平整的位置为观测面，保证断口面清洁及不被应力破坏，断口面朝上放置，用砂纸抹平底部，使底部与断口面平行，垂直粘贴在导电胶上，面团体积控制在8 mm×8 mm×8 mm以内。

1.4 数据处理与分析

所有数据均为3次以上平行试验的平均值，采用Origin 8.5和SPSS 17.0进行数据处理和显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 干、湿面筋含量的变化

后熟期间不同筋力小麦的干、湿面筋含量见图1。低筋小麦的干面筋含量从储藏初期的10.37%下降到第2周的9.77%，储藏后期上升到10.43%，湿面筋含量从储藏初期的22.47%下降到第2周的20.63%，储藏后期上升到22.50%，完成后熟时趋于稳定，与新收获时相比干面筋含量和湿面筋含量无显著性差异；中筋小麦的干面筋含量从储藏初期的9.77%下降到第2周的9.13%，第8周上升到9.47%，湿面筋含量从储藏初期的20.47%下降到第2周的18.63%，第8周上升到21.67%，完成后熟时趋于稳定，与新收获时相比干面筋含量和湿面筋含量均下降；高筋小麦的干面筋含量从储藏初期的10.97%上升到储藏后期的11.40%，湿面筋含量从储藏初期的24.07%上升到储藏后期的25.50%，完成后熟时趋于稳定，与新收获时相比干面筋含量和湿面筋含量均升高。有研究表明，面筋蛋白含量与破坏面筋结构时的峰值扭矩密切相关[18]，因此在后熟期间不同筋力小麦面团品质的变化不仅由蛋白含量变化引起，还可能与蛋白的内部结构有关。

注：大写字母表示相同储藏时间下不同筋力小麦的显著性分析；小写字母表示不同储藏时间下同一筋力小麦的显著性分析；相同字母表示无差异，不同字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 面团拉伸特性分析

面团最大拉伸阻力反映面团的强度和筋力，阻力越大说明筋力越强。面团拉伸距离表示面团的延展性，拉伸距离越大说明延展性越好，即抗阻能力越弱。因此，通常采用面团最大拉伸阻力与拉伸距离的比值判断面团的烘焙品质和筋力强度，该比值称为拉伸比。面团拉伸面积可以直观反映其拉伸能量[19-20]。由图2a、c可知，低筋小麦面团的最大拉伸阻力最小，高筋小麦面团的最大拉伸阻力最大，中筋小麦面团的最大拉伸阻力介于两者之间。面团拉伸距离则表现为低筋小麦>高筋小麦>中筋小麦(图2b)。后熟期间，低筋小麦面团的最大拉伸阻力无显著变化,随储藏时间的延长拉伸距离先减小，第2周开始增加，储藏8周时趋于稳定；中筋小麦的面团最大拉伸阻力储藏初期无差异，储藏至第8周达到最大值40.644 g，储藏14周减小到35.607 g，但仍高于新收获小麦水平；随储藏时间的延长，高筋小麦的最大拉伸阻力逐渐增大，面团拉伸距离储藏1周无差异，而后开始减小并趋于稳定。

注：小写字母表示不同储藏时间下同一筋力小麦的显著性分析，相同字母表示无差异，不同字母表示差异显著(P<0.05)。

低筋小麦的面团拉伸面积储藏1周后没有差异，然后呈降低趋势，储藏14周低于新收获小麦水平；中筋小麦面团的拉伸面积储藏2周无差异，第8周显著减小，储藏14周趋于稳定且高于新收获小麦水平；高筋小麦面团的拉伸面积从新收获时的825.826 g·s增大至第1周的989.911 g·s，随后呈减小趋势。从图2d看到拉伸比为低筋小麦<中筋小麦<高筋小麦，这与杨剑婷等[21]的研究结论一致。低筋小麦面团拉伸比从新收获时的0.37 g/mm呈减小趋势并稳定至第8周的0.29 g/mm；中筋小麦面团拉伸比开始稳定在1.02 g/mm，第2周增至最大，最后稳定在储藏8周的1.67 g/mm；高筋小麦的拉伸比呈增大趋势，最大为3.32 g/mm(图2d)。

从新收获不同筋力小麦在后熟期间的面团拉伸特性测定结果中发现，经过后熟，不同筋力小麦表现出不同的拉伸特性变化规律，拉伸比越大说明面团筋力越强，相应的拉伸阻力越大，面筋由松散变得紧致，烘焙质量越好，这与面筋的组成与结构相关[22]，面筋蛋白是由单体的醇溶蛋白和聚合的麦谷蛋白通过二硫键交联而成，拉伸比的减小或增大可能是由于二硫键含量变化造成的，二硫键含量的减少或增多代表面筋的解聚或聚集，从而表明后熟期间低筋小麦面筋强度弱化，中筋和高筋小麦面筋强度增大。

2.3 面团质构特性分析

由表1可知，后熟期间低筋小麦面团的硬度先减小后增大，储藏14周高于新收获小麦水平，中筋小麦面团的硬度逐渐减小，高筋小麦面团的硬度呈先下降后稳定的趋势；低筋小麦面团弹性呈先增大后减小趋势，中筋小麦面团的弹性先增大，后期趋于稳定，高筋小麦面团的弹性逐渐增大；低筋小麦面团的黏性先减小至第2周的481.10 g·s，随后开始增大且储藏14周高于新收获时的水平，中筋小麦和高筋小麦面团的黏性均表现为逐渐减小并趋于稳定。

内聚性是指形成面团时其内部所需要的结合力，反映面团的抗形变能力，进而反映面筋蛋白的聚集程度[23]。由表1可知，后熟期间内聚性表现为低筋小麦<中筋小麦<高筋小麦；低筋小麦的内聚性由新收获时的0.26 g·s增大到第1周的0.34 g·s，而后减小，储藏14周稳定在0.27 g·s；中筋小麦的内聚性储藏初期比较稳定，储藏至第8周达到最大，储藏14周为0.41 g·s；高筋小麦的内聚性呈增大的趋势，储藏14周达到0.51 g·s。

表1 后熟期间不同筋力小麦面团的质构特性Table 1 Dough texture characteristics of wheat with different gluten strength in postharvest maturation

蛋白质分子通过二硫键、氢键、疏水作用、离子键的断裂和重组，使得面团呈现一定的黏弹性和内聚性，面筋蛋白的聚集程度是面团在一定形变强度下表现出不同黏弹性和内聚性的原因[24-25]。通过对不同筋力小麦在后熟期间黏弹性及内聚性的测定进一步验证了完成后熟时低筋小麦面筋筋力减弱，中筋和高筋小麦面筋筋力增强。

2.4 面团微观结构分析

后熟期间不同筋力小麦的面团微观结构见图3。后熟期间面团内部网络结构的紧密程度表现为低筋小麦面团内部结构间隙较大；高筋小麦面团内部结构间隙较小；中筋小麦介于两者之间。低筋小麦储藏2周面团内部网络结构间的空隙变小，储藏14周空隙变大、不规则、坍塌；中筋小麦储藏8周面团内部网络结构间的空隙变得小而密集，储藏14周空隙更致密；高筋小麦储藏1周面团内部网络结构间的空隙变得小而密集，储藏14周空隙更致密。以上现象表明后熟期间不同筋力小麦面筋蛋白发生了不同程度的聚集，面团内部结构间隙越小说明该面筋结构越紧密，面筋蛋白的结构与面筋的聚集程度密切相关[26]。面团拉伸面积、拉伸比、弹性、内聚性增大，黏性、硬度减小，二硫键含量增多，进而促进蛋白的交联，使面筋发生聚集。

注：A、B、C分别是低筋小麦新收获时、储藏2周、完成后熟时的面团样品；D、E、F分别是中筋小麦新收获时、储藏8周、完成后熟时的面团样品；G、H、I分别是高筋小麦新收获时、储藏1周、完成后熟时的面团样品。

3 结论

本研究采用低、中、高3种不同筋力的新收获小麦，模拟华中生态区域储藏条件(28 ℃，RH 75%)，储藏14周并定期取样，通过测定后熟期间不同筋力小麦的干、湿面筋含量以及面团的拉伸特性、质构特性反映后熟期间面团品质特性变化规律，通过对面团内部微观结构的观察初步探究不同筋力小麦后熟期间面团品质差异变化的内在机制。结果显示：与新收获小麦相比，经过后熟，低筋小麦干、湿面筋含量无显著性差异，中筋小麦干、湿面筋含量呈下降趋势，高筋小麦干、湿面筋含量则呈上升趋势。低筋小麦面团的拉伸比减小，中筋小麦面团拉伸比第2周达到最大值，并稳定在第8周的1.67 g/mm，高筋小麦面团拉伸比呈增大趋势，最大值达到3.32 g/mm。低筋小麦面团的弹性先增大后减小并趋于稳定，中筋小麦面团弹性先增大，储藏后期无显著差异，高筋小麦面团弹性逐渐增大。低筋小麦面团的内聚性先增大后减小，中筋小麦面团的内聚性储藏初期比较稳定，储藏至第8周达到最大，高筋小麦面团的内聚性呈上升趋势，14周达到0.51 g·s。低筋小麦面团内部网络结构间隙变得疏松，中筋和高筋小麦面团内部网络结构间隙则变得致密。

经过后熟不同筋力小麦面团品质发生了不同的变化，低筋小麦面筋筋力弱化，中筋和高筋小麦面筋筋力增强，其加工和食用品质逐步改善，后熟期间小麦面团品质特性的变化不仅与面筋蛋白含量有关，而且与面团内部结构相关。因此推测新收获不同筋力小麦后熟期间品质改善的分子机制可能不同，可为下一步研究新收获小麦后熟期间品质改善的内在分子机制奠定理论基础。