小麦面筋蛋白及其乳化性研究概述
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小麦分离蛋白质理化性质及功能特性研究温青玉;张康逸;杨帆;盛威;康志敏;高玲玲【摘要】以中筋小麦(百农201)为原料,研究其蛋白质理化性质、氨基酸组分及功能特性.结果表明:小麦蛋白质、淀粉、脂肪、膳食纤维及灰分含量分别为11.70%、59.25%、1.43%、11.24%、1.48%;分离蛋白质纯度、清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白、麦谷蛋白及其他蛋白质含量分别为83.24%、60.27%、3.68%、2.91%、3.05%、30.09%;分离蛋白质中谷氨酸含量最高,达39.82%,必需氨基酸占总氨基酸的比例为29.06%.蛋白质等电点为5.0,pH值为6时溶解度最低;持水性为4.26g/g,持油性为5.98 g/g;蛋白质质量浓度为8 g/L及以上时,起泡性、泡沫稳定性、乳化性、乳化稳定性比较好;pH值为6时,起泡性最小,乳化性和乳化稳定性最差,泡沫稳定性随pH值增大先降低后增大.【期刊名称】《河南农业科学》【年(卷),期】2018(047)005【总页数】6页(P149-154)【关键词】中筋小麦;蛋白质;氨基酸;乳化性;起泡性【作者】温青玉;张康逸;杨帆;盛威;康志敏;高玲玲【作者单位】小麦和玉米深加工国家工程实验室,河南郑州450001;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002;小麦和玉米深加工国家工程实验室,河南郑州450001;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002;河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南郑州450002【正文语种】中文【中图分类】S512;TS201.21小麦蛋白质是新型植物蛋白质资源,其能量和营养价值明显优于大多数植物蛋白质,是优质价廉的天然氮源[1]。
一、实验目的1. 了解面筋的成分及其含量。
2. 掌握面筋成分的提取和测定方法。
3. 分析不同品种面粉的面筋成分差异。
二、实验原理面筋是小麦粉中的蛋白质,主要由麦胶蛋白和麦谷蛋白组成。
通过水洗法将面筋从面粉中提取出来,然后对提取出的面筋进行成分分析,包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质等。
三、实验材料1. 小麦面粉(不同品种)2. 清水3. 酒精4. 碘液5. 铁氰化钾6. 氢氧化钠7. 碳酸钠8. 稀盐酸9. 试剂瓶、烧杯、漏斗、滤纸、电子天平、电炉、温度计等四、实验步骤1. 面筋提取(1)称取一定量的面粉,加入适量的清水,搅拌均匀,揉成面团。
(2)将面团放入漏斗中,用少量清水冲洗面团,直至洗出白色胶状物质。
(3)将洗出的胶状物质收集于烧杯中,加入少量酒精,搅拌均匀,使面筋沉淀。
(4)将烧杯静置一段时间,使面筋沉淀到底部,倒掉上清液。
(5)将沉淀的面筋用滤纸吸干水分,称重,得到面筋的质量。
2. 面筋成分测定(1)蛋白质含量测定将面筋样品置于烧杯中,加入适量的氢氧化钠溶液,搅拌均匀,煮沸,加入铁氰化钾溶液,观察颜色变化,根据颜色变化计算蛋白质含量。
(2)脂肪含量测定将面筋样品置于烧杯中,加入适量的稀盐酸,搅拌均匀,煮沸,加入碳酸钠溶液,观察颜色变化,根据颜色变化计算脂肪含量。
(3)碳水化合物含量测定将面筋样品置于烧杯中,加入适量的碘液,观察颜色变化,根据颜色变化计算碳水化合物含量。
(4)矿物质含量测定将面筋样品置于烧杯中,加入适量的稀盐酸,煮沸,加入氢氧化钠溶液,观察颜色变化,根据颜色变化计算矿物质含量。
五、实验结果与分析1. 面筋提取效果通过实验,成功提取出不同品种面粉的面筋,面筋质量与面粉质量的比例约为10%。
2. 面筋成分分析结果(1)蛋白质含量:不同品种面粉的面筋蛋白质含量差异不大,均在60%左右。
(2)脂肪含量:不同品种面粉的面筋脂肪含量差异较大,其中高筋面粉的面筋脂肪含量较高。
(3)碳水化合物含量:不同品种面粉的面筋碳水化合物含量差异不大,均在6%左右。
第1篇一、实验目的1. 了解面筋的起源、特点和营养价值。
2. 掌握面筋的制作方法,包括原料准备、揉面、水洗、捏制、晾晒等步骤。
3. 通过实验,观察面筋的制作过程,了解面筋的特性,为今后的食品制作提供参考。
二、实验原理面筋是小麦面粉中的一种蛋白质,具有丰富的营养价值和独特的口感。
通过将面粉中的蛋白质提取出来,可以制作出面筋。
制作面筋的主要原料是面粉和清水,通过反复揉搓、水洗、捏制等步骤,将面粉中的蛋白质提取出来,形成面筋。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:高筋面粉、清水、食盐2. 实验仪器:面粉容器、揉面工具、筛子、水桶、晾晒架四、实验步骤1. 原料准备:将高筋面粉置于面粉容器中,加入适量的清水和食盐,搅拌均匀,形成黏性强的面团。
2. 揉面阶段:将面团放在揉面工具上,进行反复揉搓,直至面团表面光滑、有弹性。
3. 水洗阶段:将揉好的面团放入水桶中,用筛子进行水洗,去除面团中的淀粉和杂质。
水洗过程中,要不断更换清水,保持水的清洁。
4. 捏制阶段:将水洗后的面团取出,搓成细长形,然后用力捏住两端,反复拉扯,使面筋的纤维更加细腻,强化面筋的结构。
5. 晾晒阶段:将捏制好的面筋放置在晾晒架上,晾晒至面筋变硬,即可使用或储存。
五、实验结果与分析1. 面筋的色泽:制作好的面筋呈淡黄色,表面光滑,具有弹性。
2. 面筋的口感:面筋质地细腻,口感劲道,具有独特的风味。
3. 面筋的营养价值:面筋富含蛋白质、氨基酸、矿物质等营养成分,具有较高的营养价值。
六、实验总结通过本次实验,我们成功制作出了面筋,了解了面筋的制作过程和特性。
面筋是一种具有丰富营养价值和独特口感的食材,在食品制作和素食饮食中有着广泛的应用。
在今后的食品制作中,我们可以根据需要,调整面筋的制作工艺,制作出不同口感和风味的面筋食品。
七、实验建议1. 在揉面阶段,要充分揉搓面团,使蛋白质与水分充分接触,形成面筋。
2. 在水洗阶段,要不断更换清水,去除面团中的淀粉和杂质,提高面筋的质量。
1、面筋是使小麦粉能形成面团的具有特殊物理性质的蛋白质,是面团吸水胀润形成的网络状结构。
2.油脂的加工特性?(可塑性、起酥性、融和性,稳定性)所谓可塑性就是柔软性(用很小的力就可使其变形),可保持变形但不流动的性质。
产生机理:由于油脂不是单一的物质,而是由不同脂肪酸构成的多种油脂的混合物,因而在固体油脂中可以认为有两相油脂存在,即在液态的油中包含了许多固态脂的微晶体,这些固态结晶彼此没有直接联系,互相之间可以滑动,其结果就是油脂的可塑性。
如果液相增加,油脂变软;固相增加,则变硬。
它指像黄油和奶油那样经搅拌处理后油脂包含空气气泡的能力,或称为拌入空气的能力。
其衡量尺度称为融合价。
稳定度AOM是表示油脂抗氧化性能的指标。
其测定原理:将油保持在97,以一定的速度吹入空气并计时,当过氧化物价达到100时所需要的小时数,就是AOM。
2、乳化就是把本来不相融的两物质变成均一混合状态(乳浊液)的作用,把起这种作用的物质称之为乳化剂。
单硬脂酸甘油酯:单硬脂酸甘油酯也叫甘油单硬脂酸酯,简称单甘酯。
主要是作水/油型乳化剂,HLB为3.8。
丙二醇酯丙二醇酯是一种油溶性、起泡力强的乳化剂,丙二醇酯是唯一具有食品发泡功能的乳化剂。
HLB值在3左右。
蔗糖酯蔗糖酯是白色至黄褐色粉末或无色至微黄色黏稠液体,唯一具有湿润、分散、悬浊化的乳化剂。
4、酥性饼干的特点:1、油糖用量大2、加水量少3、温度为22~~28摄氏度;4、乳化充分再加小麦粉5 韧性饼干面团的调制特点?答:韧性面团的面筋不仅形成充分,还要有较强的延伸性,可塑性,适度的结合力及柔软、光润的性质,强度和弹性不能太多。
要达到这些要求,调制面团时做到以下几点:1、调粉时加大搅拌强度,即提高机器的搅拌速度或延长搅拌的操作时间;2、需添加一定量的面粉;3、控制温度不超过40,以35℃--38℃为宜;4、加水量一般为面粉的22%--28%;5、调粉时可一次将面粉、水和辅料投入机器搅拌,也可将油、糖、乳、蛋等辅料加热水或热糖浆在和面机中搅匀,再加入面粉;6、调粉完后将面团静置10--30min,以保持面团性能的稳定。
小麦粉干面筋标准
一、成分含量
小麦粉干面筋主要由蛋白质、淀粉和其他谷物成分组成。
其中,蛋白质含量高低是决定面筋质量的重要因素之一。
小麦粉干面筋的蛋白质含量应在11%-14%之间,淀粉含量应在60%-70%之间,其他谷物成分应小于10%。
二、品质指标
1. 弹性:优质的小麦粉干面筋应具有较好的弹性,拉伸时不易断裂,能够保持形状和结构。
2. 粘性:适度的粘性有利于面团的制作和加工,但过高的粘性会影响面筋的口感和品质。
优质的小麦粉干面筋粘性应适中,粘度在1.2-1.8之间为宜。
3. 颜色:优质的小麦粉干面筋应为浅黄色或白色,色泽均匀,无杂质。
4. 气味:优质的小麦粉干面筋应具有浓郁的麦香味,无异味。
5. 水分含量:水分含量过高会使面筋变得粘软,过低则会使面筋变得干燥。
优质的小麦粉干面筋水分含量应在10%-14%之间。
6. 灰分含量:灰分是指小麦粉干面筋经高温燃烧后留下的无机物。
优质的小麦粉干面筋灰分含量应在1.5%-2.5%之间。
7. 脂肪含量:脂肪含量过高会影响面筋的口感和稳定性。
优质的小麦粉干面筋脂肪含量应在1%-2%之间。
8. 酸度:优质的小麦粉干面筋酸度应在pH 5.0-6.5之间,以保证面筋的口感和品质。
9. 微生物指标:优质的小麦粉干面筋应符合国家相关卫生标准,无菌、无污染。
实验名称:面筋含量测定实验实验目的:1. 了解面筋含量测定的原理和方法;2. 掌握测定面筋含量的操作步骤;3. 通过实验,提高实验技能和数据分析能力。
实验时间:2021年X月X日实验地点:实验室实验材料:1. 小麦粉(市售)2. 蒸馏水3. 滴定管4. 碘液5. 漏斗6. 烧杯7. 电子天平8. 移液管9. 玻璃棒10. 实验记录本实验原理:面筋是一种植物蛋白,主要存在于小麦粉中。
面筋含量是面粉质量的重要指标之一,直接影响到面粉的加工性能。
本实验采用碘液法测定面筋含量,原理是面筋与碘液反应生成蓝黑色复合物,通过测定复合物的吸光度,计算出面筋含量。
实验步骤:1. 准备实验材料,将小麦粉过筛,备用;2. 称取1.0000g小麦粉于烧杯中,加入20ml蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使面粉充分溶解;3. 将烧杯放入漏斗中,将溶液过滤,收集滤液;4. 将滤液转移至滴定管中,加入5ml碘液,用蒸馏水稀释至100ml;5. 将稀释后的溶液倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀;6. 将烧杯放入水浴中,加热至60℃,保持5分钟;7. 取出烧杯,用蒸馏水冲洗烧杯壁,加入1ml碘液;8. 用移液管取1ml溶液于比色皿中,在波长620nm下测定吸光度;9. 重复实验,取平均值;10. 根据吸光度,查表得到面筋含量。
实验结果:实验数据如下:实验次数吸光度1 0.5002 0.4903 0.495平均值:0.495面筋含量:X%实验分析:1. 实验结果表明,该小麦粉的面筋含量为X%;2. 通过实验,掌握了面筋含量测定的原理和方法,提高了实验技能;3. 实验过程中,操作严谨,数据准确,结果可靠。
实验总结:本实验成功测定了小麦粉的面筋含量,达到了实验目的。
在实验过程中,我们学习了面筋含量测定的原理和方法,提高了实验技能和数据分析能力。
同时,实验结果也为我们提供了面粉质量的重要参考依据。
实验改进:1. 在实验过程中,发现部分面粉溶解不完全,可以考虑提高搅拌速度或延长溶解时间;2. 实验过程中,烧杯加热时间不宜过长,以免影响实验结果;3. 在测定吸光度时,要注意比色皿的清洁,避免杂质干扰。
面筋含量测定小麦籽粒中蛋白质按溶解特性可分为麦清蛋白、麦球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白4种,小麦制粉后,保留在小麦粉中的蛋白质主要是麦醇溶蛋白和麦谷蛋白。
小麦粉加水至含水量高于35%时,用手或机揉合可形成面团,面团在水中搓洗,将淀粉、麸皮等洗脱以及一部分可溶性物质溶于水中后,最后剩下的具有粘性、弹性、延展性类似橡胶的物质,即为粗面筋。
粗面筋含水65%~70%,故又称为湿面筋,湿面筋烘去水分即为干面筋。
干面筋中75%~80%为面筋蛋白质,5%~15%为残余淀粉,5%~10%为脂类及少量无机盐。
面筋蛋白质的主要成分是麦醇溶蛋白和麦谷蛋白,还有少量的麦清蛋白和麦球蛋白。
它们的含量随小麦品种和洗面筋操作条件的不同而有一定的变化。
面筋蛋白质给小麦粉赋予了一定的加工特性,使面团具有粘着性、湿润性、膨胀性、弹性、韧性和延展性等流变学特性,这样才能通过发酵制作馒头、面包等食品,同时也使食品具有柔软的质地、网状的结构、均匀的空隙和耐咀嚼等特性。
而在小麦储藏过程中,小麦面筋蛋白质会发生变化,直街影响了小麦粉的食用品质,因此,测定和研究小麦的面筋含量和质量,对小麦储藏品质和小麦粉质量具有重要的意义。
一、湿面筋测定方法(一)方法原理小麦粉用氯化钠——磷酸缓冲溶液(pH5.9~6.2)湿润并揉合,以麦醇溶蛋白和麦谷蛋白为主要成分的面筋蛋白质吸水膨胀、粘结形成具有网状结构的面团。
用氯化钠——磷酸缓冲溶液洗涤,并辅以机械的或手工的方法揉搓面团时,面团中淀粉、糖、纤维素及可溶性蛋白质等被洗脱;剩余胶状的、具有弹性的水合物质即为湿面筋。
湿面筋的测定方法有手洗法和机洗法2种。
(二)仪器用具1、洗面筋仪(用于机械洗法)主要由洗涤器、筛网、搅拌器、搅拌轴、电机及控制系统、冲洗装置、定时控制装置等部分组成。
2、塑料杯或玻璃杯(用于机械洗法接洗涤液)3、离心排水机带对称筛板,转速6000r/min,转1min自停。
4、天平感量0.01g5、滴定管10~25ml,分刻度0.05ml。
基金项目:河南省科技攻关计划(编号:14202110038)作者简介:崔国庭(1978 ),男,河南科技大学讲师,博士.E Gm a i l :c u i g u o t i n g1978@163.c o m 收稿日期:2023G01G29㊀㊀改回日期:2023G12G04D O I :10.13652/j .s p j x .1003.5788.2023.80047[文章编号]1003G5788(2024)03G0225G08加工方式对面筋蛋白结构及性质影响的研究进展R e s e a r c h p r o g r e s s o n t h ee f f e c t s o f p r o c e s s i n g me t h o d s o n g l u t e n p r o t e i n s t r u c t u r ea n d p r o pe r t i e s 崔国庭1,2C U IG u o t i n g 1,2㊀王㊀缎1,2WA N G D u a n 1,2㊀郭金英1,2G U OJ i n y i n g 1,2㊀任国艳1,2R E N G u o ya n 1,2(1.河南科技大学食品与生物工程学院,河南洛阳㊀471023;2.食品加工与安全国家级教学示范中心,河南洛阳㊀471023)(1.C o l l e g e o f F o o d &B i o e n g i n e e r i n g ,H e n a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,L u o y a n g ,H e n a n 471023,C h i n a ;2.N a t i o n a lT e a c h i n g D e m o n s t r a t i o nC e n t e r fo rF o o d P r o c e s s i n g a n dS a f e t y ,L u o y a n g ,He n a n 471023,C h i n a )摘要:面筋蛋白是面类食品中重要的组成成分.常见的面类食品加工方法,如加热㊁冷冻㊁机械处理及发酵工艺会破坏面筋蛋白的二级结构,面筋蛋白的疏水性㊁二硫键发生变化,面筋蛋白会发生变性㊁聚集等复杂的物理化学变化,进而影响面制品的质构与风味.文章主要介绍了加热㊁冷冻㊁粉碎㊁揉面㊁挤压及发酵工艺等加工方式对面筋蛋白的结构㊁性质影响的研究现状,并展望了面筋蛋白未来的研究方向.关键词:面筋蛋白;热加工;冷冻;机械处理;发酵;蛋白质结构A b s t r a c t :S t e a m e db r e a d ,n o o d l e s ,d e e p Gf r i e dd o u ghs t i c k sa n d o t h e r n o o d l e f o o d s a r e a n i m p o r t a n t p a r t o f o u rd i e t ,a n d g l u t e n p r o t e i n i s a n i m p o r t a n t c o m po n e n t o f n o o d l e f o o d s .C o mm o n f o o d p r o c e s s i n g t e c h n i q u e s u s e d t o p r e p a r e n o o d l e s ,i n c l u d i n g h e a t i n g,f r e e z i n g ,m e c h a n i c a l p r o c e s s i n g,f e r m e n t a t i o n ,a n de l e c t r i c f i e l d t r e a t m e n t ,a l t e r t h eh y d r o p h o b i cd i s u l f i d eb o n do f t h e p r o t e i n ,d e n a t u r ea n da g g r e g a t et h e p r o t e i n ,a n dc a u s eo t h e ri n t r i c a t e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l c h a n g e s ,a l l o f w h i c hh a v e a n i m pa c t o n t h e t e x t u r ea n df l a v o ro ft h ef i n i s h e d n o o d l e p r o d u c t .T h i s p a pe r m a i n l yi n t r o d u c e s t h ec u r r e n t r e s e a r c hs t a t u so f t h e i n f l u e n c eo f p r o c e s s i n g m e t h o d s s u c h a s h e a t i n g ,f r e e z i n g ,c r u s h i n g ,k n e a d i n g ,e x t r u s i o n ,f e r m e n t a t i o n ,a n de l e c t r i c f i e l d p r o c e s s i n go n t h e s t r u c t u r e a n d p r o pe r t i e s of t h eg l u t e n p r o t e i n .K e y w o r d s :g l u t e n p r o t e i n ;th e r m a l p r o c e s si n g ;f r e e z i n g ;m e c h a n i c a l t r e a t m e n t ;f e r m e n t a t i o n ;pr o t e i n s t r u c t u r e 面筋蛋白又称为贮藏蛋白,主要由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成,面筋蛋白约占小麦蛋白总量的80%.面筋蛋白形成三维空间网状结构受到原料中麦谷蛋白和麦醇溶蛋白比例㊁外源添加物㊁加工方式㊁冷冻变性等因素的影响.馒头㊁面条㊁油条等面制品通常需要进行冷冻冷藏㊁酵母发酵㊁蒸煮㊁油炸等处理,经过这些物理或生物加工处理,面筋蛋白的结构会发生改变,进而影响面筋蛋白的功能性质以及面制品的品质.国内外学者广泛研究了加工条件对面筋蛋白结构和功能性质的影响,文章拟综述物理和生物等加工手段对面筋蛋白结构与功能性质的影响,以期为面制品等相关食品领域研究提供依据.1㊀热加工技术对面筋蛋白的影响以小麦为基础的面制品的生产过程中,经常需要经过蒸煮㊁焙烤㊁油炸或微波等热加工工艺.适宜的热加工能提高面制品的感官特性,改变面筋蛋白相对分子质量㊁麦谷蛋白与麦醇溶蛋白比例㊁面筋蛋白分子高级结构,延长面制品的保质期,其功能特性如溶解度㊁持水力㊁乳化性㊁起泡性以及致敏性/抗原性等理化性质亦随之改变[1].蒸煮是面条等面制品常用的热加工方法之一.面筋蛋白经过高温高湿处理,面筋蛋白分子高级结构趋向于紊乱,理化性质发生改变(见表1).麦醇溶蛋白分子中的βG折叠比例下降,无规卷曲比例上升,随着温度增加至100ħ后结构出现紊乱;麦谷蛋白在低于80ħ加热过程中逐步展开分子链,加热温度高于80ħ,麦谷蛋白重新折叠㊁聚合,其聚体质量分数显著升高㊁粒径增大㊁αG螺旋和βG折叠等有序结构比例降低,无规卷曲等无序结构比例上升.随着加热时间的延长,麦谷蛋白占比增高㊁麦醇溶蛋白则相反,面筋蛋白网络中的孔隙增大[2],蛋白质分522F O O D &MA C H I N E R Y 第40卷第3期总第269期|2024年3月|表1㊀温度对面筋蛋白结构与性质的影响T a b l e1㊀E f f e c t s o f t e m p e r a t u r e o n s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f g l u t e n p r o t e i n加工方式加工条件结构与功能性质的变化变化机理参考文献蒸煮加热温度100ħ;加热时间60~1000m i n;加热湿度(85ʃ5)%面筋蛋白变性,溶解性降低,面筋蛋白网络空隙变大面筋蛋白受热变性,暴露的基团导致谷蛋白与醇溶蛋白相互作用,聚合进而引起溶解性降低;麦醇溶蛋白分子间通过二硫键缔合,生成高分子量的麦谷蛋白[2]加热温度121ħ;加热时间15m i n 醇溶蛋白致敏性降低醇溶蛋白的抗原表位由于水分子或其他因素发生了变化,形成新的抗原表位[3]加热温度50~90ħ;加热时间15~60m i n 醇溶蛋白中βG折叠含量减少,无规卷曲含量增加,粒子直径㊁溶解度㊁起泡能力㊁泡沫稳定性增加高温破坏了醇溶蛋白内部的氢键,导致蛋白分子链伸展,分子表面电荷发生改变,静电引力增加,造成蛋白聚合,粒径增大[4]油炸油炸温度190ħ;油炸时间60s 二级结构发生改变,αG螺旋和βG转角含量显著降低,βG折叠和无规卷曲含量显著升高高温油炸造成面筋蛋白分子断裂,破坏了维系蛋白质二级结构的氢键㊁二硫键和疏水相互作用等作用力[5 6]油炸温度(190ʃ3)ħ;油炸时间120s 麦醇溶蛋白含量下降,面筋网络结构增强麦谷蛋白和麦醇溶蛋白之间以二硫键㊁疏水相互作用聚合,形成麦谷蛋白聚合体;糊化淀粉与面筋蛋白结合,强化了面筋网络结构[7-8]油炸温度180ħ,油炸时间90s 面筋蛋白效率降低,安全性降低蛋白质的氨基酸残基与还原糖发生美拉德反应,生成丙烯酰胺[9]焙烤焙烤温度150~230ħ;焙烤时间25~45m i n 面筋蛋白消化率降低麦谷蛋白大聚体含量增加,面筋蛋白参与美拉德反应[10]微波微波功率100~800W,微波处理时间1~4m i n 二级结构中αG螺旋含量降低,βG折叠㊁βG转角和无规卷曲含量上升;面筋蛋白的网状结构变得稀疏微波的热作用破坏了蛋白质分子结构的共价键和分子间作用力如二硫键㊁氢键㊁范德华力等作用力,巯基㊁二硫键含量降低,造成面筋蛋白的空间结构发生变化[11]微波功率600,800,1000W;微波处理时间1m i n 面筋蛋白表面疏水性提高,水合能力降低;面筋蛋白粒径减小㊁静态流变表观黏度降低,网状结构受到破坏微波作用导致面筋蛋白分子亲水基团之间作用,使面筋蛋白分子发生交联;微波的热效应破坏了面筋蛋白分子内㊁分子间的非共价㊁二硫键等作用力,改变了面筋蛋白的亚基结构,降低了亚基间的相互作用[12]微波功率700W,微波处理时间90s 改善面筋蛋白的持水力和凝胶性质㊁微观结构微波作用提高了面筋蛋白体系中的疏水相互作用㊁促使面筋蛋白形成更致密㊁均匀的三维空间网状结构[13]微波功率1000W,微波处理时间4m i n 面筋消化率随微波处理时间显著降低微波加热促进了面筋蛋白分子间的交联,影响了胃蛋白酶㊁胰蛋白酶对面筋蛋白分子的酶解[14]子链伸展㊁柔性增加,分子中的二硫键断裂㊁暴露出大量的疏水性基团,导致其表面的疏水性增高㊁起泡能力和泡沫稳定性增加,溶解度下降;此外,热处理还会导致麦醇溶蛋白分子聚集,降低其致敏性[3];热变性会使麦醇溶蛋白暴露不同的功能基团,使其抗原特性降低64%,降低了醇溶蛋白被免疫球蛋白识别的概率[4].油炸是油条等面食常用的另一种热加工方法.油炸能够影响面筋蛋白的分子结构㊁含量㊁增强面筋网络结构㊁降低面筋蛋白的营养[5].维系面筋蛋白网络稳定性的因素主要为二硫键和疏水相互作用,高温油炸造成面筋蛋白分子断裂,破坏了维系蛋白质二级结构的氢键㊁二硫键和疏水相互作用等作用力,显著改变了面筋蛋白的二级结构.油炸之后,面筋蛋白中的αG螺旋和βG转角含量显著降低,βG折叠和无规卷曲含量显著升高[6],高温油炸造成面筋蛋白分子断裂,再以二硫键㊁疏水相互作用进行聚合,形成了分子量更高的麦谷蛋白聚合体.张媛[7]622研究进展A D V A N C E S总第269期|2024年3月|认为在高温油炸过程中,蛋白分子发生高温热聚合形成麦谷蛋白聚合体,是面筋网络结构得到增强的原因之一;αG螺旋含量降低㊁βG折叠含量增加,是面筋网络结构增强的另一个原因.此外,还有学者[8]认为,面筋网络结构的增强是由于糊化后的淀粉与面筋蛋白相结合,形成了强度和弹性更高的结构,从而增强了面筋网络结构.油炸过程中,面筋蛋白的氨基酸残基与还原糖发生美拉德反应,在提高面制品香气与色泽的同时,蛋白质的消化率降低㊁生成具有健康威胁的化合物丙烯酰胺[9].焙烤是食品工业常用的另一种热加工工艺.焙烤食品种类繁多,蛋白质经过焙烤与还原糖进行美拉德反应,增加了食品的风味㊁色泽,降低了蛋白质的营养价值.有研究[10]显示,经过焙烤处理,增加了麦谷蛋白大聚体分子之间的二硫键,降低了面筋蛋白的消化率.目前研究焙烤对蛋白质结构影响文献报道较少,且主要集中在焙烤对于面筋蛋白质消化率的影响,焙烤对于面筋蛋白质结构的影响有待研究者继续深入探索.微波以其高效的热加工效率逐渐被应用于食品加工中.微波加热之后,面筋蛋白的二级结构被破坏㊁面筋网络结构增强㊁面筋蛋白消化率下降(见表1).刘海波等[11]研究发现,面筋蛋白经100~800W的微波处理,其二级结构被破坏,αG螺旋含量显著降低,βG折叠㊁βG转角和无规卷曲含量上升,可能是微波的热作用破坏了蛋白质分子间的二硫键㊁氢键㊁范德华力等作用力,导致了面筋蛋白的空间结构的改变;张海华等[12]使用200~1000W 微波处理面筋蛋白,微波的热效应引起面筋蛋白二级结构βG折叠结构㊁扩展结构㊁αG螺旋和βG转角结构的形成.陆毅等[13]使用微波预处理面筋蛋白,发现面筋蛋白的凝胶强度得到显著提高,微波改善了面筋蛋白体系中的疏水相互作用㊁促使面筋蛋白形成更致密㊁均匀的三维空间网状结构.X i a n g等[14]的研究还显示,使用1000W微波处理5m i n后,面筋蛋白在体外消化4h的消化率仅为空白对照组面筋蛋白的34%,消化率显著下降;面筋蛋白的消化率随微波处理时间延长或微波功率增大而下降.其下降原因可能是微波处理促进了面筋蛋白分子间的交联,并且随着微波功率和处理时间的增加,面筋蛋白分子间交联程度也随之上升,从而影响了胃蛋白酶和胰蛋白酶与面筋蛋白分子的接触,导致消化率下降.2㊀冷冻对面筋蛋白的影响随着冷冻食品的快速发展,冷冻面团以其加工方便,工业化㊁标准化程度高等优点,在面制品市场中越来越受到广泛的关注和应用[15].但是冷冻面团存在一些问题,如冻藏破坏了面筋蛋白的网络结构,造成面团醒发时间长,面制品黏弹性变差㊁感官评价下降等问题[16]98-119(见表2).为克服这个问题,国内外对面筋蛋白在冻融过程中的结构和理化特性等方面的变化进行了大量的研究.面筋蛋白在冷冻及冻融过程中的结构变化是冷冻面制品品质下降的主要原因,其结构变化主要体现在面筋蛋白二级结构的改变[20].面筋蛋白在冷冻过程中蛋白的二级结构变化受到冷冻温度和时间的影响.在-18ħ条件下冻藏时间高于90d,易溶于S D S的面筋蛋白中αG螺旋含量相对于冻藏初期降低了10%㊁βG折叠含量上升了7.9%㊁βG转角增加了1.9%;难溶于S D S的面筋蛋白中αG螺旋和无规卷曲含量分别上升了10.7%和3.2%,βG折叠降低了12.6%㊁βG转角下降了1.4%.面筋蛋白在冷冻贮藏过程中分子量降低㊁二硫键比例下降㊁游离巯基含量升高,面筋蛋白分子表面疏水性增加,面筋蛋白网络结构变得破碎,从而引起面筋蛋白的起泡性㊁黏弹性㊁热稳定性等功能性质发生变化,导致冷冻面制品品质劣化[21].面筋蛋白相对分子质量在冻融过程中随着冷冻时间的延长(10~120d)而降低,可能是蛋白质分子内㊁分子间的二硫键断裂㊁巯基含量增加,二硫键比例下降引起的,这与面筋蛋白在冻融过程中温度的波动有关[22].表2㊀冷冻对面筋蛋白结构与性质的影响T a b l e2㊀E f f e c t s o f f r e e z i n g o n s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f g l u t e n p r o t e i n加工方式与条件结构与功能性质的变化变化机理参考文献-18ħ冻藏90d以上;-18ħ冻藏10d,升温至0ħ保持12h,降温至-18ħ冻融冻藏,60d以上易溶部分中αG螺旋转化为βG折叠和无规卷曲,难溶部分中βG折叠和βG转角转化为αG螺旋和无规卷曲水分在冻藏过程中发生迁移和重结晶,面筋蛋白高聚物发生解聚,二硫键的断裂,自由巯基含量增加,面筋蛋白解聚生成小分子量的蛋白质使其网络结构疏松,热稳定性下降[16]98-119-18ħ冻藏0~120d面筋蛋白的网络状结构变得疏松,热稳定性下降-18ħ冻藏45~60d面筋蛋白起泡性降低,热稳定性升高冷冻降低了面筋蛋白结合水的能力,导致起泡性下降;冻藏中面筋蛋白分子链内部的疏水性基团暴露,表面疏水性升高,热变性温度升高[17-19]722|V o l.40,N o.3崔国庭等:加工方式对面筋蛋白结构及性质影响的研究进展㊀㊀面筋蛋白结构与相对分子质量的改变导致了面筋蛋白起泡性㊁流变特性和热稳定性等功能性质的变化.面筋蛋白的气泡能力和黏弹性随冻藏时间的延长而下降, W a n g等[17]研究显示,冻藏45d后,醇溶蛋白的气泡体积降低了26.18%,可能是由于冷冻破坏了面筋蛋白的结构,导致小麦面筋蛋白表面疏水性提高㊁水合能力下降.面筋蛋白在冻藏过程中黏性模量(Gᵡ)㊁弹性模量(Gᶄ)及损耗角(t a nδ)均呈下降趋势,这主要是冻藏过程中冰晶破坏了面筋蛋白网络结构造成的结果[18].面筋蛋白冻藏60d的热变性温度由冻藏前的52.95ħ增加至60.35ħ,可能是在冻藏过程中面筋蛋白分子链伸长,内部的疏水性基团暴露引起蛋白质的疏水性增加,面筋蛋白表面疏水性上升,导致了其热变性温度升高[19].在冻藏初期面筋蛋白的表面光滑㊁组织紧密,冻藏后期(120d)表面粗糙㊁结构部分碎片化,可能是在冻藏期间冰晶对面筋蛋白的结构造成了破坏,从而在微观上表现出结构的变化[16]100-105.3㊀机械处理对面筋蛋白的影响粉碎㊁揉面㊁挤压等机械处理对面筋蛋白结构及其理化性质有重要的影响.超微粉碎技术是一类利用机械作用力粉碎物料的加工技术,采用超微粉碎技术处理之后,面筋蛋白的粒度㊁二级结构发生显著变化,总巯基含量降低,分子柔性㊁起泡性和乳化性显著提高(见表3).经超微粉碎面筋蛋白粒度由109.35μm减小到3.60μm,二级结构中βG折叠和无规卷曲结构占比上升,αG螺旋和βG转角含量显著下降,面筋蛋白的起泡能力㊁泡沫稳定性㊁乳化活性和乳化稳定性分别提高了50.0%,20.0%,6.0%,1.1%.当面筋蛋白粒度为5μm左右时,面筋蛋白柔性显著增加㊁溶解度及消化性能得以提高[23].球磨技术是一种新型的超微粉碎技术,物料在球磨处理过程中,受到碰撞㊁剪切㊁摩擦等机械作用,粒径减小㊁蛋白分子结构受到破坏㊁功能特性发生改变[24].L i u等[25]采用球磨处理小麦之后,面筋蛋白的结构和功能性质均有不同程度的改变.面筋蛋白的二级结构呈现有序向无序的转变趋势,αG螺旋和βG折叠含量降低,βG转角含量上升;随着研磨时间的延长(ȡ20m i n),面筋蛋白分子链进一步展开㊁二硫键含量显著降低,蛋白质表面疏水性㊁发泡能力和溶解度持续增高.通过扫描电镜观察,发现球磨处理后的面筋蛋白破碎㊁表面粗糙㊁呈碎片状结构,球磨处理破坏了面筋蛋白的表面结构.㊀㊀揉面是制作面条㊁馒头㊁油条等食品的关键工艺,对面制品的品质有决定性的影响.揉面可以促进面筋蛋白表3㊀机械处理对面筋蛋白结构与性质的影响T a b l e3㊀E f f e c t s o fm e c h a n i c a l t r e a t m e n t o n s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f g l u t e n p r o t e i n加工方式与条件结构与功能性质的变化变化机理参考文献超微粉碎气流压力(0.80ʃ0.5)M P a,气流温度10~10ħ,气流粉碎电机转速3000~15000r/m i n,粉碎1~6次面筋蛋白粒度减小,βG折叠和无规卷曲结构占比上升,αG螺旋和βG转角含量下降;溶解度㊁起泡能力㊁泡沫稳定性㊁乳化活性和稳定性提高超微粉碎降低了小麦面筋蛋白的粒度,破坏了面筋蛋白分子的二级空间结构,暴露了蛋白分子内部的巯基,在氧气下使巯基转化为分子间或分子内二硫键[23]球磨机以400r/m i n研磨20~60m i n 面筋蛋白颗粒变小,二级结构αG螺旋和βG折叠含量降低,βG转角含量上升;分子链展开,二硫键含量降低,面筋蛋白表面疏水性㊁发泡能力和溶解度增高,面筋蛋白表面粗糙㊁破损球磨处理产生的高碰撞力㊁剪切力以及摩擦力破坏了面筋蛋白分子中原有的氢键;暴露了埋藏在蛋白质分子内部的基团,促使蛋白质分子链由刚性向柔性转变[24-25]揉面㊀㊀揉面2~15m i nβG折叠含量增加㊁无规卷曲降低,面筋蛋白交联程度增加揉面中的挤压作用促进面筋蛋白分子链伸展,分子间以疏水相互作用㊁二硫键交联[26-27]挤压㊀㊀挤压温度140~180ħ,螺杆转速180r/m i n 面筋蛋白质相对分子质量增加;αG螺旋㊁βG折叠和无规卷曲含量降低,βG转角含量升高挤压产生高温㊁高压,破坏稳定二级结构的氢键,蛋白质分子链暴露出内部疏水性基团㊁硫醇基团,分子间二硫键㊁疏水相互作用使蛋白质聚集㊁交联,分子量增加[28-30]挤压温度155~175ħ,螺杆转速400r/m i n 面筋蛋白聚集㊁变性,致敏性和溶解性降低㊁消化率增高挤压产生高压和高温,促使面筋蛋白质伸展㊁变性,暴露内部的疏水性氨基酸残基及酶分解位点[31-34]822研究进展A D V A N C E S总第269期|2024年3月|的交联,稳定面筋网络的结构,提高面团硬度㊁弹性和黏性.揉面初期㊁中期(0~8m i n),面团中二硫键含量增加㊁水合作用增强㊁疏水作用力显著下降,二级结构中βG折叠含量增加32.34%㊁无规卷曲降低56.52%,蛋白质二级结构趋于稳定,随着揉面时间延长,面筋蛋白交联程度不断增加.揉面后期(10~15m i n)各个指标趋于稳定,或有不同程度的升高或降低[26-27].挤压技术是一种常见的食品加工技术,其是在高温㊁高压条件下,经过剪切处理,形成一定形状或组织状态产品的加工技术.挤压技术具有成本低㊁能耗少㊁工艺简单等特点,适合连续㊁高效的工业化生产,在谷物类㊁豆类农产品加工中被大量应用[35-36].天然蛋白质受到挤压时,其蛋白质分子会呈现链伸展㊁团聚㊁聚集㊁交联等微观结构的变化.面筋蛋白在挤压过程中由于受到高温㊁高压和剪切力的作用,蛋白分子的高级结构㊁溶解性降低㊁消化率和致敏性等性质均会发生改变.对小麦面筋蛋白进行挤压处理,其二级结构中部分αG螺旋㊁βG折叠和无规卷曲含量降低,βG转角含量升高,可能是在挤压过程中部分二级结构发生了转化[28].二硫键是稳定蛋白质三级结构的主要作用力之一,面筋蛋白分子中的二硫键含量随挤压温度(140~180ħ)升高而降低㊁自由巯基含量则随温度的升高而增大,表明面筋蛋白的三级结构随挤压温度的升高而加速改变[29].面筋蛋白经挤压处理之后会发生蛋白质聚集反应,其机理在于:面筋蛋白质在挤压过程中受到压力㊁热的作用,破坏了维系蛋白质二级结构稳定性的作用力,如氢键㊁范德华力等,使蛋白质分子链伸展,暴露出疏水性基团㊁硫醇基团,然后通过分子间二硫键使蛋白质形成聚集体并逐渐增大[30].在挤压过程中,面筋蛋白与其他成分如淀粉㊁脂质等形成复合物,产生新的结构如挤压过程中蛋白质与脂肪形成脂肪 蛋白复合体㊁面筋蛋白 淀粉复合体,形成了紧密的结构,提高了产品的品质[37-38].面筋蛋白挤压后溶解性降低,有学者[31]认为是挤压造成面筋蛋白质变性,蛋白质表面的疏水性氨基酸残基由内部暴露后增加,降低了面筋蛋白的溶解性; R a f f a e l等[32]和L i u等[33]认为,是挤压使面筋蛋白分子聚集㊁相对分子量增加造成的.挤压处理后面筋蛋白消化率的增加,可能是面筋蛋白在挤压过程中高级结构被破坏,蛋白质伸展㊁变性,增加了蛋白酶分解的位点,提高了消化率[34];S h i v e n d r a等[39]推测,挤压处理破坏了面粉中的抗营养因子,尤其是蛋白酶抑制剂的失活,进而提高了面筋蛋白的消化率.目前,国内关于挤压对于面筋蛋白的研究聚焦于挤压加工工艺的优化㊁挤压对面制品品质的影响方面,对于面筋蛋白的结构㊁性质的影响还需进一步研究.4㊀发酵对面筋蛋白的影响面团发酵是一类利用乳酸菌㊁酵母菌等微生物在增殖过程中产生氨基酸㊁短链脂肪酸等各类代谢产物㊁改善面制品的营养风味与质构等品质的传统加工技术[40].发酵引起面筋蛋白分子的水解,改变了面筋蛋白的二级结构和面筋网络结构㊁水合能力和面团的持气性.S i d d i q i等[41]和C a r l o等[42]研究发现,在乳酸菌或酵母菌发酵过程中产酸,降低了环境的p H㊁活化了内源性蛋白酶天冬氨酸蛋白酶㊁羧肽酶,将蛋白水解产生多肽㊁寡肽㊁氨基酸等活性成分,蛋白的水解程度与发酵时间呈正相关.韩红超等[43]研究发现,随着发酵时间的延长(60~90m i n),麦醇溶蛋白二级结构中的无规卷曲含量下降,βG转角含量增加,αG螺旋和βG折叠含量相对稳定;麦谷蛋白中的βG折叠含量先升后降,βG转角含量则呈相反的变化(见表4).面筋网络结构也随着面团适度发酵(1.0h)变得稳定[44].面筋蛋白在面团发酵初期形成粗糙㊁疏松㊁不连续㊁不均匀的面筋网络结构,随着发酵时间的延长,面筋蛋白进一步展开㊁聚集,面筋网络强度㊁稳定性㊁延展性和黏弹性均得到增加,从而提高了面团的强度和黏弹性[48-49].然而在长时间(12h)发酵后,微生物发酵产生的酸化造成面筋蛋白网络结构被破坏,降低了面筋蛋白网络结构强度,导致湿面筋无法洗出;随着发酵时间的延长,面筋蛋白中二硫键含量呈先升后降,游离巯基含量呈上升趋势,二硫键的断裂造成面筋含量与质量的降低[50].面筋蛋白网络结构强度减弱,提高了面团的持气性[51-52].许可等[44]研究发现,发酵能够提高面筋蛋白的水合能力,麦醇溶蛋白的水合能力在发酵60~90m i n范围内得到增强.目前国内外聚焦于面筋网络结构和面筋蛋白与其他组分的相互作用研究,关于面筋蛋白在新型发酵加工工艺中的结构与性质的变化规律还有待于进一步探索.5㊀展望面筋蛋白在加工过程中的变化是影响面制品品质的关键,面筋蛋白分子链伸展㊁面筋蛋白分子内㊁分子间二硫键和疏水相互作用是形成面筋空间网状结构的主要因素,能影响这些因素的加工方式均与面筋的形成性质相关.如:油炸能促进面筋蛋白分子断裂后再以二硫键㊁疏水相互作用进行聚合,增强面筋蛋白的网络结构;蒸煮㊁油炸㊁焙烤㊁微波处理㊁揉面和挤压加工均能促进面筋的形成;冷冻和发酵则破坏面筋的形成.面筋蛋白经不同的加工处理,能提高或降低面筋蛋白的功能性质,因此研究面筋蛋白在不同加工条件下的变化机理及调控方法对于改善㊁提高面制品品质有重要的意义.㊀㊀目前国内外有关面筋蛋白的研究主要聚焦于加工方式㊁共存成分㊁外源添加物对面筋蛋白结构㊁性质以及面制品品质的影响,随着加工技术方法的革新,未来关于面922|V o l.40,N o.3崔国庭等:加工方式对面筋蛋白结构及性质影响的研究进展。
小麦中粗蛋白质含量和湿面筋含量相关性小麦中粗蛋白质含量和湿面筋含量相关性杨路加摘要:本文选择10个批次不同品质的小麦作为试验对象,经粉碎制成试验样品(小麦粉)后,进行了粗蛋白质含量和湿面筋含量测定,通过对检测结果的分析,可以看出小麦中粗蛋白质含量和湿面筋含量存在明显的相关性—正相关性。
关键词:小麦粗蛋白质湿面筋相关性1 引言小麦粉和水揉搓形成“面团”再将面团在水中揉洗,则面团中的淀粉和麸皮等固体物质脱离面团,悬浮于水中,另一部分可溶性物质溶于水中,最后剩下一块具有弹性、延展性和粘性的物体,就是“面筋”。
根据化学分析,面筋主要由蛋白质组成,即麦胶蛋白和麦谷蛋白,由于麦胶蛋白和麦谷蛋白体系不溶于水,但吸水力很强,面团在水中揉洗过程中,这两种蛋白质迅速吸水膨胀,分子相互连接,并且由于面团在揉和过程中,空气也不断地进入面团,产生各种氧化作用,其中最为重要的便是氧化蛋白质内的硫氢键成为分子间的双硫键,形成三维空间的网络状凝胶物质,网络中包藏着大量水分,这就是“湿面筋”。
由此可以看出,小麦蛋白质的主体就是面筋,由于小麦蛋白质结构、组成和含量的不同,才决定了小麦湿面筋具有弹性、延伸性等重要物理性质,当面团在发酵过程中产生的二氧化碳气体,可为面筋所保持,形成无数的气室,从而面团膨胀,经蒸制或烘焙、淀粉糊化,将气体保存于其室内,从而得到疏松、柔软可口、富有弹性的馒头和面包。
本试验选择10个不同品种的小麦作为试验对象,进行了粗蛋白质含量和湿面筋含量测定,通过对检测结果的分析,可以看出小麦中粗蛋白质含量和湿面筋含量存在明显的相关性—正相关性。
这样通过对检测数据的分析处理,可以建立二者间的线性方程,并且通过方程和较容易检测的小麦湿面筋含量,很快得出小麦粗蛋白质含量的的参考值,对一些由于仪器设备等原因,尚无能力检测蛋白质含量的小麦粉加工厂指导配粉和工艺参数的调整,保证产品质量安全,显得尤为重要。
2 试验材料与方法2.1 试验材料本试验选择10个不同品种的小麦作为试验对象(其中有:澳大利亚标准白麦、美国2#软红冬麦、美白软麦、山东普通小麦1号样和2号样、美国2#北部褐色春小麦、加西红春2#小麦、加西红春1#小麦等),应用3100型锤式旋风磨进行了粉碎,制成试验样品(小麦粉)。
一、实验目的1. 了解面粉蛋白的基本性质和提取方法。
2. 通过实验,掌握从面粉中提取蛋白质的原理和步骤。
3. 培养学生的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理面粉中的蛋白质主要分为两大类:面筋蛋白和非面筋蛋白。
面筋蛋白是由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成的,它们在面粉加工过程中形成了具有弹性的面筋网络结构。
而淀粉等非面筋蛋白则相对容易溶解于水中。
本实验采用纱布和清水提取面粉中的蛋白质,利用面筋蛋白不溶于水的特性,将蛋白质从面粉中分离出来。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:面粉100克、粗布一块、面盆、水。
2. 实验仪器:电子天平、研钵、离心机、烧杯、漏斗、滴定管、试管等。
四、实验步骤1. 称取100克面粉,置于研钵中。
2. 向面粉中加入适量的水,搅拌成面团。
3. 用双手揉搓面团约10分钟,使面筋蛋白充分形成。
4. 将面团用粗布包起,放入面盆中。
5. 加入适量的水,使面团浸没在水中。
6. 用双手不断揉搓面团,使面筋蛋白从粗布中渗出。
7. 将渗出的面筋蛋白收集于烧杯中。
8. 将烧杯中的面筋蛋白溶液用漏斗过滤,去除杂质。
9. 将过滤后的面筋蛋白溶液倒入烧杯中,用离心机离心分离。
10. 取出离心后的沉淀物,即为提取的面粉蛋白。
五、实验现象及结果1. 实验过程中,面团逐渐变得粘稠,形成具有弹性的面筋网络结构。
2. 在揉搓面团的过程中,面筋蛋白从粗布中渗出,形成白色絮状物。
3. 将面筋蛋白溶液过滤后,得到较为纯净的蛋白质沉淀。
六、实验讨论1. 实验过程中,面筋蛋白的形成与揉搓时间、水量等因素有关。
揉搓时间越长,面筋蛋白形成越充分;水量过多或过少,都会影响面筋蛋白的提取效果。
2. 实验中使用的粗布起到了过滤作用,将面筋蛋白与淀粉等杂质分离。
3. 离心分离有助于进一步纯化蛋白质,去除残留的杂质。
七、实验结论通过本次实验,我们成功从面粉中提取了蛋白质。
实验结果表明,面粉中的蛋白质主要成分为面筋蛋白,通过揉搓、过滤和离心等步骤,可以将其从面粉中分离出来。
面粉形成面筋的原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:面粉形成面筋是面食制作过程中至关重要的步骤。
面筋是由面粉中的蛋白质在加水搅拌时形成的一种胶体物质,具有弹性和延展性,在面食制作中起着至关重要的作用。
通过深入了解面粉的成分和面粉中的蛋白质结构,我们可以更好地理解面筋形成的原理。
本文将详细探讨面粉形成面筋的过程,以及面筋在食品加工中的重要性和应用,同时展望未来面粉研究的发展方向。
通过对面粉形成面筋的原理进行深入探讨,我们可以更好地掌握面食制作的技术和方法,提高食品质量和口感。
1.2 文章结构文章结构部分:本文将分为三个主要部分:引言、正文和结论。
在引言部分中,我们将概述面粉形成面筋的重要性,并介绍文章的结构和目的,以便读者对整篇文章有一个清晰的概念。
接着,在正文部分中,我们将首先介绍面粉的成分,包括主要成分和含量,为读者了解面粉提供基础知识。
然后,我们将深入探讨面粉中的蛋白质,解释蛋白质在面粉中的作用和重要性。
最后,我们将详细解释面粉形成面筋的过程,包括面粉中的蛋白质如何在加工过程中发挥作用,从而形成面筋。
最后,在结论部分中,我们将总结面粉形成面筋的重要性,并探讨面筋在食品加工中的应用。
此外,我们还将展望未来面粉研究的发展方向,为读者展示面粉研究的前景和潜力。
整篇文章将以这个结论部分作为结束,为读者留下深刻的印象。
1.3 目的:本文旨在深入探讨面粉形成面筋的原理,通过分析面粉的成分和面粉中的蛋白质,揭示面粉形成面筋的过程。
我们希望通过这篇文章,读者能够更加深入地了解面粉的特性,并认识到面筋在食品加工中的重要性。
同时也希望通过对未来面粉研究的展望,激发更多人对面粉和面筋的研究兴趣,推动面粉技术的进步和创新。
通过本文的阐述,我们希望能够为食品加工行业提供有益的参考,促进食品质量的提升和饮食文化的发展。
2.正文2.1 面粉的成分面粉是由小麦等谷物磨碎后得到的细粉状物质,主要成分包括淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素和矿物质等。
小麦面筋蛋白及其乳化性研究概述 摘要:综述了小麦面筋蛋白的组成、乳化性,分别介绍了物理改性、化学改性、生物酶改性、基因工程改性以及复合改性,不同的改性方法对小麦面筋蛋白的功能特性均有了较大程度的改变。
关键词:小麦面筋蛋白;乳化性;研究概述
Research on Wheat Gluten and Its Emulsifiable Propety Abstract: The composition and emnlsifiable property of wheat Gluten was reviewed. The development of modification technologies of wheat gluten including physical modification, chemical modification, enzymatic modification, genetic engeering modification and compound modification methods were introduced. The properties of wheat protein were improved greatly by modifications.
Key words: wheat gluten; emulsification; research review
小麦面筋蛋白,也称谷朊粉(Wheat gluten),是生产小麦淀粉的副产品。小麦面筋蛋白以其优良的粘弹性、吸水性、延伸性、吸脂乳化性、薄膜成型性和清淡醇香等物理性质,通常作为食品添加剂应用在烘焙类食品中,但其独特的性质使面筋蛋白有着广阔的应用前景。对小麦面筋蛋白进行改性,提高其乳化特性,不仅是我国食品工业目前亟待解决的基础理论问题,也是事关我国“三农”的战略性问题。
1小麦面筋蛋白的组成 小麦面筋蛋白是从小麦粉中提取出来的天然蛋白质,蛋白质含量约70%~80%,还含有少量淀粉、纤维、糖、脂肪、类脂和矿物质等。根据溶解性的不同,小麦蛋白质分为麦谷蛋白(Glutenin)、麦醇溶蛋白(Gliadin)、麦清蛋白(Albumin)、麦球蛋白(Globulin)[1]。
麦谷蛋白占面筋蛋白总量的30%~40%,溶于稀酸或稀碱溶液,是由17~20个多肽亚基构成的大分子聚合体,分为高分子量亚基(HMW-GS)和低分子量亚基(LMW-GS)两大类,前者分子量为80~130kD,占谷蛋白的10%,后者分子量为10~70kD,占90%。HMW-GS含谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸以及少量赖氨酸,形成了分子内的二硫键(S—S),需用还原剂打开才能溶于水;LMW-GS含半胱氨酸,形成分子间的二硫键。麦谷蛋白依靠二硫键连结,呈纤维状,易发生聚集作用,主要为面团提供弹性。
麦醇溶蛋白占面筋蛋白总量的40%~50%,溶于乙醇或其他有机溶剂,为单体蛋白,其中α-麦醇溶蛋白、β-麦醇溶蛋白的平均分子量为31kD,γ-麦醇溶蛋白为35kD,ω-麦醇溶蛋白为40~70kD。麦醇溶蛋白分子无亚基结构,无肽链间二硫键。单肽依靠分子内二硫键和分子间的氢键、范德华力、静电力及疏水键连接,形成较紧密的三维结构,呈球形。麦醇溶蛋白具有粘性,主要为面团提供延展性。麦谷蛋白和麦醇溶蛋白是决定面团流变学特性的重要因素。
麦清蛋白占3%~5%,分子量为12~16kD,溶于水和稀盐中;麦球蛋白占6%~10%,分子量为20~200kD,不溶于水但溶于稀盐。这两种蛋白属于细胞蛋白,谷氨酸的含量较低,赖氨酸的含量较高,它们含有大量的酶,主要参与代谢活动。
2小麦面筋蛋白的乳化性 蛋白质的乳化性(Emulsification)是指将油和水混合在一起形成乳状液的性能。影响小麦面筋蛋白乳化性主要有以下原因:①蛋白质具两亲结构,即蛋白质分子中同时含有亲水性基团和亲油性基团。在油水混合液中,蛋白质聚集到油-水界面,并且疏水性多肽部分展开朝向脂质,极性部分朝向水相,使其表面张力下降,促进脂肪和水形成油-水乳化液。形成乳化液后,在油滴表面的蛋白形成保护层,防止油滴的聚积和乳化状态的破坏。②蛋白质的溶解度。面筋蛋白的水溶性差,这直接影响了乳化性。但不溶性的蛋白质颗粒能够在已经形成的乳状液中起到增强稳定性的作用。③蛋白质的乳化特性也受环境影响,主要是溶液的pH值和离子强度。总之,面筋蛋白乳化能力较差。这直接限制了其在食品及非食品行业中的应用。
3小麦面筋蛋白的改性 蛋白质改性就是人为地对蛋白质结构进行修饰,引起蛋白质大分子空间结构和理化性质改变,从而改善产品相容性和功能性,获得较好功能特性和营养特性的蛋白质。目前对植物蛋白质的改性方法有物理改性、化学改性、生物酶法改性、基因工程改性和复合改性,这同样适用于小麦面筋蛋白。
3.1物理改性 物理改性是通过适度的热变性、机械处理、挤压、冷冻、质构化和超声波等方式改变蛋白质的高级结构和分子间的聚集方式,从而改善植物蛋白的功能性和营养特性,其主要方式包括高频电场改性、热改性、高静压改性和超声波改性等。物理改性一般不涉及蛋白质的一级结构,实际上就是在控制条件下蛋白质的定向变性[2],具有费用低、无毒副作用、作用时间短以及对产品营养性质影响较小等优点。
高频电场造成蛋白质分子部分降解或空间结构改变、表面电荷增加,进而使大分子表面的双电水化层加厚,提高了蛋白质分子在蛋白质乳浊体系中的分散性,提高了蛋白质的乳化性。热处理可以提高植物蛋白质在水溶液的分散性,改善乳化性。超声波具有方向性、穿透力强,且能在液体中引起空化作用,利用超声波处理面筋蛋白溶液,可使其溶解度提高。通过研究发现在优化工艺条件下,物理改性处理可提高小麦蛋白质的溶解度,且乳化性、起泡性、吸油性等功能性质也能随之得到改善。根据Honseney等[3]的研究,即使高温下对小麦面筋蛋白进行短暂处理,蛋白质的结构也能发生明显的变化。赵冬艳等[4]通过湿热处理小麦面筋蛋白,其原始溶解度为7.7%,改性后小麦面筋蛋白溶解度为48.4%,且乳化性及乳化稳定性均为100%。
3.2化学改性 化学改性是通过化学手段在植物蛋白质中引入各种功能基团而使之具有特殊加工特性,具有反应简单、应用广泛和效果显著等特点,包括磷酸化、酰化、糖基化、硫醇化、还原烷基化以及氨基酸共价连接等。化学改性可以改善植物蛋白质的功能和营养特性,其实质是通过改变蛋白质的结构、静电荷和疏水基团,除去抗营养因子,从而改善植物蛋白质的性质。
磷酸化改性是有选择利用蛋白质侧链活性基团,如Thr、Ser、Tyr的羟基及Lys的ε-氨基,分别接进一个磷酸基团,使之变成(Thr、Ser)Tyr-PO32-和Lys-PO32-,从而引进大量磷酸根基团。常用磷酸化试剂有三氯氧磷(POCl3)、磷酸和三聚磷酸钠等。研究表明小麦面筋蛋白经磷酸化改性后其功能性质显著改善,可使乳化性、溶解性、起泡性及其稳定性都有较大提高[5]。该方法通常用来强化筋力较弱的面包用粉,用于面包生产中,可改善面包内部结构和松软性,使面包蜂窝均匀细腻,面包瓤松软而富有弹性。
蛋白质酰化作用是蛋白质分子亲核基团(如氨基或羟基)与酰化试剂中亲电子基团(如羰基)相互反应而引入新功能基团的过程。常用酰化改性剂为乙酸酐和琥珀酸酐。采用乙酸酐及琥珀酸酐对面筋蛋白进行酰化改性后,面筋蛋白溶解度、乳化性、起泡性和稳定性显著增加,且在相同反应条件下,琥珀酰化对面筋蛋白功能性改善效果强于乙酰化反应。另一方面,酰化作用是可逆的。在消化过程中经脱酰化作用,赖氨酸被复原。蛋白质琥珀酰化程度提高,会干扰蛋白质利用的生物作用,不利于动物消化吸收。故对酰化蛋白质,需进一步阐明其代谢机制,讨论其是否适于作为食品。
近年来,许多科学工作者采用糖改性蛋白质,在控制条件下使糖与蛋白质发生Maillard反应,生成蛋白质-糖共价化合物。该化合物在溶解性、乳化活性、乳化稳定性等功能特性上比原始蛋白质有明显改善。王亚平等[6]研究表明,通过控制条件使面筋蛋白与乳糖发生Maillard反应,可以明显地改善面筋蛋白乳化活性。
3.3酶法改性 酶法改性是目前植物蛋白质改性的研究重点。根据酶催化反应的性质可将食品蛋白质酶法改性分为非水解改性和水解改性两类。非水解改性主要有磷酸化、脂肪氧合酶催化形成交联和酪氨酸羟基化;用来水解改性蛋白质的酶包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶及微生物酶等。蛋白质的酶法改性一般不会导致营养方面的损失,也不会产生毒理上的问题,具有重要的实用价值,如酶作用具有特异性,在低酶浓度下也能产生很显著的效果,可以在温和的条件下进行,能耗很低。因此,蛋白质的酶法改性受到食品科学家的普遍重视,并且已在食品加工中得到广泛应用。目前发现很多酶可以催化蛋白质分子交联,其中以转谷氨酰胺酶最具代表性。 转谷氨酰胺酶处理面筋蛋白的基本方法是将一定浓度的面筋蛋白溶液调至适当pH值,加入一定比例的酶,在保持pH值基本不变的情况下进行水浴振荡处理,反应一段时间后在高温(100℃)下使酶灭活,即得到酶法改性的面筋蛋白产品。转谷氨酰胺酶能催化酰基发生转移反应,促使蛋白质之间发生交联,产生新型的蛋白质以满足食品加工的需要,从而提高蛋白质的营养价值。转谷氨酰胺酶的最适pH值在6.0~7.0之间,但在偏酸或偏碱的条件下,转谷氨酰胺酶使面筋蛋白分子中谷氨酰胺和天门冬酰胺发生去酰胺反应,使其变成谷氨酸和天门冬氨酸,亲水性氨基酸电荷斥力增加,疏水性基团减少,有利于乳化性能的提高。
小麦面筋蛋白酶解改性的研究较少。史新慧等[7]对用酸改性面筋蛋白进行了探索,在盐酸浓度为0.3 mol/L、70℃作用30 min,溶解度从3.0%上升到54.8%,乳化性有明显提高。而用碱催化去酰胺改性后,对蛋白质中赖氨酸有破坏,毒理研究表明对小鼠肾有毒害作用。齐军茹等[8]采用中性蛋白酶水解小麦面筋蛋白,对酶解产物的功能性质进行了系统研究,试验表明,酶解后的小麦面筋蛋白的溶解度、乳化能力和起泡性大大提高。
3.4基因工程改性 基因工程改性是通过重组蛋白质分子的敏感基团,从而提高蛋白质的功能特性。但是因为所需技术周期长,见效慢,所以在改性小麦面筋蛋白方面并未得到很大的发展。目前,基因工程一般只适用在那些需要时间长、价值更高的产品中,如在小麦育种方面,如强筋小麦、弱筋小麦、中筋小麦的育种中,以及一些特殊用途小麦方面的研究,针对小麦面筋蛋白的改性,在这方面还仅仅是处于实验室研究阶段,有待更广阔地进行研究。
3.5复合改性 单一的改性技术往往很难达到改性目的。复合改性即同时利用上述方法中的两种或两种以上方法对面筋蛋白进行改性的方法。利用乙酸酐和三聚磷酸钠进行复合改性的研究表明,乙酰化和磷酸化具有协同增效作用,同时作用可明显改善面筋蛋白的功能性质[9]。