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酸化对用外源蛋白质强化后的无麸质大米淀粉基生面团基质粘弹性的影响摘要：试验将不同剂量（0,5,10%）的结合酸加入到用不同的外源蛋白质（卵清蛋白、酪蛋白钙、豌豆蛋白和大豆蛋白）强化的淀粉基生面团中来研究生面团的粘弹性和糊化特性。用振动（压力和频率扫描）和蠕变实验来表征面团的基本流变学特性，并且用热机械分析来评估面团的粘度特性。用植物蛋白补充进无麸质面团中造成面团基质结构化（粘弹性系数和粘度稳定性更高，瞬时或缓慢的粘弹特性）并且受到蛋白质添加剂量的影响。加酸可以降低这些影响。添加的动物蛋白根据蛋白质的类型、添加量、呈酸性的不同面团的粘弹性也不同，特别是酪蛋白。添加5%酪蛋白的面团酸化后可以使面团不易发生变形，显著增加粘度稳定性和粘弹性系数。粘度特性较高时较易发生蛋白质——酸相互作用，特别是在面团中添加低剂量的植物蛋白时。面团酸化降低糊化温度和直链淀粉的回生的程度。对富含蛋白质的大米淀粉，酸化能够改变淀粉的粘度和流变性质，这在无麸质面包的发展中相当重要。1.引言无麸质产品（GF）是食品工业中逐渐发展起来的一个部分，与之相关的研究是有关谷类食品领域的一个具有优越性和挑战性的部分。新的无麸质产品的发展不仅仅是因为乳糜泻患者必需的营养成分中现有的食物并不能达到他们的日常营养要求。无麸质产品的目标目前已经延伸到加入除了乳糜泻患者之外的正在寻找不会引起过敏的食物成分的人们之中，形成了一个新的需要各种不同产品的新市场。同样，无麸质产品也能作为其它特定弱势群体的特殊营养要求的产品（例如：糖尿病）的技术原型或模板。GF产品的生产包括：1.再形成（例如，传统成分的高纤维无麸质产品）2.已存在产品的新的形式（例如，冷冻或部分烘焙）3.已存在产品的重新装配4.创新产品（例如，使用新奇的谷类）。就第一种方法而言，至今为止已经发展了各种复杂的构想来提升生产过程中的技术和营养质量，根据感官鉴别程度和技术的不同限制又有成功和失败。这些构想主要涉及不同来源淀粉的结合，其它无谷蛋白例如乳蛋白、树胶和其它的结合产品。这些成分能模拟谷蛋白的粘弹特性，可能导致它们结构、口感、可接受性和货架期的提升。粘米粉因其天然、低过敏性、无色和温和的味道使它成为做无麸质产品的最合适的谷类面粉之一。它所含的蛋白质、钠、脂肪、纤维的含量都很低，但是容易被人体消化的碳水化合物的含量却很高。大部分的大米中所含醇溶谷蛋白含量都很低，因此有必要使用一些种类的树胶、乳化剂、酶或日常的产品与粘米粉一起混合从而达到所想要的粘弹性。树胶类的添加剂例如羟丙基甲基纤维素（HPMC）和葡萄糖氧化酶分别加入大米粉中使大米面包呈现出最好的体积膨胀程度，并且使大米面包的质量有了显著的提升。不同来源蛋白质的加入可以增加GF产品的营养和功能价值。蛋白质之间的结合导致蛋白连续相的形成，加入到GF产品中使它们通过交联增加弹性模量，通过增强美拉德褐变和风味来提高感官质量，通过凝胶化和加强起泡性来增强它的结构。这能够导致面包的体积增加，使面包屑组成更加有规律，并且提高面包的感官特性。将乳粉加入无麸质的焙烤产品的配方中可以增加焙烤产品的体积，并且使产品的外观和感官更好。大豆分离蛋白和干燥的乳清蛋白固体粉末因为其泡沫稳定性而用在GF产品的生产过程中。无麸质焙烤产品配方中用的最多的成分是酪蛋白酸盐、脱脂奶粉、干奶粉、乳清蛋白浓缩物和乳蛋白分离物。所选择的不同蛋白质加入无麸质的产品中是一个相当关键的过程。大豆分离蛋白能够增加大米木薯面包的营养价值，增加弹性模量，从而提高面包的气体保持性和体积，并且提高面包的持水性。其它研究人员还证实加入大豆分离蛋白到HPMC处理的大米木薯面包中可以通过抑制HPMC的作用、改变水分在面团中的分布、弱化HPMC和淀粉基团的相互作用和降低泡沫稳定性来降低面团稳定性。在GF面包中使用绿色豌豆蛋白要比使用大豆蛋白的量少，这样可以增加弹性模量。醋酸和乳酸能给予最终做成的面团以舒适的气味和口感，即使是通过外源微生物产生的或者人工添加进面团基质中，可以增加蛋白酶或淀粉酶的活性，从而延缓面团在储藏过程中的老化。尽管外源蛋白和淀粉分子间相互建立分子内或分子间相互作用对面团的结构化起主要作用，特别是取决于面团的pH值，但酸加入或蛋白质补充进GF基质中与之结合的影响目前没有人能明确说明。此外，尽管一些流变学技术，包括振荡，应力松弛，蠕变和蠕变恢复测量已经广泛地用于评估面筋的基本机械性能，在研究GF面团的流变学特性时近十年才开始采用动态流变方法。面团的理论和实验流变学特性能表明宏观水平上各组分之间的相互作用，大分子之间的相互结合特性。此外，面包的质量属性例如体积和质地还与面包的流变学特性相关。本文的目的在于弄清酸（乙酸:乳酸0.1:0.4g/100g淀粉+蛋白质）与加入不同剂量的蛋白质（卵清蛋白、酪蛋白钙、豌豆蛋白和大豆分离蛋白）的GF大米淀粉为基础的面团基质结合后，对面团粘弹性、糊化特性的影响，并且评估相对于GF面团加入外源蛋白但无/有酸存在的条件下对面团结构的提升能力。2.材料和方法2.1材料大米淀粉（9.9%水分，0.2%灰分和0.5%蛋白质）取自FerrerAlimentacionS.A.（巴塞罗那，西班牙），盐，糖和向日葵油购买自当地的超市，使用这些原料来制作无麸质面团。羟丙基甲基纤维素（HPMC，甲基纤维素，K4M，食品级）由陶氏化学公司提供（米德兰，EEUU）。用于无谷蛋白的配方是：分离大豆蛋白Supro500-EIP来自巴塞罗那，酪蛋白钙得自动物盔甲蛋白质，卵清蛋白干粉来自Eurovo，大豆分离蛋白是使用的PisaneC9，来自比利时的Cosucra。乙酸和乳酸在实验中作为实验氢离子来源。2.2方法2.2.1准备面团直接准备面团使用下面的配方，在100g大米淀粉（或大米淀粉+蛋白质）的基础上配上6g油、5g糖、1.5g盐、2gHPMC和80g水。所有的蛋白质添加量为0、5、10g/100g。进行酸处理实验时，将面团中分别添加0.1+0.4g/100g的乙酸或乳酸，实验设计如表1所示。GF面团的制作通过用揉面机将固体物料组分与油相互混合搅拌。然后加入水并用手混合。最后，面团用揉面刀具以一定的速度搅拌4-8分钟。混合酸粉用少量的水（总量的7％）稀释加入到面团中。2.3面团测试2.3.1振荡和蠕变恢复试验振荡和蠕变恢复试验用RheoStress1流变仪测试，仪器表面为锯齿状平行板，有3mm的间隙。除去多余的面团，并用凡士林覆盖暴露的样品表面。测试前，面团静置10分钟，使之充分松弛。预先将每种面团在1Hz的频率下从0.1到1000Pa进行压力扫描，确定扫描频率，并在线性粘弹性区域（LVR）范围内从20-0.1Hz测试。所有面团的扫描频率在2-10Pa。温度为25℃。频率扫描的数据符合幂律模型：系数G1’，G2’和（tanδ）1，代表弹性和粘性系数还有在频率为1Hz的条件下的损耗因数。a、b、c指数量化了该振荡频率下的动态模量和损耗因素。蠕变测试通过LVR150秒内发生的剪切应力变化实现。在恢复阶段，应力突然消失，样品有300秒的时间恢复弹性（瞬时或延迟）部分发生变形。所有的测试都平行操作三次。蠕变测试的数据符合给出的4-参数伯格斯模型：在上述等式中，Jc(t)是蠕变柔量（应变除以应力）,J0c是瞬时柔量，J1c是延迟弹性柔量或粘弹柔量，λ1c是延迟时间，μ0是稳定状态时的粘度数值。类似方程式也适用于Jr(t)。在恢复阶段没有粘性流动，方程式仅用于描述去除剪切应力后的弹性响应参数。蠕变试验的数据由3-参数伯格斯模型模拟给出：Jmax是蠕变最后阶段获得的最大蠕变柔量。2.3.2热压测试：粘度曲线按配方制成的大米淀粉面团的粘度测定曲线（凝胶化、糊化和回生特性）通过快速粘度分析仪测定使用ICC标准162条。含水样品（3.5g，湿度为14%）冻干后转入小罐中，加入大约25mL蒸馏水，用下述标准方法处理。通过使用Thermoclinev.2.2软件测出糊化曲线得到糊化温度（PT），峰值时间（粘度出现峰值的时间）（VT），峰值粘度（PV），保持强度或低谷粘度（TV），崩解（BD），最终粘度（FV）和回生粘度（最终粘度最小峰值粘度）（SB）。每次粘度测量共测3个样品。2.4统计学分析StatgraphicsCenturionv.6软件用于分析多元非线性回归和Pearson基质。STATISTICApackagev.6软件可以进行变异数分析，LSD（最小显著差异）分析可以计算样品间的显著性差异（p＜0.05）。3.结果和讨论表2和表3给出了蛋白质和酸加成单一因素或两个因素相互作用对GF面团pH、流变学特性和粘度特性的影响。蛋白质的加入增加了面团的pH值，相对于对照组面团，pH值增加7%-12%不等，具体增加量取决于添加的蛋白质的不同含量。其中乳清蛋白使面团的pH值增加量最少。蛋白质强化过的面团酸化后面团的pH值比只加入酸不加蛋白的对照组面团pH值高15%-34%。3.1基础流变学特性3.1.1动态振荡流变学蛋白质强化的大米淀粉为基础的面团在线性粘弹性区域进行压力和频率扫描（LVR），所选取的样品的振荡流变学特性如图1a和b所示。应力扫描测试可以知道GF基质在LVR从6到108Pa条件下保持原有结构所能够承受的最大应力。低的最大应力值对应没有蛋白加入但用酸强化过的或没有用乳酸强化过但添加过蛋白的样品，不论他们的酸或蛋白质的添加量为多少，高的最大应力值对应不加酸/10g/100g豌豆蛋白或10g/100g大豆蛋白强化的和加酸/10g/100g酪蛋白结合的样品。除了卵清蛋白，所添加的其它蛋白质导致面团结构化从而使最大应力值有了显著的提高。将面团中添加的植物蛋白（+63%大豆蛋白，+89%豌豆蛋白）的含量增加5-10/100g可以增加最大应力值，但是，酸化添加酪蛋白的面团基质随着蛋白质添加剂量的不同（+160%），面团有一个相对的结构改变。对于植物蛋白，不论蛋白质的添加剂量是多少，面团酸化都导致其对面团的影响降低，结果导致最大应力值降低，其中用豌豆蛋白强化的样品结果（-54%）比用大豆蛋白强化的样品结果更明显（-37%）。样品中酪蛋白添加量为10g/100g（+37%）在酸性介质中可以使效果加强，但是添加量为5g/100g（-47%）时酸的添加可以使效果减弱。扫描频率测试未酸化的和酸化的添加5g/100g酪蛋白的面团基质，结果如图1b所示。面团样品的粘弹性都与固体样品的储能模量值G1’（2568-70665Pa）高于损耗模量值G1’’（477-10465Pa）的结果一致，并且依赖于频率变化，tanδ（G’’/G’）值低于1，符合先前用分离的蛋白强化大米淀粉所得到的结果。这项研究中，蛋白质的加入影响面团的粘弹性，粘弹性改变的程度与蛋白质加入的种类和剂量有关，也与有无添加酸有关（表2），还与蛋白质和酸的相互作用有关（表3）。淀粉和蛋白质之间的相互作用取决于蛋白质和淀粉的分子结构：直链/支链淀粉的状态，蛋白质和淀粉的组成比例，淀粉糊化的相转变温度和蛋白质变性程度。蛋白质分子和淀粉分子之间也还存在着静电相互作用。在环境pH值高于蛋白质的等电点（溶解度最小时的pH值-5.1）时阴离子多糖和蛋白质因为二者所带静电荷相反而相互排斥不兼容，在低于该pH值时则可以兼容。影响蛋白质-多糖兼容性和它们二者聚合物的特性的因素包括二者（例如：分子量、网络结构、链的活性）的分子特性、pH值、离子间作用力、温度、蛋白质和多糖的比例、酸化程度、酸化过程中的剪切率等。植物蛋白能够显著增加（p＜0.01）面团的弹性和粘性（表2），将蛋白质的添加量从5g增加到10g/100g时，添加大豆蛋白的淀粉面团的粘性和弹性增加量（+143%G’，+94%G’’）大于添加豌豆蛋白的面团增加量（+109%G’，+78%G’’）。在大豆蛋白添加的面团基质中加入高剂量的酸进行调节，会对上述增加的影响有明显的削弱作用，G’-61%，G’’-40%，但是会伴随有tanδ的增加（+52%）（表3）。动物蛋白质与没有酸化或经过酸化的对照组面团相比，根据蛋白质类型的不同可以显著的改变蛋白质强