APPS | 麩質蛋白組分對小麥粉及新鮮濕面條品質特性的影響

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文章摘要

為全面探究麩質蛋白成分對小麥粉及新鮮濕面條（FWNs）品質特性的影響，研究人員從中等麩質小麥中提取了麩質、麥醇溶蛋白和谷蛋白。將這些成分分別添加至小麥粉中后，評估了其理化性質、糊化特性、蛋白質二級結構以及濕面條的品質特性。研究結果表明：添加麥醇溶蛋白可縮短麩質的形成與穩定時間，增加β-轉角、弱結合水及游離巰基的含量，從而降低麩質網絡的連續性，同時增強濕面條的黏附性和內聚力；而添加谷蛋白和麩質則延長了麩質的形成與穩定時間，并增加了有序結構（α-螺旋和β-轉角）的總量。此外，強結合水含量顯著增加，游離巰基減少，導致麩質網絡更加連續、孔隙率降低，濕面條的硬度和勁度得到顯著提升。本研究闡明了麩質蛋白成分對小麥粉及濕面條品質特性的影響，表明麩質蛋白具有提升面粉制品品質的潛力。

前言

面條起源于中國，是包括中國、日本和韓國在內的許多亞洲國家的主食之一，因其獨特的風味和豐富的營養價值而深受消費者青睞。隨著人們生活水平的提高，人們對面條的顏色、香氣、口感以及質地和風味的需求日益增長。新鮮濕面條（FWNs）與其他面條產品相比具有更高的含水量，這使得其面筋形成更為充分，從而呈現出嚼勁十足且口感順滑的特點。因此，新鮮濕面條越來越受到消費者的歡迎，并具有巨大的市場潛力。

麩質通常是小麥淀粉的副產物，由于其具有吸水性、黏彈性及延展性，被認為是影響面團特性、加工性能及最終產品質量的最重要因素之一。麩質通常是小麥淀粉的副產物，由于其具有吸水性、黏彈性及延展性，被認為是影響面團特性、加工性能及最終產品質量的最重要因素之一。麥醇溶蛋白和麥谷蛋白是麩質蛋白的主要組成成分，其中麥醇溶蛋白是一種單體蛋白，其分子量范圍為30~80 kDa。谷蛋白在面團的延展性和黏度中起著重要作用。谷蛋白是一種分子量為104~106 Da的聚合蛋白，對面團的強度和彈性具有關鍵影響。在面團攪拌過程中，醇溶蛋白通過非共價鍵力與谷蛋白中的二硫鍵結合，形成三維網絡結構。醇溶蛋白和谷蛋白的含量、比例及結構在很大程度上決定了面團的性能及最終產品的品質。不同小麥品種的醇溶蛋白和谷蛋白含量與比例也存在差異，從而導致面團彈性與延展性各異，并影響加工品質。研究谷蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白肽的主要方法是從小麥粉中分離這些成分。相關研究通常通過調控總蛋白中醇溶蛋白與谷蛋白肽的比例，同時保持總蛋白與淀粉的比例恒定。研究發現，在總蛋白含量恒定的情況下，谷蛋白肽/醇溶蛋白比例越高，白鹽面條的硬度就越大。采用重組方法研究了面筋成分對面包品質的影響，實驗結果表明：煮制后面包的硬度與Mixolab參數的形成時間高度相關。學者們還從遺傳學角度探討了單一蛋白質亞基的組成及其對面團和面粉產品質量的影響，早期研究更側重于麥醇溶蛋白亞基而非高分子量麥谷蛋白亞基。

除了蛋白質和淀粉外，小麥粉還含有其他含量相對較低的成分，如灰分、脂質和酶類。盡管這些成分的比例較低，但它們對面條品質的影響各不相同。研究發現，雖然經分離重組處理后，由原生面粉和復原面粉制成的面條品質極為相似，但在面條的外觀狀態和加工性能方面仍存在某些差異。因此，為排除其他因素的影響，本研究在小麥粉中添加了從同種小麥粉中提取的分離型麩質、醇溶蛋白和麥谷蛋白，制備了一系列混合面粉，其蛋白質、麩質及各成分含量均高于傳統小麥粉。該方法旨在探究標準小麥無法實現的測試結果，更精確地評估麩質及其成分對面條品質的影響，并提升全麥面條（FWNs）的品質。本研究可為國產優質小麥專用面粉的生產提供參考依據，并為全麥面條專用面粉的研究奠定理論基礎。

結果與討論

麩蛋白及其組分對面粉糊化性能的影響

糊化特性常被用于評估小麥及小麥粉的質量。表1展示了添加麩質及其組分后小麥粉的糊化特性。對照組小麥粉的PV（1 330.50 cP）、TV（1 134.50 cP）、BD（196.00 cP）、FV（1 726.50 cP）和SV（592 cP）值均為最高。隨著麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質的添加，PV、TV、BD、FV和SV均顯著降低（P < 0.05）。有研究蛋白質含量與PV值呈負相關；部分學者還認為小麥粉中淀粉含量越高，其糊化黏度值越大。本研究中，PV值隨3 種蛋白質添加量的增加而逐漸下降，這一趨勢可能源于添加麩質及其組分后體系中蛋白質含量升高，阻礙了淀粉分子間的相互作用；同時，蛋白質會與淀粉顆粒競爭水結合能力。BD反映了小麥粉在加熱過程中的穩定性：研究發現，添加麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質后小麥粉的熱糊化穩定性均有所提升。回彈度通過FV減去最低黏度計算得出，可反映面團的老化程度。添加麩質及其組分后，體系中的蛋白質含量有所增加，同時增強了蛋白質與淀粉之間的相互作用，這有助于維持淀粉結構的穩定性、抑制淀粉分子的重新聚集并降低糊化程度。隨著小麥粉糊逐漸冷卻，淀粉分子重新排列形成凝膠，黏度隨之升高至FV值。FV值由淀粉含量及直鏈淀粉/支鏈淀粉比例等因素決定；直鏈淀粉的積累會導致FV值上升。當添加的麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質用量分別為2.0 g時，FV值分別下降了5.53%、3.74%和5.33%。表1顯示，三種蛋白質的添加在一定程度上縮短了糊化峰值時間，但差異不顯著；同時糊化溫度也有所升高。此外研究發現，與谷蛋白和麩質相比，麥醇溶蛋白對改善小麥粉糊化性能指標的影響更為顯著，這是因為作為小分子蛋白質的麥醇溶蛋白更容易與支鏈淀粉形成復合物，從而削弱淀粉的糊化特性。

表1麥膠蛋白及其亞組分對面粉糊化特性及流變學特性的影響

麩質及其成分對面團流變學特性的影響

面團的流變學特性在小麥粉制品的加工與生產過程中起著重要作用。表1展示了添加麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質對面團流變學特性的影響。隨著麥醇溶蛋白添加量的增加，DT和ST均呈現下降趨勢：當添加2.0 g麥醇溶蛋白時，DT從3.36 min降至2.67 min，ST則從6.85 min降至4.70 min。結果表明，麩質蛋白的質量下降，面團的揉捏阻力減弱，這是由于麥醇溶蛋白的添加導致DT和ST降低。隨著谷蛋白和麩質的添加，DT和ST均有所提升，其中ST的提升尤為顯著（P < 0.05）。三種蛋白質的添加顯著提高了面團的水活度（WA）（P < 0.05），從而改善了小麥粉制品的質地特性。

C2指標反映了蛋白質弱化程度，添加麥醇溶蛋白后C2值逐漸降低；相反，添加麥谷蛋白和麩質后C2值則逐漸升高。這一現象的原因可能是：麥醇溶蛋白、麥谷蛋白和麩質的添加改變了小麥粉體系中麥醇溶蛋白與麥谷蛋白的比例，大量研究表明麩質蛋白中的麥醇溶蛋白/麥谷蛋白比例對面團的流變性能具有重要影響。該結果也與先前關于麩質蛋白及其組分對小麥粉蛋白質含量、濕麩質含量及麩質指數等品質特性影響的研究結論一致。C3、C4和C5指標分別反映淀粉的糊化和回生特性。如表1所示，隨著麩質及其組分含量的增加，面團的C3、C4和C5值逐漸降低，這一變化趨勢與小麥粉面團特性指標的變化規律完全一致。

麩質及其組分對麩質蛋白二級結構的影響

在傅里葉變換紅外光譜中，酰胺I吸收帶（1 600~1 700 cm-1）的理論研究已較為成熟，常被用于鑒定蛋白質的二級結構。表2揭示了谷蛋白、麩質及麥醇溶蛋白對蛋白質二級結構的影響：添加谷蛋白和麩質后，β-折疊和α-螺旋含量增加，導致蛋白質分子中有序結構（α-螺旋+ β-折疊）的比例較原面粉顯著提高（P < 0.05），而無序結構β-轉角含量則下降。α-螺旋是一種穩定、堅韌且具有彈性的結構，其含量對麩質的硬度和彈性具有重要影響；β-折疊含量越高，麩質強度越強；β-轉角和無規卷曲的穩定性較低。這些結果表明，添加谷蛋白和麩質可提高蛋白質組分的交聯度及蛋白質分子內與分子間的相互作用，從而增強蛋白質二級結構的穩定性，形成更致密的麩質結構，最終改善小麥粉的流變性能。隨著麥醇溶蛋白添加量的增加，β-折疊逐漸轉化為無規卷曲和β-轉角。此外，與谷蛋白和麩質相比，添加了麥醇溶蛋白的麩質蛋白中β-轉角的含量顯著高于另外2 種蛋白質，這可能是由于麥醇溶蛋白屬于球狀蛋白，而谷蛋白主要由大分子聚合物構成，且β-轉角通常出現在球狀蛋白表面。

表2麥膠蛋白及其亞組分對麥膠蛋白二級結構的影響（%）

麩質及其成分對FWN顏色的影響

對于新鮮面條而言，明亮的白色最為理想，而深色或灰色外觀會顯著降低消費者的接受度。如圖1和表3所示，當FWN片材煮熟后，其L*、a*和b*值均有所下降，表明面條顏色變深，紅色和黃色成分減少，整體呈現向綠色和藍色偏移的趨勢。無論是生面條還是熟面條，添加3 種蛋白質均能顯著提升FWN的L*值：生面和熟FWN片材的L*值隨麥醇溶蛋白和面筋蛋白添加量的增加而顯著上升；而FWN的L*值則先隨谷蛋白含量增加而升高，隨后下降。面條色澤是多酚氧化酶活性、研磨工藝、添加劑等多種因素共同作用的結果。本實驗中，有2 個關鍵因素影響著面條色澤：首先，水分含量升高會導致面條變暗；其次，谷蛋白中的某些亞基會對面條色澤產生負面影響。盡管大量研究指出高蛋白含量會對面條色澤產生不利影響，但也有學者發現了例外情況。本研究發現，添加3 種蛋白質不僅提高了小麥粉的蛋白質含量，還改善了FWN的亮度—這可能是因為添加麥醇溶蛋白、谷蛋白和面筋后小麥粉的水分含量有所增加。在制作FWN的過程中，添加到小麥粉中的水量保持恒定，因此面團的水活度降低，從而抑制了面粉中PPO和酚類底物的反應活性，進而減輕了FWN的褐變現象。當谷蛋白添加量超過1.0 g時，FWN的亮度值顯著下降，這可能是由于某些谷蛋白亞基含量增加，對FWN色澤產生了不利影響。同時，谷蛋白的顏色比醇溶蛋白和面筋蛋白更深。

圖1 谷蛋白、谷蛋白樣蛋白及麩質對FWNs顏色的影響

麩質及其成分對FWN質地特性的影響

偏好新鮮美味食品的消費者通常會優先考慮FWN的質地特性。圖2展示了添加麩質及其成分對FWN質地特性的影響。麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質的添加對FWN的質地具有顯著影響：當谷蛋白和麩質的添加量為2.0 g時，FWN的硬度分別從4 868.69 g顯著提升至5 351.55 g和5 246.13 g；相反，添加麥醇溶蛋白會使硬度顯著下降，添加量為2.0 g時硬度降低15.79%。這一現象可能源于麩質和谷蛋白增強了面團結構，導致70%壓縮率所需的壓力增大；而麥醇溶蛋白則會削弱面團結構，從而降低硬度。現已明確，谷蛋白在面團的延展性和黏度方面起關鍵作用，同時對面團的強度和彈性具有重要影響。黏附性是指面條與探針分離的能力—隨著麥醇溶蛋白添加量的增加，面條與探針的分離難度增大，黏附力從對照組的136.62 g上升至2.0 g時的171.99 g。添加谷蛋白和麩質可增強FWN的延展性，并削弱FWN的黏附力，從而使面條不易黏附于探針。添加谷蛋白和麩質后，FWM的黏附力分別從136.51 g和130.19 g（添加0.5 g）降至103.09 g和106.71 g（添加2.0 g）。面條的內聚性和延展性與麥醇溶蛋白相關，而谷蛋白能賦予面條彈性。隨著小麥粉中麥醇溶蛋白含量的增加，面條的內聚力顯著提升：當添加2.0 g麥醇溶蛋白時，FWN的內聚力從對照組的0.809 g增至0.876 g；而添加谷蛋白和麩質后，FWN的內聚力分別降至0.793 g和0.786 g（添加2.0 g）。對于FWN而言，麥醇溶蛋白含量的增加會顯著降低其硬度，但谷蛋白和麩質蛋白的添加效果相反：添加2.0 g谷蛋白和麩質后，FWN的硬度分別提高了15.47%和12.71%。

圖2 麥膠蛋白及其亞組分對全麥粉（FWNs）質地特性的影響。(A)醇溶蛋白，(B)麥谷蛋白，(C)麥膠蛋白

麩質及其成分對FWNs水分分布的影響

表3列出了通過LF-NMR測定的各處理組FWN中的水分分布情況。研究發現，FWN的弛豫時間可分為3 個峰：T21（0.1~10.0 ms）、T22（10~100 ms）和T23（100~1 000 ms），表明水分存在于3 種不同狀態。FWN中強結合水、弱結合水和游離水的相對含量分別由這3 個峰面積的比例A21、A22和A23表示。

實驗結果如表3所示：在FWN中，弱結合水是水的主要存在形式。向小麥粉中添加麥膠蛋白和麩質后，強結合水的相對含量顯著增加，同時弱結合水明顯減少（P < 0.05）。這表明麥膠蛋白和麩質的添加促使蛋白質和淀粉等大分子間的弱結合水轉化為強結合水。這種轉化有利于改善面條結構，增強其與麩質蛋白或淀粉的結合力。其機制可能是：麥膠蛋白和麩質增強了麩質蛋白的結構完整性和強度，使麩質蛋白能直接與水分子結合，從而提升其截留水分子的能力。麩質蛋白結構越穩定，其與水的結合越緊密，深層結合水的比例也越高。對于麥膠蛋白而言，當添加量為2.0 g時，A21比例從10.80%降至8.69%，A22比例從88.77%升至90.98%，表明FWN中強結合水向弱結合水的轉化損害了麩質蛋白的結構完整性和強度。此外，該結果與先前研究一致：麥膠蛋白的添加增加了二級結構中無序結構的β-轉角含量。

表3麥膠蛋白及其亞組分對FWNs顏色及水分分布的影響

麩質及其成分對FWNs游離巰基的影響

游離巰基（?SH）含量可作為面條中蛋白質聚集的指標。巰基含量降低通常意味著硫硫鍵（S?S鍵）形成增加，從而增強蛋白質的結構穩定性。如圖3所示，添加麥醇溶蛋白后，全麥面條（FWNs）中的巰基含量顯著升高；然而，添加麥膠蛋白和麩質則顯著降低了面條中的巰基含量（P < 0.05）。這表明麥膠蛋白和麩質的存在促進了蛋白質的交聯反應，加速了游離巰基與二硫鍵之間的交換過程，最終強化了麩質網絡結構。部分學者指出，烹飪過程對巰基含量影響更大，且熱效應可促進此類交換反應。

圖3 麥膠蛋白及其組分對FWNs中游離巰基的影響。不同小寫字母表示差異具有統計學意義（P< 0.05）

麩質及其成分對FWNs微觀結構的影響

FWNs的內部結構可通過掃描電子顯微鏡（SEM）進行直觀觀察。圖4展示了分別添加麥醇溶蛋白、谷蛋白和麩質后的面條微觀結構。與對照組相比，添加更多麥醇溶蛋白會導致麩質網絡結構減弱，表現為孔隙增大且暴露的淀粉顆粒數量增加，表明麩質網絡連續性較差。添加谷蛋白和麩質后，FWN表面逐漸變得更為均勻致密，淀粉顆粒主要以分散形式存在于麩質網絡中。這2 種蛋白質的添加可縮小蛋白質與麩質網絡之間的間距。當2 種蛋白質均以2.0 g添加量時，麩質網絡結構對淀粉顆粒的包裹緊密度達到最佳，這與麩質指數及蛋白質二級結構含量的變化密切相關。

圖4 麥膠蛋白及其組分對FWNs微觀結構的影響

結論

研究表明，添加麩質蛋白顯著降低了小麥粉的黏性特性，同時提高了其水吸收率（WA）。添加了谷蛋白和麩質蛋白的樣品中，麩質蛋白的二級結構更為有序穩定，麩質網絡也呈現更連續的狀態，從而顯著改善了全麥粉（FWNs）的質地。此外，這2 種蛋白的添加顯著增加了強結合水含量，明顯降低了游離巰基含量；而添加麥醇溶蛋白則表現出相反的趨勢。更重要的是，與對照組相比，添加這3 種蛋白后，全麥粉在烹飪前后的色澤均得到顯著提升。綜上所述，添加麩質蛋白及其組分后，小麥粉的黏性特性、麩質蛋白的二級結構以及水分分布的變化對全麥粉的質量具有至關重要的影響。當添加2.0 g谷蛋白時，全麥粉的質量特性達到了最優水平。

總體而言，考慮到成本和生產工藝，小麥麩質是一種市售且成本效益高的原料，通常作為小麥淀粉加工的副產品大量生產。因此，在小麥粉中添加小麥麩質是提升面粉產品質量最具經濟可行性且易于實施的策略。

Effects of gluten protein components on the quality properties of wheat flour and fresh wet noodles

Xuejie Lia, Yaqing Wenb,c, Linlin Lib,*, Yang Zhaob, Yanxia Anb, Yangyang Wub, Huating Jiab, Tianshuai Songb, Xiujuan Renb, Weifeng Zhangb, Jian Zhangb,*

a School of Food Science and Engineering, Zhengzhou University of Science and Technology, Zhengzhou 450064, China

b College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450000, China

c Sinograin Dengzhou Deport Directly Under Company, Dengzhou 474100, China

*Corresponding authors.

Abstract

To thoroughly explore the impact of gluten protein components on the quality characteristics of both wheat flour and fresh wet noodles (FWNs), gluten, gliadin, and glutenin were extracted from medium gluten wheat. These components were added to wheat flour respectively to assess the physicochemical and pasting properties, as well as the protein secondary structures of flour and the quality properties of FWNs. The results revealed that the addition of gliadin shortened the formation and stability times of gluten, increased the content of β-turn, weakly bound water, and free sulfhydryl groups. This led to a decrease in the continuity of the gluten network and an increase in the adhesion and cohesion of FWNs. However, the addition of glutenin and gluten lengthened the formation and stability times, as well as the sum of orderly structures (α-helix and β-turn). Besides, there was a significant increase in strongly bound water, a decrease in free sulfhydryl groups, resulting in a more continuous gluten network, reduced porosity, and a remarkable improvement in the hardness and firmness of FWNs. This study clarified the influence of gluten protein components on the quality characteristics of wheat flour and FWNs, indicating that gluten protein had the potential to enhance the quality of flour products.

Reference:

Li, X., Wen, Y., Li, L. et al. Effects of gluten protein components on the quality properties of wheat flour and fresh wet noodles. Agric. Prod. Process. Sto. 2, 24 (2026). https://doi.org/10.1007/s44462-025-00058-w

文章翻譯：羅敬（實習）

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片來源：圖蟲創意

為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、皖西學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“ 第六屆食品科學與人類健康國際研討會 ”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到） 在 中國 安徽 合肥 召開。

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