APPS | 麸质蛋白组分对小麦粉及新鲜湿面条品质特性的影响|亚基|小麦粉|新鲜|淀粉|面条|面粉|麸质蛋白

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文章摘要

为全面探究麸质蛋白成分对小麦粉及新鲜湿面条（FWNs）品质特性的影响，研究人员从中等麸质小麦中提取了麸质、麦醇溶蛋白和谷蛋白。将这些成分分别添加至小麦粉中后，评估了其理化性质、糊化特性、蛋白质二级结构以及湿面条的品质特性。研究结果表明：添加麦醇溶蛋白可缩短麸质的形成与稳定时间，增加β-转角、弱结合水及游离巯基的含量，从而降低麸质网络的连续性，同时增强湿面条的黏附性和内聚力；而添加谷蛋白和麸质则延长了麸质的形成与稳定时间，并增加了有序结构（α-螺旋和β-转角）的总量。此外，强结合水含量显著增加，游离巯基减少，导致麸质网络更加连续、孔隙率降低，湿面条的硬度和劲度得到显著提升。本研究阐明了麸质蛋白成分对小麦粉及湿面条品质特性的影响，表明麸质蛋白具有提升面粉制品品质的潜力。

前言

面条起源于中国，是包括中国、日本和韩国在内的许多亚洲国家的主食之一，因其独特的风味和丰富的营养价值而深受消费者青睐。随着人们生活水平的提高，人们对面条的颜色、香气、口感以及质地和风味的需求日益增长。新鲜湿面条（FWNs）与其他面条产品相比具有更高的含水量，这使得其面筋形成更为充分，从而呈现出嚼劲十足且口感顺滑的特点。因此，新鲜湿面条越来越受到消费者的欢迎，并具有巨大的市场潜力。

麸质通常是小麦淀粉的副产物，由于其具有吸水性、黏弹性及延展性，被认为是影响面团特性、加工性能及最终产品质量的最重要因素之一。麸质通常是小麦淀粉的副产物，由于其具有吸水性、黏弹性及延展性，被认为是影响面团特性、加工性能及最终产品质量的最重要因素之一。麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是麸质蛋白的主要组成成分，其中麦醇溶蛋白是一种单体蛋白，其分子量范围为30~80 kDa。谷蛋白在面团的延展性和黏度中起着重要作用。谷蛋白是一种分子量为104~106 Da的聚合蛋白，对面团的强度和弹性具有关键影响。在面团搅拌过程中，醇溶蛋白通过非共价键力与谷蛋白中的二硫键结合，形成三维网络结构。醇溶蛋白和谷蛋白的含量、比例及结构在很大程度上决定了面团的性能及最终产品的品质。不同小麦品种的醇溶蛋白和谷蛋白含量与比例也存在差异，从而导致面团弹性与延展性各异，并影响加工品质。研究谷蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白肽的主要方法是从小麦粉中分离这些成分。相关研究通常通过调控总蛋白中醇溶蛋白与谷蛋白肽的比例，同时保持总蛋白与淀粉的比例恒定。研究发现，在总蛋白含量恒定的情况下，谷蛋白肽/醇溶蛋白比例越高，白盐面条的硬度就越大。采用重组方法研究了面筋成分对面包品质的影响，实验结果表明：煮制后面包的硬度与Mixolab参数的形成时间高度相关。学者们还从遗传学角度探讨了单一蛋白质亚基的组成及其对面团和面粉产品质量的影响，早期研究更侧重于麦醇溶蛋白亚基而非高分子量麦谷蛋白亚基。

除了蛋白质和淀粉外，小麦粉还含有其他含量相对较低的成分，如灰分、脂质和酶类。尽管这些成分的比例较低，但它们对面条品质的影响各不相同。研究发现，虽然经分离重组处理后，由原生面粉和复原面粉制成的面条品质极为相似，但在面条的外观状态和加工性能方面仍存在某些差异。因此，为排除其他因素的影响，本研究在小麦粉中添加了从同种小麦粉中提取的分离型麸质、醇溶蛋白和麦谷蛋白，制备了一系列混合面粉，其蛋白质、麸质及各成分含量均高于传统小麦粉。该方法旨在探究标准小麦无法实现的测试结果，更精确地评估麸质及其成分对面条品质的影响，并提升全麦面条（FWNs）的品质。本研究可为国产优质小麦专用面粉的生产提供参考依据，并为全麦面条专用面粉的研究奠定理论基础。

结果与讨论

麸蛋白及其组分对面粉糊化性能的影响

糊化特性常被用于评估小麦及小麦粉的质量。表1展示了添加麸质及其组分后小麦粉的糊化特性。对照组小麦粉的PV（1 330.50 cP）、TV（1 134.50 cP）、BD（196.00 cP）、FV（1 726.50 cP）和SV（592 cP）值均为最高。随着麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质的添加，PV、TV、BD、FV和SV均显著降低（P < 0.05）。有研究蛋白质含量与PV值呈负相关；部分学者还认为小麦粉中淀粉含量越高，其糊化黏度值越大。本研究中，PV值随3 种蛋白质添加量的增加而逐渐下降，这一趋势可能源于添加麸质及其组分后体系中蛋白质含量升高，阻碍了淀粉分子间的相互作用；同时，蛋白质会与淀粉颗粒竞争水结合能力。BD反映了小麦粉在加热过程中的稳定性：研究发现，添加麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质后小麦粉的热糊化稳定性均有所提升。回弹度通过FV减去最低黏度计算得出，可反映面团的老化程度。添加麸质及其组分后，体系中的蛋白质含量有所增加，同时增强了蛋白质与淀粉之间的相互作用，这有助于维持淀粉结构的稳定性、抑制淀粉分子的重新聚集并降低糊化程度。随着小麦粉糊逐渐冷却，淀粉分子重新排列形成凝胶，黏度随之升高至FV值。FV值由淀粉含量及直链淀粉/支链淀粉比例等因素决定；直链淀粉的积累会导致FV值上升。当添加的麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质用量分别为2.0 g时，FV值分别下降了5.53%、3.74%和5.33%。表1显示，三种蛋白质的添加在一定程度上缩短了糊化峰值时间，但差异不显著；同时糊化温度也有所升高。此外研究发现，与谷蛋白和麸质相比，麦醇溶蛋白对改善小麦粉糊化性能指标的影响更为显著，这是因为作为小分子蛋白质的麦醇溶蛋白更容易与支链淀粉形成复合物，从而削弱淀粉的糊化特性。

表1麦胶蛋白及其亚组分对面粉糊化特性及流变学特性的影响

麸质及其成分对面团流变学特性的影响

面团的流变学特性在小麦粉制品的加工与生产过程中起着重要作用。表1展示了添加麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质对面团流变学特性的影响。随着麦醇溶蛋白添加量的增加，DT和ST均呈现下降趋势：当添加2.0 g麦醇溶蛋白时，DT从3.36 min降至2.67 min，ST则从6.85 min降至4.70 min。结果表明，麸质蛋白的质量下降，面团的揉捏阻力减弱，这是由于麦醇溶蛋白的添加导致DT和ST降低。随着谷蛋白和麸质的添加，DT和ST均有所提升，其中ST的提升尤为显著（P < 0.05）。三种蛋白质的添加显著提高了面团的水活度（WA）（P < 0.05），从而改善了小麦粉制品的质地特性。

C2指标反映了蛋白质弱化程度，添加麦醇溶蛋白后C2值逐渐降低；相反，添加麦谷蛋白和麸质后C2值则逐渐升高。这一现象的原因可能是：麦醇溶蛋白、麦谷蛋白和麸质的添加改变了小麦粉体系中麦醇溶蛋白与麦谷蛋白的比例，大量研究表明麸质蛋白中的麦醇溶蛋白/麦谷蛋白比例对面团的流变性能具有重要影响。该结果也与先前关于麸质蛋白及其组分对小麦粉蛋白质含量、湿麸质含量及麸质指数等品质特性影响的研究结论一致。C3、C4和C5指标分别反映淀粉的糊化和回生特性。如表1所示，随着麸质及其组分含量的增加，面团的C3、C4和C5值逐渐降低，这一变化趋势与小麦粉面团特性指标的变化规律完全一致。

麸质及其组分对麸质蛋白二级结构的影响

在傅里叶变换红外光谱中，酰胺I吸收带（1 600~1 700 cm-1）的理论研究已较为成熟，常被用于鉴定蛋白质的二级结构。表2揭示了谷蛋白、麸质及麦醇溶蛋白对蛋白质二级结构的影响：添加谷蛋白和麸质后，β-折叠和α-螺旋含量增加，导致蛋白质分子中有序结构（α-螺旋+ β-折叠）的比例较原面粉显著提高（P < 0.05），而无序结构β-转角含量则下降。α-螺旋是一种稳定、坚韧且具有弹性的结构，其含量对麸质的硬度和弹性具有重要影响；β-折叠含量越高，麸质强度越强；β-转角和无规卷曲的稳定性较低。这些结果表明，添加谷蛋白和麸质可提高蛋白质组分的交联度及蛋白质分子内与分子间的相互作用，从而增强蛋白质二级结构的稳定性，形成更致密的麸质结构，最终改善小麦粉的流变性能。随着麦醇溶蛋白添加量的增加，β-折叠逐渐转化为无规卷曲和β-转角。此外，与谷蛋白和麸质相比，添加了麦醇溶蛋白的麸质蛋白中β-转角的含量显著高于另外2 种蛋白质，这可能是由于麦醇溶蛋白属于球状蛋白，而谷蛋白主要由大分子聚合物构成，且β-转角通常出现在球状蛋白表面。

表2麦胶蛋白及其亚组分对麦胶蛋白二级结构的影响（%）

麸质及其成分对FWN颜色的影响

对于新鲜面条而言，明亮的白色最为理想，而深色或灰色外观会显著降低消费者的接受度。如图1和表3所示，当FWN片材煮熟后，其L*、a*和b*值均有所下降，表明面条颜色变深，红色和黄色成分减少，整体呈现向绿色和蓝色偏移的趋势。无论是生面条还是熟面条，添加3 种蛋白质均能显著提升FWN的L*值：生面和熟FWN片材的L*值随麦醇溶蛋白和面筋蛋白添加量的增加而显著上升；而FWN的L*值则先随谷蛋白含量增加而升高，随后下降。面条色泽是多酚氧化酶活性、研磨工艺、添加剂等多种因素共同作用的结果。本实验中，有2 个关键因素影响着面条色泽：首先，水分含量升高会导致面条变暗；其次，谷蛋白中的某些亚基会对面条色泽产生负面影响。尽管大量研究指出高蛋白含量会对面条色泽产生不利影响，但也有学者发现了例外情况。本研究发现，添加3 种蛋白质不仅提高了小麦粉的蛋白质含量，还改善了FWN的亮度—这可能是因为添加麦醇溶蛋白、谷蛋白和面筋后小麦粉的水分含量有所增加。在制作FWN的过程中，添加到小麦粉中的水量保持恒定，因此面团的水活度降低，从而抑制了面粉中PPO和酚类底物的反应活性，进而减轻了FWN的褐变现象。当谷蛋白添加量超过1.0 g时，FWN的亮度值显著下降，这可能是由于某些谷蛋白亚基含量增加，对FWN色泽产生了不利影响。同时，谷蛋白的颜色比醇溶蛋白和面筋蛋白更深。

图1 谷蛋白、谷蛋白样蛋白及麸质对FWNs颜色的影响

麸质及其成分对FWN质地特性的影响

偏好新鲜美味食品的消费者通常会优先考虑FWN的质地特性。图2展示了添加麸质及其成分对FWN质地特性的影响。麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质的添加对FWN的质地具有显著影响：当谷蛋白和麸质的添加量为2.0 g时，FWN的硬度分别从4 868.69 g显著提升至5 351.55 g和5 246.13 g；相反，添加麦醇溶蛋白会使硬度显著下降，添加量为2.0 g时硬度降低15.79%。这一现象可能源于麸质和谷蛋白增强了面团结构，导致70%压缩率所需的压力增大；而麦醇溶蛋白则会削弱面团结构，从而降低硬度。现已明确，谷蛋白在面团的延展性和黏度方面起关键作用，同时对面团的强度和弹性具有重要影响。黏附性是指面条与探针分离的能力—随着麦醇溶蛋白添加量的增加，面条与探针的分离难度增大，黏附力从对照组的136.62 g上升至2.0 g时的171.99 g。添加谷蛋白和麸质可增强FWN的延展性，并削弱FWN的黏附力，从而使面条不易黏附于探针。添加谷蛋白和麸质后，FWM的黏附力分别从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）。面条的内聚性和延展性与麦醇溶蛋白相关，而谷蛋白能赋予面条弹性。随着小麦粉中麦醇溶蛋白含量的增加，面条的内聚力显著提升：当添加2.0 g麦醇溶蛋白时，FWN的内聚力从对照组的0.809 g增至0.876 g；而添加谷蛋白和麸质后，FWN的内聚力分别降至0.793 g和0.786 g（添加2.0 g）。对于FWN而言，麦醇溶蛋白含量的增加会显著降低其硬度，但谷蛋白和麸质蛋白的添加效果相反：添加2.0 g谷蛋白和麸质后，FWN的硬度分别提高了15.47%和12.71%。

图2 麦胶蛋白及其亚组分对全麦粉（FWNs）质地特性的影响。(A)醇溶蛋白，(B)麦谷蛋白，(C)麦胶蛋白

麸质及其成分对FWNs水分分布的影响

表3列出了通过LF-NMR测定的各处理组FWN中的水分分布情况。研究发现，FWN的弛豫时间可分为3 个峰：T21（0.1~10.0 ms）、T22（10~100 ms）和T23（100~1 000 ms），表明水分存在于3 种不同状态。FWN中强结合水、弱结合水和游离水的相对含量分别由这3 个峰面积的比例A21、A22和A23表示。

实验结果如表3所示：在FWN中，弱结合水是水的主要存在形式。向小麦粉中添加麦胶蛋白和麸质后，强结合水的相对含量显著增加，同时弱结合水明显减少（P < 0.05）。这表明麦胶蛋白和麸质的添加促使蛋白质和淀粉等大分子间的弱结合水转化为强结合水。这种转化有利于改善面条结构，增强其与麸质蛋白或淀粉的结合力。其机制可能是：麦胶蛋白和麸质增强了麸质蛋白的结构完整性和强度，使麸质蛋白能直接与水分子结合，从而提升其截留水分子的能力。麸质蛋白结构越稳定，其与水的结合越紧密，深层结合水的比例也越高。对于麦胶蛋白而言，当添加量为2.0 g时，A21比例从10.80%降至8.69%，A22比例从88.77%升至90.98%，表明FWN中强结合水向弱结合水的转化损害了麸质蛋白的结构完整性和强度。此外，该结果与先前研究一致：麦胶蛋白的添加增加了二级结构中无序结构的β-转角含量。

表3麦胶蛋白及其亚组分对FWNs颜色及水分分布的影响

麸质及其成分对FWNs游离巯基的影响

游离巯基（−SH）含量可作为面条中蛋白质聚集的指标。巯基含量降低通常意味着硫硫键（S−S键）形成增加，从而增强蛋白质的结构稳定性。如图3所示，添加麦醇溶蛋白后，全麦面条（FWNs）中的巯基含量显著升高；然而，添加麦胶蛋白和麸质则显著降低了面条中的巯基含量（P < 0.05）。这表明麦胶蛋白和麸质的存在促进了蛋白质的交联反应，加速了游离巯基与二硫键之间的交换过程，最终强化了麸质网络结构。部分学者指出，烹饪过程对巯基含量影响更大，且热效应可促进此类交换反应。

图3 麦胶蛋白及其组分对FWNs中游离巯基的影响。不同小写字母表示差异具有统计学意义（P< 0.05）

麸质及其成分对FWNs微观结构的影响

FWNs的内部结构可通过扫描电子显微镜（SEM）进行直观观察。图4展示了分别添加麦醇溶蛋白、谷蛋白和麸质后的面条微观结构。与对照组相比，添加更多麦醇溶蛋白会导致麸质网络结构减弱，表现为孔隙增大且暴露的淀粉颗粒数量增加，表明麸质网络连续性较差。添加谷蛋白和麸质后，FWN表面逐渐变得更为均匀致密，淀粉颗粒主要以分散形式存在于麸质网络中。这2 种蛋白质的添加可缩小蛋白质与麸质网络之间的间距。当2 种蛋白质均以2.0 g添加量时，麸质网络结构对淀粉颗粒的包裹紧密度达到最佳，这与麸质指数及蛋白质二级结构含量的变化密切相关。

图4 麦胶蛋白及其组分对FWNs微观结构的影响

结论

研究表明，添加麸质蛋白显著降低了小麦粉的黏性特性，同时提高了其水吸收率（WA）。添加了谷蛋白和麸质蛋白的样品中，麸质蛋白的二级结构更为有序稳定，麸质网络也呈现更连续的状态，从而显著改善了全麦粉（FWNs）的质地。此外，这2 种蛋白的添加显著增加了强结合水含量，明显降低了游离巯基含量；而添加麦醇溶蛋白则表现出相反的趋势。更重要的是，与对照组相比，添加这3 种蛋白后，全麦粉在烹饪前后的色泽均得到显著提升。综上所述，添加麸质蛋白及其组分后，小麦粉的黏性特性、麸质蛋白的二级结构以及水分分布的变化对全麦粉的质量具有至关重要的影响。当添加2.0 g谷蛋白时，全麦粉的质量特性达到了最优水平。

总体而言，考虑到成本和生产工艺，小麦麸质是一种市售且成本效益高的原料，通常作为小麦淀粉加工的副产品大量生产。因此，在小麦粉中添加小麦麸质是提升面粉产品质量最具经济可行性且易于实施的策略。

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

文章翻译：罗敬（实习）

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国安徽合肥召开。

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