魔芋葡甘聚糖调控不同筋力小麦面团特性及面筋蛋白聚集行为研究

魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,KGM)可作为一种食品添加剂以改善面团特性及面制品品质。此外,KGM作为一种可溶性膳食纤维,可增加人体的饱腹感,减少热量及营养物质的吸收,降低胆固醇,有预防肥胖的作用,故KGM可大量应用于面制品中以制作低热量的面制食品。然而,KGM的加入会使得面制品的理化特性和食用品质发生变化,这将限制了KGM在面制品中的应用。本课题研究了KGM对低、中、高三种不同筋力小麦面团特性及面筋聚集行为的影响,分析了面团的质构特性、拉伸特性及面筋聚集特性,探明了面筋蛋白组成、交互作用及结构变化,阐明KGM调控不同筋力小麦面筋蛋白聚集行为的物质基础。本研究对指导KGM在面制品中的应用具有重要意义。主要研究结果和结论如下:KGM对小麦面团特性的影响结果显示:KGM替代率为2%时,低、中、高三种筋力小麦面团的硬度达到最高分别为1510.36 g、2185.26 g和2813.95 g;随着KGM替代率的增加,低、中、高三种筋力小麦面团的黏着性和延伸性逐渐升高,而面团的拉伸曲线面积、拉伸阻力和拉伸比例逐渐降低,其中拉伸曲线面积降低至54 cm~2、68 cm~2和120 cm~2,拉伸阻力降低至206 BU、218 BU和271 BU;拉伸比例降低至1.4、1.3和1.3;随KGM替代率的升高,三种筋力小麦粉的PMT逐渐缩短,2%和5%KGM替代时,三种筋力小麦粉的MT和Ag E逐渐上升,但随着10%KGM的加入而下降。KGM对小麦面筋蛋白组成的影响结果显示:10%KGM处理条件下,面筋蛋白亚基分子量分布在15-25 k Da处略有减少外,低、中、高三种不同筋力小麦面筋蛋白亚基的分子量分布并无明显变化;排阻色谱(SE-HPLC)分析结果进一步证明了KGM并未使面筋蛋白各亚基发生变化;在KGM替代率为2%和5%时,低筋小麦面筋蛋白中的中α-和γ-醇溶蛋白的含量分别降低了1.5%和8%,KGM替代率增加至10%时,α-和γ-醇溶蛋白的含量又增加至46.27%。而对于中筋小麦面筋蛋白而言,随着KGM替代率的增加,HMS亚基的含量从15.72%显著降低至13.59%;且在高筋小麦面筋蛋白中,D-LMS、HMS和B/C-LMS的含量逐渐减少。随着KGM替代率的升高,低、中、高三种不同筋力小麦的麦谷蛋白大聚体含量均逐渐降低,这将不利于面筋蛋白的聚集。KGM对小麦面筋蛋白交互作用力的影响结果显示:未添加KGM时,小麦粉的筋力越强,面筋蛋白中游离巯基越少,二硫键含量越高;与对照相比,当KGM替代率高于5%时,低、中、高三种筋力小麦面筋蛋白游离巯基明显增多,二硫键含量减少;此外,随着KGM替代率的升高,低、中、高三种筋力小麦面筋蛋白中的离子键、氢键及疏水相互作用力均略有增强;未添加KGM时,低、中、高三种筋力小麦面筋蛋白表面的Zeta电位的绝对值分别为7.29 m V、7.23 m V和6.86 m V,当KGM替代率大于5%时,低、中General medicine、高三种筋力小麦面筋蛋白表面负电荷均明显增多,使面筋蛋白表面静电斥力增大,表明KGM是抑制面筋蛋白分子聚集的重要原因。随着KGM替代率的升高,低、中、高三种筋力小麦GMP中二硫键含量逐渐降低,表明KGM可通过破坏GMP中的二硫键抑制面筋蛋白聚集。KGM对小麦面筋结构及GMP粒度分布的影响:KGM使得低筋小麦面筋蛋白中a-螺旋结构减少,b-折叠结构增多,促进了面筋结构的稳定性。然而,KGM使中筋小麦面筋蛋白中部分a-螺旋结构解旋为无规则卷曲结构,破坏了面筋结构的有序性。10%KGM致使高筋小麦面筋蛋白中b-转角减少到12.84%,a-螺旋和无规则卷曲结构分别增加至23.65%和16.69%,破坏selleck合成了面筋结构的稳定性。与对照相比,10%KGM使低筋小麦面筋的网状结构连续性增强,却严重破坏了中筋和高筋小麦面筋的网状结构。KGM替代率较高时(10%),低筋小麦中小粒径GMP颗粒发生聚集,形成更多的中粒径点击此处和大粒径GMP颗粒;与低筋小麦相反,中筋和高筋小麦的中粒径及大粒径GMP颗粒发生解聚,形成更多的小粒径GMP颗粒。综上所述,当KGM替代率较高时,低筋小麦的面筋蛋白分子可能是通过氢键和KGM分子发生结合,促使小粒径GMP颗粒聚集,形成更多的中粒径和大粒径GMP颗粒,且面筋蛋白中部分a-螺旋转变为稳定的b-折叠结构,进而获得稳定性和连续性较强的面筋网络结构;与低筋小麦相反,KGM破坏了中筋和高筋小麦面筋蛋白中的二硫键,增强了面筋蛋白分子表面的静电斥力,抑制了面筋蛋白分子的聚集,致使中粒径和大粒径GMP颗粒发生解聚,面筋蛋白中无规则卷曲结构增多,破坏了面筋结构的稳定性及连续性。本研究为KGM在面制品中的大量应用提供理论指导。