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抗冻蛋白对预发酵冷冻面团中蛋白质特性及水分状态的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-07
核心提示:随着面制品行业的快速发展,冷冻技术被越来越多的应用到面团生产中,冷冻面团技术得到迅速发展。
   随着面制品行业的快速发展,冷冻技术被越来越多的应用到面团生产中,冷冻面团技术得到迅速发展。但研究发现,冷冻面团馒头在冻藏后达不到新鲜馒头的品质,随着冻藏时间的延长,冷冻面团表面变得粗糙,成品质量下降。冻藏期间温度的波动会引起重结晶,破坏面筋蛋白结构,使冷冻面团品质下降。目前,食品界改善冷冻面团的品质和延长货架期主要依靠添加剂,抗冻蛋白(AFPs)是我国于2006年批准可用于冷冻食品的新型添加剂。国内对于AFPs的研究虽然已有不少,但大多集中在面包生产中,将其应用于传统中式蒸煮冷冻面制品的研究相对较少。
 
  来自河南农业大学食品科学技术学院的姬成宇、石媛媛和李梦琴等人旨在探讨冻藏和冻融循环条件下AFPs对冷冻面团蛋白质特性、水分状态等的影响,揭示AFPs在冷冻面团冻藏和温度波动条件下稳定冷冻面团品质的作用效果和内在机理。为AFPs提高传统中式蒸煮冷冻面团产品质量提供一定理论依据。
 
  1.冻藏期AFPs对冷冻面团游离巯基和二硫键含量的影响
 
  随着冻藏时间的延长,预发酵冷冻面团中游离巯基含量均上升,二硫键含量逐渐减少。由此可见,冷冻面团中的二硫键随着冻藏时间的延长发生断裂。
 
  相比较于空白面团,添加了AFPs冷冻面团的二硫键和巯基含量变化幅度较小,说明AFPs可以在冻藏过程中减少面团中二硫键的断裂,能较好地保护面筋蛋白的功能特性。
 
  2.冻融循环条件下AFPs对冷冻面团游离巯基和二硫键含量的影响
 
  随着冻融循环次数的增加,冷冻面团中游离巯基含量上升,在冻融循环5 次后,添加AFPs冷冻面团游离巯基含量比空白面团有所降低;相反地,冷冻面团中二硫键含量降低,在冻融循环5 次后,比空白面团二硫键含量有所增多,说明AFPs的加入降低了预发酵冷冻面团中二硫键的断裂。
 
  冻融循环过程中预发酵冷冻面团中游离巯基和二硫键变化趋势与冻藏过程相同,但变化幅度均高于冻藏过程,说明冻融处理对冷冻面团中二硫键的破坏更明显。
 
  3.AFPs对冷冻面团SDS-PAGE的影响
 
  冻藏和冻融循环处理下,100 kDa上下有3 条清晰的条带,表示这部分的亚基分子质量最大,迁移率最慢,颜色较浅,属于HWM-GS;30~70 kDa之间的图谱颜色较深,含量较高,在凝胶上迁移速率较快,分子质量较小,属于LMW-GS和醇溶蛋白。观察冻藏和冻融循环SDS-PAGE图发现条带数目、相对迁移率等均无明显的变化,这说明冻藏和冻融循环对于冷冻面团蛋白质的亚基无明显影响,且添加AFPs对冷冻面团亚基无影响。
 
  4.冻藏条件下AFPs对冷冻面团蛋白质二级结构的影响
 
  经过90 d冻藏后,1617 cm-1处的分子间β-折叠的含量随冻藏时间的延长呈上升趋势,1669 cm-1处的β-转角含量呈下降趋势,而反向平行β-折叠、α-螺旋、无规则卷曲和1683 cm-1处的β-折叠这4 种二级结构的含量在冻藏过程中有小幅度波动,但变化不明显。说明冻藏会影响面团蛋白质的分子间β-折叠和β-转角的含量,而随着β-转角的减少,分子间β-折叠增加,可能是β-转角在冻藏过程中转化为了β-折叠。
 
  添加AFPs面团中的蛋白质二级结构变化较空白面团低,表明AFPs的加入能够保护面团中蛋白质分子间的氢键作用,且保护β-转角不受冰晶的破坏。
 
  5.冻融循环条件下AFPs对冷冻面团蛋白质二级结构的影响
 
  冻融循环过程中2 种面团的β-折叠含量均呈上升趋势,β-转角含量呈下降趋势,这与冷冻面团在冻藏条件下二级结构变化趋势一样,但冻融循环条件下2 种二级结构的变化幅度明显大于冻藏过程,AFPs冷冻面团β-折叠降低幅度较空白组小。与冻藏过程不同的是,冻融循环过程中α-螺旋含量呈下降趋势。冻融过程由于温度的不断波动及外界压力的变化,导致水分迁移及重结晶,大冰晶数量增多,对蛋白质中的氢键起到破坏作用,使得蛋白质的亲水和疏水残基暴露出来,蛋白质分子间和分子内出现新的分子交联,从而改变了蛋白质的二级结构。
 
  6.冻藏期间AFPs对冷冻面团失水率的影响
 
  预发酵冷冻面团随着冻藏时间的延长失水率显着提高,冻藏15 d后,空白组失水率显着增加。对比可知,AFPs冷冻面团失水率升高趋势明显缓于空白组,说明在冻藏过程中,AFPs可以提高面团的持水力,有效地减少冷冻面团水分的减少。
 
  7.冻融循环条件下AFPs对冷冻面团失水率的影响
 
  随着冻融循环次数的增加,预发酵冷冻面团的失水率显着提高。多次冻融处理后,AFPs冷冻面团失水率均低于空白组,说明AFPs的加入能够减缓冻融循环中冷冻面团水分的流失。
 
  8.冻藏条件下AFPs对冷冻面团水分分布状态的影响
 
  在弛豫图谱上有2 个拟合峰,其中第1个峰T21在1~3 ms之间,表征的是与蛋白质、淀粉等大分子物质紧密结合的水分,这部分水的流动性最弱,称为结合水;第2个峰T22在8~13 ms之间。
 
  冷冻面团T2值随着冻藏时间的延长逐渐增大,水分流动性增强,说明冻藏过程加速了冷冻面团中水分的移动。在冻藏30 d后,横向弛豫时间明显增大(P<0.05),其中结合水含量下降,半结合水含量升高,冻藏60 d后,结合水与半结合水峰几乎重合,半结合水含量明显增加。
 
  AFPs冷冻面团与空白组变化趋势相同,与空白组相比,添加AFPs的豫驰时间T2值有所下降,冻藏60 d后还能检测到结合水峰,说明AFPs可以有效抑制面团中水分的迁移,提高冷冻面团在冻藏期间的稳定性。
 
  9.冻融循环条件下AFPs对冷冻面团水分分布状态的影响
 
  冻融循环3 次后,两组冷冻面团T21和T22的峰位置基本没有发生变化,冻融循环4 次后,空白组T22值明显增大,面团中水分流动性显着提高,添加AFPs后,T22值基本不变,表明AFPs能够减弱冻融循环对冷冻面团水分流动性的影响。
 
  此外,随着冻融循环次数的增加,冷冻面团中结合水含量逐渐减少,半结合水含量显着增加(P<0.05),而与空白组相比,添加AFPs后,面团结合水和半结合水含量变化较空白组小,这说明AFPs可以降低冻融循环过程中面团水分的流动性,减少水分的迁移。
 
 
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