β-葡聚糖对大麦发酵面制品品质的弱化机制研究

Barley with special flavour is rich in nutrition. China is rich in barley resources which are in low price but best in quality. But compared with wheat flour, barley flour is able to form hard plastic dough rather than a iscoelastic dough. Especially when the supplementation of wheat flour with barley flour is more than 30%, it will cause a significant decrease in quality of fermented flour products like bread. Our previous research has shown that β-glucan rich in barley is one of the main factors that barley flour caused deterioration in the bread quality, however the weakening mechanism is not clear by now. So, barley-wheat blended flour and β-glucan/gluten mixed-systems are selected as research objects in this paper, to pinpoint the dynamic distribution regularity of β-glucan and gluten in dough during mixing and proofing phase combined with CLSM, ITC, CD, and Carbon-13 NMR, and to explore the molecular interactions betweenβ-glucan and gluten; meanwhile, the combination-dissociation and migration regularity of water betweenβ-glucan and gluten is elucidated by DSC and LF-NMR. As a result, the root weakening cause of β-glucan on fermented flour products quality is revealed, which can provide basis theory for improving the quality of barley flour fermentation.

大麦营养丰富，风味独特，是谷物中的全价营养食物。我国大麦资源丰富，价格低廉，品质优良，极具开发潜力。但与小麦粉相比，大麦粉很难形成具有粘弹性的面团，而只能形成可塑的硬面团，尤其当大麦粉替代小麦粉的比例≥30%时，面包等发酵面制品品质急剧下降。前期研究发现，大麦中富含的β-葡聚糖是弱化大麦发酵面制品的重要因素之一，但其弱化机制尚不明确。因此，本项目拟分别以大麦-小麦混合粉面团体系和β-葡聚糖/面筋蛋白混合体系为研究对象，采用扫激光共聚焦显微镜、微量热技术、圆二色谱、和13C核磁共振波谱等技术，明确β-葡聚糖及面筋蛋白在面团搅拌、醒发阶段中的动态分布规律，探究β-葡聚糖与面筋蛋白分子之间的相互作用；结合低场核磁共振技术和差示扫描量热法分析β-葡聚糖影响面团中水分分布的规律，综合揭示β-葡聚糖弱化发酵面制品品质的根本原因，为改善大麦发酵面制品品质提供理论依据。

大麦中富含的β-葡聚糖是影响大麦发酵面制品品质的重要因素之一。大量 β-葡聚糖的存在可抑制面团面筋蛋白网络结构的形成与发展，同时影响面团中水分分布及迁移情况。但 β-葡聚糖是如何影响面团中水分迁移，及其在面筋蛋白网络结构形成与发展过程中的弱化机制均还不明确。本课题主要针对大麦β-葡聚糖对面筋蛋白结构影响及与水分的结合与解离规律，开展了 β-葡聚糖降低大麦发酵面制品品质的作用机制研究，以期为解决大麦食品加工的关键技术问题提供支撑，并为促进我国大麦食品的开发与推广增加动力。结果如下：①当 β-葡聚糖的添加量≥0.5%时，小麦粉湿面筋含量显著下降、面团的发酵性能明显降低；当β-葡聚糖添加量≥1.5%时，面筋蛋白网络结构明显变得不连续、不规则、孔隙显著变小，结构越来越紧密。②随着面团（30%大麦-70%小麦混合粉面团）搅拌时间的延长及面团的醒发，β-葡聚糖逐渐“暴露”，在体系中的分布越来越多，并覆盖在面筋蛋白网状结构之上，同时面筋蛋白变得不规则，不连续，大量淀粉颗粒外露，面筋蛋白网状结构遭到破坏。③一定量β-葡聚糖的存降低了二硫键的稳定性，将麦谷蛋白分子间的二硫键还原成自由巯基，阻碍麦谷蛋白分子的交联和聚集；β-葡聚糖将蛋白的 β-折叠结构转化为无序的无规则卷曲结构，使面筋蛋白的网络结构变得松散无序，影响面筋蛋白粘弹性和网络结构的形成；同时使面筋蛋白热稳定性下降；β-葡聚糖通过侧链上的羰基（C＝O）和双键碳（C=C）等吸电子基团对酪氨酸苯环上的碳原子起作用影响面筋蛋白的网络结构。④β-葡聚糖改变了面团及面筋蛋白中水分的存在状态，β-葡聚糖的竞争性吸水作用，通过氢键作用使面筋蛋白脱水，从而使面团中的水分重新分布，阻碍面筋蛋白分子的聚集，使面筋蛋白难以形成粘弹性的面筋网络。