省自然科学基金|安徽农业大学汪名春教授、安徽省农业科学院朱培蕾副研究员:球磨处理酵母蛋白对生鲜面条品质特性的影响

本文获安徽省自然科学基金（2308085MC106）。

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摘要

为了探究球磨处理酵母蛋白（Yeast protein，YP）对生鲜面条品质特性的影响，使用行星球磨仪在不同处理条件（100 r/min处理10和40 min，以及500 r/min处理10和40 min）下对YP粉末样品进行处理，并对球磨处理YP样品的形貌、色泽和粒径进行了表征。在此基础上，将球磨处理YP添加到小麦粉中制作成生鲜面条，系统表征了YP面条的表观、微观、蒸煮、质构、感官以及消化等品质特性。结果表明，YP原样呈不规则球状大颗粒，D[4,3]为42.26 μm，与之相比，500 r/min球磨处理40 min的YP样品则呈不规则形状的细小颗粒且D[4,3]显著降低至5.04 μm（P<0.05）。与空白组相比，直接添加YP原样的面条各项品质下降，而随着球磨处理能量的增加，YP面条品质逐渐提高。其中，与添加YP原样的面条相比，添加500 r/min 40 min球磨处理YP的面条色泽从暗黄逐渐变为淡黄，面筋网络呈连续且致密的微观结构，吸水率和蒸煮损失率分别从64.91%和3.30%降低至61.19%和3.05%，坚实度和咀嚼度分别从2.656 N和2.923 J提升至2.967 N和3.600 J，淀粉消化率从67.3%降低至63.1%。与YP原样面条相比，添加500 r/min 40 min球磨处理YP的面条感官评分高、口感筋道、表面光滑且颜色的感官接受度更高。综上所述，球磨处理能够改善YP在面条中的应用效果，提升面条的整体品质。研究结果为YP在食品工业中的应用提供了理论依据，也为开发功能性面条产品提供了新的思路和方法。

作为最古老且有效的食品保鲜技术，低温贮藏在维持肌肉食品、水果和蔬菜的安全及质量方面发挥着关键作用，根据贮藏环境温度的不同，现代工业中通常以冷藏（0~4 ℃）和冷冻（低于−18 ℃）两种方式来提高产品的品质稳定性。近年来，与传统肉制品相比，调理牛排因其食用方便、营养均衡等优势，越来越受到消费者的青睐。调理牛排产品通常采用冷藏或者冷冻方式进行贮运销售。传统的冷藏技术货架期较短，难以进行长线的冷链运输；此外，尽管冷冻技术可以大幅度延长货架期，但是贮藏过程中冰晶的生长/再结晶会对肌肉组织造成剧烈的机械损伤，解冻后过多的汁液损失会直接损害行业的经济效益和消费者的健康需求。因此，有必要开发新型的低温保存技术以维持食品原有的品质。

近年来，随着生活水平提高，人们对高质量和低成本蛋白质的需求增加，而传统动植物蛋白质供应不足，促使研究者们致力于开发新型蛋白质替代品。酵母蛋白（Yeast protein，YP）是一种微生物蛋白，在2023年12月被国家卫生健康委员会批准作为新食品原料。YP包含8种人体必需氨基酸，其中异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸是其特征性氨基酸，且赖氨酸含量高达7.73%。这些必需氨基酸占总氨基酸的比例超过40%，完全符合FAO/WHO制定的优质蛋白质标准，有利于维持人体健康和生长发育。 

结果与分析

2.1   球磨对酵母蛋白微观、色差和粒径的影响 

采用SEM观察YP微观结构，结果如图1所示。YP原样呈现为大量不规则球状颗粒，每个颗粒由更细小颗粒聚集而成，表面突起且呈致密聚集状态，这与Wang等观察到的YP表面形貌一致。经BM500处理后，YP形成大量不规则形状的碎小颗粒，破碎程度变得彻底，这一现象与BM处理牡蛎蛋白的SEM观察结果相一致。采用激光粒度仪测定YP粒径尺寸，结果如表3所示。YP的D[4,3]和D[3,2]分别为42.26 μm和24.40 μm。值得注意的是，BM100处理后的YP样品D[4,3]和D[3,2]均略微增加，仍以较大颗粒为主，这一现象与SEM结果观察一致。这可能是因为低能量撞击使YP球状颗粒出现裂痕，但未能完全破碎，导致其粒径略微增加。相比于YP原样，BM500处理的YP粒径大幅降低，尤其是BM500-T40的D[4,3]和D[3,2]显著降低至5.04 μm和2.90 μm（P<0.05）。YP色差的测定结果如表3所示，色差参数中L*值代表亮度，数值越高代表颜色亮度越高；a*值代表颜色红绿倾向，正值表示偏红，负值表现偏绿；b*代表颜色黄蓝倾向，正值表现偏黄，负值表现偏蓝。随着BM处理能量的增加，YP的L*值和a*值分别从83.01和3.16显著增加至94.45和6.14，b*值从26.81显著降低至14.25（P<0.05），表明随BM处理能量的增加YP的亮度提高、色泽变浅。这一结果与YP表观呈现的色泽变化相一致，即BM处理使YP样品的颜色由黄棕色逐渐转变为浅黄色（图1）。 

图  1YP样品的表观和SEM图（500×）

Figure  1.Appearance and SEM image of YP samples after BM treatmrnt (500×)

注：（a）~（e）分别代表YP原样、BM100-T10、BM100-T40、BM500-T10和BM500-T40。

表  3YP样品的粒径和色差参数

Table  3.Particle size and color difference parameters of YP samples

以上结果表明，高能量的BM处理对YP产生更大的冲击力，从而改变YP颗粒形态和大小，使其从致密的球状结构转变为不规则细小颗粒，同时使YP样品色泽变浅。 

2.2球磨酵母蛋白对面条表观和色差的影响

面条颜色是消费者接受度的关键因素之一。研究表明，消费者通常偏好亮白色的面条，因为这种颜色通常与产品的新鲜度和高品质呈正相关。 

采用相机拍摄了生鲜面条的表观照片，结果如图2所示。可以观察到空白组面条呈亮白色，YP原样制作的面条呈现出暗黄色。随着BM处理能量的增加，尤其是添加BM500-T40处理的YP制作的面条呈淡黄色，最接近空白对照组。 

图  2面条样品的表观图

Figure  2.Appearance of noodle samples

注：（a）~（f）分别指未添加YP、添加YP原样、BM100-T10、BM100-T40、BM500-T10和BM500-T40制作成的面条。

采用色差计测定了面条的色差，结果如表4所示。空白组面条的L*和b*值分别为90.41和7.67，添加YP原样制作的面条其L*值降低至89.03，b*值增加至11.25，说明YP的引入会导致面条表观色泽亮度变暗，颜色变黄。随着BM处理能量的增加，面条L*值从89.03增加至89.89，b*值从11.25降低至9.43，这是因为YP原样呈黄棕色，随着BM处理能量的增加颜色逐渐变成淡黄色，所以面条色泽在加入酵母蛋白后先变深后变浅是受到酵母蛋白颜色本身影响，这一结果与王贝贝等将亚麻籽粉添加到面条里导致面条颜色发生变化的原因一致。因此，相比于直接添加YP原样，经BM处理的YP能显著提升面条的色泽和亮度（P<0.05）。 

表  4面条样品的色差参数

Table  4.Color difference parameter of noodle samples

2.3   球磨酵母蛋白对面条横截面形态的影响

采用扫描电镜分别在200×和500×放大倍数下观察生面条与熟面条的横截面形态，实验结果如图3所示。空白组中放大200×和500×的生面条内部基质形成的网络结构黏附于淀粉颗粒表面，结构紧密，没有空隙，这一结构特征与已报道的面条微观结构的SEM观察结果相近。在添加YP原样的生面条中观察到淀粉颗粒与面筋网络之间空隙较多，结构松散。随着BM处理能量增加，YP被破碎成不规则细小颗粒后均匀地嵌入到面筋网络中，从而提升网络的连续性与致密性。尤其是添加BM500-T40处理的YP制作的面条时，面筋网络形成连续致密的结构，均匀地将淀粉颗粒包裹。 

图  3面条样品的SEM图（200×和500×）

Figure  3.SEM image of noodle samples (200× and 500×)

另一方面，在蒸煮过程中，淀粉颗粒吸水膨胀并糊化，与凝固的面筋蛋白相互作用，最终形成多孔复合凝胶结构。其中放大200×和500×后的熟面条在添加YP原样后呈现出多孔疏松结构，而添加经BM处理后的YP制成面条结构更为致密光滑，孔隙变少。这是因为BM处理后的YP粒径更小，这种细小的颗粒填充到面筋网络里导致其孔隙减小，减少面条在烹饪过程中淀粉的流失，使面条质地变得坚实，这与后续质构特性评估的结果一致。 

2.4   球磨酵母蛋白对面条蒸煮特性的影响

表  5面条样品的吸水率和干物质损失率

Table  5.Water absorption rate and dry matter rate loss of noodle samples

2.5   球磨酵母蛋白对面条质构特性的影响

表  6面条样品的质构特性

Table  6.Textural property of noodle samples

2.6   球磨酵母蛋白对面条感官评分的影响

感官评价以坚实度、弹性、光滑性、食味、表面状态和色泽等指标为基础，能够综合体现面条的感官属性，是面条整体品质评定的重要依据。通过对添加不同BM处理的YP制成的面条进行感官评价，获得了面条的感官指标，结果如图4所示。与空白组相比，YP原样面条的色泽评分显著降低（P<0.05）；而BM处理的YP面条色泽评分相比于YP原样面条则显著提高。整体上来看，相较于添加YP原样，BM500-T40处理的YP面条在弹性和光滑性方面表现更优，综合评分最高。这是因为BM处理后的YP颗粒细小，其在面条中分布更加均匀，从而使面条口感更加细腻和柔韧。综上，相较于添加YP原样的面条，BM处理的YP面条感官品质明显改善，并随BM处理能量的增加其整体品质逐渐接近白面条。 

图  4面条样品的感官评分

Figure  4.Sensory evaluation score of noodle samples

注：（a）~（g）分别代表坚实度、弹性、食味、表面状态、光滑性、色泽和综合评分。

2.7   球磨酵母蛋白对面条中淀粉消化特性的影响

添加不同BM处理YP的面条中淀粉消化率如图5所示。其中，空白组消化率最终为59.1%，添加YP原样、BM100-T40和BM400-T40制作的面条淀粉消化率分别为67.3%、65.3%和63.1%。与空白组相比，添加YP原样制作的面条淀粉消化率最高，这是由于YP的加入改变了面条的微观结构特性，其形成的多孔结构增加了淀粉酶与底物的接触面积，从而提高了淀粉的酶解效率。随着BM处理能量的增加，添加BM处理的YP制作的面条消化率逐渐降低，此时面条坚实度逐渐增加，内部形成更致密的微孔结构，这种结构限制了淀粉酶的渗透，从而延缓了淀粉的消化过程。 

图  5面条样品的淀粉消化率曲线图

Figure  5.Starch digestion curves of noodle samples

结论

本文在表征BM处理YP的形貌、色泽和粒径的基础上，研究了YP原样和BM处理YP对生鲜面条表观、微观、蒸煮、质构、感官和淀粉消化等方面的影响，同时分析了面条品质变化的原因。结果表明，BM处理的YP能够改善面条的各项品质，使其特性更接近白面条。尤其是经高能量BM处理后的YP呈不规则细小颗粒，更易与面筋网络结合并增强其结构稳定性，从而使面条品质方面表现优异。值得注意的是，虽然低能量BM处理未明显改变YP形貌，但仍然造成了其颗粒损伤，从而促进其与面筋网络及水分相互作用，最终在一定程度上使面条品质提升。已有研究表明，在面条中添加外源蛋白质虽然能改善其氨基酸平衡，但由此引起的色泽和蒸煮品质的劣变仍是限制蛋白质强化面条产业化的技术瓶颈。本研究提出的蛋白质BM改性策略有效解决了YP面条相关品质劣变的问题。该技术方法不但为面条中YP的强化提供了新路径，而且也为面制品中其他种类蛋白质的强化提供了技术参考。 

综上所述，添加BM处理后的YP使面条的整体品质得到提升。然而，论文的研究工作仍存在一定局限性，有关BM处理YP影响面条品质特性的机理尚不明晰。因此，未来有必要对YP与面筋蛋白以及淀粉分子的相互作用进行深入探究，并通过实际生产验证应用效果，以期推动YP在面制品中的应用。