谷朊粉又稱活性面筋粉,小麥蛋白粉等。從面粉中提取出來的天然蛋白質和水混合即成面筋,是一種高蛋白質營養(yǎng)物,外觀淡黃色粉末。它具有其他植物蛋白質無可比擬的粘彈性與吸水性,能滿足食品多功能的需要。
一、谷朊粉的結構組成
谷朊粉又稱活性面筋粉,是以小麥為原料,經(jīng)過深加工提取的一種天然谷物蛋白。早在1728年意大利科學家Beccari從小麥面粉中洗出面筋蛋白,確立了小麥面筋的存在,但并未受到人們的重視,直到1907年Osborne根據(jù)小麥籽粒中蛋白質的溶解特性,將它分成清蛋白、球蛋白、麥醇溶蛋白和麥谷蛋白等四種蛋白質。而谷朊粉蛋白中主要含有麥醇溶蛋白和麥谷蛋白,合稱儲藏蛋白(約占小麥面筋干基的 70%-80%)。
谷朊粉蛋白中醇溶蛋白為單體蛋白,分子量較小,約35000u,不溶于水及無水乙醇,但可溶于70%-80%乙醇中。組成上的特點是脯氨酸和酰胺較多,非極性側鏈比極性側鏈多,分子內(nèi)既無亞基結構,也無肽鏈間二硫鍵,單肽鏈間依靠氫鍵、疏水鍵以及分子內(nèi)二硫鍵連接,形成較緊密的三維結構,呈球形。由于麥醇溶蛋白多由非極性氨基酸組成,所以具有粘性和膨脹性,主要為面團提供延展性。
麥谷蛋白是一種非均質的大分子聚合體,分子量為40000-300000 u,其中某些聚合體分子量可高達數(shù)十億u。不溶于水、醇及中性鹽溶液,但易溶于稀酸或稀堿。
麥谷蛋白一般由17-20種不同的多肽亞基組成,靠分子內(nèi)和分子間二硫鍵連接,呈纖維狀,其氨基酸組成多為極性氨基酸,容易發(fā)生聚集作用。肽鏈間的二硫鍵和極性氨基酸是決定面團強度的主要因素,它賦予面團以彈性。
二、谷朊粉蛋白的功能特性
麥醇溶蛋白和麥谷蛋白獨特的氨基酸組成賦予了小麥蛋白形成具有黏彈性的網(wǎng)絡結構的特性,是其它蛋白質無法媲美的。當水分子與蛋白質的親水基團互相作用時會形成水化物----濕面筋。
水化作用由表及里逐步進行,表面作用階段體積增大,吸水量較少。當吸水脹潤進一步進行時,水分子進一步擴散到蛋白質分子中去,蛋白質膠粒猶如一個滲透袋,使吸水量大增。吸水后的濕面筋保持了原有的自然活性及天然物理狀態(tài),具有黏彈性、延伸性、薄膜成型性和吸脂乳化性。
(一)谷朊粉蛋白的物理特性
1、黏彈性
谷朊粉蛋白中的麥醇溶蛋白分子呈球狀,分子量較?。哂醒由煨裕珡椥孕?;麥谷蛋白分子為纖維狀,分子量較大,具有彈性,但延伸性小。這兩者的共同作用,使得谷朊粉具有其它植物蛋白所沒有的獨特的黏彈性。
2、延伸性
延伸性是指把面筋塊拉到某種長度而不致斷裂的性能,可用面筋塊拉到斷裂時的最大長度來表示。面筋的延伸性分為三個級別:延伸性差的面筋、延伸性中等的面筋和延伸性好的面筋。
3、薄膜成型性
谷朊粉的薄膜成型性是其黏彈性的直接表現(xiàn)。由于谷朊粉具有彈性,CO2或水汽等被連續(xù)蛋白相所包圍,內(nèi)部充滿氣體,使面筋呈海綿狀或纖維狀結構,形成薄膜面筋。
4、吸水性
高質量的面筋可吸收2倍面筋量的水。谷朊粉的這種吸水性可增加產(chǎn)品得率,并延長食品的貨架期。
5、熱凝固性
水溶性蛋白質加熱到臨界溫度就會變性,變性后就不易溶于水,這就是熱凝固性。面筋蛋白與其它蛋白質不同,對熱的敏感性差,如不加熱到80℃左右,便不會凝膠化。這說明面筋中的分子間多為S-S交聯(lián),即面筋蛋白是由牢固的三級或四級結構構成的。因此,如果用還原劑切斷面筋蛋白的S-S交聯(lián),其熱敏感性就會顯著提高。
6、等電點
谷朊粉蛋白的等電點pH值6-8,在該pH值范圍內(nèi)溶解度最小.
7、口味
加工適當而又合理儲藏的谷朊粉具有“清淡醇味”,或略帶“谷物味”,這都是人們喜歡的口味。將谷朊粉與其它食品配料混合,即使大量加入也不會產(chǎn)生異味。
谷朊粉在食品、飼料、化工和造紙等工業(yè)有著廣泛的用途,作為食品或是配料,小麥蛋白必須具有食品應用和消費者接受的適當?shù)墓δ苄再|。這些性質影響蛋白質的組成和構象,它們與食品其它成分的內(nèi)部反應,受加工條件和加工環(huán)境的影響。
(二)谷朊粉蛋白的功能特性相互影響的控制
谷朊粉蛋白的功能特性相互影響,在食品體系中的協(xié)同作用,各個功能性質的主要控制因素如下:
1、溶解度
由于麥醇溶蛋白和麥谷蛋白的獨特性質,導致面筋蛋白的低溶解性,因此控制溶解度的最主要因素是電荷率和疏水性。
2、持水性
小麥蛋白質與水的相互作用可分為吸水性能和持水性能兩種,前者是“化學結合”,后者是“物理截留”。持水性主要由pH值決定而不是濃度。
3、乳化性
乳化現(xiàn)象的產(chǎn)生依賴于物質的快速吸收,在內(nèi)部展開和復位;而乳化穩(wěn)定性取決于物質內(nèi)部自由能的減少和膜的流變學特性。乳化作用的形成與pH值直接相關。
4、起泡性
起泡性要求蛋白質分子能到達內(nèi)表面并快速展開。谷朊粉蛋白的起泡能力受黏度、疏水性和溶解性從大到小的順序影響。
5、凝膠性
凝膠作用的影響因素與形成凝膠的外界條件密切相關,如溫度、PH值和鹽濃度等等。
6、吸油性
影響蛋白的吸油性是蛋白質的構象和蛋白質之間的反應。非共價鍵是涉及蛋白與油反應的主要作用力,其次是氫鍵。
7、黏度
谷朊粉蛋白溶液是屬于非牛頓流體的假塑性液體,其黏度隨濃度的增加而增加。