茶多酚對高筋粉面團流變特性的影響

張海華，朱躍進，*，張士康，徐 忠，時 朋，黃赟赟，李大偉（.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江 杭州 3006；.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 50076）

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茶多酚對高筋粉面團流變特性的影響

張海華1，朱躍進1，*，張士康1，徐 忠2，時 朋2，黃赟赟1，李大偉1
（1.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江 杭州 310016；2.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院，黑龍江 哈爾濱 150076）

摘 要：為明確茶面制品中茶多酚對面團流變特性的影響，采用粉質(zhì)儀、拉伸儀、面筋強度儀和流變儀對茶多酚和高筋小麥粉混合面團的流變特性進行研究。結(jié)果表明：高筋粉面團流變特性各指標的變化與茶多酚添加量相關(guān)，當茶多酚添加量為0.5%時，能顯著延長高筋粉面團的形成時間、穩(wěn)定時間，提高拉伸阻力、拉伸比例、剪切回復(fù)角和黏性、彈性模量；茶多酚添加量增大至1.0%時，面團的形成時間縮短，剪切回復(fù)角、黏彈模量等部分指標開始下降；茶多酚添加量增大至2.0%、3.0%時，幾乎所有指標相較于0.5%茶多酚添加量時都有所降低，推測這主要是由茶多酚的還原性和茶多酚-面筋蛋白復(fù)合體的形成所致。

關(guān)鍵詞：小麥面團；茶；茶多酚；流變特性；粉質(zhì)；拉伸

引文格式：

張海華， 朱躍進， 張士康， 等.茶多酚對高筋粉面團流變特性的影響［J］.食品科學， 2016， 37（13）: 42-46.DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201613008. http://www.spkx.net.cn

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小麥面粉是人們?nèi)粘Ｖ魇车闹匾现唬梢酝ㄟ^水合作用形成具有獨特黏彈性的面團，以滿足不同品類、品質(zhì)的食品加工需求［1-2］。據(jù)研究，小麥面團獨特的黏彈性是由小麥面筋蛋白分子間通過氫鍵、范德華力、二硫鍵和疏水作用等形成面筋網(wǎng)絡(luò)骨架，其中包裹/鑲嵌小麥淀粉分子，進而形成的大分子聚合體所決定的［3-5］。作為小麥面筋網(wǎng)絡(luò)支撐的氫鍵、范德華力、二硫鍵和疏水作用等易受加工條件如高溫、高壓、抗氧化劑、乳化劑等因素影響［6-9］。

抗氧化劑是食品加工中常用的一類提高食品貯藏品質(zhì)的添加劑，多酚類物質(zhì)是常用的良好抗氧化劑之一，廣泛存在于植物類食品原料中。研究表明，外源的或固有的植物源多酚的存在會對小麥面團加工性能產(chǎn)生影響，且影響因多酚含量和來源而異［10-13］。茶多酚（tea polyphenols，TPs）作為植物源多酚中的一種，具有良好的抗氧化性能，也是一種天然抗氧化劑，是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，包括黃烷醇類、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等，主要為黃烷醇（兒茶素）類，兒茶素含量占60%～80%。

茶多酚具有還原性，且其分子結(jié)構(gòu)中含有多羥基，因此茶多酚的存在必會對越來越受人們青睞的健康茶面制品加工及貯藏品質(zhì)產(chǎn)生影響，然而現(xiàn)有研究多集中在含全茶或茶提取物的茶面制品加工工藝及茶多糖抗淀粉老化方面［14-18］，對茶面團加工特性尤其是流變特性尚缺乏研究，因此本實驗在課題組前期對含全茶面團流變特性研究的基礎(chǔ)上［19-22］，深入研究茶的單一組分——茶多酚對面團流變特性的影響，以期更進一步揭示茶面制品加工中茶組分與面團組分間的相互作用，為茶多酚在面制品中的應(yīng)用乃至茶面制品的加工品質(zhì)改良提供參考依據(jù)，也為更廣泛的面制品行業(yè)的產(chǎn)品加工與品質(zhì)改良提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

高筋小麥粉（含水量13.3%，濕面筋含量30.5%）香港面粉廠有限公司；茶多酚（含水量5.1%，多酚含量98.0%） 浙江東方茶葉有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AR-G2旋轉(zhuǎn)流變儀 美國TA公司；Farinograph-E粉質(zhì)儀（揉面缽300 g）、Extensograph-E拉伸儀、Glutograph-E面筋儀 德國Brabender公司；CP214電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；KS-B5多功能攪拌機 廣州凱圣機械設(shè)備有限公司；GZX-9246 MBE數(shù)顯鼓風干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 方法

1.3.1 茶多酚與小麥高筋粉混粉制備

為充分分析茶多酚對小麥粉面團特性的影響，對茶多酚添加量進行相對較大的梯度設(shè)計，將茶多酚按0.5%、1.0%、2.0%、3.0%比例與小麥高筋粉進行充分的干粉混合，制備成不同茶多酚含量的混合粉，分別記為TPW0.5、TPW1.0、TPW2.0、TPW3.0。作為對照的原小麥高筋粉記為WF。

1.3.2 茶多酚對小麥面團粉質(zhì)特性的影響

參照GB/T 14614—2006《小麥粉 面團的物理特性 吸水量和流變學特性的測定 粉質(zhì)儀法》，用Farinograph-E粉質(zhì)儀測定和記錄面團形成過程中稠度隨時間變化的曲線，得出曲線的主要特征值以表征面團粉質(zhì)特性。

1.3.3 茶多酚對小麥面團拉伸特性的影響

參照GB/T 14615—2006《小麥粉 面團的物理特性 流變學特性的測定 拉伸儀法》，在規(guī)定條件下用Farinograph-E粉質(zhì)儀將試樣粉、水和鹽制備成面團，切分50 g測試面團3 塊，經(jīng)Extensograph-E拉伸儀揉圓、搓條，分別醒發(fā)45、90、135 min后進行拉伸測試，記錄拉伸曲線。

1.3.4 茶多酚對小麥面團流變剪切特性的影響

取1.3.3節(jié)中醒發(fā)45 min的面團2 g，采用Glutograph-E面筋儀進行面筋剪切強度測定：取適量以粉質(zhì)儀混合好的面團，選擇直徑為20 mm的光滑平板模具進行流變測定，設(shè)置溫度25 ℃，間隙0.5 mm，應(yīng)變5%，頻率0.1～80 Hz，刮去平板外多余面團，加上蓋板，并加入硅油防止水分蒸發(fā)，運行穩(wěn)態(tài)測試程序。平行實驗3 次，結(jié)果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

采用SPSS 16.0軟件的Duncan's模塊中的方差分析（analysis of variance，ANOVA）對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶多酚添加量對小麥面團粉質(zhì)特性的影響

如圖1所示，茶多酚添加量在0～3.0%范圍內(nèi)，小麥面團的吸水率雖有變化但無顯著差異，而面團形成時間和面團穩(wěn)定時間變化顯著。當茶多酚添加量為0.5%時，面團形成時間有所延長；而當茶多酚添加量增大至1.0%、2.0%、3.0%時，面團形成時間反而顯著縮短。當茶多酚添加量為1.0%時，面團穩(wěn)定時間顯著延長，而當茶多酚添加量增加到2.0%和3.0%時，面團穩(wěn)定時間反而顯著縮短。

小麥面團的形成過程是面筋蛋白中大分子的谷蛋白和醇溶蛋白鏈內(nèi)/間通過—SH氧化形成—SS支撐的面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間包裹/鑲嵌淀粉、小分子蛋白及其他成分，最終形成獨特的黏彈體的過程。在面團形成過程中，當有外在氧化還原劑存在時，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)形成或其他組分間的融合交聯(lián)會受到影響，尤其是對—SH和—SS之間轉(zhuǎn)化的影響［7-9，23］。由圖1可知，茶多酚對小麥面團形成時間和穩(wěn)定時間的影響與其添加量有關(guān)。茶多酚添加量為0.5%的面團，其形成時間的延長與多酚類物質(zhì)和面筋蛋白水合過程中形成高分子聚合體有關(guān)，少量的多酚會進入面筋網(wǎng)絡(luò)中的親水區(qū)域，搶奪水分子的位置與面筋蛋白形成次級鍵交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而延長面團形成時間［10-11］。茶多酚添加量為1.0%、2.0%、3.0%的面團形成時間顯著縮短，是由于具有還原性的單寧類物質(zhì)能夠影響—SH和—SS之間的轉(zhuǎn)化［24-25］，即減弱—SH向—SS的轉(zhuǎn)化，從而縮短面團的形成時間。

Wang Qiong等［26］研究發(fā)現(xiàn)在面團中添加0.1%、0.2%、0.3%的單寧時會增強面團的耐機械攪拌性，這一結(jié)論與本實驗茶多酚添加量為0.5%、1.0%的面團穩(wěn)定時間延長的結(jié)果一致，推測這是由于茶多酚與面筋蛋白形成復(fù)合物所致，但面團中添加多酚后其可提取量與添加量間并不具有顯著的線性關(guān)系［10-13］。當茶多酚添加量增加到2.0%和3.0%時，小麥面團的穩(wěn)定時間顯著縮短則是因為多酚類物質(zhì)具有還原性，能夠促進—SH向—SS的轉(zhuǎn)化，從而減弱二硫鍵的支撐作用［7-9，27］。

2.2 茶多酚添加量對小麥面團拉伸特性的影響

基于茶多酚添加量為2.0%與3.0%時面團的粉質(zhì)特性結(jié)果無顯著差異，此外實驗中發(fā)現(xiàn)茶多酚添加量為3.0%時，面團出現(xiàn)“稀濕”糊狀，因此綜合考慮實驗的可操作性，在后續(xù)實驗中未對茶多酚添加量為3.0%的樣品進行測試。

如圖2所示，與對照相比，隨著茶多酚添加量從0.5%增加到2.0%，小麥面團的拉伸曲線面積和延伸度都逐漸降低，尤其是茶多酚添加量為2.0%的樣品，在醒發(fā)90 min和135 min后面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)幾乎完全被破壞，不能進行拉伸測試。

在小麥面團水合過程中，茶多酚參與面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)形成，并與面筋蛋白形成復(fù)合物，改變了面筋蛋白的二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等基本結(jié)構(gòu)的比例，增加了α-螺旋和β-轉(zhuǎn)角的占比，降低了β-折疊的占比［26］，因此導(dǎo)致面筋蛋白在拉伸過程中由β-折疊穩(wěn)定的“剛性”下降，分子鏈間氫鍵強度被削弱，面團拉伸曲線面積即拉伸性能（拉伸等同長度時所需能量）降低，延伸度下降。

如圖3A所示，在醒發(fā)45 min時，TPW0.5和TPW1.0樣品的拉伸阻力與對照WF相比顯著升高，而TPW2.0的拉伸阻力則顯著降低，這一階段面團的面筋網(wǎng)絡(luò)剛形成，粉質(zhì)特性測定結(jié)果顯示面團的穩(wěn)定時間均在20 min以上，可以推測出此時面筋網(wǎng)絡(luò)仍處于穩(wěn)定階段，此時茶多酚正慢慢與面筋蛋白形成復(fù)合體［28-29］，因此拉伸阻力較大，這與延伸度降低的結(jié)果一致；在醒發(fā)90 min和135 min時，所有添加了茶多酚的樣品拉伸阻力與對照相比均顯著降低。

拉伸比例是拉伸阻力與延伸度的比值，反映面團抗拉伸與延伸性之間的平衡關(guān)系。由圖3B可知，醒發(fā)45 min時，與對照WF相比，TPW0.5和TPW1.0的拉伸比例增大超過2 倍，TPW2.0則無顯著變化；醒發(fā)90 min時，與對照WF相比，TPW0.5的拉伸比例顯著降低，而TPW1.0的拉伸比例稍有增大；醒發(fā)135 min時，與對照WF相比，TPW0.5和TPW1.0的拉伸比例均顯著下降。以上結(jié)果說明添加0.5% 和1.0%茶多酚的面團醒發(fā)45 min時會表現(xiàn)出較大的拉伸比例，且顯著高于對照的高筋小麥粉，即適量添加茶多酚并進行適當時間的醒發(fā)能夠起到增強面筋的作用［30］。

對比不同醒發(fā)時間面團拉伸特性的各項指標，可以進一步推測出茶多酚的還原性在小麥面團面筋形成的后期熟化（穩(wěn)定）過程中產(chǎn)生了很大的作用，即可以認為在醒發(fā)過程中茶多酚的還原作用與小麥面筋蛋白的氧化形成二硫鍵之間存在動態(tài)平衡，該平衡隨茶多酚添加量變化而有所改變，這為滿足不同產(chǎn)品加工需求提供了改良方法。

2.3 茶多酚添加量對小麥面團剪切特性的影響

對面團施加恒定的圓周剪切力（扭力）使其發(fā)生一定的形變以及恒力撤銷后面團回復(fù)形變的整個過程可用面筋強度儀進行測定。如圖4所示，在恒力存在時，相同剪切時間下面團的剪切角隨著茶多酚添加量的增加而增大，TPW1.0和TPW2.0的延伸角均為42.4 °，TPW0.5和WF的延伸角分別為17.3 °和6.6 °，這說明添加茶多酚的面團在醒發(fā)45 min后其面筋蛋白鏈之間的連接強度（氫鍵）減弱，加之拉伸曲線面積反映的拉伸性能降低，則不難解釋在恒力作用下剪切角增大這一結(jié)果；恒力撤銷后，WF的回復(fù)角低于延伸角，僅為1.3 °，說明水-面筋蛋白復(fù)合體中起支撐作用的氫鍵、范德華力等次級鍵遭到了一定程度的破壞，而當茶多酚存在時，由于它會取代水分子進入面筋網(wǎng)絡(luò)的親水區(qū)形成茶多酚-面筋蛋白復(fù)合體，且其具有比水分子更大的分子質(zhì)量和更長的有效碳鏈（參與形成氫鍵的—OH之間的碳鏈），所以茶多酚-面筋蛋白復(fù)合體具有比水-面筋蛋白復(fù)合體更長的次級鍵鍵程和更好的分子柔韌性［7-11］，也具有更強的穩(wěn)定性，因此添加茶多酚面團的回復(fù)角均大于WF，TPW1.0、TPW0.5和TPW2.0的回復(fù)角分別為2.1 °、1.6 °和1.5 °，對照WF的回復(fù)角為1.3 °。

圖5顯示了茶多酚對小麥高筋粉面團動態(tài)流變測試中頻率掃描模式的彈性模量（G′）和黏性模量（G”）的影響。無論添加茶多酚與否，小麥面團的彈性模量和黏性模量都屬于頻率依賴型，隨著角頻率的增大而增大，這說明小麥面團中分子間產(chǎn)生了強烈的交聯(lián)作用。Sudha［12］和Ajila［13］等分別對添加蘋果渣（含蘋果多酚）的蛋糕和添加芒果皮（含芒果多酚類）的餅干中的可提取多酚總量進行測定，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果顯著低于添加量，說明多酚類物質(zhì)與面團間存在交聯(lián)作用而不能被提取，據(jù)此可推測本實驗中茶多酚與面團間也存在類似的交聯(lián)作用。隨著茶多酚添加量的增大，面團的G′和G”均增大，說明面團與茶多酚分子間的交聯(lián)作用增強或者面團內(nèi)部聚合體分子質(zhì)量增大，這從Wang Qiong等［26］添加0.1%～0.3%單寧能夠增大面團中面筋蛋白聚合體體積粒徑的研究結(jié)果中可以得到證實。在本實驗所測定的4 個茶多酚添加量中，以0.5%茶多酚添加量面團的G′和G”增大最為明顯，其次為2.0%和1.0%茶多酚添加量面團，由此看出茶多酚添加量對小麥面團G′和G”的作用也表現(xiàn)各異，這除了與茶多酚和面筋蛋白形成分子聚合體有關(guān)外，還與茶多酚的還原性有關(guān)，因為還原性物質(zhì)的引入能夠直接影響面筋蛋白上半胱氨酸—SH間氧化形成—SS［27］，這一結(jié)果在某種程度上為滿足不同加工需求的面團品質(zhì)改良提供了有利參考。

3 結(jié) 論

茶多酚對小麥面團的粉質(zhì)特性、拉伸特性和流變剪切特性具有顯著影響，其作用因茶多酚添加量而異。綜合來看，茶多酚添加量為0.5%時能夠顯著增強面團的筋力，而當茶多酚添加量增大到1.0%時面團的筋力開始減弱，茶多酚添加量增大到2.0%、3.0%時面團的筋力顯著減弱，推測造成這一結(jié)果的主要原因有兩個：一是茶多酚的還原性減弱了面筋網(wǎng)絡(luò)中起支撐作用的—SS的氧化形成，茶多酚添加量直接影響到茶多酚還原作用與—SH氧化形成—SS作用間的動態(tài)平衡；二是茶多酚作為親水極性分子，占據(jù)了水分子原有的位置，與面筋蛋白分子間產(chǎn)生氫鍵作用，形成茶多酚-面筋蛋白復(fù)合物，造成了面筋蛋白α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等二級結(jié)構(gòu)占比以及面團流變特性的改變。本研究結(jié)果為新興茶面制品的品質(zhì)研究提供了理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。

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DOI:10.7506/spkx1002-6630-201613008

中圖分類號：TS213

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）13-0042-05

收稿日期：2015-07-09

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD36B06）

作者簡介：張海華（1982—），女，副研究員，博士，研究方向為茶食品技術(shù)。E-mail：18758884373@163.com

*通信作者：朱躍進（1957—），女，研究員，本科，研究方向為茶學。E-mail：zhuyuejin57@126.com

Effect of Tea Polyphenols on Rheological Properties of High-Gluten Wheat Dough

ZHANG Haihua1， ZHU Yuejin1，*， ZHANG Shikang1， XU Zhong2， SHI Peng2， HUANG Yunyun1， LI Dawei1
（1.Hangzhou Tea Research Institute， All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives， Hangzhou 310016， China；2.School of Food Engineering， Harbin University of Commerce， Harbin 150076， China）

Abstract:The rheological properties of high-gluten wheat dough with addition of tea polyphenols （TPs） were explored with farinograph， extensograph， glutograph and AR-G2 rheometer.Wheat dough rheological properties showed TPs content dependence.The addition of 0.5% TPs resulted in an increase in dough formation time， stability time， stretch resistance，stretch ratio， shear relaxation angle and viscoelastic moduli.Nevertheless， dough formation time， relaxation angle and viscoelastic moduli declined upon the addition of 1.0% TPs.By further increasing the amount of TPs added to 2.0% and 3.0%，almost all indexes were reduced to levels lower than those observed with the addition of 0.5% TPs.This phenomenon may be hypothetically due to the reducibility of TPs and the formation of TP-gluten protein complex.

Key words:wheat dough； tea； tea polyphenols； rheological properties； farinograph； extensograph