麵線中的科學

生活科學趣談

先來看一段洗麵筋的影片:

小麥中的蛋白質包括四種:麥膠蛋白(Gliadin)、麥穀蛋白(Glutenin)、球蛋白(Globulin)和白蛋白(Albumin)。其中麥膠蛋白和麥穀蛋白兩種合計占蛋白質總量的80%左右,二者是形成麵筋的主要成分。麥膠蛋白的平均分子量約三萬,加水後呈現很高之黏性。麥穀蛋白的分子量則為二十萬至數百萬,平均分子量約三百萬,其具有彈性而無黏性。這兩種蛋白質是過雙硫鍵結合來形成麩質(Gluten,麵筋)。麵團搓揉得越久,形成的分子間之雙硫鍵就越多,麵團表現出來的筋性也越明顯。

下圖是藉由蒙地卡羅方法(Monte Carlo Method)以 ProFASi 模擬出來的麥膠蛋白和低分子量麥穀蛋白

顯示出麥膠蛋白具有分子內雙硫鍵

低分子量麥穀蛋白(Low-molecular-weight glutenin)則除了分子內雙硫鍵之外,還具有分子間雙硫鍵,因此能與高分子量麥穀蛋白彼此結合在一起而形成聚合物

透過加水與外力持續搓揉,即可將具有黏性的麥膠蛋白單體嵌入麥穀蛋白的聚合物內,從而形成麩質的黏彈性網絡結構

接著來看一則麵線的製作過程:(一般乾麵條的含鹽量約 1.5%,而麵線則約 3%。麵線具有較高的含鹽量,主要目的是在強化筋性,使麵線得以拉長如絲狀而不斷)

中文百科的”小麥蛋白“條目提及麥膠蛋白的 等電點 是 pH=6.4~7.1,蛋白的等電點則是 pH=4.5~4.6。因此在 pH=7 時,麩質中的麥穀蛋白理應帶淨負電荷

由於帶淨電荷的麥穀蛋白彼此會因同性電而互斥,因而不利於麩質網絡的緊密交聯,麥穀蛋白也會傾向於線型而難以彎曲。但若依中文百科的數據,理應加酸來中和電性才有利於麩質網絡的交聯。不過製作麵條時,卻是加鹼才會讓麵條口感變得比較Q彈帶勁,因此不禁令人懷疑這則中文百科的條目是否正確^^

在這一篇文章 BREAD SCIENCE – Salt & gluten,則是提及「Gluten has a small net positive charge because of the amino acids it contains」,這樣就合理了。因此這是麩質具有較多的鹼性胺基酸才對,比如離胺酸、精胺酸、組胺酸,如此才能在 pH=7 的中性環境下帶正電。

至於在麵團中加入食鹽,由於解離後的食鹽所產生的正負離子也能各自跑到極性基團去屏蔽蛋白質上的區域電荷(正離子和負離子被蛋白質上帶相反電荷的位點吸引),因而減少蛋白質之間的排斥,誘導蛋白質構象的變化。從被拉伸的狀態轉變成收緊彎曲的構型,建立更多的雙硫鍵,使麵筋收縮而變得更緊密和更有彈性 → The effect of sodium chloride on gluten network formation and rheology