谷氨酰胺轉氨酶對藜麥-小麥面團及面包品質的影響

（吉林工程職業學院糧油食品學院，吉林四平136001）

近年來，隨著雜糧制品的營養價值被揭露，雜糧制品越來越受到消費者的青睞，雜糧制品雖然營養價值較高，但是由于雜糧缺乏面筋蛋白，無法很好地制作成品質良好的雜糧制品，因此往往利用小麥粉進行復配，賦予其較好的加工品質，并利用添加劑對其成品品質進行改良。谷氨酰胺轉氨酶（transglutaminase，TGase）是一種研究較多，作用機理較明確的食品改良劑，TGase能夠催化蛋白質和肽鍵中賴氨酸殘基上的ε-氨基和谷氨酰胺殘基上的γ-羥酰氨基發生聚合反應，形成蛋白質分子內和分子間的ε-（γ-谷氨酰基）賴氨酸異肽鍵[1]，從而改善蛋白質的結構和功能性質。眾多研究均表明了TGase能夠增強蕎麥粉、糙米粉、玉米粉及燕麥粉的面團特性改善其烘焙品質。本研究利用TGase對藜麥-小麥粉品質進行改良以獲得烘焙品質較好的藜麥面包。

藜麥，是一種產自南美洲安第斯山區的古老作物，被譽為“黃金谷物”[2]。藜麥營養價值很高，富含高質量蛋白質、礦物質和維生素，與傳統谷物相比，藜麥中氨基酸組成平衡，尤其賴氨酸可達傳統谷物的2倍，除此以外，藜麥還是一種功能性谷物，富含黃酮、多酚等抗氧化物質，被聯合國糧農組織正式推薦為適宜人類的全營養食物。然而，藜麥中缺乏面筋蛋白，使得藜麥無法直接用于面包生產。因此，將藜麥粉與小麥粉復配獲得加工較好的藜麥-小麥粉是目前眾多學者的研究的重點內容，據以往研究內容報道藜麥粉添加量為10%～25%[3-4]左右時，藜麥-小麥粉面團品質、成品品質最佳。因此，本研究用藜麥粉與小麥粉2∶8（質量比）的比例混合制成面團，并嘗試利用谷氨酰胺轉氨酶對藜麥-小麥粉面團進行改良，以期改善其面團品質及烘焙品質。

1 材料與方法

1.1 材料

藜麥粉：山西靜樂縣；谷氨酰轉氨酶（TGase50U/g）：泰興市一鳴生物制品有限公司；小麥粉、酵母、砂糖、鹽、黃油：市售。

1.2 儀器

HWS-080醒發箱：上海精宏實驗設備有限公司；KM086廚師機：上海德龍電器有限公司；TA.XT PLUS物性測定儀：英國Stable Micro systems公司。

1.3 方法

1.3.1 藜麥-小麥粉制備

將研磨通過80目篩網的藜麥粉與市售小麥粉按照2∶8（質量比）進行混合得到藜麥-小麥粉，在4℃下保存，試驗前取出恢復至室溫（25℃）使用。

1.3.2 面包制作工藝

參考GB/T 14611-2008《糧油檢驗小麥粉面包烘焙品質試驗直接發酵法》略作修改進行藜麥-小麥粉面包的制作，具體如下：

1）稱樣：稱取200 g藜麥-小麥粉及1.5%酵母、9%糖、1.5%鹽、10%黃油，加水量65%，TGase添加量分別為0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%。

2）和面：將糖、鹽預先溶解在水中加入廚師機，隨后加入制備好的面粉及其他配料，啟動廚師機開始揉面，直至面團達到面筋充分擴展狀態（約揉面30 min～40 min）。

3）發酵：將揉好的面團分成兩等份，用手搓圓，使其光面向上，置于溫度為（30±1）℃，濕度為85%的醒發箱中發酵90 min，分別在發酵55 min與80 min時用壓面機滾壓面團一次，排除氣泡。

4）成型：將發酵好的面團用壓面機壓兩次，成長片后用模板進行成型，應盡可能壓實排除氣體。

5）醒發：成型后送入（30±1）℃，濕度為 85%的醒發箱醒發45 min。

6）烘烤：醒發結束立即送入烤箱烘烤，溫度一般為215℃，時間約為25 min。

7）測定：面包出烤箱之后放置20 min進行比容的測定，在保鮮袋中保存24 h后進行其他指標的測定。

1.3.3 面粉糊化特性的測定

參考Cornejo等[5]的方法略作修改，根據3.5 g樣品，14%水分基及樣品的含水量計算結果稱取樣品與水，將樣品與水在快速黏度分析儀（rapid visco analyser，RVA）專用鋁盒中混合，用攪拌槳攪拌均勻之后放入儀器中測定，每個樣品重復測定3次，分析其特征值。

1.3.4 面團質構特性的測定

參考彭飛[6]的方法略作修改，將100 g藜麥-小麥粉分別與 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的 TGase混合，加65%水用廚師機揉制5 min成面團，用保鮮膜包裹放置在（30±1）℃醒發箱中醒發30 min，將醒發后的面團用模具塑形成高40 mm、直徑38 mm的圓柱形，使用物性測定儀對面團進行全質構分析（texture profile analysis，TPA）。TPA測定參數如下：使用P/36R探頭，測前速度1.00 mm/s，測中速度1.00 mm/s，測后速度1.00 mm/s，壓縮比50%，觸發力5 g。將面團放置在測試臺上測定面團的硬度、黏附性及黏聚性，每個樣品測定5次～7次。

1.3.5 面包比容的測定

參考馬潔[7]的方法利用菜籽置換法測定面包的體積，比容按下式計算：

1.3.6 面包質構特性的測定

參考周曉聰等[8]的測定方法，用切片機將面包切割成12 mm，選取中間的位置進行TPA測試，測定參數如下：使用P/50探頭，測前速度2.00 mm/s，測中速度1.00 mm/s，測后速度1.00 mm/s，壓縮比50%，觸發力5g。試驗主要測試面包的硬度、黏聚性、彈性，每個樣品5次～7次重復測定。

1.3.7 面包感官特性評價

面包品質感官評分方法，由10人組成評定小組，對藜麥面包的感官品質進行評分，具體評分標準見表1。

表1 雜糧面包感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria for quinoa coarse cereal bread

1.3.8 面包老化特性測定

面包儲存1、2、3、4 d時，采用差示掃描量熱儀對面包老化特性進行測定，參考盛夏璐[9]的方法進行測定，將面包凍干后用萬能粉碎機粉碎，過40目篩。精確稱取3.0 mg凍干面包粉置于空鋁盒中，加入9.0 μL純水，在4℃下平衡12 h后進行，差示掃描量熱法（dif ferentialscanningcalorimetry，DSC）檢測。參數如下：掃描溫度25℃～100℃，升溫速率10℃/min。得到起始糊化溫度（To）、峰值溫度（Tp）、糊化終止溫度（Tc）、焓值（ΔH）。

1.4 數據處理

用Origina軟件繪圖，使用Minitab18.0軟件對數據進行方差和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 TGase對面團粉質特性的影響

通過粉質儀可以測定面團的粉質特性，進而反應藜麥-小麥粉的面筋品質。不同添加量TGase對藜麥-小麥粉粉質特性的影響見表2。

表2 TGase對藜麥-小麥粉粉質特性的影響Table 2 Effect of TGase on quinoa-wheat flour quality

由表2可知，向藜麥-小麥粉中添加TGase，面團的吸水率會顯著降低，這一結果與Huang等[10]、Niu等[11]的研究結果一致，他們認為這是由于，TGase作用于蛋白質使得蛋白質之間相互交聯，氨基酸親水性殘基數量顯著降低，使得面團的吸水率顯著降低。Chanvrier等[12]與Jia等[13]的研究表明面筋蛋白水合的過程中，水分子會與氨基酸殘基等親水基團結合，因此氨基酸殘基的含量降低會影響到面團吸水率的下降。結果表明，TGase的加入使面團的形成時間、穩定時間顯著延長，弱化度顯著降低，與空白組面團相比，2.0%TGase面團穩定時間延長了89%，弱化度降低了40%，這與大多數學者的研究結果相似，孔曉雪等[14]發現向麥麩-小麥粉面團中添加TGase能夠顯著延長面團的穩定時間，降低面團的弱化度。

2.2 TGase對藜麥-小麥粉糊化特性的影響

糊化特性在一定程度上反映面制品的品質，這對于面包品質有一定的參考價值，雖然TGase不能直接作用于淀粉影響糊化特性，但是TGase通過影響蛋白質及蛋白質與淀粉之間的相互作用，造成糊化特性的改變。TGase對藜麥-小麥粉的影響如表3所示。

表3 TGase對藜麥-小麥粉糊化特性的影響Table 3 Effect of TGase on gelatinization characteristics of quinoa-wheat flour

從表3中可以看出，隨著TGase添加量的增加，峰值黏度、低谷黏度及崩解值增大，這與王鳳等[15]和Huang等[16]的研究結果相似，這是由于，TGase的加入使得面筋蛋白水合程度增大，增強了面筋對水分的競爭，使得組合粉體系的黏度增大，Huang等認為由于面粉蛋白質形成新的交聯截留淀粉顆粒破壞了內部的淀粉-蛋白質相互作用平衡導致了較高的崩解值。另外，隨著TGase添加量的增大，混合體系的最終黏度和回生值降低，這表明TGase對藜麥-小麥粉的老化有一定程度的抑制。

2.3 TGase對面團質構特性的影響

面團的質構特性反應面團的流變特性，直接反應面團的加工質量，TGase對藜麥-小麥面團質構特性的影響如表4所示。

表4 TGase對藜麥-小麥面團質構特性的影響Table 4 Effect of TGase on texture properties of quinoa-wheat dough

隨著TGase添加量的增大，面團的硬度、彈性及黏聚性均呈增大趨勢，當TGase添加量超過1%～1.5%時，硬度、彈性及黏聚性的變化不再顯著。與吳娜娜等[17]及孔曉雪等[14]的研究結果相似，這是由于TGase的作用，使得面團游離巰基含量降低，面團吸水率降低，面團中游離水分增大，醒發過程中游離水分的失去使得面團硬度增大[6]，而蛋白質之間的聚合使得面團網絡結構增強，使得彈性、黏聚性增大。當增大TGase劑量，面團質構特性的變化不顯著，這是由于TGase的作用以谷蛋白[17]和賴氨酸[18]為底物，TGase交聯反應會受到谷蛋白或賴氨酸含量的限制。

2.4 TGase面包比容及感官評分

TGase對面包品質的影響如表5所示。

表5 TGase對面包比容及感官評分的影響Table 5 Effect of TGase on bread specific volume and sensory score

續表5 TGase對面包比容及感官評分的影響Continue table 5 Effect of TGase on bread specific volume and sensory score

隨著TGase添加量的增大，面包比容及感官評分呈先增大后降低的趨勢，當TGase添加量為1.0%時比容及感官評分達到最大值。高嘉星[19]利用TGase改良面包品質時得到了同樣的結果，這是由于TGase的添加有利于催化面筋蛋白之間交聯，使得面團內部交聯程度增大，持氣性能增強，面包比容增大，面包外觀接受度更好，取得更高的感官評分值。但是，高劑量TGase的加入使得面團交聯程度過強，阻止了面團發酵膨大，使得面包比容降低，面包的感官評分隨之下降。

2.5 TGase面包質構特性的影響

TGase對面包質構特性的影響見表6。

表6 TGase對面包質構特性的影響Table 6 Effect of TGase on bread texture

從表6可以看出TGase對面包質構特性的影響，隨著TGase添加量的增大，面包硬度先降低后增大，這一結果與Waranit等[20]和Tamara等[21]的結果一致，這是由于TGase促進了面筋蛋白的交聯使得面包持氣能力增強，導致面包孔隙率增加，面包變軟。從彈性和黏聚性的結果可知，彈性和黏聚性隨著TGase添加量增大，先增大后降低，表明TGase通過促進面筋蛋白的交聯賦予產品更好的烘焙品質，但TGase最佳添加量不應該超過1.0%。

2.6 TGase面包老化特性的影響

與所有淀粉類食品一樣，面包從出爐到食用也要經歷老化過程，實質上也是淀粉的老化導致面包品質下降的過程。根據以上試驗結果，選擇0.1%TGase組面包，與空白組面包通過對不同儲存時間的面包進行DSC測定，以反映添加劑有無對面包老化的抑制效果，結果如表7所示。

從表7可以看出，無論是否添加TGase，面包在儲存0 d時，熱焓值并未檢出，這表明淀粉已經完全被糊化，隨著儲藏時間的延長淀粉回生，融化淀粉結晶的T0、Tp、Tc、ΔH 均在增大，表明淀粉結晶程度增大，淀粉老化程度增大[9]。另外，從表中可以看出0.1%TGase面包組面包熱焓值在不同儲存天數下的熱焓值均小于空白組面包，這表明TGase的添加對面包老化起到了一定的抑制效果。

表7 TGase對面包老化特性的影響Table 7 Effect of TGase on aging characteristics of bread

3 結論

本試驗以外加TGase的方法，測定TGase對藜麥-小麥粉面團品質及面包品質的影響。結果表明TGase能夠顯著改善藜麥-小麥粉的品質，TGase的加入使得藜麥-小麥粉吸水率升高、穩定時間延長、弱化度降低。同時，TGase能夠增大藜麥-小麥粉糊化體系的黏度，抑制該體系的回生。適量的TGase表現出對藜麥-小麥面團良好的改善作用，增大了面團的彈性和黏聚性，但是高劑量的TGase改良效果不再顯著。另外，TGase的加入，使得面包比容增大、感官評分升高、硬度降低、彈性及黏聚性有一定程度的增大，并且表現出了對面包老化的抑制效果。結果表明，TGase能夠很好的應用于藜麥-小麥粉體系，提高其面團、面包品質，且最適添加量不應超過0.1%。