谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)黑小麥粉面團(tuán)理化特性的影響

陳圓圓,蔣文靜,趙祎,任元元,曾卓華,劉麗,劉偉,鐘耕,4*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶,400715)2(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司,四川 成都,611130) 3(重慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站,重慶,400020)4(川渝共建特色食品重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶,400716)

黑小麥(TriticumaestivumL.)是指籽粒顏色較深,呈紫、藍(lán)、紫藍(lán)和紫黑等顏色小麥類作物的統(tǒng)稱,由黑麥和普通小麥雜交而得。與普通小麥相比,黑小麥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高,含有更豐富的賴氨酸、微量營(yíng)養(yǎng)素和花色苷、總酚、總黃酮、二十八烷醇、阿魏酸、戊聚糖等多種生物活性物質(zhì),具有降血壓、防治糖尿病、預(yù)防癌癥、延緩衰老等功能[1]。且黑小麥富含的膳食纖維比普通小麥高14.3%,在預(yù)防腸道疾病、控制體重、降低血清膽固醇等方面有很高應(yīng)用價(jià)值[1]。黑小麥?zhǔn)侵匾奶烊缓谏任镔Y源,具有巨大的產(chǎn)品開發(fā)潛力,符合未來(lái)食品發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)黑小麥的研究主要集中在育種栽培及籽粒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面,而對(duì)其產(chǎn)后加工和產(chǎn)品研發(fā)方面的研究很少[1-3]。由于黑小麥粉面筋蛋白強(qiáng)度較低且存在大量膳食纖維,致使黑小麥加工產(chǎn)品的開發(fā)受到限制[1]。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(glutamine transaminase, TG)是一種催化酰基轉(zhuǎn)移的酶,能催化蛋白質(zhì)及肽和各種伯胺之間產(chǎn)生交聯(lián),可有效改善面團(tuán)流變學(xué)特性,提升加工性能[4]。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)或肽鍵中賴氨酸殘基的ε-氨基作為酰基受體,TG能催化賴氨酸殘基上的ε-氨基和谷氨酰胺殘基上的γ-羥酰氨基聚合交聯(lián),形成蛋白質(zhì)分子間和分子內(nèi)的ε-(γ-谷氨酰)賴氨酸異肽鍵,因此可改善蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能,提升面團(tuán)加工性能和產(chǎn)品品質(zhì)[5-6]。YANG等[7]研究TG對(duì)富含纖維面條品質(zhì)的影響結(jié)果表明,TG能促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián),提升面條質(zhì)構(gòu)和感官性能,降低蒸煮損失,改善面條微觀結(jié)構(gòu)。王佳玉等[8]研究TG對(duì)全麥粉面團(tuán)拉伸和流變特性的影響結(jié)果表明,TG能增大全麥粉面團(tuán)拉伸阻力,增加儲(chǔ)能模量(G′)和損耗模量(G″),并證實(shí)TG誘導(dǎo)蛋白質(zhì)分子交聯(lián),增強(qiáng)全麥粉面團(tuán)強(qiáng)度。KANG等[9]研究TG及冷藏對(duì)全麥粉面團(tuán)理化性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn),TG不僅影響全麥粉面團(tuán)組成,還影響面條理化性質(zhì)。夏明敬[10]研究發(fā)現(xiàn),TG能增大藜麥-小麥混合粉吸水率,延長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間,且能增大混合體系糊化黏度,抑制面包老化。

已有研究探討TG對(duì)全麥粉[8]、燕麥粉[11]、藜麥粉及小麥粉[10]面團(tuán)特性的影響,其改善面筋蛋白,提升面團(tuán)理化性質(zhì)及加工產(chǎn)品品質(zhì)的作用受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。但關(guān)于TG能否有效改善黑小麥粉面團(tuán)面筋蛋白強(qiáng)度及提升面團(tuán)理化性質(zhì)的研究報(bào)道很少。因此本文著重探討TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)物理特性包括糊化特性、熱機(jī)械學(xué)特性、流變學(xué)特性和拉伸特性的影響,并從化學(xué)性質(zhì)如蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、巰基與二硫鍵的變化以及微觀結(jié)構(gòu)給予解釋。旨在為開發(fā)黑小麥?zhǔn)称贰⑻岣咂涫秤闷焚|(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑小麥粉,優(yōu)麥鮮(重慶)面業(yè)有限公司,經(jīng)檢測(cè)黑小麥粉主要成分為水分[(13.40±0.05)%],濕面筋[(23.07±0.16)%],灰分[(1.06±0.01)%](干基計(jì),后同),脂肪[(2.61±0.23)%],蛋白質(zhì)[(13.07±0.14)%],淀粉[(58.52±0.52)%],花青素[(2.17±0.11) mg/100 g],多酚[(21.18±0.19) mg/g],膳食纖維[(6.42±0.29)%],戊聚糖[(1.33±0.00)%]。

TG(300 U/g,食品級(jí)),泰興市東圣生物科技有限公司;所用其余化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純;所用水均為純水。

1.2 儀器與設(shè)備

RVA-Tec Master快速黏度分析儀,瑞典波通儀器公司;Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀,法國(guó)肖邦公司;DHR-1流變儀,美國(guó)TA公司;TA.xt plus質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro Systems公司;Phenom臺(tái)式掃描電鏡,荷蘭Phenom公司;Spectrum 100傅里葉變換紅外光譜儀,美國(guó)Perkin Elmer股份有限公司;CHA-B水浴恒溫振蕩器,常州亞特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;QL-861渦旋混合器,海門市齊林貝爾儀器制造有限公司;MC 759紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),上海菁華科技儀器有限公司;5804 R離心機(jī),德國(guó)Eppendorf公司;SY-10真空冷凍干燥機(jī),北京松源華興科技發(fā)展有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 混合粉及面團(tuán)的制備

黑小麥粉中分別添加0%、0.2%、0.5%、0.8%、1.1%、1.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))TG,混勻制備成混合粉。分別稱取混合粉100 g,緩慢加入40 ℃溫水,加水量以混合實(shí)驗(yàn)儀測(cè)得各自最佳吸水率計(jì),攪拌和面10 min,取出面團(tuán)用保鮮膜包裹靜置30 min,待測(cè)。

1.3.2 混合粉糊化特性測(cè)定

參考GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測(cè)定快速粘度儀法》,將3.49 g混合粉和25 mL水轉(zhuǎn)移至干燥潔凈樣品筒,快速攪拌分散,使用快速黏度分析儀(rapid visco analyzer, RVA)測(cè)定其成糊特性。

1.3.3 面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性測(cè)定

參考MOZA等[12]的方法并適當(dāng)修改。采用Mixolab混合實(shí)驗(yàn)儀,選擇Chopin+標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議模式,和面轉(zhuǎn)速保持80 r/min,調(diào)整混合粉重量和加水量使目標(biāo)扭矩C 1值保持在(1.10±0.05) N·m,面團(tuán)重量默認(rèn)75 g,水分基準(zhǔn)默認(rèn)濕基14%,水箱溫度為30 ℃。測(cè)定黑小麥粉吸水率、形成時(shí)間、回生值等指標(biāo)。

1.3.4 面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性測(cè)定

參考LI等[13]的方法并適當(dāng)修改。采用PP 25圓形檢測(cè)探頭,間距設(shè)置2 mm,取1.3.1節(jié)制備的面團(tuán)中心樣品約3 g平鋪于流變儀載物臺(tái),將探頭降至預(yù)設(shè)間距,刮除溢出圓形檢測(cè)探頭外多余樣品,并在面團(tuán)邊緣覆蓋二甲基硅油防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中面團(tuán)邊緣水分蒸發(fā)。設(shè)定平衡時(shí)間5 min以消除殘存應(yīng)力,溫度25 ℃,應(yīng)變振幅0.1%,每數(shù)量級(jí)點(diǎn)數(shù)取5,在0.1～20 Hz掃描頻率范圍進(jìn)行頻率掃描。

1.3.5 面團(tuán)拉伸特性測(cè)定

參考LIU等[14]的方法并稍作改動(dòng)。取1.3.1節(jié)制備的面團(tuán)樣品約30 g,置于質(zhì)構(gòu)儀面團(tuán)制備槽,壓制形成60 mm×2 mm面團(tuán)條,將面團(tuán)條置于質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試區(qū)域內(nèi),用A/KIE探頭立即測(cè)定。

1.3.6 傅里葉變換紅外光譜測(cè)定

參考楊明柳等[5]的方法并適當(dāng)修改。將1.3.1面團(tuán)樣品真空冷凍干燥,研磨過(guò)200目篩以備用,取約100 mg凍干樣品粉末置于傅里葉變換紅外光譜儀平臺(tái),采用反射掃描模式,用空氣做背景掃描。用OMNIC 8.2軟件對(duì)酰胺I區(qū)進(jìn)行傅里葉自去卷積,再用Peak Fit 4.0軟件進(jìn)行二階求導(dǎo),作高斯曲線擬合。根據(jù)各吸收峰的位置及面積計(jì)算蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)各組分所占比例。

1.3.7 巰基與二硫鍵的測(cè)定

將1.3.1節(jié)面團(tuán)樣品真空冷凍干燥,研磨過(guò)200目篩以備用。取150 mg凍干樣品粉末,參考YANG等[7]的方法測(cè)定巰基與二硫鍵的含量。

1.3.8 掃描電子顯微鏡觀察

參考LI等[13]的方法并適當(dāng)修改。將1.3.1節(jié)制備的面團(tuán)切成長(zhǎng)約20 mm×3 mm×3 mm的長(zhǎng)方體樣品,放入-40 ℃冰箱12 h,取出立即真空冷凍干燥(-70 ℃)12 h以上,直至冷凍干燥完全。將凍干樣品自然掰斷,斷面向上,用導(dǎo)電膠將觀察樣品黏在金屬圓盤上,真空條件鍍金處理,將圓盤放入掃描電鏡觀察艙,電壓設(shè)定10 kV,放大倍數(shù)2 000倍,觀察樣品斷面表面結(jié)構(gòu)并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。利用IBM SPSS Statistics 22.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差(ANOVA)分析,采用Waller-Duncan檢驗(yàn),P<0.05表示差異顯著。采用Origin 2018軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 TG對(duì)黑小麥粉糊化特性的影響

淀粉糊化是淀粉分子膨脹分散在水中形成膠體溶液的過(guò)程,伴隨著淀粉分子間氫鍵的斷裂。如表1所示,黑小麥粉的峰值黏度、最低黏度均隨TG添加量的增加呈先增后減的趨勢(shì),分別在TG添加量為1.1%、0.8%時(shí)達(dá)到最大值,與TG添加量0%相比,分別增大了5.41%、6.01%;最終黏度隨TG添加量的增加呈上升趨勢(shì)。這與王佳玉等[8]研究結(jié)果相似。黏度的增加可能是由于TG的加入促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián)聚集,使游離于面筋蛋白結(jié)構(gòu)外可糊化的淀粉總量增加[8]。但過(guò)量TG造成蛋白質(zhì)分子過(guò)度交聯(lián)聚集,在面筋蛋白與淀粉粒的競(jìng)爭(zhēng)吸水中導(dǎo)致淀粉粒有效吸水分子減少,部分淀粉顆粒膨脹破裂,淀粉間氫鍵斷裂,加熱糊化時(shí)流動(dòng)阻力變小,致使黏度開始下降[15]。衰減值可反映淀粉的耐剪切性,其值越低,淀粉耐剪切性越強(qiáng)[16]。隨TG添加量的增加,黑小麥粉衰減值呈先減小后增大的趨勢(shì),說(shuō)明少量TG的加入會(huì)增強(qiáng)淀粉顆粒的耐剪切性,但較多TG會(huì)間接導(dǎo)致淀粉粒有效吸水分子減少,淀粉分子崩解與氫鍵斷裂,抗機(jī)械剪切力減弱。隨TG添加量的增加,黑小麥粉峰值時(shí)間和糊化溫度變化趨勢(shì)不明顯,但都比TG添加量為0%時(shí)大,TG促進(jìn)蛋白質(zhì)分子交聯(lián)聚集,蛋白之間結(jié)合更緊密,面團(tuán)結(jié)構(gòu)變得更緊密,使峰值時(shí)間和糊化溫度變高。因此,在黑小麥粉中添加適量TG,會(huì)使黑小麥粉淀粉體系黏度間接增大、峰值時(shí)間和糊化溫度變高,衰減值降低,黑小麥粉淀粉糊化特性得到提升。夏明敬[10]在研究TG對(duì)藜麥-小麥粉面團(tuán)的影響結(jié)果也表明,TG通過(guò)影響蛋白及蛋白與淀粉間的相互作用而間接影響淀粉糊化特性。

2.2 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性的影響

黑小麥粉在混合實(shí)驗(yàn)儀的變溫與揉混雙重作用下形成黑小麥粉面團(tuán),面粉水合形成面團(tuán)本質(zhì)是面筋蛋白質(zhì)吸水形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程[8]。由表2可知,黑小麥粉面團(tuán)吸水率隨TG添加量的增加而逐漸降低。吸水率的降低可能是由于在面筋蛋白吸水過(guò)程中,水分子與氨基酸殘基等親水基團(tuán)結(jié)合,而TG作用于蛋白質(zhì)使面筋蛋白相互交聯(lián),肽鏈氨基酸殘基相互交聯(lián),因此肽鏈上氨基酸親水性殘基數(shù)量減少,面團(tuán)吸水率下降,有利于強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[17-18]。黑小麥粉面團(tuán)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間隨TG添加量的增加先增大后減小,且均在TG添加量為1.1%時(shí)達(dá)到最大值,與TG添加量0%相比,分別增大了326.27%、16.84%,表明添加TG使黑小麥粉面團(tuán)穩(wěn)定性與面筋強(qiáng)度上升,強(qiáng)化了面筋蛋白結(jié)構(gòu),這與李鑫等[19]研究結(jié)果一致。這是因?yàn)門G促進(jìn)蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)及聚集,使面筋蛋白之間結(jié)合更加緊密,增強(qiáng)二硫鍵穩(wěn)定性,延緩面筋網(wǎng)絡(luò)形成,延長(zhǎng)面團(tuán)吸水過(guò)程,從而延長(zhǎng)面團(tuán)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間[16]。但當(dāng)TG添加量為1.4%時(shí),面團(tuán)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間開始降低,這是由于TG添加量過(guò)多致蛋白質(zhì)分子過(guò)度交聯(lián)聚集,反而不利于面筋蛋白整體形成穩(wěn)定緊密的結(jié)構(gòu)。隨TG添加量的增加,黑小麥粉面團(tuán)峰值扭矩與最大黏度值呈先升后降的趨勢(shì),且均在TG添加量為1.1%時(shí)達(dá)到最大值,與TG添加量0%相比,分別增加了14.45%、12.90%,表明添加TG增大了黑小麥粉面團(tuán)黏度,與上述表1中TG對(duì)黑小麥粉黏度的影響結(jié)果一致。蛋白質(zhì)弱化度可反映面筋強(qiáng)度,其值越低,代表面筋強(qiáng)度越強(qiáng)[15]。TG的加入降低了黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)弱化度,當(dāng)TG添加量為1.1%時(shí)有最低值0.56 N·m,與TG添加量0%(0.65 N·m)相比,蛋白質(zhì)弱化度降低了13.85%,增強(qiáng)了面團(tuán)筋力,使面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更牢固,面團(tuán)加工性能更好。回生值與淀粉重排有關(guān),反映淀粉老化程度和產(chǎn)品貨架期,理論上其值越低,淀粉越不易老化,產(chǎn)品貨架期越長(zhǎng)[16]。TG的加入增強(qiáng)了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低了淀粉分子發(fā)生重排的速率,導(dǎo)致回升值降低,其中TG添加量為1.1%時(shí)回升值達(dá)到最低值0.83 N·m,與TG添加量0%(1.04 N·m)相比降低了20.19%,有利于延緩淀粉老化與延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期。綜合來(lái)看,TG的加入提升了黑小麥粉面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性,其中TG添加量為1.1%時(shí)提升效果最顯著。

表2 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)熱機(jī)械學(xué)特性的影響Table 2 Effect of TG on thermo-mechanical properties of black wheat dough

2.3 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

G′,又稱彈性模量,代表物體在受到外力作用時(shí)的變形程度,G′越大,物體受外力時(shí)變形越小,彈性越好;G″,又稱黏性模量,代表物體在受到外力作用時(shí)抵抗流動(dòng)的能力,G″越大,物體受外力時(shí)越不易流動(dòng),黏性越強(qiáng)。由圖1可知,不同TG添加量的黑小麥粉面團(tuán)G′和G″均隨掃描頻率的增加而增大,即所有樣品的G′和G″均表現(xiàn)出頻率依賴性,面團(tuán)表現(xiàn)為弱凝膠流變學(xué)體系[20]。且隨頻率的增加,所有面團(tuán)樣品的G′始終高于G″,表明各面團(tuán)彈性性質(zhì)占優(yōu)勢(shì),具有典型黏彈性。同一頻率下,與TG添加量0%相比,TG的加入增大了黑小麥粉面團(tuán)的G′和G″,這與KANG等[9]研究結(jié)果一致。且隨TG添加量的增大,G′和G″均呈先升后降的趨勢(shì),在TG添加量為0.8%時(shí)黑小麥粉面團(tuán)具有最高的G′和G″,這表明TG可明顯提高黑小麥粉面團(tuán)黏彈性,可能是因?yàn)門G促進(jìn)黑小麥粉面團(tuán)中蛋白質(zhì)分子交聯(lián)聚集,增強(qiáng)面團(tuán)強(qiáng)度,改善面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[21],一定程度上減小了黑小麥粉中纖維對(duì)蛋白質(zhì)分子交聯(lián)和面筋網(wǎng)絡(luò)對(duì)淀粉顆粒包裹的干擾作用,從而使以蛋白質(zhì)和淀粉為基質(zhì)形成的黑小麥粉面團(tuán)黏彈性增加[16]。但添加過(guò)量TG會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)過(guò)度交聯(lián)聚集,部分淀粉顆粒被迫溶出,不利于面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度與緊密性,黏彈性有所下降。BAUER等[22]研究結(jié)果也表明,添加TG使小麥粉面團(tuán)黏彈性與強(qiáng)度增大,但添加量過(guò)高會(huì)致面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)喪失,加工性能變差,產(chǎn)品品質(zhì)降低。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,選擇合適添加量TG可顯著提高黑小麥粉面團(tuán)黏彈性,增強(qiáng)面團(tuán)強(qiáng)度。

a-儲(chǔ)能模量(G′);b-損耗模量(G″);c-耗損角正切值(tan δ)圖1 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)儲(chǔ)能模量(G′)、損耗模量(G″)、耗損角正切值(tan δ)的影響Fig.1 The influence of TG on storage modulus (G′), loss modulus (G″), and loss tangent (tan δ) of black wheat dough

損耗角正切tanδ=G″/G′,即面團(tuán)中黏性模量與彈性模量的比例,tanδ越小,表明黑小麥粉面團(tuán)中高聚物數(shù)量越多或分子聚合度越大,面團(tuán)強(qiáng)度越大,可反映面團(tuán)綜合黏彈性[23]。由圖1可知,tanδ<1,且隨頻率的增加,所有面團(tuán)樣品的tanδ均先迅速減小后緩慢增加,這可能是因?yàn)樵诿鎴F(tuán)形成前期黑小麥粉中的纖維阻礙了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,致面團(tuán)穩(wěn)定性差,在受到外力時(shí)越易流動(dòng),面團(tuán)黏性小;在達(dá)到一定頻率時(shí),面筋蛋白緩慢聚集形成緊密的空間結(jié)構(gòu),逐漸減小纖維對(duì)面團(tuán)強(qiáng)度的影響,面團(tuán)黏性增大[16]。在同一掃描頻率下,與TG添加量0%相比,TG的加入降低了黑小麥粉面團(tuán)的tanδ,且在TG添加量為0.8%時(shí)達(dá)到最低值,這正是由于TG的加入促進(jìn)黑小麥粉面團(tuán)中蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)形成大聚體,使高聚物數(shù)量增多,分子聚合度增大,綜合黏彈性增大,面團(tuán)強(qiáng)度增強(qiáng)。

2.4 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)拉伸特性的影響

拉伸能量代表面團(tuán)筋力;拉伸阻力代表面團(tuán)強(qiáng)度;延展度反映面團(tuán)的延伸性與可塑性;拉伸比是拉伸阻力與延展度的比值,其值越高代表面團(tuán)強(qiáng)度越強(qiáng),延伸性越差,過(guò)低則代表面團(tuán)可塑性低,制作面制品時(shí)不易成型[24]。如表3所示,黑小麥粉面團(tuán)的拉伸能量、拉伸阻力和拉伸比均隨TG添加量的增加逐漸增大,表明TG促進(jìn)面筋蛋白分子交聯(lián)形成大聚體,增強(qiáng)了面團(tuán)筋力與強(qiáng)度,使面團(tuán)可塑性高,制作面制品時(shí)易成型。但延展度隨TG添加量的增加而逐漸降低,說(shuō)明面團(tuán)延伸性變差。張帥[25]認(rèn)為面團(tuán)延伸性主要?dú)w因于面筋蛋白質(zhì)分子的延伸。而TG促進(jìn)蛋白質(zhì)分子交聯(lián)糾纏可能阻礙了蛋白質(zhì)分子的延伸。王佳玉等[8]研究TG對(duì)全麥粉面團(tuán)拉伸特性的影響結(jié)果也表明,TG可有效增強(qiáng)全麥粉面團(tuán)強(qiáng)度,但使其延伸性變差,適當(dāng)控制酶反應(yīng)時(shí)間可能會(huì)直接影響面團(tuán)拉伸特性。

表3 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)拉伸特性的影響Table 3 Effect of TG on tensile properties of black wheat dough

2.5 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈上主鏈有規(guī)則重復(fù)的構(gòu)象,其變化在一定程度上決定了蛋白質(zhì)的加工性能[5]。由圖2可知,與TG添加量0%相比,不同TG添加量的黑小麥粉面團(tuán)紅外光譜中吸收峰的位置差異較小,且無(wú)舊峰消失和新峰產(chǎn)生,說(shuō)明添加TG不會(huì)改變黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的吸收峰。但峰的強(qiáng)度有所變化,說(shuō)明TG影響了黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。

圖2 不同TG添加量的黑小麥粉面團(tuán)紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectrum of black wheat dough with different amount addition of TG

圖3 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of TG on protein secondary structure of black wheat dough

2.6 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)巰基與二硫鍵的影響

在黑小麥粉面團(tuán)形成過(guò)程中,面筋蛋白吸水,游離巰基間互相連接,或是游離巰基轉(zhuǎn)化為二硫鍵,二硫鍵相互結(jié)合使蛋白質(zhì)分子鏈擴(kuò)展連接,產(chǎn)生交聯(lián)作用形成大分子聚合體,最終形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[27]。因此游離巰基與二硫鍵含量是反映面筋蛋白交聯(lián)程度的重要指標(biāo),游離巰基含量越低或二硫鍵含量越高,表明蛋白質(zhì)交聯(lián)程度越深,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越完善,面團(tuán)筋力越強(qiáng)。由圖4可知,黑小麥粉面團(tuán)游離巰基含量隨TG添加量的增加而降低,當(dāng)TG添加量為1.1%時(shí)達(dá)到最低值3.12 μmol/g,與TG添加量為0%(3.83 μmol/g)相比減少18.54%。與游離巰基含量變化相對(duì)應(yīng),二硫鍵含量隨TG添加量的增加而增加,當(dāng)TG添加量為1.1%時(shí)分子間二硫鍵形成最多(3.68 μmol/g)。因此添加TG能有效減少黑小麥粉面團(tuán)中游離巰基含量,同時(shí)使二硫鍵含量顯著增加,YANG等[7]研究TG對(duì)富含纖維面條游離巰基與二硫鍵含量的影響也得到類似的結(jié)論,說(shuō)明TG促進(jìn)黑小麥粉面團(tuán)游離巰基向二硫鍵轉(zhuǎn)化,蛋白質(zhì)交聯(lián)程度加深,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更完善,面團(tuán)筋力更強(qiáng)。

圖4 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)巰基與二硫鍵含量的影響Fig.4 Effect of TG on the content of sulfhydryl and disulfide bonds in black wheat dough注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.7 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

黑小麥粉面團(tuán)是由圓形或橢圓形、表面較光滑、無(wú)明顯裂縫的大小淀粉顆粒、纖維與鑲嵌包裹淀粉顆粒與纖維的面筋蛋白組成的連續(xù)基質(zhì)[28]。如圖5所示,未添加TG的黑小麥粉面團(tuán)(圖5-a)由于存在較多纖維,阻斷了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,致面筋蛋白微觀結(jié)構(gòu)疏松,孔洞較多,少有連續(xù)的成片面筋膜,淀粉顆粒與面筋蛋白結(jié)合度低[16]。圖5-b～圖5-d顯示隨TG添加量的增加,面筋結(jié)構(gòu)更緊密穩(wěn)定,孔洞減少,有連續(xù)均勻的成片面筋膜,淀粉顆粒與纖維被緊密包裹在面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中[7]。這進(jìn)一步證實(shí)在TG的作用下,蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)形成大量多聚體,促進(jìn)蛋白質(zhì)與淀粉顆粒、纖維之間互相黏連,使連續(xù)基質(zhì)更穩(wěn)定,提升面團(tuán)品質(zhì)與加工性能[24]。圖5-e～圖5-f表明TG添加量過(guò)多致蛋白質(zhì)過(guò)度交聯(lián),淀粉顆粒被迫暴露,面團(tuán)穩(wěn)定性下降,這與上述動(dòng)態(tài)流變學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。楊怡飛[29]在研究不同添加量TG對(duì)鮮濕面微觀結(jié)構(gòu)的影響中也得到相似的結(jié)論。整體來(lái)看,當(dāng)TG添加量為0.8%～1.1%時(shí)黑小麥粉面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)較為完整緊密。

a-TG 0%;b-TG 0.2%;c-TG 0.5%;d-TG 0.8%;e-TG 1.1%;f-TG 1.4%圖5 TG對(duì)黑小麥粉面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響(2 000×)Fig.5 Effect of TG on microstructure of black wheat dough (2 000×)

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn),TG能促進(jìn)黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)聚集交聯(lián),改善黑小麥粉面團(tuán)理化特性。適量TG的添加能增大黑小麥粉面團(tuán)的黏度,延長(zhǎng)形成時(shí)間與穩(wěn)定時(shí)間,且能增大儲(chǔ)能模量和損耗模量,增強(qiáng)面團(tuán)綜合黏彈性和拉伸強(qiáng)度。在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面,TG使黑小麥粉面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)有序結(jié)構(gòu)上升,蛋白彈性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高;面團(tuán)二硫鍵含量增加,蛋白質(zhì)交聯(lián)程度加深,面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更完善。但TG的加入會(huì)降低黑小麥粉面團(tuán)的延伸性,且TG添加過(guò)量會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)交聯(lián)過(guò)度,淀粉顆粒被迫溶出,面團(tuán)黏度開始下降,綜合黏彈性下降,穩(wěn)定性降低。因此控制TG添加量對(duì)黑小麥粉面團(tuán)的理化特性及蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性至關(guān)重要。本文中TG添加量為1.1%時(shí)對(duì)黑小麥粉面團(tuán)理化特性改善效果最顯著,可為開發(fā)黑小麥?zhǔn)称贰⑻岣咂涫秤闷焚|(zhì)提供參考,也對(duì)后續(xù)研究TG對(duì)黑小麥面團(tuán)品質(zhì)的影響具有指導(dǎo)意義。在未來(lái)還可對(duì)黑小麥健康功能食品的開發(fā)及黑小麥?zhǔn)称菲焚|(zhì)的改良作進(jìn)一步研究。