郜懷帥，楊嘉琪，宋春麗*，任健，劉曉蘭，陳佳鵬

齊齊哈爾大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，黑龍江省玉米主食工業(yè)工程技術(shù)研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（齊齊哈爾 161006）

玉米面條符合“粗糧細(xì)做”的飲食風(fēng)尚，市場(chǎng)潛力巨大。但是由于玉米中的玉米蛋白不能形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無法賦予玉米面團(tuán)類似于小麥面團(tuán)的黏彈性，加工特性差，因而在一些產(chǎn)品的開發(fā)中受到限制。目前以玉米為原料加工制得的玉米面粉，口感粗糙，不易消化，缺乏黏彈性和延展性。由該玉米面粉制得的玉米面條易混湯斷條，煮泡時(shí)間長(zhǎng)。因此，提供一種制作高品質(zhì)玉米面條的方法，具有現(xiàn)實(shí)意義。

改善玉米面團(tuán)性質(zhì)的方法有很多，一種常用的方法是以通過添加不同來源的蛋白質(zhì)來提高產(chǎn)品的品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)以及儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，如通過添加面筋蛋白、大豆蛋白以及蛋清蛋白等外源蛋白[1-2]，強(qiáng)化蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及面團(tuán)的彈性。此外，利用食用膠，如親水膠體或糊化淀粉也能夠很好地控制面團(tuán)的流變

特性[3]。而目前人們發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（TGase，EC2.3.2.13）在改善玉米面團(tuán)性質(zhì)方面具有很大的潛力。該酶能夠催化蛋白質(zhì)分子中谷氨酸胺殘基的γ-酰胺基和賴氨酸殘基的ε-氨基在分子內(nèi)或分子間發(fā)生交聯(lián)，形成ε-（γ-Glu）lys共價(jià)鍵[4]，使得面團(tuán)產(chǎn)生質(zhì)構(gòu)變化，從而賦予產(chǎn)品特有的流變學(xué)特性和質(zhì)構(gòu)特性。此次試驗(yàn)在添加外源蛋白的基礎(chǔ)上，采用安全有效的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)技術(shù)改善面團(tuán)的特性，考察該酶的添加對(duì)玉米面團(tuán)的加工特性（如流變學(xué)特性、保水性、質(zhì)構(gòu)特性），以及所制面條蒸煮品質(zhì)的影響規(guī)律，旨在賦予面條良好的營(yíng)養(yǎng)和質(zhì)構(gòu)特性，為解決玉米面條加工過程中的共性關(guān)鍵問題提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

玉米粉，市售；高筋粉，恒鋒食品經(jīng)貿(mào)有限公司；谷朊粉，河南棗花面業(yè)股份有限公司；蛋清粉，科隆多生物科技有限公司；大豆粉，哈爾濱賓縣禹王植物蛋白有限公司；TGase，江蘇一鳴精細(xì)化工有限公司。

S-3400型掃描電子顯微鏡，日立；Kinexus型高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀，馬爾文；TDZ5-WS型離心機(jī)，湘儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米面團(tuán)的制備

按照玉米粉、高筋粉、蛋清粉、大豆粉與谷朊粉質(zhì)量比30∶55∶10∶4∶1稱取各個(gè)配料共100 g，添加不同比例的TGase（添加量分別為50，100和150 U/g面粉），加入70 mL水，玉米粉中各組分進(jìn)行充分水化后攪拌制得面團(tuán)，并將面團(tuán)包裹在保鮮膜中，于37℃保溫3 h。以不添加TGase的玉米面團(tuán)為對(duì)照。

1.2.2 不同TGase添加量時(shí)玉米面團(tuán)的動(dòng)態(tài)流變學(xué)性質(zhì)分析

參照Ribotta等[3]的方法，利用流變儀測(cè)定不同酶添加量的面團(tuán)在不同頻率時(shí)彈性模量（G′）和黏性模量（G′′）的變化情況。選取適當(dāng)大小的塊狀面團(tuán)，調(diào)整夾板間距使面團(tuán)結(jié)構(gòu)完整地置于平板上。邊緣涂抹硅油防止水分蒸發(fā)。平衡5 min后，殘余的壓力會(huì)松弛。確定應(yīng)力掃描程序在動(dòng)態(tài)測(cè)量模式下進(jìn)行。采用pp40平行板，板間距為1 mm，溫度為30℃，記錄頻率1.0～10 Hz時(shí)面團(tuán)的模量變化。

1.2.3 玉米面團(tuán)掃描電子顯微鏡分析

參照Haga等[5]的方法，將樣品脫水后利用掃描電子顯微鏡觀察面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)。取不同TGase添加量的玉米面團(tuán)，切成長(zhǎng)5 mm、厚3 mm的面團(tuán)。在戊二醛中浸漬24 h，pH為7.0，用濃度為0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液沖洗4次，每次10 min。然后依次用30%，50%，70%和90%乙醇處理，每次15 min，接下來用100%乙醇處理3次，每次30 min。脫水后凍干。利用掃描電子顯微鏡觀察面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)，放大倍數(shù)為400倍。

1.2.4 面團(tuán)保水力的測(cè)定

參照AACC56-20的方法測(cè)定面團(tuán)的保水力。向離心管加2.0 g冷凍干燥后的面團(tuán)和40 mL蒸餾水，稱其質(zhì)量。在室溫下振蕩1 h，然后以轉(zhuǎn)速1 000 r/min離心15 min，移出上清液，稱定殘余樣品的質(zhì)量，計(jì)算2次稱量樣品的質(zhì)量差。保水性以每克玉米面粉結(jié)合水的質(zhì)量來表示。

1.2.5 鮮濕面條質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

參照康志敏等[6]的方法略有改動(dòng)，測(cè)定鮮濕面條的質(zhì)構(gòu)特性（TPA）。測(cè)定指標(biāo)：硬度、彈性、黏附性、咀嚼性。咀嚼性數(shù)值為硬度、彈性、黏附性三者乘積。隨機(jī)取煮后面條，截取合適的長(zhǎng)度，平行放置于載物臺(tái)上。物性分析儀探頭為圓盤擠壓探頭p50探頭。測(cè)定前、中、后速度均為1.0 mm/s，形變量為60%，觸發(fā)力為5 N，兩次壓縮間隔為1 s。每種面團(tuán)測(cè)定6根面條，結(jié)果取平均值。

1.2.6 鮮濕面條蒸煮損失率分析

參照LS/T 3212—2014[7]測(cè)定樣品烹調(diào)損失率。計(jì)算一定量的面條樣品煮熟后，溶解和脫落到煮面水中的固形物部分占樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）。

2 結(jié)果與討論

2.1 TGase添加量對(duì)玉米面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性的影響

食品的加工特性和流變學(xué)特性在生產(chǎn)和制作中十分重要，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的品質(zhì)、開發(fā)難度和市場(chǎng)前景。四種玉米面團(tuán)的G′和G′′隨頻率的變化如圖1所示。

面團(tuán)具有黏彈特性，G′表示物體的類固體性質(zhì)（彈性），G′′表示物體的類液體性質(zhì)（黏性）。從圖1可以看出，在測(cè)定頻率0.1～10 Hz范圍內(nèi)，玉米面團(tuán)的G′始終高于G′′，這體現(xiàn)出玉米面團(tuán)的彈性是其主要表達(dá)形式。此外可以看出，隨著TGase添加量的增加，面團(tuán)的G′顯著增加。當(dāng)頻率為10 Hz時(shí)，未添加TGase的玉米面團(tuán)的G′為33 200 Pa，添加TGase（50～ 150 U/g）的玉米面團(tuán)的G′為90 600～107 800 Pa。這是由于TGase的添加促使蛋白質(zhì)發(fā)生分子內(nèi)/間交聯(lián)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量增加，故面團(tuán)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。可以看出，添加TGase有利于增加玉米面條的黏彈特性，但是該酶的添加量對(duì)玉米面團(tuán)的模量變化影響并不顯著。

2.2 TGase添加量對(duì)玉米面團(tuán)微結(jié)構(gòu)的影響

面團(tuán)品質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)是最常用方法之一。不同TGase添加量的面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在未添加TGase的對(duì)照組中，面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)特征在于，淀粉顆粒鑲嵌在一些面筋基質(zhì)（主要為添加的高筋粉）中[8]，但是表面的面筋結(jié)構(gòu)比較松散，且不連續(xù)（圖2a）。這是由于添加的玉米粉比例較大（30%），而玉米粉缺乏面筋結(jié)構(gòu)導(dǎo)致。相對(duì)于對(duì)照組，加入TGase后的面團(tuán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。當(dāng)添加TGase量為50 U/g面粉時(shí)，由于該酶的催化作用，外源蛋白發(fā)揮了顯著的作用，面團(tuán)表現(xiàn)出了明顯的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)淀粉顆粒分布得更加均一（圖2b）。當(dāng)增加TGase的添加量時(shí)，面團(tuán)結(jié)構(gòu)更加致密（圖2c～d）。因此，SEM結(jié)果表明，添加TGase一定程度上賦予了類似面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善了玉米面團(tuán)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善了面團(tuán)的流變特性。

圖1 TGase添加量對(duì)玉米面團(tuán)流變特性的影響

圖2 不同TGase添加量的面團(tuán)的掃描電鏡分析圖

2.3 TGase對(duì)玉米面團(tuán)保水力的影響

保水力主要表征面團(tuán)中淀粉的吸水膨脹能力，蛋白質(zhì)也同樣發(fā)揮一定的作用。保水力越高，淀粉顆粒和蛋白質(zhì)就能吸收越多的水分，可以間接反映出面團(tuán)品質(zhì)，如質(zhì)構(gòu)性質(zhì)及蒸煮時(shí)間。不同TGase添加量對(duì)面團(tuán)保水力的影響如圖3所示。

從圖3可以看出，沒有添加TGase的面團(tuán)的保水力較低（0.87 g/g），這是由于面團(tuán)中含有30%（干基）的玉米粉，而玉米粉為一種非面筋谷物，保水能力差。添加TGase的面團(tuán)的保水性增加，當(dāng)TGase酶的添加量為100 U/g面粉時(shí)，保水力最高，達(dá)到了1.27 g/g。相對(duì)于未添加TGase的玉米面團(tuán)，此時(shí)面團(tuán)的保水力增加了46.4%。這與彭飛[9]的研究結(jié)果一致：在添加燕麥蛋白（非面筋蛋白）的情況下，面團(tuán)保水力增強(qiáng)，最高達(dá)到1.325 g/g。這是因?yàn)門Gase催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)及分子間交聯(lián)，有利于促使面筋形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而束縛更多的水分。面團(tuán)保水力的增加，有利于增強(qiáng)玉米面團(tuán)成型效果。結(jié)果表明，添加TGase有利于增強(qiáng)面團(tuán)的保水力。

圖3 不同添加量的TGase對(duì)玉米面團(tuán)保水效果的影響

2.4 TGase添加量對(duì)鮮濕玉米面條的質(zhì)構(gòu)特性影響

通過質(zhì)構(gòu)儀可以對(duì)食品的硬度、彈性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行客觀的測(cè)定，得到的這些指標(biāo)有助于消費(fèi)者判斷許多食品的品質(zhì)。不同TGase添加量的鮮濕玉米面條的硬度、彈性、黏附性以及咀嚼性的測(cè)定結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，隨著面團(tuán)中TGase添加量的增加，所制得的鮮濕玉米面條的硬度和彈性顯著增加，黏附性并沒有發(fā)生顯著的變化。TGase處理能夠增加面團(tuán)的硬度，這與一些研究報(bào)道一致[10-11]。TGase對(duì)蛋白質(zhì)的交聯(lián)作用產(chǎn)生了類似面筋蛋白的作用，賦予面條一定的彈性[12]。相應(yīng)地，玉米面條的咀嚼性顯著提高，相對(duì)于未添加TGase的玉米面團(tuán)制作的鮮濕面條，在酶的添加范圍（50～150 U/g面粉）內(nèi)，面條的咀嚼性增加了1.56～6.11倍。這對(duì)玉米面條的品質(zhì)有很大貢獻(xiàn)，更適用于喜好筋道面條的人群。

表1 不同添加量的TGase對(duì)鮮濕玉米面條質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的影響

2.5 TGase對(duì)玉米面條蒸煮品質(zhì)的影響

在面條的蒸煮過程中損失小、得率高，對(duì)于提高玉米面條產(chǎn)品的品質(zhì)以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都具有重要的意義。不同TGase添加量所制得的玉米面條的烹調(diào)損失率見表2。

從表2可以看出，添加TGase使面條的烹調(diào)損耗率下降，烹調(diào)損失率隨著TGase添加量的增加而下降，未添加TGase的玉米面條的烹調(diào)損失為12.1%，添加150 U/g的TGase的玉米面條的烹調(diào)損失率降至9.8%（LS/T 3212—2014規(guī)定，掛面的烹調(diào)損失率應(yīng)≤10.0%）?？梢钥闯觯?dāng)玉米粉固形物含量為30%時(shí)，制備面團(tuán)時(shí)添加轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶有利于減少面條的烹調(diào)損失。TGase的添加降低了蒸煮損失。這是因?yàn)門Gase的添加，使面團(tuán)中的蛋白質(zhì)組分發(fā)生了交聯(lián)，提高了面團(tuán)的保水力、硬度和彈性，從而減少了面團(tuán)的烹調(diào)損失率。

表2 不同TGase添加量對(duì)烹調(diào)損失率的影響

3 結(jié)論

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶添加到玉米面團(tuán)中，能夠改善面團(tuán)的流變學(xué)特性、保水力和質(zhì)構(gòu)特性，同時(shí)提高了蒸煮得率和烹調(diào)損失率。具體表現(xiàn)為面團(tuán)的彈性模量增加；相對(duì)于未添加TGase的玉米面團(tuán)，當(dāng)TGase添加量為50～150 U/g面粉時(shí)，面團(tuán)的保水力增加32.6%～ 46.4%。鮮濕玉米面條的硬度、彈性增加，相應(yīng)地其咀嚼性顯著提高。玉米面條的烹調(diào)損失率下降。