谷氨酰胺转氨酶对全麦面团特性及微观结构的影响

全麦粉是由整粒小麦研磨而成，包含了胚乳、麸皮与胚芽，含有丰富的膳食纤维和多种微量元素，长期摄入可有效预防糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的发生。但由于全麦粉中存在着大量纤维，致使全麦食品的口感质地及消费者可接受度降低。谷氨酰胺转氨酶（TG）能催化蛋白质分子发生交联，可以有效改善面团的流变特性。

哈尔滨商业大学食品工程学院的王佳玉、陈凤莲和南京财经大学食品科学与工程学院（江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心、江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室）的汤晓智*等人着重探讨TG添加量及作用时间对全麦面团的混合特性、拉伸特性、流变特性、微观结构和蛋白质分子质量变化的影响，旨在为提高全麦食品品质提供借鉴。

1 TG对全麦面团混合特性的影响

结果显示，随着TG添加量的增加，全麦面团在混合过程中吸水率、面团形成时间、稳定时间、蛋白质弱化度均呈现先升高后降低的趋势，峰值黏度呈上升趋势，回生值显著下降。Mixolab混合实验仪可以反映面团混合过程中机械剪切应力和温度双重作用下蛋白质和淀粉特性的变化，而面团的形成过程实质上是面筋蛋白吸水形成面筋网络的过程，因此随着TG添加量升高，短时间内可能导致蛋白质局部交联聚集，反而影响了面筋蛋白吸水形成良好面筋网络的过程，游离于面筋结构外可糊化的淀粉总量增加，从而导致吸水率下降，面团形成时间、稳定时间先升后降，蛋白弱化度升高以及淀粉峰值黏度升高。

随着TG添加量的增加回生值显著降低，由于全麦面团在机器中搅拌时间以及酶反应时间的延长，TG较充分地诱导了全麦面团中蛋白质分子发生交联，形成良好的面筋网络结构，同时面团体系变得均匀，糊化后淀粉均匀镶嵌在面筋结构中，导致在降温过程中回生值降低。回生值的降低有利于提升烘焙产品的品质及延长货架期。

2 TG对全麦面团拉伸特性的影响

结果显示，随着TG添加量的增加，拉伸阻力随之增加。拉伸距离与拉伸阻力呈现出相反趋势，说明TG诱导蛋白质分子交联，形成大分子的聚集体，其有效增强了全麦面团的强度，但使其延展性变差，从而导致拉伸阻力的增加和拉伸距离减小。当TG添加量3.0 U/g时，面团强度有所下降，结合Mixolab混合实验仪结果可知，适当控制酶反应时间对蛋白质的交联以及良好的面筋网络的形成至关重要，也直接影响了面团的拉伸特性。

3 TG对全麦面团流变特性的影响

结果显示，在不同的反应时间下，所有全麦面团随着TG添加量的增加，G’随之增加。随着反应时间的延长，G’相应增加。结果表明TG诱导了蛋白质分子交联，显著增加了全麦面团的强度。添加TG后全麦面团样品的G”变化与G’的变化结果相似，均呈现随着添加量的增加以及反应时间的延长持续增加。全麦面团的综合黏弹性可以用损耗角正切值（tanδ）反映。

全麦面团的tanδ值与其黏性和弹性模量呈现出相反的变化趋势，即TG添加量越高，tanδ值越低。当酶反应时间达到120 min时，各添加水平的综合黏弹性变化曲线趋于重合，tanδ值不再继续降低，甚至开始升高。由结果分析，TG的加入进一步促进了全麦面团中蛋白质分子之间发生交联，并聚集缠绕，形成良好的面筋网络结构，一定程度上消除了全麦中粗纤维等对面团强度的影响，使得全麦面团的黏弹性增加。但当过量添加或者过长时间反应，易造成蛋白质过量交联及聚集，反而不利于全麦面团的综合黏弹性。因此，在实际应用中，应选择合适的TG浓度同时适度控制酶反应时间。

4 扫描电镜观察结果

全麦面团（图4a）中因存在大量麸皮，使得面筋结构在形成过程中被阻断，导致面团的微观结构出现大量孔洞和断面。图4b与4c显示了添加TG后全麦面团微观结构的变化，从图中可知，添加TG后，面筋网络结构的空洞与断面明显减少，面筋结构变得连续均匀，淀粉颗粒、纤维被很好地分散在面筋网络结构中，说明在TG的作用下，面筋蛋白发生聚集与交联，全麦面团的微观结构得到明显改善。对比不同添加量，酶反应时间为90 min条件下，TG添加量为3.0 U/g时全麦面团的微观结构较1.8 U/g更加完整紧致。

5 激光共聚焦显微镜观察结果

未添加TG的全麦面团（图5a）中存在大量麸皮，破坏了面团内部连续结构，出现大量空洞；添加TG后的全麦面团如图5b、c所示，可以明显观察到在TG的作用下面团中的孔洞数量及断裂空隙减少，麸皮周围结构变得连续，面筋交联紧密。同时，从图中可以观察到，当添加量为3.0 U/g时，面团微观结构中的连续性优于1.8 U/g添加量时的面团，其可以将麸皮与面筋结构的结合的更加紧密，在麸皮存在处减少断裂空隙，增加面团整体的连续性，利于加工。

6 TG对全麦面团蛋白质变化的影响

从图6可以清晰观察到加入TG后蛋白质变化的情况。与全麦粉样品条带相比，TG样品条带在20～100 kDa处总体减少，在100～245 kDa处增加。从变化可知，TG的加入，使得小分子质量蛋白质减少，小分子蛋白质相互交联并聚集成大分子蛋白质，从而使得大分子质量处条带增加；在TG样品条带上端（分离和堆积凝胶顶部）显示出大的聚集体（分子质量大于245 kDa的蛋白质），说明TG的存在使得大量小分子蛋白质交联聚集成大分子，面筋蛋白的适当交联形成网络结构可以有效弥补麸皮对面团的影响，使全麦面团内部结构连续均匀，有研究表明，TG催化形成的蛋白质分子交联对面粉或面团中面筋蛋白分子质量有很大影响，TG处理面粉或面团后，麦醇溶蛋白和谷蛋白的含量显著减少同时大分子质量蛋白质含量增加。但当过度交联时可能导致蛋白质分子质量过大，成片聚集，不利于形成良好的面团网络结构。

结 论

随着TG添加量的增加，全麦面团在混合过程中吸水率、面团形成时间、稳定时间、蛋白质弱化度均呈现先升高后降低的趋势，峰值黏度呈上升趋势，回生值显著下降；拉伸特性结果验证了TG可以增强面团强度；流变特性表明适当的TG添加量及酶反应时间使得全麦面团的黏弹性增加，但当过量添加或者过长时间反应，易造成蛋白质过量交联及聚集，反而不利于全麦面团的综合黏弹性。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳、扫描电镜与激光共聚焦显微镜证实了TG诱导蛋白质分子发生交联和聚集，消除了全麦中纤维等对面团强度的影响，使得面团微观结构均匀连续。

本文《谷氨酰胺转氨酶对全麦面团特性及微观结构的影响》来源于《食品科学》2021年42卷4期51-57页，作者：王佳玉，陈凤莲，吴迪，汤晓智。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20191129-312。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

近期研究热点

修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文