《食品科学》：河北科技大学刘俊果副教授等：谷氨酰胺转氨酶对板栗粉面团理化特性的影响

板栗，属于壳斗科，是我国受欢迎的季节性坚果。板栗品质优良，含有淀粉、蛋白质、胡萝卜素、硫胺素、核黄素、抗坏血酸等丰富的营养物质，其营养价值高，口感甘甜，具有巨大的经济效益，被誉为“木本谷物”。板栗作为一种无麸质且含有膳食纤维的食品，无法形成类似于小麦面团中的面筋网络结构，从而导致其加工性能差。因此，为开发优质的板栗食品，有必要对板栗面团进行品质改良。谷氨酰胺转氨酶（TG）是一种能催化蛋白质分子内和分子间发生共价交联反应的酶，在面团中可以促进谷氨酰胺和赖氨酸残基的分子间或分子内交联，形成高分子质量的面筋。

为此，河北科技大学食品与生物学院的李涛、周立和刘俊果等人着重探讨TG对板栗粉面团物理特性包括糊化特性、质构特性、流变学特性的影响，并从化学性质游离巯基含量的变化以及微观结构的角度给予解释，旨在为开发板栗食品、提高其食用品质提供参考。

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TG对板栗面团质构特性的影响

如表1所示，随着TG添加量的增加，板栗面团的硬度不断增加，弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性都呈现先升高后降低的趋势。当TG添加量达到2.7 U/g时，板栗面团的弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性都达到最大，可能是由于TG的加入使得板栗面团的淀粉面筋结构变的紧密，面团结构稳定后弹性相对增强，从而其咀嚼性和回复性都有显著增加。当TG添加量达到3.6 U/g时，其弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性都有降低的趋势，可能由于面筋网络过度紧密，板栗面团内部的淀粉和纤维暴露导致结构不连续或不均匀。

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TG对板栗面团流变特性的影响

由图1a和1b可知，不同TG添加量的板栗面团G′和G″均随扫描频率的增加而增大，即所有样品的G′和G″均表现出频率依赖性。随频率的增加，所有面团样品的G′始终高于G″，表明面团具有固体类弹性性质。随TG添加量的增大，G′和G″均呈先升后降的趋势，在TG添加量为2.7 U/g时板栗粉面团具有最高的G′和G″，这表明TG可明显提高板栗粉面团黏弹性，可能是因为TG促进板栗粉面团中蛋白质分子交联聚集，增强面团强度，改善面筋网络结构，在一定程度上减小了板栗面团中纤维对蛋白质交联的干扰作用，但当TG添加过量时会导致蛋白质过度交联聚集，部分淀粉颗粒被迫暴露，不利于面筋网络结构的稳定性和紧密性，黏弹性会有所下降。

tanδ越大表明材料的黏性越大，tanδ越小表明样品弹性越大，且可以反映面团整体弹性和强度的增加。由图1c可知，所有面团样品均tanδ＜1，表明板栗面团表现出半固体偏弹性的性质。且随频率的增加，所有面团样品的tanδ均先减小后趋于稳定，可能是在达到一定频率后，面团中的蛋白交联聚集形成紧密的面筋结构，逐渐减小纤维对面团强度的影响，从而使其黏弹性趋于稳定。与TG添加量0 U/g相比，添加量为2.7 U/g时tanδ值达到最小，说明此添加量下面团的弹性性质最优。因此选择合适的TG的添加量可以增强板栗面团的稳定性。

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TG对板栗面团蠕变-恢复特性的影响

面团作为一种具有黏弹性的复杂软固体，在压力恒定的条件下，内部的分子链发生链断而产生一定的形变量发生蠕变，随着恒定压力的撤除，面团会发生瞬时弹性恢复及延迟弹性恢复。因此可通过动态流变仪的蠕变-恢复模式对其抗形变能力进行表征，同时也可被用来表征面团和面筋的黏弹性。从图2可以看出，在蠕变阶段（0～150 s），面团的剪切应变都在不断升高，在撤除剪切应力后面团的剪切应变值急剧下降后渐渐趋于稳定。与未添加TG的面团相比，TG的添加明显降低了板栗面团的形变。其中未添加TG的板栗面团形变最大，而添加量为2.7 U/g时的面团形变最小。该结果表明TG添加量为2.7 U/g时板栗面团的抗形变能力最强。在恢复阶段，TG添加量在2.7 U/g时板栗面团松弛形变后最接近初始状态，表明此添加量下板栗面团具有最好的蠕变恢复能力，同时也表明此添加量下板栗面团内部的蛋白质分子交联更加紧密。上述结果与频率扫描结果相一致，即TG添加量在2.7 U/g左右时可以很好地改善板栗面团的内部结构。

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TG对板栗粉糊化特性的影响

如表 2 所示，板栗和 TG 混合粉的峰值黏度、最低黏度和最终黏度随着 TG 添加量的增加而增加。黏度的增加可能是因为 TG 的添加促进了蛋白质交联紧密，导致面筋网络结构外易糊化的淀粉量增加。衰减值可以作为淀粉颗粒在糊化过程中稳定性和损伤程度的指标，其值越低表明淀粉颗粒耐剪切性越强。表 2 中衰减值随着 TG 添加量的增加先降低后增加，表明适量 TG 的加入可以保护淀粉颗粒的完整性，但过量的 TG 会限制水向淀粉颗粒的扩散，温度升高导致淀粉颗粒崩解，抗剪切力会随之减弱。表 2 中峰值时间和糊化温度变化不明显，但都比未添加 TG 时的大，可能是由于淀粉颗粒与蛋白质网络结构连接紧密或被包埋其中，增加了淀粉结构的稳定性，淀粉糊化的速度减慢，从而达到峰值所需的时间略有增加。

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TG对板栗面团游离巯基含量的影响

由图3可知，随着TG添加量的增加，板栗面团中游离巯基的含量明显下降，表明TG的加入使板栗面团中的蛋白质发生交联聚集，进而使得游离在表面的巯基被包埋在蛋白质分子内部；另一方面表明，在TG的作用下，小分子蛋白交联，形成了具有紧密网络空间的大分子蛋白聚集体，水分子进入此网络空间与肽链发生结合，使得肽链间的巯基发生裂解后转化为二硫键，从而导致巯基含量减少。

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TG对板栗面团微观结构的影响

如图4a所示，未添加TG的板栗面团有大量空洞且整体结构疏松，很少有成片的面筋膜，这是由于板栗粉存在较多纤维，导致面筋网络结构无法形成，淀粉颗粒暴露。如图4b所示，TG添加量在2.7 U/g条件下板栗面团的微观结构显示有成片的面筋膜且空洞较少，结构连续紧密且均匀，表明TG的添加使板栗面团中的蛋白质交联聚集，纤维和淀粉颗粒与大分子蛋白质连接紧密或被面筋网络包裹其中，面团稳定性增强。图4c是TG添加量为3.6 U/g时的板栗面团微观结构，此添加量下空洞相比于2.7 U/g时的多一点，可能原因是TG添加过多导致蛋白质过度交联聚集，淀粉颗粒被迫外露，面团整体稳定性下降，加工性能变差。此结果与上述流变分析结果一致。综上来看，当TG添加量在2.7 U/g附近时，板栗面团的微观结构较为紧密均匀。

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结 论

本研究发现，TG的添加可以促进板栗面团蛋白质发生交联，有利于改善板栗面团的内部结构。适量添加TG可以增加板栗面团的黏度、硬度、弹性等特性，同时增大了面团的弹性模量和黏性模量，增强了抗外界形变能力。在化学性质方面，TG的添加降低了板栗面团游离巯基的含量，侧面说明TG可以促进蛋白质的交联，使面筋网络结构更加完整，但TG添加量过多会导致蛋白过度交联，面团的综合黏弹性下降，稳定性也下降。因此，合理控制适量TG的添加量对提高板栗面团结构稳定及加工性能至关重要。在本研究中，TG添加量为2.7 U/g时对板栗面团的理化性质和内部结构改善效果最明显。本研究可为开发板栗粉食品提供一定的理论依据，同时也期望为无麸质食品的开发、加工及改良提供一定的参考。

作者简介

第一作者：

李涛，河北科技大学食品与生物学院研究生，本科就读于兰州交通大学生物工程专业，研究方向为淀粉类食品加工。获得2021年获得甘肃省第二届大学生生命科学竞赛三等奖。

本文《谷氨酰胺转氨酶对板栗粉面团理化特性的影响》来源于《食品科学》2024年45卷5期18-23页，作者：李涛，周立，徐园杰，袁松凯，曹艳广，郝建雄，刘俊果。DOI：10.7506/spkx1002-6630-20230828-203。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：东北农业大学食品学院 胡婧瑶；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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