谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在酸奶制備中的應(yīng)用研究

連艷鮮，徐 禮，李靜儒

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學院 食品與生物工程學院，河南 鄭州 450046)

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(Transglutaminase，TG)又稱為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，它能催化谷氨酰胺上的γ-酰基與賴氨酸上的ε-氨基發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，使肽鏈分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生共價交聯(lián)，形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而影響蛋白質(zhì)凝膠的穩(wěn)定性、保水性，可應(yīng)用于肉制品、乳制品等蛋白制品的質(zhì)構(gòu)改良[1]。

酸奶因兼具乳制品的營養(yǎng)價值及發(fā)酵食品的保健功能而被廣大消費者喜愛。但是酸奶生產(chǎn)時容易產(chǎn)生一些問題，如組織不夠細膩、有沙粒感、乳清析出較多等。為了解決這些問題，生產(chǎn)商常采用添加穩(wěn)定劑的方法來改善酸奶品質(zhì)，但穩(wěn)定劑的添加會對酸奶的口感及風味產(chǎn)生影響。牛乳中的酪蛋白和乳清蛋白都是TG酶的良好底物[2]，已被證實對人體無害且能提高乳清蛋白的抗氧化性[3]。在酸奶制備的過程中加入一定量的TG酶會影響蛋白質(zhì)的凝膠性狀，改變蛋白質(zhì)的持水能力，從而影響成品的組織狀態(tài)、風味等感官評價[4]。本實驗通過比較不同濃度的TG酶對凝乳時間、乳清量、酸度及風味的影響，確定該酶在酸奶制備中的作用及適宜添加量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

純牛奶購自伊利公司；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶購自上海青瑞食品科技有限公司，含量為120 U/ml；發(fā)酵劑為保加利亞乳桿菌；玉棠牌一級白糖。

SRH60-70型高壓均質(zhì)機購自上海申鹿均質(zhì)機有限公司；RC-420型全自動酸奶機購自瑞安市創(chuàng)意食品機械廠；PHS-3E型酸度計購自上海精密儀器儀表有限公司；PWC214型電子天平購自艾德姆衡器有限公司；H1850R型冷凍離心機購自湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；DZKW-4型不銹鋼電熱恒溫水浴鍋購自北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸奶制備流程

純牛奶→加糖(7%)→均質(zhì)→殺菌(95 ℃，5 min)→冷卻(42 ℃)→加入發(fā)酵劑(3%)和不同濃度的TG酶→灌裝→發(fā)酵(42 ℃)→后熟→冷藏→成品，對照不加TG酶。

1.2.2 凝乳時間的測定

將罐裝后的酸奶42 ℃發(fā)酵， pH降到4.6時所需時間即為凝乳時間。

1.2.3 乳清析出量的測定

取15 g酸奶(精確到0.0001 g)，4 ℃，3500 r/min離心10 min，稱取上清液質(zhì)量，上清液量占酸奶量的百分比即為乳清析出量。

1.2.4 酸度及后酸化測定

根據(jù)《GB 5009.239-2016食品安全國家標準 食品酸度的測定》[5]進行酸度測定。

酸奶凝乳完成后放在4 ℃冰箱中，分別在第1天、第3天、第5天、第7天及第9天測定酸度，即為后酸化的酸度。

1.2.5 感官評價

酸奶4 ℃冷藏12 h后對酸奶進行感官評定。評價指標參照《GB 19302-2010食品安全國家標準 發(fā)酵乳》[6]設(shè)定，從酸奶的色澤、滋味和氣味、組織狀態(tài)三方面進行，并給出口感得分(滿分為10分)，如表1所示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 24軟件 ANOVA對數(shù)據(jù)進行方差及顯著性分析，利用Excel進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 TG酶濃度對凝乳時間的影響

在酸奶制備過程中添加不同濃度的TG酶，42 ℃發(fā)酵，當pH達到4.6時所需時間如表2。不同酶濃度及對照間凝乳時間差異顯著(P<0.05)。添加TG酶酸奶的凝乳時間為231～240 min，均小于對照酸奶244.7 min，這是因為在TG酶的作用下酪蛋白間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)使得凝乳時間縮短，添加TG酶濃度為40 U/L時的凝乳時間比對照減少了13.7 min。此結(jié)果與張莉麗等[7]的研究結(jié)果不同，他們認為加入TG酶使蛋白質(zhì)間產(chǎn)生交聯(lián)，乳酸菌的生長受到抑制，凝乳時間延長。而王銀等[8]在研究TG酶對酸羊乳的影響中卻發(fā)現(xiàn)TG酶可以縮短凝乳時間。從添加量對凝乳時間的影響來看，凝乳時間先隨TG酶濃度的增加而縮短，但超過40 U/L后凝乳時間延長，添加50 U/L與20 U/L的TG酶處理差異不顯著，這也說明高濃度的TG酶有可能通過抑制乳酸菌的生長從而影響凝乳時間。

表2 TG酶濃度對凝乳時間的影響

2.2 TG酶濃度對酸奶乳清析出量的影響

由圖1 可以看出，添加TG酶可有效降低乳清的析出(P<0.05)。當TG酶濃度在20～40 U/L時，隨酶濃度的增加，乳清析出量逐漸減少，當酶濃度增加到50 U/L時，乳清量有所提高。這是因為在TG酶的作用下，發(fā)生交聯(lián)的蛋白質(zhì)排列更加緊密、穩(wěn)定，凝膠滲透性降低，水分被鎖在凝膠網(wǎng)絡(luò)中，不易析出[9]，但當TG酶濃度過高時，形成高度致密的凝膠結(jié)構(gòu)，不利于水分保存，反而使乳清析出量增加。TG酶濃度為40 U/L時，乳清析出量最少(7.2%)，但與TG酶濃度為30 U/L時的乳清析出量(7.4%)差異不顯著，從經(jīng)濟效益方面考慮，TG酶的添加量以30 U/L為合適，此時的乳清析出量比對照組減少了30.2% 。

圖1 TG酶濃度對酸奶乳清量的影響

2.3 TG酶濃度對酸奶后酸化的影響

從圖2可以看出，在同一時間內(nèi)酸度隨TG酶濃度的升高而降低，張艷[10]在研究TG酶對酸羊奶品質(zhì)的影響中也得出相似的結(jié)論。酸奶酸度主要受乳酸含量的影響，TG酶的添加限制了乳酸菌的活動，使乳酸產(chǎn)量減少酸度降低。

酸奶在放置過程中會因乳酸菌活動而致酸度增加，產(chǎn)品出現(xiàn)酸味過高、口感下降，此即為后酸化現(xiàn)象[11]，后酸化是酸奶貯存過程中影響貨架期的一個因素。TG酶的添加會影響到酸奶的后酸化(圖2)，從圖中可以看出，隨著儲存時間的延長，酸奶酸度有所增加，但添加TG酶的酸奶酸度增加幅度較小。對照組第9天酸度比第1天增加了11.2%，而添加30 U/L的酸奶比第1天增加了7.7%，添加50 U/L的增加了7.0%。因此，可以通過添加TG酶，降低酸奶在放置過程中的過度酸化。

圖2 TG酶濃度對酸奶后酸化的影響

2.4 TG酶濃度對酸奶感官評價的影響

感官品質(zhì)是酸奶質(zhì)量的綜合體現(xiàn)。由圖3可知，TG酶處理與否對色澤的影響較小，酸奶均呈明亮的乳白色，TG酶濃度為50 U/L時，光亮度略有下降。酸奶的氣味主要指奶香味，滋味包括酸味與香味，添加TG酶的酸奶酸味均低于對照酸奶，但對奶香味沒有影響，對照組及處理組均有濃郁的奶香味。在酸奶制備過程中添加20～40 U/L TG酶后，酸奶組織均勻，結(jié)構(gòu)光滑細膩，無乳清析出或乳清析出較少；酶濃度稍高后(50 U/L)，因組織過于致密，酸奶中有少量顆粒形成，乳清析出較多。在口感上，對照組酸奶及添加TG酶為20 U/L的實驗組酸奶稍稀薄，而添加TG酶30 U/L的酸奶口感細膩稠厚，添加TG酶濃度為50 U/L的酸奶微有沙粒感。綜合各項指標，TG酶添加量以30 U/L的酸奶感官評價得分最高。

圖3 TG酶濃度對酸奶感官評價的影響

3 結(jié)論

酸奶在儲存過程中常出現(xiàn)脫水收縮而使乳清析出現(xiàn)象，乳清析出過多會影響酸奶的質(zhì)地及口感。本實驗證明，在酸奶制備中添加適量的TG酶可以穩(wěn)定酸奶結(jié)構(gòu)，減少乳清析出。穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)使酸奶更稠厚爽滑，口感細膩，提升了感官評價。TG酶對酸奶的酸度有一定的抑制作用，可減輕酸奶儲存過程中的后酸化現(xiàn)象，延長貨架期。綜合比較分析各項指標，結(jié)果表明：在酸奶制備中TG酶添加濃度以30 U/L最好，在此濃度下感官評分最高。

TG酶催化酪蛋白的交聯(lián)反應(yīng)提高了蛋白的持水性，改善了酸乳的質(zhì)地，但交聯(lián)后蛋白的水解性、酸奶中揮發(fā)性、化合物的變化等有待進一步研究。