轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)米粉、米面團(tuán)和米面包的改良

張 帥，郭曉雪，范 婧，邊 鑫，楊 楊，馬春敏，劉曉飛，王 艷，張 娜

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076）

面包是世界上2/3 人群的主食，一般含有麩質(zhì)成分[1]。研究發(fā)現(xiàn)，世界上約1%的人口表現(xiàn)出不同程度的麩質(zhì)不耐受。針對(duì)麩質(zhì)不耐受人群，目前對(duì)其治療的方法是堅(jiān)持無(wú)麩質(zhì)飲食[2]。但無(wú)麩質(zhì)面包質(zhì)地易碎、面團(tuán)結(jié)構(gòu)薄弱、醒發(fā)不良以及韌性不足，致使其整體可接受度較低。小麥中的麩質(zhì)，不僅有助于提高小麥粉的穩(wěn)定時(shí)間和降低小麥粉的回生值，改善小麥粉的粉質(zhì)特性和糊化特性，還能改善面包的比容、質(zhì)構(gòu)和氣孔等多項(xiàng)理化特性。麩質(zhì)中的醇溶蛋白和谷蛋白分別為面團(tuán)提供粘性和彈性，并且影響面團(tuán)的流變和結(jié)構(gòu)等品質(zhì)[3-4]。由于蛋白質(zhì)的功能性可以通過(guò)交聯(lián)來(lái)修飾，因此蛋白質(zhì)分子間形成分子間交聯(lián)是改良無(wú)麩質(zhì)面包缺陷的有效途徑。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG 酶）可以使蛋白質(zhì)發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，將可溶蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為不溶于水的高分子聚合物，形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，使含蕎麥粉和大豆粉的小麥面包比容增大，外觀接受度更好，取得更高的感官評(píng)分值[5]。

大米價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)豐富、易于消化且致敏性低，是無(wú)麩質(zhì)產(chǎn)品中最受歡迎的原料。除此之外，大米蛋白質(zhì)中含有豐富的賴氨酸（可以作為T(mén)G 酶底物）。雖然已有相關(guān)研究TG 酶對(duì)玉米和鷹嘴豆等無(wú)麩質(zhì)原料的粉質(zhì)特性、糊化特性和流變參數(shù)的影響[6-7]，但是TG 酶對(duì)米粉、米面團(tuán)和米面包的影響及其各參數(shù)之間的聯(lián)系仍未完全揭示。本研究以米粉、米面團(tuán)以及米面包作為研究對(duì)象，對(duì)比小麥粉及相關(guān)制品的特性參數(shù)，分別研究了TG 酶對(duì)米粉、米面團(tuán)和米面包品質(zhì)改良的作用效果，分析各指標(biāo)的相關(guān)性，揭示TG 酶對(duì)米粉、米面團(tuán)和米面包品質(zhì)改良的作用機(jī)理，為T(mén)G 酶在米制品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)，為后續(xù)改良米面包品質(zhì)的添加劑和加工工藝的選擇提供準(zhǔn)確可靠的支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米 黑龍江武昌市金河米業(yè)有限公司；高筋小麥粉 益海小麥工業(yè)有限公司；酵母 河北馬利食品有限公司；綿白糖 吉林省杞參食品有限公司；鹽 中國(guó)鹽業(yè)股份有限公司；黃油 山東培元糧油食品有限公司；奶粉 齊齊哈爾市碾子山乳品有限責(zé)任公司；雞蛋 市售；谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（酶活力為100 U/g）泰興市東圣生物科技有限公司。

HMJ-A20E1 和面機(jī) 小熊電器有限公司；VF-12 濕溫自控醒發(fā)箱 沈陽(yáng)市華恒偉業(yè)食品機(jī)械廠；JE1002 電子天平 上海浦春計(jì)量?jī)x器有限公司；YLBD-3A 電烤箱 上海多力食品機(jī)械制造有限公司；Mixolab 混合實(shí)驗(yàn)儀 法國(guó)肖邦技術(shù)公司；TCW3.17.3.509 快速黏度分析儀 波通瑞華科學(xué)儀器有限公司；NH300 色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司；RS-FS1406 粉碎機(jī) 合肥榮事達(dá)小家電有限公司；TA.XT-Plus 質(zhì)構(gòu)儀 北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司；NMI20 核磁共振成像儀 上海紐曼電子科技有限公司；F4 發(fā)酵流變儀 法國(guó)肖邦技術(shù)公司；MCR102流變儀 奧地利安東帕公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 米粉制備及水分含量的測(cè)定 用粉碎機(jī)將3.50 kg 大米研磨成粉并過(guò)0.18 mm 孔徑篩，然后裝入密封袋4 ℃保存?zhèn)溆?。按? 比例用電子天平將稱取TG 酶和米粉充分混合，獲得含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)TG 酶（0、0.20%、0.40%、0.60%、0.80%）的米粉。

表1 混合粉配制Table 1 Mix powder configuration

米粉和小麥粉的水分含量按照GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》在105.00 ℃恒重測(cè)定[8]。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定三次，取平均值。

1.2.2 米粉粉質(zhì)特性的測(cè)定 參照Santos 等[7]的方法稍作修改，采用Mixolab 混合實(shí)驗(yàn)儀的梗米粉新協(xié)議測(cè)試方案測(cè)試表1 混合粉的粉質(zhì)特性，小麥粉和米粉分別為對(duì)照和空白?；旌蠈?shí)驗(yàn)儀運(yùn)作程序如下：首先，將儀器溫度設(shè)置為30 ℃，保持8 min；然后，以4 ℃/min 的速度升至90 ℃，并保持7 min；最后，以4 ℃/min 的速度降至50 ℃，并保持5 min。整個(gè)測(cè)定過(guò)程的攪拌速度為80 r/min，面團(tuán)總重為90.00 g，加水量以滿足面團(tuán)在和面時(shí)最大扭矩達(dá)到1.10±0.05 nm 為準(zhǔn)，測(cè)試時(shí)物料如表2。最終測(cè)得吸水率、C1（和面階段的最大扭矩）、C2（加熱階段的最小扭矩）、C3（加熱階段的最大扭矩）、C1～C2（蛋白質(zhì)弱化度）和C3～C2（糊化速率）。

表2 面團(tuán)的制備Table 2 Preparation of dough

1.2.3 米粉糊化特性的測(cè)定 參照Palabiyik 等[9]的方法稍作修改，用TCW 3.17.3.509 快速粘度分析儀分析表1 混合粉的糊化特性，小麥粉和米粉分別為對(duì)照和空白。分別取表1 中4.00 g 物料置于樣品池，然后加入25.00 mL 蒸餾水，用儀器自帶的塑料攪拌器混勻后上機(jī)測(cè)試。測(cè)試程序：初始攪拌速度為960 r/min，持續(xù)10 s，然后攪拌速度控制在160 r/min。首先，以10 ℃/min 的速率將樣品加熱至50 ℃；然后，在50 ℃下保持1 min 之后，以12 ℃/min 的速率將樣品繼續(xù)加熱至95 ℃，并保持2.50 min；最后，以12 ℃/min 的速度將樣品冷卻至50 ℃，并持續(xù)2 min。獲得VV（谷值粘度）、PV（峰值粘度）、FV（最終粘度）、BD（衰減值）和SB（回生值）等糊化參數(shù)。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定三次，取平均值。

1.2.4 米面團(tuán)水分分布的測(cè)定 參照Niu 等[10]的方法稍作修改，使用NMI20 低場(chǎng)核磁分析表1 混合粉所制成面團(tuán)的水分分布，小麥粉和米粉分別為對(duì)照和空白。分別取表1 中10.00 g 物料加入水（按表2 最佳吸水率添加水）揉搓成團(tuán)后，將面團(tuán)用聚乙烯保鮮膜包裹放置30.00 min，切2.00～3.00 g 面團(tuán)用聚乙烯保鮮膜包裹并放入試管中進(jìn)行測(cè)試，使用Carr-Purcell-Meibom-Gill（CPMG）脈沖序列測(cè)定面團(tuán)的T2（橫向弛豫時(shí)間）。通過(guò)分布指數(shù)擬合分析面團(tuán)的T2，以此來(lái)獲得面團(tuán)的T21（結(jié)合水橫向弛豫時(shí)間）、T22（不易流動(dòng)水橫向弛豫時(shí)間）和T23（自由水橫向弛豫時(shí)間），并通過(guò)累積積分確定面團(tuán)相應(yīng)的S21（結(jié)合水含量）、S22（不易流動(dòng)水含量）和S23（自由水含量）。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定三次，取平均值。

1.2.5 米面團(tuán)流變特性的測(cè)定 參照Li 等[11]的方法稍作修改，用MCR102 流變儀分析表1 混合粉的所制成面團(tuán)的流變特性，小麥粉和米粉分別為對(duì)照和空白。分別取表1 中10.00 g 物料加入水（按表2 最佳吸水率添加水）揉搓成團(tuán)后，將得到的面團(tuán)用聚乙烯保鮮膜包裹放置30 min，然后將面團(tuán)用搟面杖制成厚度為2.00 mm 的面皮，立即將面皮放到流變儀上，刮除多余的面皮。選取直徑40.00 mm 平板，設(shè)定兩板之間的間隙為2.00 mm。在30 ℃下，面團(tuán)以0.50%的應(yīng)變進(jìn)行范圍為0.1～40 Hz 的對(duì)數(shù)頻率掃描，共記錄了21 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，獲得面團(tuán)在頻率掃描過(guò)程中的G'（儲(chǔ)能模數(shù)）和G''（損耗模數(shù)）。

1.2.6 米面團(tuán)發(fā)酵特性的測(cè)定 參照Cao 等[12]的方法稍作修改，用Chopin Technologies 發(fā)酵流變儀測(cè)定表1 混合粉所制成面團(tuán)的發(fā)酵力，小麥粉和米粉分別為對(duì)照和空白。分別取表1 中200.00 g 物料、2.40 g 干酵母和4.00 g 鹽加入水（按表2 最佳吸水率減去2.00 %添加水）和成面團(tuán)，取315.00 g 面團(tuán)迅速置于發(fā)酵籃中，將面團(tuán)用手壓平至發(fā)酵籃的孔隙之下，安上未放置圓柱形砝碼的活塞開(kāi)始測(cè)量。面團(tuán)在35 ℃下發(fā)酵3 h 得到面團(tuán)在發(fā)酵過(guò)程中的Hm（最大高度）、Tx（開(kāi)始泄露CO2的時(shí)間）和R（氣體保持系數(shù)）。

1.2.7 面包制作工藝 分別取表1 物料200.00 g，加入12.00 g 奶粉和36.00 g 白糖均勻，獲得干料。稱量16.00 g 蛋液獲得濕料A；將2.40 g 酵母用少量38±2 ℃的溫水活化5 min，獲得濕料B。

將干料、濕料A 和濕料B 混合均勻，加剩余的溫水（總用水量為吸水率的85.00%）[13]，揉搓成團(tuán)后加入16.00 g 黃油，待黃都融入面團(tuán)后再加入1.60 g鹽攪拌后獲得最終面團(tuán)。稱取300.00 g 面團(tuán)在環(huán)境濕度為85.00%、溫度為37 ℃的醒發(fā)箱中醒發(fā)2 h后，放入上火185 ℃，下火180 ℃的烤箱中烤20 min取出，獲得面包。

1.2.8 米面包比容的測(cè)定 比容的測(cè)定參照Kim等[14]的方法稍作修改。面包充分冷卻后稱量面包的重量。將面包包裹在兩層聚乙烯薄膜中（抑制水的滲透），然后浸入水中以獲得面包的體積。每個(gè)面包重復(fù)測(cè)量三次，取平均值。然后使用以下公式計(jì)算每個(gè)面包的比容：

式中：V 為面包體積，mL；M 為面包質(zhì)量，g。

1.2.9 米面包氣孔的測(cè)定 參照Santos 等[7]的方法稍作修改。烘焙出爐的面包在室溫冷卻2.00 h后，切成厚度為25.00 mm 薄片，采集照片后用image軟件對(duì)面包的孔隙率進(jìn)行分析。

1.2.10 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 參照Calle 等[15]的方法稍作修改，采用TA.XT-Plus 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定面包的質(zhì)構(gòu)。面包冷卻2.00 h 后，從每個(gè)面包中心取三個(gè)2.00 cm×2.00 cm×3.00 cm 的面包芯用于質(zhì)構(gòu)檢測(cè)，取樣時(shí)避免選取大氣孔區(qū)域。使用直徑為25.00 mm 的圓柱形探頭，探頭以1.00 mm/s 的下降速度進(jìn)行試驗(yàn)，探頭下壓距離為37.00 mm，面包的壓縮深度為50.00%。根據(jù)壓縮曲線計(jì)算硬度、彈性、膠粘性和咀嚼性。每個(gè)樣品重復(fù)三次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析運(yùn)用SPSS 19 軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），平均數(shù)之間的顯著差異通過(guò)Duncan確定。當(dāng)P<0.05 時(shí)，差異顯著，數(shù)據(jù)顯示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用Origin 繪制圖形和采用皮爾遜檢驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 TG 酶對(duì)米粉粉質(zhì)特性的影響

混合實(shí)驗(yàn)儀能夠描述加熱和冷卻期間面團(tuán)的稠度，測(cè)量米粉的蛋白質(zhì)和淀粉特性。如表3 所示，純米粉的吸水率（68.80%±1.92%）高于小麥粉的吸水率（60.00%±1.72%），可能是由于米粉中高含量的淀粉破損導(dǎo)致吸水率升高[16]。添加TG 酶后，米粉的吸水率進(jìn)一步升高，這與單成俊等[17]用TG 酶作用于糯小麥粉后吸水率升高的結(jié)論一致，可能是添加TG 酶后，米蛋白中谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基之間通過(guò)ε-（γ-谷氨酰基）賴氨酸異肽鍵連接后使整個(gè)米蛋白的持水能力增強(qiáng)，也可能是脫氨基化反應(yīng)使谷蛋白分子內(nèi)的谷氨酰胺水解生成親水性更強(qiáng)的谷氨酸殘基，致使蛋白質(zhì)親水性的增強(qiáng)[18]。吸水率升高有利于降低米面包因水分含量少而產(chǎn)生的淀粉回生、開(kāi)裂和收縮，從而提高米面包品質(zhì)。在米粉中TG 酶含量持續(xù)增加，吸水率保持不變（70.40%），但C1 值逐漸降低（1.12～1.05 Nm），說(shuō)明在相同加水量條件下TG 酶含量的增加使米面團(tuán)攪拌的扭矩越來(lái)越小，即面團(tuán)越來(lái)越軟。穩(wěn)定時(shí)間代表米面團(tuán)的耐揉性，穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng)，米面團(tuán)越耐揉。米粉的穩(wěn)定時(shí)間比小麥粉短，TG 酶的添加使得米粉的穩(wěn)定時(shí)間升高，米粉中含0.60%TG 酶時(shí)穩(wěn)定時(shí)間高達(dá)8.00±0.77 min（最高），這可能與TG 酶催化蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間形成交聯(lián)，使蛋白的二硫鍵更牢固，增加米面團(tuán)的延伸性有關(guān)，因此米面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間增加[17]。與含0.60%TG 酶的米粉相比，含0.80%TG 酶的米粉穩(wěn)定時(shí)間有所降低，這可能是因?yàn)榻宦?lián)過(guò)度破壞了部分蛋白和淀粉分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。C1～C2 是米面團(tuán)對(duì)機(jī)械攪拌的承受能力，該值越大表明米面團(tuán)不易成型，易塌陷。與純米粉相比（0.60±0.03 Nm），添加TG 酶后的米粉C1～C2值均降低TG 酶含量為0.60%時(shí)達(dá)到最低值（0.40±0.01 Nm），因此添加TG 酶的米面團(tuán)不易塌陷而易于成型。C3～C2 代表淀粉的糊化特性，該值越大說(shuō)明越容易糊化。和純米粉相比（1.36±0.10 Nm），添加TG 酶后米粉易于糊化，其中TG 酶含量為0.40%時(shí)米粉最易糊化（1.54±0.12 Nm）。形成時(shí)間是指粉質(zhì)從加水開(kāi)始至達(dá)到最大稠度所需要的時(shí)間，既反映粉質(zhì)水合速度的快慢，也表明蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱[7]。米粉的形成時(shí)間比小麥粉低，一方面是小麥面團(tuán)的吸水速率低于米面團(tuán)（與最佳吸水率有關(guān)），另一方面是小麥面團(tuán)最后所形成的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)于米面團(tuán)（與穩(wěn)定時(shí)間有關(guān)）。隨著純米粉中TG 酶含量的增加，米面團(tuán)形成時(shí)間呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)（米粉中含0.4%TG 酶時(shí)面團(tuán)形成時(shí)間最短）。僅從粉質(zhì)特性角度分析，米粉中含0.60 %TG 酶時(shí)改良的效果最優(yōu)。

表3 不同TG 酶含量對(duì)米粉粉質(zhì)特性的影響Table 3 Effects of different TGase content on the properties of rice flour

2.2 TG 酶對(duì)米粉糊化特性的影響

糊化特性在一定程度上反映面制品的品質(zhì)，這對(duì)于面包品質(zhì)有一定的參考價(jià)值。PV 是淀粉膨脹至極限（即將破裂）的粘度，VV 代表加熱階段結(jié)束時(shí)的最低粘度，F(xiàn)V 是測(cè)試結(jié)束時(shí)粘度。BD 代表熱糊穩(wěn)定性，SB 反映冷糊穩(wěn)定性，BD 和SB 是判斷米面包老化的常用指標(biāo)，其值越大米面包越易老化[19]。如表4 所示，與小麥粉相比，米粉的PV、VV、BD、FV和SB 較高。Bruneel 等[20]表明，當(dāng)用DTT 破壞蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)面粉的黏度降低。本實(shí)驗(yàn)中添加TG 酶后米粉粘度增加，這可能與TG 酶增強(qiáng)蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。因?yàn)門(mén)G 酶可以增加米粉的最終粘度，因此使米粉易于糊化而被淀粉酶水解，更有利于人體的消化吸收。當(dāng)米粉中含0.60%TG 酶時(shí)，米粉的PV、VV 和FV 均達(dá)到最高，分別為5801.00±30.41、3805.67±76.14 和5836.33±106.17 cP。隨著TG 酶含量的進(jìn)一步增大，蛋白質(zhì)與水的共價(jià)結(jié)合增強(qiáng)導(dǎo)致淀粉對(duì)水的競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)減弱，與淀粉結(jié)合的水量減少，從而抑制淀粉溶脹，使淀粉不易糊化[21]，因此含0.80%TG 酶的米粉最終粘度低于含0.60%TG 酶。與小麥粉相比，米粉的BD 和SB 值較大，而TG 酶的加入降低了米粉的BD 和SB，可能是TG 酶交聯(lián)形成的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建一個(gè)更連續(xù)的相，淀粉顆粒鑲嵌其中，因此當(dāng)?shù)矸畚苊浖磳⑵屏褧r(shí)被周?chē)牡鞍拙W(wǎng)絡(luò)所抑制，從而降低米粉的BD 和SB，抑制米面包的老化從而提高儲(chǔ)藏性能[22]。其中，TG 酶含量為0.40%時(shí)，米粉的BD 和SB 降至最低，分別為1981.67±140.01 和1968.67±58.23 cP，具有較好的抗老化效果。糊化特性結(jié)果表明，當(dāng)TG 酶含量為0.60%時(shí)米粉易于糊化。不僅因?yàn)闇y(cè)量時(shí)粉與水的比例相差太大，更因Mixolab 和RVA 儀器測(cè)定對(duì)象和目的不一樣。Mixolab 前段需要模擬面團(tuán)揉混，需要持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，所以其最低扭矩是蛋白弱化后的值，而RVA針對(duì)的就是淀粉的糊化過(guò)程，因此糊化測(cè)定的結(jié)果與2.1 部分中粉質(zhì)特性的C3～C2 結(jié)果不完全相同。

表4 不同TG 酶含量對(duì)米粉糊化特性的影響Table 4 Effects of different TGase content on gelatinization characteristics of rice flour

2.3 TG 酶對(duì)米面團(tuán)水分分布的影響

粉中各種顆粒與水發(fā)生水合作用，形成具有黏彈性的面團(tuán)。面團(tuán)中水分的分布影響著面團(tuán)多種性質(zhì)，與面團(tuán)的品質(zhì)有很大關(guān)系。如表5 所示，本實(shí)驗(yàn)中橫向弛豫時(shí)間分布曲線有3 個(gè)CMPG 質(zhì)子群：T21、T22和T23，T21代表與蛋白網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合的結(jié)合水，T22對(duì)應(yīng)于蛋白網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部存在的不易流動(dòng)水，T23代表蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外的自由水[22]。T2時(shí)間越低表明水與蛋白質(zhì)的結(jié)合越緊密，S 值越小代表該部分水分的含量越低。與小麥面團(tuán)相比，純米面團(tuán)的T23值較高，即米面團(tuán)中自由水的結(jié)合程度低于小麥粉。和純米粉相比，當(dāng)TG 酶含量為0.40%時(shí)米面團(tuán)中S21為21.02%±0.21%，此時(shí)米面團(tuán)中S22和S23最低，因?yàn)橐欢ê康腡G 酶交聯(lián)米蛋白后米蛋白與淀粉等大分子物質(zhì)形成更加穩(wěn)定的蛋白網(wǎng)絡(luò)體系，有助于提高面團(tuán)的持水能力，將部分不易流動(dòng)水與自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水。隨著TG 酶含量增加，米面團(tuán)的T22減少，當(dāng)米粉中含0.80% TG 酶時(shí)米面團(tuán)的T22降至28.45±0.04 ms，因?yàn)榕紭O子之間的相互作用變?nèi)踔率沟鞍踪|(zhì)聚集降低氫質(zhì)子的弛豫時(shí)間，所以TG 酶使米面團(tuán)中的不易流動(dòng)水的結(jié)合程度較為緊密。綜上，米面團(tuán)中水分結(jié)合程度不如小麥面團(tuán)，而TG 酶可通過(guò)增加米面團(tuán)中T22和S21來(lái)提高米面團(tuán)的水分結(jié)合程度。相比之下，含0.40% TG 酶的米面團(tuán)S21最大，其持水力最強(qiáng)，對(duì)米面團(tuán)中水分分布改良效果最優(yōu)。

表5 不同TG 酶含量對(duì)米面團(tuán)水分分布的影響Table 5 Effects of different TGase content on water distribution in rice dough

2.4 TG 酶對(duì)米面團(tuán)流變特性的影響

面團(tuán)流變性的檢驗(yàn)評(píng)價(jià)是谷物加工的基礎(chǔ)。通常來(lái)講，米粉對(duì)面團(tuán)的流變性的影響主要是通過(guò)影響蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成和結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖1 為米面團(tuán)的G'、G''和tanδ隨著頻率變化的曲線。G'反映彈性物質(zhì)的類(lèi)固性質(zhì)，G''反映粘性物質(zhì)的類(lèi)液性質(zhì)，tanδ是G''與G'的比值[23]。由圖1A 和圖1B 可知，與小麥粉面團(tuán)相比，米面團(tuán)的G'和G''值較高，TG 酶降低米面團(tuán)的G'和G''，使米面團(tuán)的流變特性接近于小麥面團(tuán)。Tomi 等[24]通過(guò)將0.50%TG 酶加入含有米蛋白的小米面團(tuán)后也觀察到G'與G''降低的現(xiàn)象。研究蛋白質(zhì)聚合與流變特性的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生聚合時(shí)G'和G''下降，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)G'與G''下降，可能是TG 酶聚合米蛋白而造成[25]。也可能與米面團(tuán)水分分布有關(guān)，TG 酶通過(guò)增加米面團(tuán)中水分結(jié)合的緊密程度使米面團(tuán)的抗變形能力降低而軟化[26]。由圖1C 可知，所有面團(tuán)的tanδ均小于1.00，說(shuō)明面團(tuán)彈性要比面團(tuán)粘性大，具有類(lèi)固性質(zhì)。且面團(tuán)tanδ隨頻率的增加而升高，說(shuō)明面團(tuán)在迅速變形時(shí)具有更強(qiáng)的液體性質(zhì)[27]。與小麥面團(tuán)相比，米面團(tuán)的tanδ較低，TG 酶含量的增加使米面團(tuán)的tanδ升高，說(shuō)明TG 酶使米面團(tuán)從彈性固體向粘性液體轉(zhuǎn)變，接近小麥面團(tuán)的流變性質(zhì)。從流變特性來(lái)看，米面團(tuán)比小麥面團(tuán)硬，TG 酶使米面團(tuán)從彈性固體向粘性液體轉(zhuǎn)變，其中0.40% TG 酶的作用效果最好，最接近小麥面團(tuán)的流變特性。

圖1 不同TG 酶含量對(duì)米面團(tuán)流變特性的影響Fig.1 Effects of different TGase addition levels on rheological properties of rice dough

2.5 TG 酶對(duì)米面團(tuán)發(fā)酵特性的影響

面團(tuán)的發(fā)酵能力是保證發(fā)酵面制品的關(guān)鍵因素，通常以面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程中的膨脹體積和產(chǎn)氣能力來(lái)評(píng)估。Hm 與米面包的比容有關(guān)，綜合反映米面團(tuán)的產(chǎn)氣性和持氣性；Tx 和R 與米面團(tuán)持氣性有關(guān)，Tx 越大表明CO2氣體溢出晚，即持氣性好；R 為保留CO2與總CO2的比值，R 越大表明米面團(tuán)持氣性越好[28]。如表6 所示，與小麥面團(tuán)相比，米面團(tuán)的Hm 值較小。一方面，米面團(tuán)的產(chǎn)氣性（總CO2體積）弱于小麥面團(tuán)。另一方面，米面團(tuán)的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差，使米面團(tuán)的持氣性差，出現(xiàn)Tx 時(shí)間短（面團(tuán)氣體過(guò)早的出現(xiàn)損失），即產(chǎn)氣性和持氣性差，嚴(yán)重限制了米面團(tuán)的Hm[29]。TG 酶能在一定程度上改良米面團(tuán)的發(fā)酵特性，將面團(tuán)的Hm 從7.00±0.06 mm 提高至8.90±0.13 mm，這主要是TG 酶能增加米面團(tuán)的持氣性，將米面團(tuán)的R 值從84.90%±0.35%提升至86.20%±0.25%。米面團(tuán)的持氣性主要取決于流變特性，所以TG 酶通過(guò)交聯(lián)米蛋白獲得與小麥面團(tuán)類(lèi)似的流變特性有助于截留CO2，提高米面團(tuán)的持氣性，改良米面團(tuán)的發(fā)酵特性，但是交聯(lián)過(guò)度破壞了部分蛋白和淀粉分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低米面團(tuán)持氣性[12]。從發(fā)酵特性來(lái)看，米面團(tuán)的產(chǎn)氣和持氣性低于小麥面團(tuán)，TG 酶在一定程度上改良米面團(tuán)的持氣性，其中0.4% TG 酶的持氣性最好。

表6 不同TG 酶含量對(duì)米面團(tuán)發(fā)酵力的影響Table 6 Effects of different TGase content on fermentation capacity of rice dough

2.6 TG 酶對(duì)米面包比容的影響

比容是米面包品質(zhì)的主要參數(shù)[30]。如圖2 可知，小麥面包比容（2.50±0.19 mL/g）明顯高于米面包（1.49±0.15 mL/g），不同含量的TG 酶均能提高米面包的比容（1.51～1.67 mL/g），改良米面包的品質(zhì)。當(dāng)TG 酶含量為0.40%時(shí)米面包的比容最大（1.67±0.17 mL/g），此結(jié)果與含0.40% TG 酶的米面團(tuán)持氣性最好相符。隨著米粉中TG 酶含量的進(jìn)一步提高，但隨著TG 酶添加量增加，蛋白聚合程度升高，面包內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密、緊實(shí)，發(fā)酵性能降低，造成面包比容減小。米面包的比容出現(xiàn)一定的下降。所以，米粉中含0.40% TG 酶時(shí)米面包的比容最大，但是與小麥面包的比容還是存在一定的差距。

圖2 不同TG 酶含量對(duì)米面包的比容的影響Fig.2 Influence of different TGase content on specific volume of rice bread

2.7 TG 酶對(duì)米面包氣孔的影響

一般來(lái)說(shuō)，氣孔結(jié)構(gòu)數(shù)量多、分布均勻、大小統(tǒng)一的米面包其品質(zhì)較好、口感最佳[7]。如圖3 所示，和小麥面包相比，米面包的氣孔較少，孔隙率低。隨著TG 酶含量的增加，米面包的孔隙率呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，其中0.60% TG 酶的米面包的孔隙率最高（50.51%±0.90%），與小麥面包的孔隙率（50.80%±0.65%）相近，因?yàn)橐欢ê康腡G 酶使米面團(tuán)中的米蛋白交聯(lián)，形成更均勻、完整的蛋白網(wǎng)絡(luò)，其持氣性增強(qiáng)。所以從氣孔來(lái)看含0.60% TG 酶的米面包孔隙率大、氣孔較明顯而品相最好。

圖3 不同TG 酶含量對(duì)米面包的氣孔的影響Fig.3 Effects of different TGase content on stomata of rice bread

2.8 TG 酶對(duì)米面包質(zhì)構(gòu)的影響

硬度、膠粘性和咀嚼性數(shù)值越大，米面包表現(xiàn)為缺乏彈性，質(zhì)地較差。由表7 可知，和小麥面包相比，米面包的硬度、膠粘性和咀嚼性較高，彈性較低。TG 酶降低米面包的硬度、膠粘性和咀嚼性，增加米面包的彈性。0.40% TG 酶將米面包的膠粘性從2.28±0.53 N 降至1.54±0.40 N。隨著TG 酶含量的增加，米面包的硬度降低并逐漸接近小麥面包，因?yàn)門(mén)G 酶增加米面包孔隙率，使面包變軟而出現(xiàn)硬度下降。米面包的彈性隨著TG 酶含量增大呈現(xiàn)先增后降，0.40% TG 酶將米面包的彈性從12.75±0.54 mm升至13.17±0.76 mm，與小麥面包的13.18±1.28 mm相接近。所以，TG 酶通過(guò)降低硬度、膠粘性和咀嚼性，提高彈性來(lái)改良米面包的質(zhì)構(gòu)性能，其中米粉中含0.40% TG 酶和0.60% TG 酶時(shí)米面包結(jié)構(gòu)更為蓬松，口感更為柔軟，在咀嚼時(shí)，耐咀嚼性較好且所需要的能量相對(duì)較小，與小麥面包的質(zhì)構(gòu)參數(shù)相近。

表7 不同TG 酶含量對(duì)米面包的質(zhì)構(gòu)的影響Table 7 Effects of different TGase content on texture of rice bread

2.9 米粉、米面團(tuán)和米面包各指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

圖4 為米粉、米面團(tuán)和米面包各指標(biāo)間相關(guān)性分析圖。TG 酶的添加，增加了米粉的C3、C3～C2、PV、VV 和FV，降低了米粉的形成時(shí)間、C1、BD、SB。米面團(tuán)的形成時(shí)間能反映米面團(tuán)的吸水情況，T23和形成時(shí)間呈負(fù)相關(guān)（R2=-0.92，P<0.05），即米面團(tuán)自由水結(jié)合程度的降低與形成時(shí)間的變短有關(guān)，所以TG 酶降低米面團(tuán)的T23。Hm 的影響因素持氣性與米面團(tuán)中蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建一個(gè)更連續(xù)的相，使得淀粉顆粒鑲嵌在其中影響米粉的糊化特性，因此Hm 與C3（R2=0.89，P<0.05）、C3～C2（R2=0.91，P<0.05）和VV（R2=0.91，P<0.05）呈正相關(guān)，與BD（R2=-0.97，P<0.01）和SB（R2=-0.98，P<0.01）呈負(fù)相關(guān)，由此可見(jiàn)TG 酶增加米面團(tuán)的Hm 后米面包易于糊化且不易老化。C1 越小說(shuō)明攪拌時(shí)扭矩較小，即米面團(tuán)較軟，而咀嚼性是將米面包咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需要的能量，其值越小代表米面包越柔軟，因此咀嚼性和C1 呈正相關(guān)（R2=0.90，P<0.05），所以TG 酶降低米面包的咀嚼性與米粉的C1 降低有關(guān)。粘度較高有利于與面筋蛋白相互作用產(chǎn)生更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改良蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持氣性，使得面包比容增大[31]，所以比容與FV（R2=0.96，P<0.05）和PV（R2=0.94，P<0.05）呈正相關(guān)。并且與小麥粉相比，米粉中缺少為面團(tuán)提供粘性的醇溶蛋白，說(shuō)明了TG 酶通過(guò)增加粘度而改良無(wú)面筋米面包的應(yīng)用是合理的。通過(guò)相關(guān)性分析表明，米粉、米面團(tuán)和米面包各指標(biāo)之間存在顯著的相關(guān)性，TG 酶通過(guò)影響米粉的粉質(zhì)特性和糊化特性，從而改良了米面團(tuán)的T23和Hm，降低米面包的咀嚼性和提高比容。

圖4 米粉、米面團(tuán)和米面包各指標(biāo)之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)矩陣Fig.4 Pearson correlation coefficient matrix of rice flour,rice dough and rice bread

3 結(jié)論

本研究通過(guò)在米粉中添加轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，探究轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)米粉、米面團(tuán)和米面包的影響，得出以下結(jié)論：相比小麥粉，米粉穩(wěn)定時(shí)間短和易老化；米面團(tuán)中水分結(jié)合程度不夠緊密，呈現(xiàn)彈性固體的流變特性，且持氣性能差；米面包的比容小、孔隙率低、質(zhì)構(gòu)差。添加TG 酶能夠改善米粉的粉質(zhì)特性和糊化特性；同時(shí)增加米面團(tuán)中水分結(jié)合的緊密程度，改善米面團(tuán)的流變特性和持氣性；增加米面包的比容，改善氣孔和質(zhì)構(gòu)，使米面包的咀嚼性降低，從而解決因缺乏面筋蛋白而導(dǎo)致的米粉、米面團(tuán)和米面包品質(zhì)不良的問(wèn)題。相關(guān)性分析表明，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶通過(guò)影響米粉的粉質(zhì)特性和糊化特性改善米面團(tuán)的水分分布和發(fā)酵特性，使米面包的咀嚼性降低和比容提高。但是與小麥面包的硬度、咀嚼性還是存在一定的差距，這方面在以后的研究中可以結(jié)合加工工藝進(jìn)行深入研究探討，提高米面包的可接受度，使米面包得以商品化、市場(chǎng)化。