聚谷氨酸对油条特性与品质的影响

赵凯亚，姬晓月，沈亚鹏，刘培洋，徐淑霞，张世敏，吴 坤

（河南农业大学 生命科学学院，河南 郑州 450002）

聚谷氨酸对油条特性与品质的影响

赵凯亚，姬晓月，沈亚鹏，刘培洋，徐淑霞，张世敏，吴 坤*

（河南农业大学 生命科学学院，河南 郑州 450002）

将聚谷氨酸（poly－γ－glutamic acid，γ－PGA）添加到普通面粉中制作油条，测定油条的膨胀率、含水量、失水率、吸油率，利用感官和质构仪相结合的方法评价油条品质，在普通显微镜下观察油条内部结构，考察γ－PGA对油条品质的影响。结果表明：在面粉中添加γ－PGA可以增大油条的膨胀率，在γ－PGA添加量为0.5%时达到最大；随着γ－PGA添加量的增加，吸油率先降低后升高，失水率先减少后增大，两者呈现正相关关系；感官和质构仪评价结果显示在γ－PGA添加量为0.25%～0.75%时油条硬度减小、弹性增加、咀嚼性减小，口感更佳；显微观察发现γ－PGA添加量为0.08%～0.5%时，油条内部气泡增多且大小相近、结构更均匀。γ－PGA添加可以减少油条的吸油率且能提高其感官特性。

聚谷氨酸；吸油率；失水率；感官评价

0 引言

油条起源于宋朝，是我国传统早餐，深受妇幼老少喜爱[1]。它是以油脂作为热交换介质，通过高温加热，使面坯中的淀粉糊化、蛋白质变性、水分变成蒸汽逸出，面坯形成多孔的内部结构和酥脆的外皮、产生特殊的风味[2]。近年来，一些知名餐饮连锁店（肯德基、麦当劳等）、酒店都开始把油条和豆浆作为重要早餐品种。统计表明，我国年产油条约达 12 万 t[3－4]。

γ－PGA是由枯草芽孢杆菌发酵的一种由L－谷氨酸和/或D－谷氨酸通过γ－酰胺键结合形成的阴离子聚合物/多肽[5]。γ－PGA主链上有大量游离的羧基，可发生交联、螯合、衍生化等生物反应；γ－PGA具有生物降解性，可溶于水，且具有较强的吸水能力。γ－PGA最早来源于纳豆，在日本具有悠久的食用历史，已有相关毒理学研究证实了工业生产的γ－PGA 的食用安全性[6]。有研究表明，γ－PGA 可以加强钙的吸收[7－8]、治疗糖尿病[9]、也可作防冻剂[10]、制成可食用的水凝胶/胶囊[11－12]，并能够减少苦味、改变味觉平衡[13]。

油条虽咸香适口，但其含油量较高，长期摄入可能引发肥胖等疾病[14]。所以，研究如何降低油条的含油量成为当今热门的问题。Singthong等[15]研究表明甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）亲水性胶体的添加都可以降低油炸香蕉片的含油量。Varela等[16]提到各种亲水性胶体可以降低油炸食品的含油量。Lim等[17]研究发现加入γ－PGA可以减少甜甜圈在油炸过程中的吸油量，最高降低吸油率至原来的1/5，甜甜圈结构也更均匀，其感官特性有所提高。

本文在油条的制作过程中，加入不同添加量的γ－PGA，从含水量、膨胀率、吸油率、感官评价等方面探究γ－PGA对油条的影响。结果发现γ－PGA在添加量为0.25%～0.5%时，可以降低油条的吸油率并提高其感官特性。

1 材料与方法

1.1 材料

金苑精制粉：郑州金苑面业有限公司；快速复配型油条膨松剂：安琪酵母有限公司；花生油：金龙鱼食用油；γ－PGA：分子质量在 101.86～235.55 ku之间，河南农业大学生命科学学院环境微生物实验室发酵提纯；食盐、油菜籽为市售。

1.2 仪器与设备

油炸锅HDF4：安徽华菱股份有限公司；索氏提取器：上海五相仪器仪表有限公司；电子天平FA2004：上海上平仪器有限公司；101－OAB型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；普通显微镜：Lecia Microsytems Inc.；近红外谷物分析仪：FOSS Infratec 1241 Grain Analyzer；TA－XA PLUS 质构仪：英国Stable Mcrio Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 原面粉基本成分分析

利用近红外谷物分析仪分析所使用面粉的基本成分，包括蛋白质、水分、面筋、脂肪等成分的含量。

1.3.2 油条的制备

油条的配方为300 g小麦粉、12 g膨松剂、3.6 g食盐、180 g水。在此配方基础上额外添加γ－PGA， 添加量分别为 0、0.08%、0.25%、0.5%、0.75%、1%。将食盐与γ－PGA溶于水中，分次倒入混好的面粉和膨松剂进行揉混，揉成面团后常温下醒发60 min。将醒发后的面团擀成10 cm长、0.5 cm厚的面坯，再切成3 cm宽的长条，2条叠放在一起，用筷子将其黏合，成为油条面坯。将含有6 L花生油的油炸锅预热至180℃，将油条面坯放入油锅中，不断翻滚使其受热均匀，炸制1.5 min后捞出。

1.3.3 油条基本性质的测定

膨胀率测定[18]：将一根成品油条放入量筒中，再向量筒中倒入油菜籽，淹没油条后，举起轻轻摇实，读取油菜籽与油条两者的总体积记为 V1，再用镊子取出油条，读取油菜籽的体积记为 V2，则膨胀率为：

式中：V0是面坯体积。制作工艺中每一个面坯大小完全一致，每组测量5根油条，取其平均值。

油条含水量的测定：按照GB/T 21305—2007谷物和谷物制品水分（常规法）进行测定。

油脂含量测定：执行GB/T 5009.6—2003。

1.3.4 油条炸制过程的失水率

按照1.3.2的方法制作油条，油条面坯在炸制之前放在烘箱105℃、3 h恒质量测定面坯的含水量M1，油条的含水量按照GB/T 21305—2007方法测量，105℃、3 h测定其含水量M2。

失水率 M0=(W1×M1－W2×M2)/W2，

式中：W1为面坯的质量，g；W2为油条的质量，g。

1.3.5 油条的感官评价

在油条评价过程中，指定9名实验室人员进行评价。将油条放凉10 min后，将其分为优、中、差三类进行感官评价，评价项目和评分方法见表1。

表1 油条品质评价体系Table 1 The evaluation system of fried dough sticks

1.3.6 TPA与理化性质实验

样品的处理与 TPA参数设定[18]：选取炸制均匀的油条，切除两端部分，将中间段切成厚度 2 cm的油条小块，平躺放置于 TPA探头下。具体参数：探头 P/100；感应力 20.0 g；获取数率 400 PPS；测试距离为样品厚度的 5%；测前速度 5.0 mm/s；测试速度 5.0 mm/s；测后速度5.0 mm/s。每组样品测定5次，去掉最大值和最小值后取平均值。

1.3.7 油条显微结构的观察

按照1.3.2的方法制作油条，放凉后挑选油条内部较薄的泡壁放在普通显微镜下进行观察。

2 结果与分析

2.1 原面粉基本成分的分析（表2）

表2 小麦粉的基本成分Table 2 The basic ingredients of wheat flour %

2.2 γ-PGA对油条含水量的影响

当面坯放入高温的热油中，面坯表面水分迅速蒸发，外层形成外皮壳，内层的水受热形成蒸汽逸出。随着油炸过程的进行，油黏附在食品表面或渗入水分蒸发后形成的孔洞中。所以油条的含油量很大程度上取决于含水量的多少，油炸时水分流失越多，含油量越多。Sahin等[19]提到树胶和黄原胶可通过抑制水分的转移而减少吸油率。从图1看出，随着γ-PGA的添加，油条的含水量明显增加，最高可达到31.4%。γ-PGA中含有大量的亲水性基团羧基，油炸过程中它与大量的水分子结合，减少水分的蒸发。而添加量为1%时，油条含水量降低，这有可能是过量γ-PGA与面团竞争环境中的水分。

图 1 γ-PGA添加量对油条含水量的影响Fig.1 Effect of γ-PGA amount on the water content

2.3 γ-PGA对油条膨胀率的影响

膨胀率表示单位体积面团油炸后所形成的油条体积大小，反映了油条的膨胀程度，膨胀率越大，油条的膨胀性越好。油条膨胀率与组织结构呈显著正相关[18]，膨胀率越大，组织结构越均匀；反之，膨胀率越小，组织结构越差。图2为γ-PGA的添加量对油条膨胀率影响的结果。如图2所示，随着γ-PGA的加入，油条的膨胀率都有所增加。并在添加量0.5%时膨胀率达到最大值，相比对照增加了11.3%。李超然等[20]在研究中发现γ-PGA的添加可以增强面团的拉伸特性，而面团的拉伸特性又与面团的蛋白质性质相关[18]，推测出γ-PGA的添加保护了面团中面筋网络的形成，因此面团逐步变硬，弹性增强，保持CO2的能力加强，油条的膨胀率增加，组织结构均匀。

图2 γ-PGA添加量对油条膨胀率的影响Fig.2 Effect of γ-PGA amount on the expansion of fried dough sticks

2.4 γ-PGA对油条吸油率和失水率的影响

吸油率是油条的一个重要指标。吸油过程分为两步完成[21]：水分蒸发同时油脂连续被吸收以及油炸完成后吸收。油炸期间水分蒸发，表面水分迅速减少，形成硬壳；而内部的水分转换成蒸汽，产生压力梯度：蒸汽通过毛细孔和蜂窝通道逸出，表面或渗入的水逐步排出。当食品冷却，内部压力减少，蒸汽凝结，产生真空效应，油脂进入食品内部，防止食品空隙的塌陷和结构收缩。油炸过程中蒸汽蒸发得越多，吸油率越高。

图3 γ-PGA添加量对油条吸油率和失水率的影响Fig.3 Effect of γ-PGA concentration on oil uptake and moisture loss

从图3可以看出，γ-PGA添加量为 0.08%、0.25%、0.5%，油条吸油率逐渐降低并在0.25%达到最低，相比对照降低了13%，而此时失水率也达到最低。失水率与油条的吸油率的变化趋势保持一致。随着γ-PGA添加量的继续增加，油条的失水率逐渐增大，吸油率随之升高。失水率决定着吸油率，这和油炸过程中水与油的交换有关。刘海峰[22]研究表明甲基纤维素（MC）及羟丙基甲基纤维素（HPMC）可以降低油炸食品含油量的原因有两个：一是可以生成凝胶迅速填充表皮的孔洞从而阻止油脂进入表皮，二是油炸过程中生成的凝胶在表面形成一层膜阻止表皮孔隙与油脂的接触从而避免油脂的进入。Akdeniz等[23]提到胶体高结合水能力和黏性可以有效控制吸油率。有研究报道指出：明胶、魔芋精粉、黄原胶、卡拉胶等亲水性胶体都能降低油条的吸油量[24]，最高可降低20%，但这些亲水性胶体添加量较多且对油条品质的影响较大。Lim等[17]报道添加γ－PGA可以减少甜甜圈的吸油量，可能是由于γ－PGA具有强的结合水能力，可以吸收水分、减少油的渗透。γ－PGA是一种亲水性的胶体，含有大量的亲水性基团羧基，它能在油炸过程中与水结合，抑制水与油的交换，减少面坯水分流失，降低吸油率。

2.5 油条的感官评价

根据表1评分标准进行评价，结果见表3。

感官评价是食品品质的一项重要评价指标。添加γ－PGA后，油条感官评价相比对照总体评分提高，口感大有改善，并在0.5%添加量时口感最佳。γ－PGA对油条的色泽没有影响，但对口感、比容和组织结构影响较大，这与之前图2的膨胀率结果相符合。油条的组织结构与吸油率也相关，组织结构越均匀，吸油率越低。γ－PGA添加量为0.25%和0.5%时其组织结构评分最大，与图3中吸油率结果保持一致。综上所述，添加γ－PGA可以明显改善油条的感官品质，其组织结构更均匀。油条更易咀嚼、更酥脆，增强口感。

表3 油条的感官评价Table 3 The sensory evaluation of fried dough sticks

2.6 油条的TPA分析

油条硬度、咀嚼性与小麦面团形成时间和粉质指数呈负相关[25]，随着小麦面粉形成时间和粉质指数逐渐增大，面筋筋力增强，油条体积增大，内部结构蓬松，油条硬度和咀嚼性降低。Shyu等[26]指出γ－PGA的添加可以增强粉质特性、延长面团形成时间。表4显示添加γ－PGA后油条硬度和咀嚼性减小。油条黏聚性与面粉稳定时间相关，添加量为0.08%和0.25%时油条的黏聚性显著增大，这是由于γ－PGA可延长小麦面粉的稳定时间，黏聚性增大。表4中γ－PGA在添加量0.5%时油条的弹性增大，回复性无显著变化，但油条的品质总体提高，这与之前的感官评价结果相符。

2.7 油条内部结构的显微观察

油炸过程中一些蒸汽被困在内部形成小孔，并膨胀形成孔隙，孔隙的大小与吸油率呈线性相关，即孔隙越多，吸油率越低。图4中，A图未添加γ－PGA的油条有较大的空隙，内部结构不均匀，出现类似结块的现象，形成面筋网络结构较差。而B～D图中添加γ－PGA的油条内部结构较为均匀，空隙较小，且出现小孔隙。Zeng等[27]研究发现发酵的竹笋膳食纤维加入炸鱼丸可以使其内部结构变得更加均匀从而减少吸油量。γ－PGA的添加可以保护油条的面筋网络结构，增强CO2的持气性，组织结构均匀，吸油率降低。同时，因其结构均匀且有小孔隙，油条会变得松软，酥脆，易咀嚼。E图和F图添加γ－PGA过量，导致油条内部结构重新变得不均匀、结块，这有可能是γ－PGA添加过多，与面团竞争环境中的水分有关。

表4 油条TPA的测定Table 4 The TPA test of fried dough sticks

图4 γ－PGA添加量对油条内部结构的影响Fig.4 Effect of γ－PGA amount on the internal structure of fried dough sticks

3 结论

通过对比分析，发现γ－PGA在很大程度上改善了油条的品质。γ－PGA加入后油条吸油率降低，其感官特性提高。γ－PGA添加量为0.25%～0.5%时，油条膨胀率增加11.3%，含水量增加至30.8%，失水率由39.37%降到28.81%，油炸过程中水与油的交换减少；组织结构均匀，气泡增多，空隙减小，形成稳定的面筋网络结构，吸油率降低13%；硬度和咀嚼性减小，弹性和黏聚性增大，口感更加酥脆、易咀嚼，感官评价显著提高，油条品质得到改善。总体上讲，γ－PGA对油条吸油率与品质有较大改善，使其在油炸制品中具有良好的应用前景，可以作为降低吸油量和改善品质的食品添加剂。

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EFFECT OF POLY-γ-GLUTAMIC ACID ON THE QUALITY OF TRADITIONAL FRIED DOUGH STICK

ZHAO Kaiya，JI Xiaoyue，SHEN Yapeng，LIU Peiyang，XU Shuxia，ZHANG Shimin，WU Kun
（College of Life Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

Fried dough sticks are the most popular traditional breakfast food in China.This study aimed to investigate the effects of poly-γ-glutamic acid（γ-PGA） on fried dough sticks through determining the expansion rate，the moisture loss rate and the oil uptake，using sensory evaluation and texture analyzer binding method for evaluating sensory quality and observing the internal structure under the microscope.γ-PGA of different concentration was added to fried dough sticks formulation during deep-fat frying.The results showed that with the increasing γ-PGA concentration，the fried dough sticks expansion rate increased at first and then decreased.However，the oil uptake and the moisture loss decreased followed by an increase.The oil uptake fell by 13%when the γ-PGA concentration raised from 0.08 to 0.25 g/100g of the flour.Under the microscope，the γ-PGA fried dough sticks showed a less void and denser matrix with improved integrity.The gas bubbles in the fried dough sticks increased and the size was similar and the structure was more uniform with addition of 0.08%to 0.5%γ -PGA.The sensory evaluation and texture analysis indicated that increased elasticity，decreased hardness，chewiness，and better taste were presented with addition of 0.25%to 0.75%γ-PGA.Moreover，higher sensory scores for appearance，taste，and overall acceptability were given to the γ-PGA fried dough sticks（0.5 g/100 g flour）. γ-PGA has great potential for being used as a healthy functional oil-reducing agent in deep-fat fried products.

poly-γ-glutamic（γ-PGA）； oil uptake；moisture loss；sensory evaluation；microscopic structure

TS201.2

：B

1673－2383(2017)04－0075－06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170828.0857.028.html

网络出版时间：2017－8－28 8:57:22

2016－12－23

河南省科技攻关重点项目（122102110120）

赵凯亚（1992—），女，河南开封人，硕士研究生，研究方向为微生物。

*通信作者