转谷氨酰胺酶交联作用对豆腐品质的影响

王文思，聂华亮，曾瑞萍，余海忠，于博，吴进菊*

湖北文理学院食品科学技术学院化学工程学院（襄阳 441053）

转谷氨酰胺酶（EC 2.3.2.13 Transglutaminase，TGase）是一种可以催化蛋白质中赖氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羟酰胺基发生结合反应，形成共价化合物的聚合酶[1-3]。当TG作用于蛋白质分子时，形成ε-（γ-谷氨酰胺基）赖氨酸键的交联，作用机制是：催化在蛋白质及肽键中谷氨酰胺残基γ-羰基和伯胺之间酰胺基转移反应，利用该反应可将赖氨酸引入蛋白质以改善其蛋白质营养特性[4]、弹性、持水性[5]和稳定性[6]等功能特性。

大豆中含不饱和脂肪酸、黄酮等营养素，对于降低血脂、延缓机体氧化等具有重要作用[7-8]。我国目前具有代表性的大豆制品主要有豆腐、大豆油、豆奶等[9]。豆腐由石膏和卤水经点卤制成[10]，不仅含有丰富的蛋白质，享有“植物肉”之美称[11]，还含有黄酮类、豆甾醇、植物雌激素等功能性成份，具有预防心血管疾病、骨质疏松症、降血脂等保健功能，是一种深受消费者喜爱的传统食品[12-13]。随着我国经济高速发展，豆腐生产工业化已成为发展趋势，豆腐的出品率以及品质有待进一步提高。试验利用转谷氨酰胺酶催化蛋白质分子内和分子间的交联[14-15]，以提高豆腐出品率、持水力等相关品质，考察酶的添加方式、酶的添加量、点浆温度、保温时间四个单因素对豆腐品质的影响，并在单因素试验的基础上，采用三因素三水平正交试验对豆腐制作工艺进行优化，为转谷氨酰胺酶在豆腐制品中的应用提供一定的试验基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄豆、石膏等，市售；TG酶（TG-N），江苏一鸣生物科技股份有限公司。

1.2 主要仪器与设备

DS-1高速组织捣碎机，上海标本模型厂；美的多功能电磁炉，广州美的生活电器制造有限公司；HH-S型水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；海尔冰箱，青岛海尔股份有限公司；LXJ-ⅡB型离心机，上海安亭科学仪器厂；AR 2134型分析天平，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.3 豆腐的加工工艺流程[16-18]

大豆→清洗→浸泡→磨浆→滤浆→煮浆→点浆→养脑→压榨

1.4 单因素试验

1.4.1 TG添加方式对豆腐品质的影响

1) 方式1：豆腐点浆之前添加TG。200 g干黄豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨浆，将滤好的豆浆用电磁炉加热，当温度达到50 ℃时，往豆浆中按照0.5 g/L添加量加入TG酶溶液并搅拌，置于50 ℃水浴锅保温10 min，随后继续将豆浆加热至100 ℃并保持5 min，然后当豆浆温度降到55 ℃时加入石膏水（石膏用量为6 g）点浆，出现豆腐花后，于55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

2) 方式2：豆腐点浆的同时添加TG。200 g干黄豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨浆，将滤好的豆浆用电磁炉加热，加热至100 ℃并保持5 min，然后当豆浆温度降到55 ℃时，按照0.5 g/L的添加量将TG酶溶液和石膏水（石膏用量为6 g）添加到豆浆中，出现豆腐花后将豆浆放入55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

3) 方式3：豆腐点浆出现豆腐花后添加TG。200 g干黄豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨浆，将滤好的豆浆用电磁炉加热，加热至100 ℃并保持5 min，然后当豆浆温度降到55 ℃时，加入石膏水（石膏用量为6 g）点浆，出现豆腐花后，将TG酶溶液按照0.5 g/L的添加量添加到豆腐花中，并轻轻搅拌，随后于55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

4) 对照组：不添加TG酶溶液。将滤好的豆浆用电磁炉加热至100 ℃并保持5 min，待豆浆温度降到55 ℃时，加入石膏水（石膏用量为6 g）点浆，等到出现豆花后，放入55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

1.4.2 TG添加量对豆腐品质的影响

煮好豆浆后，等豆浆温度降到55 ℃时，用石膏水点浆，同时分别按照0.1，0.3，0.5，0.7和0.9 g/L（TG质量/豆浆容量）的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

1.4.3 点浆温度对豆腐品质的影响

煮好豆浆后，分别在45，50，55，60和65 ℃的温度下用石膏水点浆，同时按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴锅中保温20 min，最后压榨制成豆腐。

1.4.4 保温时间对豆腐品质的影响

煮好豆浆后，等豆浆温度降到55 ℃时，用石膏水点浆，同时按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴锅中分别保温10，15，20和25 min，最后压榨制成豆腐。

1.5 正交试验

根据上述单因素试验结果，除去添加方式之外，每个因素选择最优的水平以及相邻最优水平的上下两个水平进行正交试验，正交试验因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表

1.6 豆腐的感官评价

感官评鉴小组由6名志愿者组成，按照表2对每个样品进行评价并打分，取平均值作为最终的评定结果。

表2 豆腐的感官评分表

1.7 豆腐物理特性评价

1.7.1 豆腐的出品率测定

豆腐的出品率即单位质量的干黄豆最终制得成品豆腐的质量m2（g）与干黄豆质量m1（g）的比值。

1.7.2 豆腐的持水力测定

取适量豆腐，并测定样品质量m0（g），以4 000 r/min的转速离心10 min，在室温下静置10 min，除去上清液，测残余物质量m1（g），按式（2）计算豆腐的持水力。

1.7.3 豆腐的离水率测定

取适量豆腐m0（g），室温静置24 h后称其质量m1（g）。

2 结果与分析

2.1 TG添加方式对豆腐出品率以及豆腐品质的影响

TG的添加方式分别为点浆前添加、点浆同时添加、点浆后添加，豆腐的感官评分、出品率如表3所示，持水力、离水率见图1。

如表3所示：在制作豆腐过程中，添加TG所制作出来的豆腐与不添加TG制作的豆腐相比，其感官评分有所提高，即反应添加TG制作而成的豆腐在口感、形态、颜色和气味等方面有所改善，其中点浆的同时添加TG制作的豆腐，感官评分最高；添加TG后制作出的豆腐，添加方式为点浆同时添加和点浆后添加，豆腐出品率有明显地提高，且点浆时添加TG制作的豆腐出品率最高。

如图1所示：添加TG制作的豆腐，其持水力大于未添加TG制作出的豆腐的持水力，且添加方式为点浆的同时添加制作的豆腐，持水力最高；添加TG制作出的豆腐的离水率要比未添加TG制作的豆腐的离水率要低，且在方式为点浆同时添加制作的豆腐，离水率最低。

综上所述，添加方式为点浆的同时添加TG制作出的豆腐，其感官评分、出品率、持水力、离水率均达到最优。

表3 TG添加方式对豆腐感官评分和出品率的影响

图1 TG添加方式对豆腐持水力和离水率的影响

2.2 TG添加量对豆腐出品率以及豆腐品质的影响

TG添加量分别为0.1，0.3，0.5，0.7和0.9 g/L制作的豆腐，感官评分、出品率见表4，持水力、离水率见图3。

如表4所示：TG添加量的不同，所制作出的豆腐感官评分也不同，并在添加量为0.5 g/L时所制作的豆腐感官评分最高。当TG添加量为0.1～0.5 g/L时，豆腐出品率随着TG添加量的增加而上升；当TG添加量为0.5～0.9 g/L时，豆腐出品率随着TG添加量的增加而减少；当TG添加量为0.5 g/L时，豆腐出品率最高。

如图2所示：当TG添加量为0.1～0.5 g/L时，豆腐持水力随TG添加量的增加而增大；TG添加量超过0.5 g/L后，持水力反而有下降；当TG添加量为0.5 g/L时，持水力达到最大。TG添加量影响豆腐的离水率，当添加量为0.1～0.5 g/L时，离水率的变化比较大；当添加量为0.5～0.9 g/L时，离水率变化小，并在添加量为0.5～0.7 g/L时离水率无变化且最小。

综上所述，TG最佳添加量为0.5 g/L。这时制作出的豆腐品质最优。

2.3 点浆温度对豆腐出品率以及豆腐品质的影响

点浆温度分别为45，50，55，60和65 ℃制作的豆腐，感官评分、出品率见表5；持水力、离水率见图3。

如表5所示：点浆温度对豆腐的感官评分影响很大，在温度在45～65 ℃之间，点浆温度越高，豆腐感官评分越高；点浆温度对豆腐出品率也有很大影响，在温度45～55 ℃之间，豆腐出品率随着点浆温度的升高而增高。但当点浆温度达60 ℃以上后，出品率有所减小。

如图3所示：当点浆温度为45～60 ℃时，豆腐的持水力随着点浆温度的提升而提高，并在60 ℃时达到最大值，点浆温度为65 ℃时其持水力有微弱减小；当点浆温度为45～60 ℃时，豆腐的离水率随点浆温度的提升而降低，并在60 ℃时达到最小值，当点浆温度为65 ℃时，其离水率有微弱增加。

综上所述，最佳点浆温度为55 ℃。这时制作出的豆腐品质最优。

表4 TG添加量对豆腐感官评分和出品率的影响

图2 TG添加量对豆腐持水力和离水率的影响

表5 点浆温度对豆腐感官评分和出品率的影响

图3 点浆温度对豆腐持水力和离水率的影响

2.4 保温时间对豆腐出品率以及豆腐品质的影响

保温时间分别为10，15，20和25 min制作的豆腐，其感官评分、出品率见表6；其持水力、离水率见图4。

如表6所示：保温时间对豆腐的感官评分有很大影响，当保温时间为10 min时，感官评分最低；当保温时间为20 min时，感官评分最高。在保温时间为20 min的条件下制作出的豆腐出品率最高，在保温时间为10 min的条件下制作出的豆腐出品率最低；另外保温时间大于等于15 min后，保温时间对豆腐出品率的影响差别没有很大。

如图4所示：当保温时间为10～20 min时，豆腐的持水力随着保温时间的增长而增大；保温时间超过20 min后，豆腐持水力有微弱下降。当保温时间为10～20 min时，豆腐的离水率随保温时间的增大而减小，并在10～15 min之间减小的幅度较大；在20 min时，豆腐的离水率最小；超过20 min，豆腐离水率有微弱提高。

综上所述，保温时间为20 min时制作出的豆腐品质最优。

表6 保温时间对豆腐感官评分和出品率的影响

图4 保温时间对豆腐持水力和离水率的影响

2.5 豆腐出品率和持水力的正交试验结果

表7 正交试验结果

以出品率和持水力为考察对象，采用三因素三水平正交试验对豆腐制作工艺进行优化，结果见表7。如表7所示，无论是出品率还是持水力，极差大小依次均为R1＞R2＞R3，可知影响豆腐出品率和持水力的因素大小顺序依次为：TG添加量＞点浆温度＞保温时间。

对于出品率，正交试验得出最佳工艺条件为：A2B2C1，该组合不在正交试验中，需做验证试验。经过验证，A2B2C1工艺条件制作出豆腐的出品率为2.35，比A2B3C1的出品率高。

对持水率，正交试验得出最佳工艺条件为A2B2C3，A2B2C3刚好出现在正交试验中，说明此方案下制作出的豆腐持水力最高。结合感官评分等试验分析，A2B2C1工艺条件下制作的豆腐品质最佳。

3 结论

转谷氨酰胺酶能够催化蛋白发生交联作用，改变豆腐的质构从而影响豆腐的出品率以及品质。试验从TG添加方式、TG添加量、点浆温度、保温时间四个方面对石膏豆腐的制作工艺进行了优化筛选。以出品率和持水力为主要参照指标的正交试验结果表明，转谷氨酰胺酶制作豆腐的最佳工艺条件：TG添加方式为点浆同时添加、TG添加量为0.5 g/L、点浆温度为55℃、保温时间为18 min。