转谷氨酰胺酶对冻藏面皮的水分影响

李星科 ，李素云，张华，张中义，徐学明*

1. 江南大学食品学院（无锡 214122）；2. 郑州思念食品有限公司（郑州 450002）；3. 郑州轻工业学院食品与生物工程学院（郑州 450002）

冷冻非发酵面制品是我国传统食品（水饺、汤包、馄饨等）工业化生产中最大的一类。在冻藏过程中随着时间延长和温度变化，面团中的水分状态会发生变化，冰晶析出和变大，对已形成的完整面制品网络结构产生破坏，导致质构品质下降。

转谷氨酰胺酶（Transglutaminase EC 2.3.2.13简称TGase）是一种催化酰基转移的酶，能使蛋白质分子发生交联，改善蛋白质的功能性质，从而改变食物的质地和结构[1-2]。孟嫚和倪新华等[1,3]研究发现TGase可以改善面团的粉质特性，改善面制品的品质。袁永利等[2,4]研究发现TGase能改善冷冻面团的储藏冷冻稳定性，减弱冰晶对面筋网络结构的破坏，还能增加冷冻面团面包的比容和品质。但是目前关于TGase对面制品水分的影响的研究较少。因此旨在探讨TGase对冻藏面皮中水分的影响，为TGase在速冻米面食品中的应用提供一定的理论基础。

1 材料与设备

1.1 试验材料

金苑特一粉，河南金苑粮油有限公司；食盐，市售；蒸馏水，郑州轻工业学院实验室试验用水；TGase，江苏一鸣生物科技有限公司。

1.2 试验仪器与设备

布拉班德拉伸仪Viscograph-E，德国Brabender公司；布拉班德粉质仪Viscograph-E，德国Brabender公司；冷冻干燥机DK-98-ⅡA型，河南兄弟仪器设备有限公司；扫描电子显微镜JSM-6490 LV，日本JEOL公司；低场核磁共振成像分析仪NMI20，苏州钮迈电子科技有限公司等。

2 试验内容与方法

2.1 冻藏面皮的制备

称取300 g面粉，3 g食盐融于126 g水中，加入面粉中，和面机中和面10 min，使其形成干湿均匀、表面光滑的面团，接着用压面机反复压延5遍，最终形成厚度为2 mm的面带，然后用圆形模具切割成水饺皮，挑选形状较好的装入测试小管和自封袋中，放入冷冻实验机冷冻，而后放入-18 ℃冰箱保存，以备使用。

2.2 面粉粉质和拉伸测定

根据GB/T 14614—2006中的方法用布拉班德粉质仪对混合粉粉质指标进行测定。称取质量相当于300 g，水分质量分数为14%的面粉，在面钵中揉混1 min后，快速加入一定量的水，分别加入一定量的转谷氨酰胺酶，使面团最大稠度控制在500±20 BU范围内。同时利用布拉班德拉伸仪进行检测，在拉伸曲线上分析延伸性、抗拉伸阻力、拉伸比值的变化[5]。

2.3 面皮水分含量的测定

参考GB 5009.3—2016，每个样品重复测定3次，取平均值[6]。

2.4 面皮水分状态测定

利用FID90°单脉冲激励样品产生核磁共振信号，脉冲停止扫描后，得到样品的平均质子信号幅度（A）。CPMG脉冲序列，射频脉冲停止后，通过质子自由感应衰减曲线，CPMG试验的参数：采样点数TD=24 112，回波个数CO=30，重复扫描次数NS=8、弛豫衰减时间D0=1.2 s。采用多指数衰减模型的两组分模型来分析冷冻面团在冷藏过程中的水分存在状态情况。T2-Fit软件拟合结果参数T21和T22，二者分别代表深层结合水和半自由水的弛豫时间[7]。

2.5 面皮微观结构测定

将样品冷冻干燥，切成小块，将导电双面胶带贴于铝载物台上后取形态较好的小块贴于导电双面胶带上，多余的样品用洗耳球吹去，喷金，然后将载物台放于扫描电子显微镜中进行观察，电子枪加速电压为10 kV，放大倍数为100倍。

2.6 数据处理

所有数据用Origin软件进行数据分析及作图。

3 结果与分析

3.1 转谷氨酰胺酶对面粉吸水率和拉伸特性的影响

吸水率指面团最大稠度（粉质曲线峰值）处于500 BU时所需的加水量，以占14%湿基面粉重量的百分数表示。不同的TGase添加量对面粉吸水率的影响如图1所示，面粉的吸水率随着TGase添加量的添加而增大，这主要是因为TGase能催化小麦面筋蛋白发生交联，形成蛋白质大分子簇，改善面团中面筋网络组织结构，从而改善面粉的吸水率[3]。

图1 TGase对面粉吸水率的影响

不同的TGase添加量对面团拉伸特性的影响如表1所示，随着TGase添加量的增加，面团的最大拉伸阻力、拉伸曲线面积、拉伸比例均呈增大趋势，而延伸度在减小，说明TGase添加到面粉中，不但能提高面粉的吸水率，但是也能改善面制品加工性能，提高成品品质。

表1 TGase对面团拉伸特性的影响

3.2 转谷氨酰胺酶对冻藏面皮水分含量的影响

将不同的TGase添加到面粉中，制备成面皮冻藏4周后测定水分含量，TGase对冻藏面皮的水分含量的影响如图2所示，随着TGase添加量的增加，冻藏面皮含水量先降低后升高，在添加量为0.4%达到最大，这与前面面粉的吸水率试验结果一致。因此TGase具有提高面皮水分含量的作用，也能够有效提高面皮的保水性，这与报道一致[4]。

图2 TGase对冻藏面皮水分含量的影响

3.3 转谷氨酰胺酶对冻藏面皮水分状态的影响

面团是一个多重的体系，面团中含有的水分根据其与大分子的结合程度大小而以不同的状态存在。面团中一部分水分子与蛋白质和碳水化合物等大分子物质相结合，被这些大分子的化学结构所包围，为深层结合水；还有一大部分水分子远离这些大分子以相对“自由”的状态存在，为半结合水。在面团冻藏过程中，面团内部网络结构的破坏，可能导致大分子之间连接不牢固的氢键断裂，使深层结合水水被释放出来，导致半结合水含量增加[7]。面团中水分的迁移对于面团的质量起着举足轻重的作用。TGase对冻藏面皮中水分状态的影响如图3和图4所示，从图3和图4可以看出，面皮在冻藏过程中，随着冻藏时间的延长，深层结合水呈下降趋势，而半结合水呈增加趋势，这主要是因为在冻藏的过程中，面皮中的蛋白质和淀粉发生了结构变化，与水结合的能力降低了，一部分深层结合水转化为半自由水，而添加了TGase的冻藏面皮，其深层结合水含量随着随着冻藏时间的延长而减少，但是一直比不添加TGase的冻藏面皮的深层结合水含量高，相应的半结合水含量一直低于空白组，这也说明了添加TGase能提高冻藏面皮结合水的能力，改善了其持水能力，尤其是在添加量为0.4%时，深层结合水含量最高，半结合水含量最低。这主要是因为TGase能促使面皮中的面筋蛋白变成网状结构，从而提高面团的持水能力。

图3 TGase对冻藏面皮中深层结合水的影响

图4 TGase对冻藏面皮中半结合水的影响

3.4 转谷氨酰胺酶对冻藏面皮微观结构的影响

为了更直观地了解TGase对冻藏面皮水分含量的影响，利用扫面电镜观察了冻藏面皮的微观结构。图5是冻藏面皮的微观结构图，如图可见，TGase的添加能使面团微观结构更加均匀。面团是由淀粉和面筋蛋白网络组成的体系，其中面筋网络作为主要的支架，淀粉颗粒被包裹在其中起到支撑网络结构的作用，水被包裹在中间。在面团冷藏过程中，面团面筋网络结构中形成的空洞是由于面团中半结合水水分结晶或重结晶形成了更大的冰晶造成的，大冰晶对冷冻面团造成了不可逆的破坏，当冰晶熔化后在面筋蛋白网络结构上就留下了大空间[2]。TGase对冷冻面团微观结构影响表明，在冻藏过程中，TGase的添加能够改善冷冻面团的微观结构，减少面筋蛋白网络结构的破坏，从而可以控制冻藏面皮的水分和冰晶的形成并延缓冰晶的重结晶，最终改善冻藏面皮的品质。

图5 不同添加量TGase对冻藏面皮微观结构的影响

4 结论

TGase不但能提高面粉的吸水率，而且还能改善面团拉伸性能，因此可以添加到面皮中改善品质。在冻藏面皮中添加TGase，TGase能提高冻藏面皮的水分含量。低场核磁共振仪检测水分状态结果表明，面皮在冻藏过程中发生水分状态的变化，深层结合水含量下降，半结合水含量增多，说明面皮持水能力降低。添加不同量的TGase能提高面皮深层结合水的含量，降低半结合水的含量，最终提高面团的持水能力。扫描电镜试验结果进一步表明，TGase能够在一定程度上减少面筋蛋白网络结构的破坏，使面团微观结构更加均匀，提升面团的保水能力，减少冰晶对面筋蛋白结构的破坏。因此TGase能作为一种良好的食品添加剂添加到速冻米面食品中改善品质，具有良好的应用前景。