谷氨酰胺转氨酶对酸羊乳凝胶特性的影响分析

文/郭 颖

（山西省长治医学院）

目前，羊乳的保健价值以及营养价值正在被全社会广泛关注。同时，羊乳被加工成多种乳制品，例如羊干酪、羊乳粉、液态羊乳、酸羊乳等，受到广大消费者的喜爱。其中，酸羊乳是以羊乳为主要原料，通过乳酸菌的发酵而制作成的一种发酵乳制品，具有较高的保健作用和营养价值，可以调节人体的胃肠道菌群，降低胆固醇，促进人体毒素排出，延缓机体衰老等[1]。谷氨酰胺转氨酶（Transglutaminase，TG）是由331 个氨基组成的分子量约38 000 Da的具有活性中心的单体蛋白质，其可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间共价交联，从而改善蛋白质的结构和功能，能改善食品的风味、口感、质地和外观等。TG中的谷氨酰胺残基能与赖氨酸可以发生交联反应，进而产生具有共价特性的蛋白酶，目前已经广泛应用在肉制品、乳制品、豆制品等富含蛋白质的食品中，以改变蛋白质的持水性、溶解度、弹性、黏度等。有研究表明，乳中的蛋白质是TG的最佳底物，TG能与酪蛋白发生交联反应，进而提高发酵乳的凝胶特性[2]。因此，应用TG对羊乳进行处理，从而提升羊酸乳的凝胶特性，成为了目前羊乳品企业重点研究领域之一。

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

羊乳：西北农林科技大学教学试验农场，均为新鲜的混合羊乳，其中乳蛋白质含量为3.0%；TG：江苏一鸣生物科技有限公司生产，型号为TG-N，浓度为100 μ/g；酸奶发酵剂：型号为丹尼斯克YOMIX187；乙醛、戊二醛、无水乙醇、乙酸异戊酯：分析纯。

1．2 仪器与设备

质构仪：英国stablemicrostystem生产，型号为TA.XT.Plus；扫描电子显微镜：日本日立公司生产，型号为S-3400N；离心机：德国Hermle公司生产，型号为Z206A；隔水式恒温培养箱：上海博讯实业有限公司生产，型号为GSP-9080MBE；pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司生产，型号为PHSJ-4A。

表1 TG添加量对酸羊乳凝乳时间及酸度的影响

1．3 方法

1．3．1 TG处理羊乳

在90 ℃环境下，对新鲜羊乳进行杀菌处理，并冷却至40 ℃以下；按照羊乳中蛋白质的含量，加入1 μ/g、2 μ/g、3 μ/g蛋白的TG，并在40 ℃下保持2 h；放置在80℃环境中进行酶灭活处理，然后冷却到42 ℃，待用。

1．3．2 酸羊乳的制备

在经过TG处理的羊乳中加入质量分数为0.02%的酸奶发酵剂，充分混合后分别装置在容量为200 mL的玻璃瓶内，在42 ℃环境中发酵至凝乳，发酵完成后放置在5 ℃下24 h；对凝乳时、发酵后24 h时的凝胶特性进行分析与测定，参照对象为未经TG处理的酸羊乳[3]。

1．3．3 酸度的测定

根据《GB5009.239—2016食品安全国家标准食品酸度的测定》方法，对酸羊乳的酸度进行测定，单位为°T。

1．3．4 质构特性的测定

使用质构仪对酸羊乳的凝胶特性进行检测，具体操作模式为：使用直径35 mm的P/36R柱形探头，在探测时保持1 mm/s的匀速，深度在15mm，提取数据的速度保持在200 PPS 。

1．3．5 持水性的测定

采用ERCILI方法对持水性进行测定。在离心管中间放置10 g酸羊乳，在3 500 r/min下离心10 min，最后称取上清液的质量（m），根据以下公式计算样品的持水性。

1．3．6 微观结构的测定

采用DOMAGAA方法对微观结构进行测定。使用消毒后的干净药匙，挑取其表面下1cm处的凝块放置在浓度为2.5%的戊二醛溶液中，并放置在4 ℃以下的环境中冷固12 h以上。使用pH值为7.2的磷酸缓冲液进行冲洗，每天保证冲洗时间在10 min以上，1 天3 次。清洗好后的样品用液氮迅速冷冻，使其在锤子的作用下自然断裂，使用浓度为20%、40%、60%、80%、96%、100%的乙醇对样品进行梯度脱水处理，在浓度为30%、60%、100%的乙酸异戊酯溶液中分别置换乙醇，每次10 min。置换后利用CO2对样品进行干燥处理，干燥条件为73 个大气压、32 ℃。最后用S-3400N扫描电子显微镜进行扫描并拍照。

1．3．7 数据处理

利用SPSS Statistics 22.0统计分析软件，应用ANOVA方法对数据进行差异性分析。

2 结果

2．1 TG添加量对酸羊乳凝乳时间及酸度的影响

不同TG添加量对酸羊乳凝乳时间和酸度有着一定影响，（表1）。经过TG处理后的羊乳，凝乳时间明显缩短，但在凝乳时及后发酵 24 h 时的酸度变化较小，基本不受TG添加量的影响。这是因为酸羊乳中的凝乳时间主要受乳蛋白的影响，而羊乳中的乳蛋白含量比牛乳少很多，特别是αS1-酪蛋白含量更少，而其会直接导致凝乳时间变长。经过TG处理后的羊乳，酪蛋白发生了交联反应，形成网络结构，使得凝乳时间缩短[4]。而酸度主要受乳发酵过程中乳酸量的影响，而TG主要作用于乳中的酪蛋白，对乳的产酸能力并没有较大影响。

2．2 TG添加量对酸羊乳凝胶持水性的影响

TG添加量会影响羊乳在制备过程中的凝乳时间以及发酵24 h内的凝胶持水性（图1）。与未经TG处理的羊乳相比，经过TG处理的羊乳持水性得到明显提升，且其持水性会随着TG添加量的增加而增强。而目前针对TG处理的酸乳持水性的报道较多[5]。Færgemand使用TG处理牛乳，发现酸乳凝胶的持水性随着TG添加量的提升而得到显著增加[6]；Silva F A等在40 ℃下使用TG处理羊乳，当TG添加量达到1.8 μ/g蛋白时，其酸羊乳持水性也得到了明显提升[2]；Farnsworth等也发现，与未经TG处理的羊乳相比，在40 ℃使用TG处理羊乳，当TG添加量为2 μ/g蛋白时，酸羊乳的持水性明显提升了4 个百分点[7]。以上结果显示，使用TG处理羊乳后，酸乳的持水性能够得到有效提升，防止了乳清的析出。而TG交联作用与酸乳持水性可以通过共同作用，形成更加稳定的共价键，缩小酸乳凝胶孔径。

图1 TG添加量对酸羊乳的凝胶持水性的影响

2．3 TG添加量对酸羊乳质构特性的影响

TG对酸羊乳质构特性有着较大的影响。经TG处理后，酸羊乳在凝乳时、后发酵24 h的硬度、黏性都有着较大程度的提升，且随着TG添加量的增加，硬度和黏性也在不断增加。深入的黏性与物体的附着力有着直接关系。一般来说，黏性越大，酸羊乳的稠度越高，而TG处理对酸羊乳的黏性有何影响，目前还没有明确报道。但是已有关于TG处理方式能够提升酸牛乳黏性的相关报道。酸乳的细腻度、顺滑性以及口感都受到酸乳内聚性的影响，而TG对酸羊乳凝乳时的内聚性影响不大，但对其在后发酵24 h有着十分明显的影响，特别是当TG添加量为2～3 μ/g蛋白时，酸羊乳的感官特性得到明显提升[6]。总的来说，当TG浓度为2～3 μ/g蛋白时，酸羊乳的内聚性、硬度、黏性等都会得到明显改善，其品质也会得到很大程度的保障。

3 小结

综上所述，通过观察不同添加量TG对酸羊乳在凝乳时、后发酵24 h的凝乳特性的影响，结果显示酸羊乳的凝乳时间会随着TG添加量的变化而变化，两者之间呈现正比的变化关系。但是TG的添加量与酸乳的凝乳时、后发酵24 h的酸度不存在明显关系。此外，TG添加量与酸乳的黏性与硬性也呈现正比关系，能促进酸乳凝胶的产生。经过TG处理的酸羊乳微观结构，也受到一定影响，变得更加致密，能促进酸凝胶的进一步形成。