聚谷氨酸對油條特性與品質(zhì)的影響

趙凱亞，姬曉月，沈亞鵬，劉培洋，徐淑霞，張世敏，吳 坤

（河南農(nóng)業(yè)大學 生命科學學院，河南 鄭州 450002）

聚谷氨酸對油條特性與品質(zhì)的影響

趙凱亞，姬曉月，沈亞鵬，劉培洋，徐淑霞，張世敏，吳 坤*

（河南農(nóng)業(yè)大學 生命科學學院，河南 鄭州 450002）

將聚谷氨酸（poly－γ－glutamic acid，γ－PGA）添加到普通面粉中制作油條，測定油條的膨脹率、含水量、失水率、吸油率，利用感官和質(zhì)構(gòu)儀相結(jié)合的方法評價油條品質(zhì)，在普通顯微鏡下觀察油條內(nèi)部結(jié)構(gòu)，考察γ－PGA對油條品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：在面粉中添加γ－PGA可以增大油條的膨脹率，在γ－PGA添加量為0.5%時達到最大；隨著γ－PGA添加量的增加，吸油率先降低后升高，失水率先減少后增大，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系；感官和質(zhì)構(gòu)儀評價結(jié)果顯示在γ－PGA添加量為0.25%～0.75%時油條硬度減小、彈性增加、咀嚼性減小，口感更佳；顯微觀察發(fā)現(xiàn)γ－PGA添加量為0.08%～0.5%時，油條內(nèi)部氣泡增多且大小相近、結(jié)構(gòu)更均勻。γ－PGA添加可以減少油條的吸油率且能提高其感官特性。

聚谷氨酸；吸油率；失水率；感官評價

0 引言

油條起源于宋朝，是我國傳統(tǒng)早餐，深受婦幼老少喜愛[1]。它是以油脂作為熱交換介質(zhì)，通過高溫加熱，使面坯中的淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性、水分變成蒸汽逸出，面坯形成多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和酥脆的外皮、產(chǎn)生特殊的風味[2]。近年來，一些知名餐飲連鎖店（肯德基、麥當勞等）、酒店都開始把油條和豆?jié){作為重要早餐品種。統(tǒng)計表明，我國年產(chǎn)油條約達 12 萬 t[3－4]。

γ－PGA是由枯草芽孢桿菌發(fā)酵的一種由L－谷氨酸和/或D－谷氨酸通過γ－酰胺鍵結(jié)合形成的陰離子聚合物/多肽[5]。γ－PGA主鏈上有大量游離的羧基，可發(fā)生交聯(lián)、螯合、衍生化等生物反應；γ－PGA具有生物降解性，可溶于水，且具有較強的吸水能力。γ－PGA最早來源于納豆，在日本具有悠久的食用歷史，已有相關(guān)毒理學研究證實了工業(yè)生產(chǎn)的γ－PGA 的食用安全性[6]。有研究表明，γ－PGA 可以加強鈣的吸收[7－8]、治療糖尿病[9]、也可作防凍劑[10]、制成可食用的水凝膠/膠囊[11－12]，并能夠減少苦味、改變味覺平衡[13]。

油條雖咸香適口，但其含油量較高，長期攝入可能引發(fā)肥胖等疾病[14]。所以，研究如何降低油條的含油量成為當今熱門的問題。Singthong等[15]研究表明甲基纖維素（MC）、羧甲基纖維素（CMC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）親水性膠體的添加都可以降低油炸香蕉片的含油量。Varela等[16]提到各種親水性膠體可以降低油炸食品的含油量。Lim等[17]研究發(fā)現(xiàn)加入γ－PGA可以減少甜甜圈在油炸過程中的吸油量，最高降低吸油率至原來的1/5，甜甜圈結(jié)構(gòu)也更均勻，其感官特性有所提高。

本文在油條的制作過程中，加入不同添加量的γ－PGA，從含水量、膨脹率、吸油率、感官評價等方面探究γ－PGA對油條的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)γ－PGA在添加量為0.25%～0.5%時，可以降低油條的吸油率并提高其感官特性。

1 材料與方法

1.1 材料

金苑精制粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；快速復配型油條膨松劑：安琪酵母有限公司；花生油：金龍魚食用油；γ－PGA：分子質(zhì)量在 101.86～235.55 ku之間，河南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院環(huán)境微生物實驗室發(fā)酵提純；食鹽、油菜籽為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

油炸鍋HDF4：安徽華菱股份有限公司；索氏提取器：上海五相儀器儀表有限公司；電子天平FA2004：上海上平儀器有限公司；101－OAB型電熱鼓風干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；普通顯微鏡：Lecia Microsytems Inc.；近紅外谷物分析儀：FOSS Infratec 1241 Grain Analyzer；TA－XA PLUS 質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Mcrio Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 原面粉基本成分分析

利用近紅外谷物分析儀分析所使用面粉的基本成分，包括蛋白質(zhì)、水分、面筋、脂肪等成分的含量。

1.3.2 油條的制備

油條的配方為300 g小麥粉、12 g膨松劑、3.6 g食鹽、180 g水。在此配方基礎(chǔ)上額外添加γ－PGA， 添加量分別為 0、0.08%、0.25%、0.5%、0.75%、1%。將食鹽與γ－PGA溶于水中，分次倒入混好的面粉和膨松劑進行揉混，揉成面團后常溫下醒發(fā)60 min。將醒發(fā)后的面團搟成10 cm長、0.5 cm厚的面坯，再切成3 cm寬的長條，2條疊放在一起，用筷子將其黏合，成為油條面坯。將含有6 L花生油的油炸鍋預熱至180℃，將油條面坯放入油鍋中，不斷翻滾使其受熱均勻，炸制1.5 min后撈出。

1.3.3 油條基本性質(zhì)的測定

膨脹率測定[18]：將一根成品油條放入量筒中，再向量筒中倒入油菜籽，淹沒油條后，舉起輕輕搖實，讀取油菜籽與油條兩者的總體積記為 V1，再用鑷子取出油條，讀取油菜籽的體積記為 V2，則膨脹率為：

式中：V0是面坯體積。制作工藝中每一個面坯大小完全一致，每組測量5根油條，取其平均值。

油條含水量的測定：按照GB/T 21305—2007谷物和谷物制品水分（常規(guī)法）進行測定。

油脂含量測定：執(zhí)行GB/T 5009.6—2003。

1.3.4 油條炸制過程的失水率

按照1.3.2的方法制作油條，油條面坯在炸制之前放在烘箱105℃、3 h恒質(zhì)量測定面坯的含水量M1，油條的含水量按照GB/T 21305—2007方法測量，105℃、3 h測定其含水量M2。

失水率 M0=(W1×M1－W2×M2)/W2，

式中：W1為面坯的質(zhì)量，g；W2為油條的質(zhì)量，g。

1.3.5 油條的感官評價

在油條評價過程中，指定9名實驗室人員進行評價。將油條放涼10 min后，將其分為優(yōu)、中、差三類進行感官評價，評價項目和評分方法見表1。

表1 油條品質(zhì)評價體系Table 1 The evaluation system of fried dough sticks

1.3.6 TPA與理化性質(zhì)實驗

樣品的處理與 TPA參數(shù)設(shè)定[18]：選取炸制均勻的油條，切除兩端部分，將中間段切成厚度 2 cm的油條小塊，平躺放置于 TPA探頭下。具體參數(shù)：探頭 P/100；感應力 20.0 g；獲取數(shù)率 400 PPS；測試距離為樣品厚度的 5%；測前速度 5.0 mm/s；測試速度 5.0 mm/s；測后速度5.0 mm/s。每組樣品測定5次，去掉最大值和最小值后取平均值。

1.3.7 油條顯微結(jié)構(gòu)的觀察

按照1.3.2的方法制作油條，放涼后挑選油條內(nèi)部較薄的泡壁放在普通顯微鏡下進行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 原面粉基本成分的分析（表2）

表2 小麥粉的基本成分Table 2 The basic ingredients of wheat flour %

2.2 γ-PGA對油條含水量的影響

當面坯放入高溫的熱油中，面坯表面水分迅速蒸發(fā)，外層形成外皮殼，內(nèi)層的水受熱形成蒸汽逸出。隨著油炸過程的進行，油黏附在食品表面或滲入水分蒸發(fā)后形成的孔洞中。所以油條的含油量很大程度上取決于含水量的多少，油炸時水分流失越多，含油量越多。Sahin等[19]提到樹膠和黃原膠可通過抑制水分的轉(zhuǎn)移而減少吸油率。從圖1看出，隨著γ-PGA的添加，油條的含水量明顯增加，最高可達到31.4%。γ-PGA中含有大量的親水性基團羧基，油炸過程中它與大量的水分子結(jié)合，減少水分的蒸發(fā)。而添加量為1%時，油條含水量降低，這有可能是過量γ-PGA與面團競爭環(huán)境中的水分。

圖 1 γ-PGA添加量對油條含水量的影響Fig.1 Effect of γ-PGA amount on the water content

2.3 γ-PGA對油條膨脹率的影響

膨脹率表示單位體積面團油炸后所形成的油條體積大小，反映了油條的膨脹程度，膨脹率越大，油條的膨脹性越好。油條膨脹率與組織結(jié)構(gòu)呈顯著正相關(guān)[18]，膨脹率越大，組織結(jié)構(gòu)越均勻；反之，膨脹率越小，組織結(jié)構(gòu)越差。圖2為γ-PGA的添加量對油條膨脹率影響的結(jié)果。如圖2所示，隨著γ-PGA的加入，油條的膨脹率都有所增加。并在添加量0.5%時膨脹率達到最大值，相比對照增加了11.3%。李超然等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)γ-PGA的添加可以增強面團的拉伸特性，而面團的拉伸特性又與面團的蛋白質(zhì)性質(zhì)相關(guān)[18]，推測出γ-PGA的添加保護了面團中面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，因此面團逐步變硬，彈性增強，保持CO2的能力加強，油條的膨脹率增加，組織結(jié)構(gòu)均勻。

圖2 γ-PGA添加量對油條膨脹率的影響Fig.2 Effect of γ-PGA amount on the expansion of fried dough sticks

2.4 γ-PGA對油條吸油率和失水率的影響

吸油率是油條的一個重要指標。吸油過程分為兩步完成[21]：水分蒸發(fā)同時油脂連續(xù)被吸收以及油炸完成后吸收。油炸期間水分蒸發(fā)，表面水分迅速減少，形成硬殼；而內(nèi)部的水分轉(zhuǎn)換成蒸汽，產(chǎn)生壓力梯度：蒸汽通過毛細孔和蜂窩通道逸出，表面或滲入的水逐步排出。當食品冷卻，內(nèi)部壓力減少，蒸汽凝結(jié)，產(chǎn)生真空效應，油脂進入食品內(nèi)部，防止食品空隙的塌陷和結(jié)構(gòu)收縮。油炸過程中蒸汽蒸發(fā)得越多，吸油率越高。

圖3 γ-PGA添加量對油條吸油率和失水率的影響Fig.3 Effect of γ-PGA concentration on oil uptake and moisture loss

從圖3可以看出，γ-PGA添加量為 0.08%、0.25%、0.5%，油條吸油率逐漸降低并在0.25%達到最低，相比對照降低了13%，而此時失水率也達到最低。失水率與油條的吸油率的變化趨勢保持一致。隨著γ-PGA添加量的繼續(xù)增加，油條的失水率逐漸增大，吸油率隨之升高。失水率決定著吸油率，這和油炸過程中水與油的交換有關(guān)。劉海峰[22]研究表明甲基纖維素（MC）及羥丙基甲基纖維素（HPMC）可以降低油炸食品含油量的原因有兩個：一是可以生成凝膠迅速填充表皮的孔洞從而阻止油脂進入表皮，二是油炸過程中生成的凝膠在表面形成一層膜阻止表皮孔隙與油脂的接觸從而避免油脂的進入。Akdeniz等[23]提到膠體高結(jié)合水能力和黏性可以有效控制吸油率。有研究報道指出：明膠、魔芋精粉、黃原膠、卡拉膠等親水性膠體都能降低油條的吸油量[24]，最高可降低20%，但這些親水性膠體添加量較多且對油條品質(zhì)的影響較大。Lim等[17]報道添加γ－PGA可以減少甜甜圈的吸油量，可能是由于γ－PGA具有強的結(jié)合水能力，可以吸收水分、減少油的滲透。γ－PGA是一種親水性的膠體，含有大量的親水性基團羧基，它能在油炸過程中與水結(jié)合，抑制水與油的交換，減少面坯水分流失，降低吸油率。

2.5 油條的感官評價

根據(jù)表1評分標準進行評價，結(jié)果見表3。

感官評價是食品品質(zhì)的一項重要評價指標。添加γ－PGA后，油條感官評價相比對照總體評分提高，口感大有改善，并在0.5%添加量時口感最佳。γ－PGA對油條的色澤沒有影響，但對口感、比容和組織結(jié)構(gòu)影響較大，這與之前圖2的膨脹率結(jié)果相符合。油條的組織結(jié)構(gòu)與吸油率也相關(guān)，組織結(jié)構(gòu)越均勻，吸油率越低。γ－PGA添加量為0.25%和0.5%時其組織結(jié)構(gòu)評分最大，與圖3中吸油率結(jié)果保持一致。綜上所述，添加γ－PGA可以明顯改善油條的感官品質(zhì)，其組織結(jié)構(gòu)更均勻。油條更易咀嚼、更酥脆，增強口感。

表3 油條的感官評價Table 3 The sensory evaluation of fried dough sticks

2.6 油條的TPA分析

油條硬度、咀嚼性與小麥面團形成時間和粉質(zhì)指數(shù)呈負相關(guān)[25]，隨著小麥面粉形成時間和粉質(zhì)指數(shù)逐漸增大，面筋筋力增強，油條體積增大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)蓬松，油條硬度和咀嚼性降低。Shyu等[26]指出γ－PGA的添加可以增強粉質(zhì)特性、延長面團形成時間。表4顯示添加γ－PGA后油條硬度和咀嚼性減小。油條黏聚性與面粉穩(wěn)定時間相關(guān)，添加量為0.08%和0.25%時油條的黏聚性顯著增大，這是由于γ－PGA可延長小麥面粉的穩(wěn)定時間，黏聚性增大。表4中γ－PGA在添加量0.5%時油條的彈性增大，回復性無顯著變化，但油條的品質(zhì)總體提高，這與之前的感官評價結(jié)果相符。

2.7 油條內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯微觀察

油炸過程中一些蒸汽被困在內(nèi)部形成小孔，并膨脹形成孔隙，孔隙的大小與吸油率呈線性相關(guān)，即孔隙越多，吸油率越低。圖4中，A圖未添加γ－PGA的油條有較大的空隙，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，出現(xiàn)類似結(jié)塊的現(xiàn)象，形成面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較差。而B～D圖中添加γ－PGA的油條內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為均勻，空隙較小，且出現(xiàn)小孔隙。Zeng等[27]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵的竹筍膳食纖維加入炸魚丸可以使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加均勻從而減少吸油量。γ－PGA的添加可以保護油條的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強CO2的持氣性，組織結(jié)構(gòu)均勻，吸油率降低。同時，因其結(jié)構(gòu)均勻且有小孔隙，油條會變得松軟，酥脆，易咀嚼。E圖和F圖添加γ－PGA過量，導致油條內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新變得不均勻、結(jié)塊，這有可能是γ－PGA添加過多，與面團競爭環(huán)境中的水分有關(guān)。

表4 油條TPA的測定Table 4 The TPA test of fried dough sticks

圖4 γ－PGA添加量對油條內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of γ－PGA amount on the internal structure of fried dough sticks

3 結(jié)論

通過對比分析，發(fā)現(xiàn)γ－PGA在很大程度上改善了油條的品質(zhì)。γ－PGA加入后油條吸油率降低，其感官特性提高。γ－PGA添加量為0.25%～0.5%時，油條膨脹率增加11.3%，含水量增加至30.8%，失水率由39.37%降到28.81%，油炸過程中水與油的交換減少；組織結(jié)構(gòu)均勻，氣泡增多，空隙減小，形成穩(wěn)定的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，吸油率降低13%；硬度和咀嚼性減小，彈性和黏聚性增大，口感更加酥脆、易咀嚼，感官評價顯著提高，油條品質(zhì)得到改善。總體上講，γ－PGA對油條吸油率與品質(zhì)有較大改善，使其在油炸制品中具有良好的應用前景，可以作為降低吸油量和改善品質(zhì)的食品添加劑。

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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

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2017－8－28 8:57:22

2016－12－23

河南省科技攻關(guān)重點項目（122102110120）

趙凱亞（1992—），女，河南開封人，碩士研究生，研究方向為微生物。

*通信作者