谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)酸羊乳凝膠特性的影響分析

文/郭 穎

（山西省長(zhǎng)治醫(yī)學(xué)院）

目前，羊乳的保健價(jià)值以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值正在被全社會(huì)廣泛關(guān)注。同時(shí)，羊乳被加工成多種乳制品，例如羊干酪、羊乳粉、液態(tài)羊乳、酸羊乳等，受到廣大消費(fèi)者的喜愛。其中，酸羊乳是以羊乳為主要原料，通過乳酸菌的發(fā)酵而制作成的一種發(fā)酵乳制品，具有較高的保健作用和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以調(diào)節(jié)人體的胃腸道菌群，降低膽固醇，促進(jìn)人體毒素排出，延緩機(jī)體衰老等[1]。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（Transglutaminase，TG）是由331 個(gè)氨基組成的分子量約38 000 Da的具有活性中心的單體蛋白質(zhì)，其可催化蛋白質(zhì)多肽發(fā)生分子內(nèi)和分子間共價(jià)交聯(lián)，從而改善蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，能改善食品的風(fēng)味、口感、質(zhì)地和外觀等。TG中的谷氨酰胺殘基能與賴氨酸可以發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生具有共價(jià)特性的蛋白酶，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在肉制品、乳制品、豆制品等富含蛋白質(zhì)的食品中，以改變蛋白質(zhì)的持水性、溶解度、彈性、黏度等。有研究表明，乳中的蛋白質(zhì)是TG的最佳底物，TG能與酪蛋白發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而提高發(fā)酵乳的凝膠特性[2]。因此，應(yīng)用TG對(duì)羊乳進(jìn)行處理，從而提升羊酸乳的凝膠特性，成為了目前羊乳品企業(yè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

羊乳：西北農(nóng)林科技大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)，均為新鮮的混合羊乳，其中乳蛋白質(zhì)含量為3.0%；TG：江蘇一鳴生物科技有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為TG-N，濃度為100 μ/g；酸奶發(fā)酵劑：型號(hào)為丹尼斯克YOMIX187；乙醛、戊二醛、無水乙醇、乙酸異戊酯：分析純。

1．2 儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)stablemicrostystem生產(chǎn)，型號(hào)為TA.XT.Plus；掃描電子顯微鏡：日本日立公司生產(chǎn)，型號(hào)為S-3400N；離心機(jī)：德國(guó)Hermle公司生產(chǎn)，型號(hào)為Z206A；隔水式恒溫培養(yǎng)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為GSP-9080MBE；pH計(jì)：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為PHSJ-4A。

表1 TG添加量對(duì)酸羊乳凝乳時(shí)間及酸度的影響

1．3 方法

1．3．1 TG處理羊乳

在90 ℃環(huán)境下，對(duì)新鮮羊乳進(jìn)行殺菌處理，并冷卻至40 ℃以下；按照羊乳中蛋白質(zhì)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℃環(huán)境中進(jìn)行酶滅活處理，然后冷卻到42 ℃，待用。

1．3．2 酸羊乳的制備

在經(jīng)過TG處理的羊乳中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的酸奶發(fā)酵劑，充分混合后分別裝置在容量為200 mL的玻璃瓶?jī)?nèi)，在42 ℃環(huán)境中發(fā)酵至凝乳，發(fā)酵完成后放置在5 ℃下24 h；對(duì)凝乳時(shí)、發(fā)酵后24 h時(shí)的凝膠特性進(jìn)行分析與測(cè)定，參照對(duì)象為未經(jīng)TG處理的酸羊乳[3]。

1．3．3 酸度的測(cè)定

根據(jù)《GB5009.239—2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測(cè)定》方法，對(duì)酸羊乳的酸度進(jìn)行測(cè)定，單位為°T。

1．3．4 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)酸羊乳的凝膠特性進(jìn)行檢測(cè)，具體操作模式為：使用直徑35 mm的P/36R柱形探頭，在探測(cè)時(shí)保持1 mm/s的勻速，深度在15mm，提取數(shù)據(jù)的速度保持在200 PPS 。

1．3．5 持水性的測(cè)定

采用ERCILI方法對(duì)持水性進(jìn)行測(cè)定。在離心管中間放置10 g酸羊乳，在3 500 r/min下離心10 min，最后稱取上清液的質(zhì)量（m），根據(jù)以下公式計(jì)算樣品的持水性。

1．3．6 微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

采用DOMAGAA方法對(duì)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。使用消毒后的干凈藥匙，挑取其表面下1cm處的凝塊放置在濃度為2.5%的戊二醛溶液中，并放置在4 ℃以下的環(huán)境中冷固12 h以上。使用pH值為7.2的磷酸緩沖液進(jìn)行沖洗，每天保證沖洗時(shí)間在10 min以上，1 天3 次。清洗好后的樣品用液氮迅速冷凍，使其在錘子的作用下自然斷裂，使用濃度為20%、40%、60%、80%、96%、100%的乙醇對(duì)樣品進(jìn)行梯度脫水處理，在濃度為30%、60%、100%的乙酸異戊酯溶液中分別置換乙醇，每次10 min。置換后利用CO2對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理，干燥條件為73 個(gè)大氣壓、32 ℃。最后用S-3400N掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描并拍照。

1．3．7 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS Statistics 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，應(yīng)用ANOVA方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果

2．1 TG添加量對(duì)酸羊乳凝乳時(shí)間及酸度的影響

不同TG添加量對(duì)酸羊乳凝乳時(shí)間和酸度有著一定影響，（表1）。經(jīng)過TG處理后的羊乳，凝乳時(shí)間明顯縮短，但在凝乳時(shí)及后發(fā)酵 24 h 時(shí)的酸度變化較小，基本不受TG添加量的影響。這是因?yàn)樗嵫蛉橹械哪闀r(shí)間主要受乳蛋白的影響，而羊乳中的乳蛋白含量比牛乳少很多，特別是αS1-酪蛋白含量更少，而其會(huì)直接導(dǎo)致凝乳時(shí)間變長(zhǎng)。經(jīng)過TG處理后的羊乳，酪蛋白發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得凝乳時(shí)間縮短[4]。而酸度主要受乳發(fā)酵過程中乳酸量的影響，而TG主要作用于乳中的酪蛋白，對(duì)乳的產(chǎn)酸能力并沒有較大影響。

2．2 TG添加量對(duì)酸羊乳凝膠持水性的影響

TG添加量會(huì)影響羊乳在制備過程中的凝乳時(shí)間以及發(fā)酵24 h內(nèi)的凝膠持水性（圖1）。與未經(jīng)TG處理的羊乳相比，經(jīng)過TG處理的羊乳持水性得到明顯提升，且其持水性會(huì)隨著TG添加量的增加而增強(qiáng)。而目前針對(duì)TG處理的酸乳持水性的報(bào)道較多[5]。F?rgemand使用TG處理牛乳，發(fā)現(xiàn)酸乳凝膠的持水性隨著TG添加量的提升而得到顯著增加[6]；Silva F A等在40 ℃下使用TG處理羊乳，當(dāng)TG添加量達(dá)到1.8 μ/g蛋白時(shí)，其酸羊乳持水性也得到了明顯提升[2]；Farnsworth等也發(fā)現(xiàn)，與未經(jīng)TG處理的羊乳相比，在40 ℃使用TG處理羊乳，當(dāng)TG添加量為2 μ/g蛋白時(shí)，酸羊乳的持水性明顯提升了4 個(gè)百分點(diǎn)[7]。以上結(jié)果顯示，使用TG處理羊乳后，酸乳的持水性能夠得到有效提升，防止了乳清的析出。而TG交聯(lián)作用與酸乳持水性可以通過共同作用，形成更加穩(wěn)定的共價(jià)鍵，縮小酸乳凝膠孔徑。

圖1 TG添加量對(duì)酸羊乳的凝膠持水性的影響

2．3 TG添加量對(duì)酸羊乳質(zhì)構(gòu)特性的影響

TG對(duì)酸羊乳質(zhì)構(gòu)特性有著較大的影響。經(jīng)TG處理后，酸羊乳在凝乳時(shí)、后發(fā)酵24 h的硬度、黏性都有著較大程度的提升，且隨著TG添加量的增加，硬度和黏性也在不斷增加。深入的黏性與物體的附著力有著直接關(guān)系。一般來說，黏性越大，酸羊乳的稠度越高，而TG處理對(duì)酸羊乳的黏性有何影響，目前還沒有明確報(bào)道。但是已有關(guān)于TG處理方式能夠提升酸牛乳黏性的相關(guān)報(bào)道。酸乳的細(xì)膩度、順滑性以及口感都受到酸乳內(nèi)聚性的影響，而TG對(duì)酸羊乳凝乳時(shí)的內(nèi)聚性影響不大，但對(duì)其在后發(fā)酵24 h有著十分明顯的影響，特別是當(dāng)TG添加量為2～3 μ/g蛋白時(shí)，酸羊乳的感官特性得到明顯提升[6]?？偟膩碚f，當(dāng)TG濃度為2～3 μ/g蛋白時(shí)，酸羊乳的內(nèi)聚性、硬度、黏性等都會(huì)得到明顯改善，其品質(zhì)也會(huì)得到很大程度的保障。

3 小結(jié)

綜上所述，通過觀察不同添加量TG對(duì)酸羊乳在凝乳時(shí)、后發(fā)酵24 h的凝乳特性的影響，結(jié)果顯示酸羊乳的凝乳時(shí)間會(huì)隨著TG添加量的變化而變化，兩者之間呈現(xiàn)正比的變化關(guān)系。但是TG的添加量與酸乳的凝乳時(shí)、后發(fā)酵24 h的酸度不存在明顯關(guān)系。此外，TG添加量與酸乳的黏性與硬性也呈現(xiàn)正比關(guān)系，能促進(jìn)酸乳凝膠的產(chǎn)生。經(jīng)過TG處理的酸羊乳微觀結(jié)構(gòu)，也受到一定影響，變得更加致密，能促進(jìn)酸凝膠的進(jìn)一步形成。