轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)作用對豆腐品質(zhì)的影響

王文思，聶華亮，曾瑞萍，余海忠，于博，吳進(jìn)菊*

湖北文理學(xué)院食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院（襄陽 441053）

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（EC 2.3.2.13 Transglutaminase，TGase）是一種可以催化蛋白質(zhì)中賴氨酸上的ε-氨基和谷氨酸上的γ-羥酰胺基發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，形成共價化合物的聚合酶[1-3]。當(dāng)TG作用于蛋白質(zhì)分子時，形成ε-（γ-谷氨酰胺基）賴氨酸鍵的交聯(lián)，作用機(jī)制是：催化在蛋白質(zhì)及肽鍵中谷氨酰胺殘基γ-羰基和伯胺之間酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，利用該反應(yīng)可將賴氨酸引入蛋白質(zhì)以改善其蛋白質(zhì)營養(yǎng)特性[4]、彈性、持水性[5]和穩(wěn)定性[6]等功能特性。

大豆中含不飽和脂肪酸、黃酮等營養(yǎng)素，對于降低血脂、延緩機(jī)體氧化等具有重要作用[7-8]。我國目前具有代表性的大豆制品主要有豆腐、大豆油、豆奶等[9]。豆腐由石膏和鹵水經(jīng)點鹵制成[10]，不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，享有“植物肉”之美稱[11]，還含有黃酮類、豆甾醇、植物雌激素等功能性成份，具有預(yù)防心血管疾病、骨質(zhì)疏松癥、降血脂等保健功能，是一種深受消費者喜愛的傳統(tǒng)食品[12-13]。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，豆腐生產(chǎn)工業(yè)化已成為發(fā)展趨勢，豆腐的出品率以及品質(zhì)有待進(jìn)一步提高。試驗利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)[14-15]，以提高豆腐出品率、持水力等相關(guān)品質(zhì)，考察酶的添加方式、酶的添加量、點漿溫度、保溫時間四個單因素對豆腐品質(zhì)的影響，并在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用三因素三水平正交試驗對豆腐制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在豆腐制品中的應(yīng)用提供一定的試驗基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆、石膏等，市售；TG酶（TG-N），江蘇一鳴生物科技股份有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DS-1高速組織搗碎機(jī)，上海標(biāo)本模型廠；美的多功能電磁爐，廣州美的生活電器制造有限公司；HH-S型水浴鍋，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；海爾冰箱，青島海爾股份有限公司；LXJ-ⅡB型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；AR 2134型分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 豆腐的加工工藝流程[16-18]

大豆→清洗→浸泡→磨漿→濾漿→煮漿→點漿→養(yǎng)腦→壓榨

1.4 單因素試驗

1.4.1 TG添加方式對豆腐品質(zhì)的影響

1) 方式1：豆腐點漿之前添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨漿，將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱，當(dāng)溫度達(dá)到50 ℃時，往豆?jié){中按照0.5 g/L添加量加入TG酶溶液并攪拌，置于50 ℃水浴鍋保溫10 min，隨后繼續(xù)將豆?jié){加熱至100 ℃并保持5 min，然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時加入石膏水（石膏用量為6 g）點漿，出現(xiàn)豆腐花后，于55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

2) 方式2：豆腐點漿的同時添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨漿，將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱，加熱至100 ℃并保持5 min，然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時，按照0.5 g/L的添加量將TG酶溶液和石膏水（石膏用量為6 g）添加到豆?jié){中，出現(xiàn)豆腐花后將豆?jié){放入55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

3) 方式3：豆腐點漿出現(xiàn)豆腐花后添加TG。200 g干黃豆浸泡后加上1 200 mL的水，磨漿，將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱，加熱至100 ℃并保持5 min，然后當(dāng)豆?jié){溫度降到55 ℃時，加入石膏水（石膏用量為6 g）點漿，出現(xiàn)豆腐花后，將TG酶溶液按照0.5 g/L的添加量添加到豆腐花中，并輕輕攪拌，隨后于55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

4) 對照組：不添加TG酶溶液。將濾好的豆?jié){用電磁爐加熱至100 ℃并保持5 min，待豆?jié){溫度降到55 ℃時，加入石膏水（石膏用量為6 g）點漿，等到出現(xiàn)豆花后，放入55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

1.4.2 TG添加量對豆腐品質(zhì)的影響

煮好豆?jié){后，等豆?jié){溫度降到55 ℃時，用石膏水點漿，同時分別按照0.1，0.3，0.5，0.7和0.9 g/L（TG質(zhì)量/豆?jié){容量）的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

1.4.3 點漿溫度對豆腐品質(zhì)的影響

煮好豆?jié){后，分別在45，50，55，60和65 ℃的溫度下用石膏水點漿，同時按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴鍋中保溫20 min，最后壓榨制成豆腐。

1.4.4 保溫時間對豆腐品質(zhì)的影響

煮好豆?jié){后，等豆?jié){溫度降到55 ℃時，用石膏水點漿，同時按照0.5 g/L的添加量加入TG酶溶液，并于55 ℃水浴鍋中分別保溫10，15，20和25 min，最后壓榨制成豆腐。

1.5 正交試驗

根據(jù)上述單因素試驗結(jié)果，除去添加方式之外，每個因素選擇最優(yōu)的水平以及相鄰最優(yōu)水平的上下兩個水平進(jìn)行正交試驗，正交試驗因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.6 豆腐的感官評價

感官評鑒小組由6名志愿者組成，按照表2對每個樣品進(jìn)行評價并打分，取平均值作為最終的評定結(jié)果。

表2 豆腐的感官評分表

1.7 豆腐物理特性評價

1.7.1 豆腐的出品率測定

豆腐的出品率即單位質(zhì)量的干黃豆最終制得成品豆腐的質(zhì)量m2（g）與干黃豆質(zhì)量m1（g）的比值。

1.7.2 豆腐的持水力測定

取適量豆腐，并測定樣品質(zhì)量m0（g），以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min，在室溫下靜置10 min，除去上清液，測殘余物質(zhì)量m1（g），按式（2）計算豆腐的持水力。

1.7.3 豆腐的離水率測定

取適量豆腐m0（g），室溫靜置24 h后稱其質(zhì)量m1（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 TG添加方式對豆腐出品率以及豆腐品質(zhì)的影響

TG的添加方式分別為點漿前添加、點漿同時添加、點漿后添加，豆腐的感官評分、出品率如表3所示，持水力、離水率見圖1。

如表3所示：在制作豆腐過程中，添加TG所制作出來的豆腐與不添加TG制作的豆腐相比，其感官評分有所提高，即反應(yīng)添加TG制作而成的豆腐在口感、形態(tài)、顏色和氣味等方面有所改善，其中點漿的同時添加TG制作的豆腐，感官評分最高；添加TG后制作出的豆腐，添加方式為點漿同時添加和點漿后添加，豆腐出品率有明顯地提高，且點漿時添加TG制作的豆腐出品率最高。

如圖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，且添加方式為點漿的同時添加制作的豆腐，持水力最高；添加TG制作出的豆腐的離水率要比未添加TG制作的豆腐的離水率要低，且在方式為點漿同時添加制作的豆腐，離水率最低。

綜上所述，添加方式為點漿的同時添加TG制作出的豆腐，其感官評分、出品率、持水力、離水率均達(dá)到最優(yōu)。

表3 TG添加方式對豆腐感官評分和出品率的影響

圖1 TG添加方式對豆腐持水力和離水率的影響

2.2 TG添加量對豆腐出品率以及豆腐品質(zhì)的影響

TG添加量分別為0.1，0.3，0.5，0.7和0.9 g/L制作的豆腐，感官評分、出品率見表4，持水力、離水率見圖3。

如表4所示：TG添加量的不同，所制作出的豆腐感官評分也不同，并在添加量為0.5 g/L時所制作的豆腐感官評分最高。當(dāng)TG添加量為0.1～0.5 g/L時，豆腐出品率隨著TG添加量的增加而上升；當(dāng)TG添加量為0.5～0.9 g/L時，豆腐出品率隨著TG添加量的增加而減少；當(dāng)TG添加量為0.5 g/L時，豆腐出品率最高。

如圖2所示：當(dāng)TG添加量為0.1～0.5 g/L時，豆腐持水力隨TG添加量的增加而增大；TG添加量超過0.5 g/L后，持水力反而有下降；當(dāng)TG添加量為0.5 g/L時，持水力達(dá)到最大。TG添加量影響豆腐的離水率，當(dāng)添加量為0.1～0.5 g/L時，離水率的變化比較大；當(dāng)添加量為0.5～0.9 g/L時，離水率變化小，并在添加量為0.5～0.7 g/L時離水率無變化且最小。

綜上所述，TG最佳添加量為0.5 g/L。這時制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。

2.3 點漿溫度對豆腐出品率以及豆腐品質(zhì)的影響

點漿溫度分別為45，50，55，60和65 ℃制作的豆腐，感官評分、出品率見表5；持水力、離水率見圖3。

如表5所示：點漿溫度對豆腐的感官評分影響很大，在溫度在45～65 ℃之間，點漿溫度越高，豆腐感官評分越高；點漿溫度對豆腐出品率也有很大影響，在溫度45～55 ℃之間，豆腐出品率隨著點漿溫度的升高而增高。但當(dāng)點漿溫度達(dá)60 ℃以上后，出品率有所減小。

如圖3所示：當(dāng)點漿溫度為45～60 ℃時，豆腐的持水力隨著點漿溫度的提升而提高，并在60 ℃時達(dá)到最大值，點漿溫度為65 ℃時其持水力有微弱減??；當(dāng)點漿溫度為45～60 ℃時，豆腐的離水率隨點漿溫度的提升而降低，并在60 ℃時達(dá)到最小值，當(dāng)點漿溫度為65 ℃時，其離水率有微弱增加。

綜上所述，最佳點漿溫度為55 ℃。這時制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。

表4 TG添加量對豆腐感官評分和出品率的影響

圖2 TG添加量對豆腐持水力和離水率的影響

表5 點漿溫度對豆腐感官評分和出品率的影響

圖3 點漿溫度對豆腐持水力和離水率的影響

2.4 保溫時間對豆腐出品率以及豆腐品質(zhì)的影響

保溫時間分別為10，15，20和25 min制作的豆腐，其感官評分、出品率見表6；其持水力、離水率見圖4。

如表6所示：保溫時間對豆腐的感官評分有很大影響，當(dāng)保溫時間為10 min時，感官評分最低；當(dāng)保溫時間為20 min時，感官評分最高。在保溫時間為20 min的條件下制作出的豆腐出品率最高，在保溫時間為10 min的條件下制作出的豆腐出品率最低；另外保溫時間大于等于15 min后，保溫時間對豆腐出品率的影響差別沒有很大。

如圖4所示：當(dāng)保溫時間為10～20 min時，豆腐的持水力隨著保溫時間的增長而增大；保溫時間超過20 min后，豆腐持水力有微弱下降。當(dāng)保溫時間為10～20 min時，豆腐的離水率隨保溫時間的增大而減小，并在10～15 min之間減小的幅度較大；在20 min時，豆腐的離水率最??；超過20 min，豆腐離水率有微弱提高。

綜上所述，保溫時間為20 min時制作出的豆腐品質(zhì)最優(yōu)。

表6 保溫時間對豆腐感官評分和出品率的影響

圖4 保溫時間對豆腐持水力和離水率的影響

2.5 豆腐出品率和持水力的正交試驗結(jié)果

表7 正交試驗結(jié)果

以出品率和持水力為考察對象，采用三因素三水平正交試驗對豆腐制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見表7。如表7所示，無論是出品率還是持水力，極差大小依次均為R1＞R2＞R3，可知影響豆腐出品率和持水力的因素大小順序依次為：TG添加量＞點漿溫度＞保溫時間。

對于出品率，正交試驗得出最佳工藝條件為：A2B2C1，該組合不在正交試驗中，需做驗證試驗。經(jīng)過驗證，A2B2C1工藝條件制作出豆腐的出品率為2.35，比A2B3C1的出品率高。

對持水率，正交試驗得出最佳工藝條件為A2B2C3，A2B2C3剛好出現(xiàn)在正交試驗中，說明此方案下制作出的豆腐持水力最高。結(jié)合感官評分等試驗分析，A2B2C1工藝條件下制作的豆腐品質(zhì)最佳。

3 結(jié)論

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能夠催化蛋白發(fā)生交聯(lián)作用，改變豆腐的質(zhì)構(gòu)從而影響豆腐的出品率以及品質(zhì)。試驗從TG添加方式、TG添加量、點漿溫度、保溫時間四個方面對石膏豆腐的制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化篩選。以出品率和持水力為主要參照指標(biāo)的正交試驗結(jié)果表明，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶制作豆腐的最佳工藝條件：TG添加方式為點漿同時添加、TG添加量為0.5 g/L、點漿溫度為55℃、保溫時間為18 min。