（食品科学专业论文）燕麦面团的物性改善及其在燕麦面条中的应用.pdf

摘要 摘要 燕麦是营养价值最高的谷物之一。但由于燕麦粉中的蛋白质组分不同于小麦粉蛋 白，无法形成具有粘弹性的网络结构，不能赋予燕麦面团相应的加工特性，因而使其在 烘焙产品以及面条等产品的制作中受到一定的限制。在开发燕麦产品时，如何赋予无面 筋的燕麦面团类似小麦面团的粘弹性结构，提高其加工特性，对于研究人员而言是一个 巨大的挑战。本文通过转谷氨酰胺酶( t g a s e ) 、外源蛋白( 包括面筋蛋白、大豆蛋白和 蛋清蛋白) ，以及t g a s e 与外源蛋白的复合使用来重组燕麦面团结构，从而改善燕麦面 团的流变学特性，提高其加工特性。研究过程中分别采用酶流变分析仪( m i x o l a b ) ，动态 流变仪( r h e o m e t e r ) 以) & 差示扫描量热仪( d s c ) ，分析了不同添加量的t g a s e 、外源蛋 白对燕麦面团热力机械学、燕麦流变学及热力学特性的影响。并通过s d s 一聚丙烯酰胺 凝胶电泳和体系中游离氨基的测定探讨了t g a s e 对含不同蛋白组分的面团体系中蛋白 质的作用。最后将通过酶和外源蛋白改性的高蛋白含量的燕麦面团用于面条的制作，并 对其面条制作特性以及面条品质进行了研究。 在本文中m i x o l a b 结果表明，在燕麦面团中分别添加不同量的t g a s e ( 0 5 ，1 ，1 5 ) ， 对表征蛋白质部分变化的参数影响较大，并使得燕麦面团的弹性模量和热稳定性提高。 对含1 5 t g a s e 的燕麦面团中的不同蛋白质片段进行s d s 聚丙烯酰胺凝胶电泳研究发 现：燕麦中的球蛋白和谷蛋白都是t g 较好的反应底物。不同添加量的酶使得面团中游 离氨基量减少进一步证实了t g 对燕麦蛋白的交联作用。 三种不同的外源蛋白分别会对燕麦面团的特性产生不同的影响：大豆蛋白和面筋蛋 白使得燕麦面团的吸水率增大，当分别添加1 5 的面筋蛋白和大豆蛋白时，面团吸水率 分别提高了3 0 和1 5 。蛋清蛋白则相反，当添加1 5 蛋清蛋白时，吸水率下降了3 1 。 三种外源蛋白都可显著提高面团形成时间，其中面筋蛋白影响最大，随着面筋蛋白添加 量由5 增加到1 5 ，面团形成时间也有1 2 m i n 增大到8 2 m i n 。与含大豆蛋白的燕麦面 团相比，含面筋蛋白和蛋清蛋白的燕麦面团有着较长的稳定时间。含蛋清蛋白的燕麦面 团在淀粉糊化时获得最大的峰值扭矩和回值，大豆蛋白则相反，面筋蛋白对相关参数影 响较小。动态流变学实验显示：含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦面团具有较大的弹性模量 ( g ) 和粘性模量( g ”) ，且随着添加量的增大而增加，含蛋清蛋白的面团则相反。采用d s c 分析面团的热力学特性：蛋清蛋白和大豆蛋白可显著( p o 0 5 ) 提高燕麦面团的峰值温度 和终止温度，并在一定程度上提高面团的热焓值h ；面筋蛋白则作用不明显。 研究t g a s e 在含不同外源蛋白( 1 5 ) 的三种燕麦复合面团体系中的作用，结果表明： 在三个不同体系中，随着t g a s e 含量增加，吸水率都有所降低。在含面筋蛋白的复合面 团中，t g a s e 降低了蛋白质弱化度，增加了稳定时间，并使峰值扭矩c 3 降低，而在含 大豆蛋白的燕麦面团中，t g a s e 使得面团形成时间显著增加。t g a s e 对含蛋清蛋白的燕 麦面团的影响主要体现在淀粉特性部分。动态流变测试显示：t g a s e 对含面筋蛋白的燕 麦面团粘弹性影响最大，随着t g a s e 的增加，g 和g ”都显著增大。在大豆蛋白燕麦混 合面团中t g a s e 对样品g ”的影响较之g 大。添加1 0 t g a s e ，使得含蛋清蛋白的燕麦 摘要 面团g 有最大程度的提高。凝胶电泳结果显示：在含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦复合 面团中，t g a s e 对各蛋白片段都有显著影响。而在含蛋清蛋白的燕麦混合面团中影响最 小。t g a s e 对含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦复合面团中的游离氨基的减少也证实了其对 蛋白质了交联。 基于以上研究，最后对6 种不同配方的燕麦面条( 8 5 燕麦粉加1 5 蛋清蛋白和 h p m c ，或加1 0 蛋清蛋白和5 大豆蛋白以及羟丙基甲基纤维素( h p m c ) ，或1 5 面筋 蛋白含或不含t g a s e ) 的烹煮品质，质构以及感官特性进行测定。结果显示：烹煮时间， 烹煮损失和得率都会受蛋白添加的不同外源蛋白的显著影响( p s o 0 5 ) 。与其他配方的 面条相比，含1 5 蛋清蛋白的燕麦面条有最大的硬度。含面筋蛋白和1 t g a s e 的燕麦 面条( 8 4 4 ) 以及含蛋清蛋白和h p m c 的面条( 不含或含t g a s e ，分别为8 4 5 和8 3 7 ) 获得了最高的感官评分，它们之间不存在显著性差异。这也表明有可能通过添加蛋清蛋 白和h p m c ( 含或不含t g a s e ) 可制作高蛋白质含量的无面筋燕麦面条。 关键词：燕麦面团，t g a s e ，外源蛋白，酶流变分析仪，流变学特性，s d s p a g e ， 游离氨基，燕麦面条 a b s t r a c t a b s t r a c t o a ti so n eo ft h eb e s tc e r e a l 舔c o n c e r n i n gt oi t sn u t r i t i o n a lv a l u e b u to a tp r o t e i ni s d i f f e r e n tf r o mt h a tf r o mw h e a t ，w h i c hc a r lg i v eav i s c o e l a s t i cd o u g h ，s u i t a b l ef o rb a k i n ga n d n o o d l ep r o d u c i n g a sak i n do fg l u t e n f r e ec e r e a l ，t oo v e r c o m et h i sd i s a d v a n t a g ei sk e yf o r r e s e a r c h e r st od e v e l o pn e wo a tp r o d u c t i nt h i ss t u d y , t g a s ea n dt h r e ek i n d so fe x t r o g e n o u s p r o t e i n ( g l u t e n ，s o yp r o t e i n ，e g ga l b u m i n ) h a v eb e e nu s e dt om o d i f yf l o u rp r o t e i n sf o r i m p r o v i n gt h ef u n c t i o n a l i t yo fo a td o u g h ，a n dt h ee f f e c t so ft g a s eo nt h ep r o p e r t i e so ft h r e e c o m p o s i t e o a td o u g hw i t h15 e x t r o g e n o u sp r o t e i n sw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h e t h e r m o m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sb ym i x o l a b ，t h er h e o l o g i c a lp r o p e r t i e sb ys t r e s sr h e o m e t e ra n d t h et h e r m a lp r o p e r t i e sb yd s cw e r eb e e nt e s t e d t h es d s - p a g ea n df r e ea m i n oa n a l y z e w e r eu s e dt oe x p l o r et h ec h a n g e so fp r o t e i nf r a c t i o n so fo a td o u g ha n dc o m p o s i t eo a td o u g h a f t e rt g a s et r e a t e d a tl a s t ，o a tn o o d l e sw e r ep r o d u c e db a s e do na l li n f o r m a t i o na b o v e ，t h e q u a l i t i e so fw h i c hw e r ea l s oa n a l y z e d t h em i x o l a bd a t e ss h o w e dt h a tt h ea d d i t i o no ft g a s e ( o 5 ，1 ，1 5 ) h a v es i g n i f i c a n t l y e f f e c t so np a r a m e t e r sp r e s e n t i n gp r o t e i np r o p e r t i e s i ta l s oi n c r e a s e dt h ee l a s t i cm o d u l ea n d t h e r m a ls t a b i l i t y a c c o r d i n gt ot h ep i c t u r eo fs d s p a g e ，i tc o u l dc o n c l u d et h a tb o t hg l o b u l i n a n da v e n i na r eg o o ds u b s t r a t ef o rt g a s e t h er e d u c i n go ft h ea m o u n to ff r e ea m i n og r o u p p r o v e dt h ec a t a l y s i so ft g a s e o no a tp r o t e i na d v a n c e t h r e ek i n d so fe x t r o g e n o u sp r o t e i nh a dd i f f e r e n ti m p a c t so nf u n c t i o n a lq u a l i t yo fo a t d o u g h g l u t e na n ds o yp r o t e i nc o u l di n c r e a s et h ew a t e ra b s o r p t i o no ft h ed o u g h w h e n15 o f e a c hw e r ea d d e dt ot h eo a td o u g h ，t h ew a t e ra b s o r p t i o nw e r ei n c r e a s e db y3 0 a n d15 ， r e s p e c t i v e l y h o w e v e r , t h ea d d i t i o no fe g ga l b u m i nr e d u c e di t ，15 o fw h i c hr e d u c e dt h i s p a r a m e t e rb y31 a 1 lt h r e ee x t r o g e n o u sp r o t e i n sw o u l di n c r e a s et h ed o u g hd e v e l o p i n gt i m e ， a n dt h eg l u t e nh a dt h eb i g g e s te x t e n t so fe f f e c t ，勰t h ea d d i t i o no fg l u t e ni n c r e a s e df r o m5 t o 15 ，t h et i m ei n c r e a s e df r o m1 2 m i nt o8 2 m i n c o m p a r i n gw i ms o yp r o t e i n o a td o u g h ，t h e d o u g hw i t hg l u t e na n de g ga l b u m i no b t a i n e dal o n g e s ts t a b i l i t yt i m e t h eh i g h e s tp e a kt o r q u e a n ds e t b a c kw e r eo b s e r v e di nt h ed o u g hc o n t a i n i n ge g ga l b u m i n , w h e r e a ss o yp r o t e i n d e c r e a s e di ta n dg l u t e ns h o w nn os i g n i f i c a n te f f e c to ni t t h ee l a s t i cm o d u l u s ( g ) a n dv i s c o u s m o d u l u s ( g ”) o ft h ed o u g hw i t hg l u t e na n ds o yp r o t e i nr e c o r d e di nt h eo s c i l l a t o r yt e s t sw e r e d r a s t i c a l l yi n c r e a s e da st h el e v e lo ft h ep r o t e i n si n c r e a s e d ，b u te g ga l b u m i ng a v et h er e v e r s e d r e s u l t s am o d i f i c a t i o ni nt h et h e r m a lp r o p e r t i e sb ya d d i n ge x t r o g e n o u sw a se v a l u a t e du s i n g d s c e g ga l b u m i na n ds o yp r o t e i ns i g n i f i c a n t l yq o 0 5 ) i n c r e a s e dt h et pa n dt c ，t h e ah w a sa l s oi n c r e a s e d ，w h i l eg l u t e ns h o w nn os i g n i f i c a n te f f e c to nt h e s ep a r a m e t e r s t h ee f f e c t so ft g a s eo na l lt h r e et y p e so fc o m p o s i t eo a td o u g hw i t h15 d i f f e r e n t e x t r o g e n o u sp r o t e i nw e r es t u d i e d ，a st h er e s u l t ss h o w e d ：t h ew a t e ra b s o r p t i o no fa l ls a m p l e s d e c r e a s e d t g a s er e d u c e dt h ep r o t e i nw e a k e n ，i n c r e a s e dt h ed o u g hd e v e l o p i n gt i m ea n dt h e p e a k t o r q u ei nd o u g hw i t hg l u t e np r o t e i n i ta l s oi n c r e a s e dt h ed o u g hd e v e l o p i n gt i m ei nt h e d o u g hc o n t a i n i n gs o yp r o t e i n t h ee f f e c to ft g a s eo nt h es a m p l ew i t he g ga l b u m i ns h o w e di n t h es t a r c hp r o p e r t i e s t h ea d d i t i o no ft g a s ee n d o w e dt h ed o u g hw i t hg l u t e nad r a s t i c a l l y i n c r e a s ei nt h ee l a s t i cm o d u l u s ( g ) a n dv i s c o u sm o d u l u s ( g ”) ，t g a s eh a dam o r es i g n i f i c a n t m a b s t r a c t e f f e c to nt h eg t h a ng ”i nt h ed o u g hw i t hs o yp r o t e i n b ya d d i n g1 0 t g a s e t h eh i g h e s tg w a so b t a i ni nd o u g hw i t he g ga l b u m i n t h es d s - p a g ep i c t u r e ss h o w e dt h a tt g a s ea c t e d w e l li nc o m p o s i t ed o u g hb o t hw i t hg l u t e na n ds o y p r o t e i n ，w h i l et h e r ew a sn oo b v i o u sc h a n g e i no a t - e g ga l b u m i nd o u g h t h ev a r i a t i o no ft h ea n a o u n to ff r e ea m i n o g r o u pi nd o u g hs h o w e d t h ec a t a l y s i so ft g a s eo np r o t e i ni na d v a n c e b a s e do na l lt h er e s e a r c ha b o v e ，c o o k i n gq u a l i t y , t e x t u r e ，a n ds e n s o r ya n a l y s i so ft h eo a t n o o d l e sf r o ms i xd i f f e r e n tf o r m u l a s ，8 5 o f0 f ，15 o f e g ga l b u m i nw i t hh p m c ，1 0a n d5 o fe g ga l b u m i na n ds o yp r o t e i nw i t hh p m c ，a n d15 o fg l u t e nw i t ha n dw i t h o u tt g a s ew e r e d e t e r m i n e d a st h er e s u l t ss h o w e d ：c o o k i n gt i m e ，l o s sa n dy i e l d sw e r es i g n i f i c a n t l y ( p5 0 0 5 ) a f f e c t e db yt y p eo fp r o t e i na d d e d o a tf l o u rn o o d l e sw i t h15 e g ga l b u m i nh a ds i g n i f i c a n t l y h i g h e rh a r d n e s st h a no t h e rb l e n d s t h eh i 曲e s tt o t a ls e n s o r ys c o r e sw e r ea c h i e v e db yt h e n o o d l ew i t hv g wa n dt g a s e ，a n dn o o d l e sw i t he aa n dh p m cw i t ha n dw i t h o u tt g a s e ， t h e r ew e r en os i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n c eb e t w e e nt h e m t h a tm e a n st h ep o s s i b i l i t yo fu s i n ge g g a l b u m i na n dh p m c ( w i t ho rw i t h o u tt g a s e ) t op r o d u c eg l u t e n f r e eo a tn o o d l ew i t hh i g h c o n t e n to fp r o t e i n k e y w o r d s ：o a td o u g h ；t g a s e ；e x t r o g e n o u sp r o t e i n s ；m i x o l a b ；r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s ； s d s p a g e ；f r e ea m i n o ；o a tn o o d l e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：y 矿7 ii , 扣 f 一 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：导师签名： 日期： 丝衅 i 绪论 1 绪论 1 1 燕麦的概述 燕麦，在我国俗称莜麦，和其他谷物相比，燕麦含有大量营养价值高的物质，如蛋 白质，不饱和脂肪酸，可溶性纤维，维生素，矿物质以及植物营养素等。燕麦蛋白质含 有1 8 种氨基酸且氨基酸组成平衡，具有人体必需的8 中氨基酸，特别是含有大米等食 品中缺少的赖氨酸。因此，有研究称燕麦蛋白的应用价值位居植物蛋白的前列，在促进人 体生长发育、提高免疫力方面优于一般的谷物蛋白。燕麦油脂主要由甘油三酯、磷脂、 糖脂和甾醇组成，不饱和脂肪酸含量高。燕麦粉中主要含有的可溶性膳食纤维是b 葡 聚糖( 包括1 3 ，1 41 3d 葡聚糖) ，它可与其他成分共同作用，降低血浆中胆固醇和血 糖浓度，减少血液中的胰岛素反应，并有平衡人体肠道微环境的功能j 。美国食品药品 监督管理局( f d a ) 认证食用一定量的燕麦可溶性膳食纤维可降低患冠心病的几率【2 j 。 此外，燕麦还含有酚类物质、植酸、甾醇等多种抗氧化的活性成分，其中含量最多的是 阿魏酸、对香豆酸、和儿茶酚等酚类物质。燕麦产品中的抗氧化物具有清除自由基、降 低血顶胆固醇和抑制低密度脂蛋白氧化等功能。 随着人们对燕麦的营养和保健功能的认识，人们对燕麦的消费逐渐增加，燕麦种植 规模越来越大，市场上出现越来越多的燕麦产品，产品形式主要为燕麦片、糕点、燕麦 麸皮等，近来还有一些其他产品的开发，如利用乳酸菌发酵全燕麦粉从而制得一种含b 葡聚糖的益生性饮料【3 】以及用玉米麸皮和燕麦粉制作的含多糖丰富且具抗氧化性的新 型谷物早餐【4 j 。 但总的来说，对于燕麦产品的开发还不充分，主要是由于存在以下问题： 1 燕麦中不饱和脂肪酸含量高，易被脂肪氧化酶氧化哈败，降低了燕麦产品的口感 和风味。国内外研究者们将不同的灭酶技术如干燥法、烘焙灭酶法、蒸汽灭酶法以及红 外烘焙灭酶法和微波加热法等引入燕麦加工工艺中，以期很好地解决该问题【5 - 7 。 2 燕麦中的燕麦蛋白不能形成面筋网络结构，无法赋予燕麦面团类似于小麦面团的 粘弹性，加工特性差，因而在一些产品的开发中受到限制。如在面条、馒头和面包等产 品制作中只能作为配料添加，较为理想的配比分别为2 5 、l o t 引。而在德国，当燕 麦粉的添加量达到2 0 9 1 0 0 9 小麦粉时制作的面包就被称之为燕麦面包。小麦蛋白很独 特，是制作面包和面条的功能蛋白。小麦中的醇溶蛋白，占总蛋白质的4 0 5 0 ，非常 有粘性，它赋予了小麦面团粘着性，而谷蛋白则赋予了其延伸性。在混合时，小麦醇溶 蛋白与谷蛋白会形成面筋网络，使面团具有粘弹性，可持气，从而制得品质较好的烘焙 产品。另一方面，燕麦中主要的贮藏蛋白为1 2 s 球蛋白，而不是醇溶蛋白。在燕麦中， 球蛋白占总蛋白的比例高，而醇溶蛋白仅为1 0 2 0 【9 。10 1 。 在开发燕麦产品时，如何赋予无面筋的燕麦面团类似小麦面团的粘弹性结构，提高 其加工特性，对于研究人员而言是一个巨大的挑战。 江南人学硕、i ：学位论文 1 2 改善燕麦面团加工特性的方法 1 2 1 添加不同来源的蛋白质 在食品加工过程中，通过在产品配方中添加蛋白质成分来提高产品的品质、质构以 及储藏稳定性，这是一种较常用的方法。一些非面筋蛋白可用作面筋代替物，添加到无 面筋产品中，赋予产品一定的机械强度和特征性的质构特性。 1 面筋蛋白 面筋蛋白是一种优良的面团改良剂，广泛应用于面包、面条和方便面生产中。面筋 蛋白独有的特性如在面团混合时所产生的持水性和形成的面筋网络，有利于面条的制 作。马越等【l l 】通过添加不同比例的面筋蛋白可不同程度改善苦荞粉面团的流变学特性， 进而改变其加工特性。胡新中等【眨】报道：添加2 5 沙蒿胶籽粉和8 面筋蛋白可有效改 善燕麦全粉面包和馒头的品质。f l a n d e r 等和s a l m e n k a l l i o m a r t t i l a 等研究报道，在燕麦 粉中添加面筋蛋白或烘焙酶可改善其烘焙特性【1 3 - 1 4 】。 2 大豆蛋白 大豆蛋白，从蛋白质的成分来看，主要由l l s ( 大豆球蛋白) 和7 s ( 1 3 伴大豆球 蛋白) 构成。其中，1 1 s 含量可达大豆总蛋白含量的4 3 ，且具有较高的半胱氨酸含量， 因而在功能特性上不同于7 s 组分，如具有优良的凝胶性、起泡性和泡沫稳定性【1 5 】。大 豆蛋白作为一种常见的功能性配方，广泛应用于粉质产品和乳化肉制品中【i6 。它所具有 凝胶性对于许多食品很重要。凝胶性不仅会对食品质构产生影响，而且与食品的持水性 以及蛋白质三维网站结构中的其他组分有关【l7 1 。添加3 5 的大豆粉可在不对产品风味和 质构产生不好影响的前提下，制作出含蛋白和赖氨酸高的意大利细面条f l8 1 。g o o d w i n 等 【1 9 j 通过添加不同比例的大豆分离蛋白( s p i ) ( 1 2 5 ，2 0 和3 0 w w ) 来提高用高粱面制 作的妙芙的物理和质构特性。m a r c o 和r o s e l l 2 0 】报道：添加大豆蛋白可增加米粉团的弹 性模量g 。b o n e t 等( 2 0 0 6 ) ：在小麦粉中添加不同来源的蛋白质包括大豆粉，蛋清粉 等，可显著影响其面筋指数【2 1 】。 3 蛋清蛋白 蛋清蛋白具有较好的凝胶性，起泡性和乳化性，且营养价值耐2 2 1 。它还可以改善鸡 蛋面条的烹煮品质，赋予面条坚实的质构，并强化蛋白质网络结构，减少烹煮时淀粉的 流失【2 3 1 。b o n e t 等研究者通过s e m 可观察到在添加了2 0 蛋清蛋白的面团中，蛋清蛋 白和面筋问会形成不连续的蛋白质网络结构【2 4 】。 4 其他蛋白 g a l l a g h e r 和k u n k e l 2 5 】报道：乳品蛋白和大米淀粉的添加可增大无面筋面包的体积， 且由此制得的面包具有面包皮酥软，面包心结构好的特性。 1 2 2 交联酶t g a s e 的应用 t g a s e ( e c 2 3 2 1 3 ) 是一种催化酰基转移反应的转移酶【2 6 】，其催化反应见图1 - 1 所示。 它可催化蛋白质以及肽键中谷氨酸胺残基的y 酰胺基和伯胺之间的酰基转移反应( a ) ， 利用该反应可以将赖氨酸引入蛋白质以改善蛋白质的营养特性：当蛋白质中的赖氨酸残 基的e 氨基作为酰基受体时，蛋白质在分子内或分子间形成( y g l u ) l y s 共价键( b ) ， 2 1 绪论 通过该反应，蛋白质分子间发生交联，使得食品以及其它制品产生质构变化，从而赋予 产品特有的质构特性和粘合性能；当不存在伯胺时，水会成为酰基的受体，发生脱氨基反 应( c ) 。 a 毒l i l 气删非n h 2 墅弩h 譬姗佩十n h 】 a 辛1 1 1 气o 姗1 椭竺却h 卜匿o 姗承十n h 3 i丁g 蟹o i b 穹m 鼍j n h 什h n - l y s 早h 俨l y 譬+ n h ， o o a 酰基转移反应 b 蛋白质的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基 之间的交联反应 c 脱氨基化反应 堡占b c 嘲删3 ii l o 图1 - 1t g a s e 催化的反应 f i g 1 - 1t h er e a c t i o nc a t a l y z e db yt g a s e r e n z e t t i 和b e l l o 研究发现【27 】：t g a s e 能有效地应用于无面筋面粉中，通过促进蛋 白质网络结构的形成来改善其制作潜能。但是，蛋白质来源是关键因素，它决定了酶对 蛋白质的作用。已有研究报道，t g a s e 可催化多种蛋白质间的交联包括乳清蛋，大豆蛋 白，酪蛋白，大米蛋白，燕麦球蛋白【2 扣3 3 】等，达到提高其弹性，持水性和其他功能特性 的目的。大量研究小麦蛋白交联的实验表明：酶催化反应不仅会影响面团的生物化学特 性，同时也会对流变学特性产生影响，这主要是因为( y g l u ) l y s 的交联强化了面 团的网络结构。r e n z e t t i ，等研究发现：添加t g a s e 可提高燕麦面团的弹性和粘性模量( g 和g ”) ，但对所制得的燕麦面包品质无明显影响【2 7 1 。 s a l m e n k a l l i o m a r t t i l a 掣1 4 j 研究表明：添加面筋和t g a s e 会影响面包中蛋白质网络 结构以及蛋白质与淀粉间水分的分布，此外添加t g a s e 的面包比未添加酶的面包要硬， 胶着性大。r e n z e t t i 等【27 】用微生物谷氨酰胺转氨酶处理不同无面筋面粉面团，研究了 t g a s e 在6 种不同的无面筋谷物( 褐色大米，养麦，玉米，燕麦，高粱和画眉草) 中促 进网络结构形成的能力。m a r c o 和r o s e l l 研究了不同来源蛋白和t g a s e 对米粉团流变特 性的影响。结果显示：添加蛋白和t g a s e 都对大米粉的弹性模量g 有着显著的影响， 而影响程度因蛋白质来源而异【2 0 】 1 2 3 亲水胶体或糊化淀粉 食用胶是食品体系中一种重要的成分，可很好地控制液相流变特性。而且胶体会影 响乳化剂的稳定性，有利于颗粒悬浮，控制结晶化，抑制脱水收缩【3 4 1 。据g a n 等【35 1 报 道：羟丙基甲基纤维素( h p m c ) 和羧甲基纤维素( c m c ) 可作为面筋取代物，赋予面 包好的特性。a c s 等【3 6 j 研究了在玉米粉制作的无面筋面包配方中加入粘结剂( 黄原胶， 瓜尔胶和槐豆胶等) 代替面筋。结果发现粘结剂可很大程度地增大面包体积，获得疏松 的面包囊结构。其中，添加黄原胶的量为i - 3 是获得的面包品质最高。l a z a r i d o u 和d u t a 等1 ) ，j 研究了亲水胶体对无面筋配方面团流变学特性和面包品质参数的影响。 与预糊化玉米淀粉( p c s ) 相比，添加羧甲基纤维素( c m c ) 可获得品质更好的苋 类意大利式细面条【3 8 1 。l o r e n z o 和z a r i t z k y l 3 9 】发现：增加食用胶的使用量，会使得由玉 3 hoh +m 伊o h g r c 江南人学硕i ：学位论文 米和木薯淀粉制得的发酵面团的贮能模量和损失模量( g 和g ”) 都增加，并使得面团 更具弹性。e l i f t u r a b i 等m 】设计在大米粉中添加黄原胶和瓜尔胶制作无面筋蛋糕。 1 3 无面筋食品的概念 乳糜泄( c d ) 是一种慢性肠道疾病，是由于从小麦等原料制成的产品中摄入麦谷 蛋白引起的。麦谷蛋白的摄入引起小肠粘膜发生变化，从而产生炎症反应【4 卜4 2 1 。c d 会 导致肠道粘膜收缩以及吸收不良。据有关资料，在美国和欧洲一些国家的发病率已经达 到1 2 0 0 。目前治疗c d 的唯一有效的方法就是终生不摄入含面筋的食品。因此人们讵 在大力研究可供c d 病患者食用的无面筋产品。 当前的研究主要集中在提高无面筋食品的适口性，风味和流变特性等方面。通过不 同非面筋成分的引入，来开发新的不同的燕麦产品可使无面筋饮食多样化，为c d 患者 提供更多的选择。 1 4 无面筋面条的开发现状 面条，尤其是白盐面条是亚洲的一大主食，且在亚洲以外的其他许多国家受到越来 越多的喜爱。采用不同的原料来制作无面筋面条，可为消费者提供品种口味多样、营养 丰富的面条产品。 在过去的几年里，人们开发了各种以非小麦粉为主要原料或添加不同非小麦粉成分 的面条；同时尝试多种原料和成分的复合搭配来提高产品的质量或改善产品的营养品 质。a l a m p r e s e 和c a s i r a g h i 开发了一种以养麦和米粉为原料的类似于意大利面的无面筋 食品f 4 3 】。c h i l l o 和l a v e r s e l 4 4 在苋类粉中添加奎奴亚藜，蚕豆，鹰嘴豆类原料，制作意 大利细面条。t a n 等研究者用甜马铃薯和绿豆淀粉分别制作的面条【4 副。y u a n 等( 2 0 0 8 年) 【4 6 】发现：发酵显著提高了玉米面条的品质。“【47 】研究了水分，食用胶，淀粉等成 分对面团流变特性的影响以及与方便面品质之间的联系。卢晓黎等【4 8 】通过添加复合亲水 胶体、采用预糊化工艺，研究了纯玉米挂面的制作工艺及配方。s o z e r 研究了米粉糊化 度以及瓜尔胶、蛋白粉和酪蛋白对米粉面条面团流变学特性的影响【4 9 1 。u m e r i e 将香附 子的地下膨胀块茎通过精细研磨或分离出淀粉，制作淀粉面条唧j 。 1 5 本课题的立体背景及意义 燕麦具有较高的营养价值和市场开发前景，但在我国，燕麦食品目前主要作为特殊 食品在产地消费，与国外相比，我国在燕麦的营养与加工方面的研究起步较晚，近十几 年才被较多地关注。因此，在借鉴国外燕麦食品的基础上，结合我国饮食习惯，大力开 发方便、营养的中式传统燕麦食品是摆在食品研究者面前的一项严峻课题。 本文通过研究t g a s e 和外源蛋白对燕麦面团的功能特性如热机械学、流变学和热力 学特性等的影响，从而实现了对燕麦面团相关特性的改善，并开发出了高蛋白含量的燕 麦面条，这将有利于为燕麦产品的开发和加工提供良好的基础理论指导和数据支撑。而 且，随着人们健康和保健意识的不断增强，无面筋食品的市场需求会越来越大。无面筋 燕麦面条的开发，不但使得c d 患者的无面筋饮食多样化，而且为人们日常的膳食提供 了营养健康的选择。 4 1 绪论 本课题是加拿大农业部国际交流与合作项目( c c s i c f o o d - 0 0 1 0 7 ) 和国家燕麦产业 技术体系建设专项经费资助( n y e y t z 1 4 ) 的一部分。 1 6 本论文的研究方法和主要研究内容 1 t g a s e 对燕麦面团热机械学、动态流变学及热力学特性的影响 2 外源蛋白对燕麦面团热机械学和动态流变学特性的影响 3 t g a s e 对含外源蛋白的燕麦复合面团热机械学及动态流变学特性的影响 4 基于t g a s e 和外源蛋白的高蛋白无面筋燕麦面条的开发 江南大学硕士学位论文 2 材料与方法 2 1 材料与设备 燕麦粉由内蒙古兴达精莜面加工厂提供。转谷氨酰胺酶( t g a s e ，酶活1 0 0 u g ) 由泰州 一鸣精细化工有限公司提供d 面筋蛋白，大豆蛋白，蛋清蛋白分别由以下公司提供：山东 冠县瑞祥生物科技开发有限公司、山东股神集团和江苏南通康德生物制品有限公司。 h p m c 由浙江湖州展望天明药业有限公司。其他试剂为分析级及以上。 l i n c l n n e b c 和面机美国n a t i o n a lm a f c o 公司；酶流变分析仪( m i x o l a b ) 法 国c h o p i n 公司；a r - 1 0 0 0 流变仪英国t ai n s t r u m e n t 公司；p y r i s1d s c 差示扫描量 热仪美国p e r k i n e l m e r 公司；a n k et g l - 1 6 g 离心机上海安亭科学仪器厂；家用面条机 龙口市复兴机械有限公司；s p - 7 5 2 紫外分光光度计上海光谱仪器有限公司：t a x t 2 i 英国s t a b l em i c r o s y s t e m s 公司；电泳仪北京六一仪器厂；快速粘度分析仪( r v a ) 澳 大利亚n e w p o r ts c i e n t i f i c 公司；飞鸽牌离心机上海安亭科学仪器厂；l i n c o l n ，n e b i 搅面机美国n a t i o n a lm f g 公司。 2 2 实验方法 2 2 1 燕麦粉和外源蛋白成分的测定 燕麦粉和外源蛋白( 面筋蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白) 的基本成分测定包括水分、 灰分、粗蛋白含量都参照a a c c 法1 5 l j 测定( a a c c 4 4 1 5 a ，a a c c 0 8 0 1 ，g b5 5 11 8 5 ) 。 燕麦粉中葡聚糖含量的测定参照吕耀昌等【5 2 j 提供的方法，用从纤维酶中提纯的1 3 葡聚 糖酶测定了燕麦中1 3 葡聚糖的含量。 2 2 2 燕麦及外源蛋白燕麦复合面团的制备 在制作燕麦面团或含t g a s e 的燕麦面团时，添加7 0 ( w w , 以燕麦粉质量计) 的水， 而在制作含外源蛋白的燕麦复合面团以及加入t g a s e 时，为使燕麦粉在添加5 ，1 0 ， 1 5 ( w w , 以燕麦夕h 源蛋白混合物质量计) 外源蛋白( 面筋蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋 白) 后各组分能充分水化，因而采用9 0 的添加水量。将混合粉在和面机中搅拌均匀， 然后加入水，搅拌4 m i n ，取出面团，用保鲜膜包裹后，松弛2 5 m i n ，待用。分别以添加 t g a s e 和任何外源蛋白的燕麦面团为参照样品。 2 2 3 燕麦面团热机械学特性的研究 采用酶流变分析仪来研究燕麦面团的搅拌和面糊特性。酶流变分析仪可实时测定搅 拌臂在搅拌样品时受到的扭矩，因而可测定其物理化学特性的变化。同时该设备可用来 分析加热冷却过程中蛋白质网络及淀粉的性质。检测时，设定面团的总质量为9 0 9 。然 后按照达到最佳稠度( 最大扭矩c 1 为1 1 n m ) 的要求加入一定量的粉和水。测试的初 始温度为3 0 ，保温8 m i n ，然后以40 c m i n 的速度升温至9 0 ，保温8 m i n 后，再以4 m i n 的速度降温至5 0 。搅拌速度始终为8 0 r p m 。每个样品重复两次操作。 图2 1 为实验获得的典型的酶流变分析仪图谱，左纵坐标显示为扭矩，右边为面团 温度，横坐标为测定时问。由实验曲线可得剑以下参数根据。“：吸水率即使而团产生1 1 6 2 材料与方法 00 7 n m 扭矩所需的加水量：面团形成时间( t 1 ) 即在3 0 下达到最大扭矩( c i ) 所 需时间：稳定性是面团所产生的扭矩保持在1i n t o 的时间；晟小扭矩( c 2 ) 为在面团 形成过程中受到机械或热力作用时的最小扭矩值：蛋白质弱化即在3 0 c 时的最大扭矩与 最小扭矩的差值：峰值扭矩( c 3 ) 即面团在加热阶段产生的最大扭矩；c 4 为加热时的 最小扭矩以及冷却至5 0 的扭矩c 5 ；t 1 、t 2 、t 3 、t 4 和t 1 、r 2 、t 3 、t c 4 分别为扭矩c 1 、c 2 、c 3 、c 4 所对应的测定时间以及面霞温度( 如图1 所示) 。烹煮稳 定性用c 4 c 3 表示；回值为c 5 c 4 。此外，曲线中扭矩的升降斜率表示为d ，0 ，y ， 分别对应三个角的t a n 值，a 表示的