谷氨酰胺轉氨酶在酸奶中的應用研究

李洪波 張君顏 李卿

摘要 [目的]考察谷氨酰胺轉氨酶（TGase）添加工藝對脫脂酸奶品質的影響，確定TGase在脫脂酸奶中的添加條件。[方法]采用2種不同的TGase添加工藝生產酸奶，一種是和發酵劑同時添加，不進行滅活處理，一種是TGase交聯酸奶蛋白后加熱鈍化酶活力。通過凝乳時間、表觀黏度、質構、乳清析出量等的比對確定TGase在脫脂酸奶中的添加方式。[結果]TGase 的2種添加方式都可以改善脫脂酸奶的質地，TGase交聯酸奶較低的添加量即可達到較大的改善作用。綜合口感和經濟效益兩方面考慮，TGase添加方式為與發酵劑同時添加，最適添加量為0.4 g/L。[結論]通過TGase的添加可以顯著改善脫脂酸奶的凝膠特性和品質，為天然、綠色脫脂酸奶產品的開發提供了理論基礎。

關鍵詞 谷氨酰胺轉氨酶；酸奶； 質構特性

中圖分類號 TS252.54 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0086-03

Abstract [Objective] To study effects of TGase addition methods on quality of nonfat yoghurt and determine the addition conditions.[Method] Two different addition methods of TGase were compared.One was to add TGase and fermentation agent into nonfat yoghurt at the same time，the other was to add fermentation agent after crosslinking by TGase following inactive.The addition method of TGase was determined by comparing the fermentation time，apparent viscosities，texture and whey syneresis.[Result] Two addition methods of TGase could improve the quality of nonfat yoghurt.The properties of nonfat yoghurt crosslinked by active TGase were greatly improved.Considering both taste and economic benefit，the addition of TGase with fermentation agent was chose，and the optimum adding amount was 0.4 g/L.[Conclusion] Addition of TGase can improve gel property and quality of nonfat yought，and this result can provide theoretical basis for developing natural and green nonfat yoghurt.

Key words Transglutaminase；Yoghurt；Textural properties

谷氨酰胺轉氨酶（TGase，EC 2.3.2.13）是一種催化酰基轉移反應的酶，它能通過谷氨酰胺殘基的γ-羧酰胺基（氨基受體）和賴氨酸殘基的ε-氨基或其他伯胺基（氨基供體）之間的酰基轉移反應形成ε-（γ-谷氨基）賴氨酸異肽鍵，從而實現蛋白質分子內、分子間的交聯[1]。它可以在不改變食品pH、顏色和風味的前提下，改善食品蛋白質的發泡性、穩定性、乳化性、凝膠性和持水能力等多種性質，因此TGase被譽為“21世紀超級黏合劑”[2]。

酸奶的營養價值和保健功能使其成為全球最受歡迎的食品之一。目前脫脂酸奶或低脂酸奶越來越受到人們的青睞，但是酸奶中脂肪的減少或全部去除會影響酸奶的品質，降低消費者的可接受性。為了滿足人們對脫脂酸奶的要求，生產商已經采用了一些方法改善其質地，如增加酸奶中非脂類固形物的含量，或者在脫脂酸奶中添加天然或合成的穩定劑。但是現在大量使用的穩定劑以化學合成為主，給人體健康帶來了潛在的威脅，不被消費者接受。因此，TGase被用來改善脫脂酸奶的特性和質地。該酶可以增加酸奶的凝膠強度、黏性、持水性、穩定性、凝乳性和機械性能，從而達到對酸乳品質改善的作用[3-5]。該研究通過對凝乳時間、表觀黏度、質構、乳清析出量等指標的對比分析了不同TGase添加工藝對脫脂酸奶品質的影響，并最終確定TGase在脫脂酸奶中的添加條件。

1 材料與方法

1.1 材料

谷氨酰胺轉氨酶，脫脂奶粉，白砂糖，發酵劑。 主要儀器：Lead-tech高壓蒸汽滅菌鍋，賽多利斯BSA124S電子秤，高壓均質機，SPX-250B-Z型恒溫培養箱，TDZ5-WS冷凍離心機，DV-11黏度計，質構分析儀。

1.2 方法

1.2.1 酸奶制備的工藝流程。

配制12%還原乳→均質→95 ℃巴氏殺菌→冷卻至42 ℃→接種發酵劑→分裝→42 ℃發酵→冷卻→后熟→凝固型酸奶。

1.2.2 酸奶制備。TGase交聯酸奶：跟發酵劑同時添加，不進行滅活處理。TGase的添加量分別為0.2、0.4、0.6和0.8 g/L，發酵后測定各項指標。

TGase鈍化酸奶：還原乳殺菌冷卻后分別添加0.2、0.4、0.6和0.8 g/L的TGase，37 ℃反應1 h，95 ℃滅菌5 min，使酶鈍化冷卻后加入發酵劑進行酸奶發酵。

1.2.3 酸奶凝乳時間的確定。將TGase交聯酸奶、TGase鈍化酸奶及對照樣品在42 ℃下發酵，當pH降至4.6時記錄發酵時間，即為酸奶的凝乳時間。

1.2.4 酸奶表觀黏度的測定。用黏度計測定酸奶的表觀黏度，測定使用4號探頭，轉速為12～20 r/min，樣品均在第30 s計數。

1.2.5 酸奶質構的測定。酸奶樣品發酵完畢后于4 ℃冰箱中后后熟24 h，用質構分析儀測量酸奶的硬度、稠度、黏度及黏附性指數。質構分析儀參數如下：探頭ab/e，測定前速度4 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度為10 mm/s，壓縮百分比為75%。

1.2.6 乳清析出量的測定。酸奶乳清析出量用收縮系數衡量。測定方法為15 g酸奶樣品于4 ℃，3 500 r/min離心10 min，稱量上清液質量，根據上清液質量與酸奶質量的比值計算收縮系數。

2 結果與分析

2.1 TGase不同添加方式對脫脂酸奶凝乳時間的影響

當酸奶pH下降至4.6時，脫脂酸奶凝固。由圖1可知，未添加TGase處理的對照樣品凝乳時間約在300 min，而經過TGase處理樣品的脫脂酸奶凝乳時間均減少，在250～260 min。隨著TGase添加量的增加，凝乳時間變化不顯著。

由圖1可知，不同的添加方式對凝乳時間有一定的影響，總的來說TGase交聯酸奶樣品的凝乳時間低于TGase滅活酸奶樣品，但是當TGase的添加量為0.6 g/L時，TGase交聯酸奶的凝乳時間高于TGase滅活酸奶，但是差異不顯著。這一結果與Bnisch等[6] 的發現相同。但是Ozer等[7]的研究發現，TGase有延長酸奶凝乳的作用，他們認為這可能是TGase交聯了酸奶中的蛋白，使得發酵劑中乳酸菌的生長受到抑制。

2.2 TGase不同添加方式對脫脂酸奶表觀黏度的影響

由圖2可知，2種添加方式的脫脂酸奶中，表觀黏度隨著酶添加量的增加而增加。TGase交聯酸奶樣品的表觀黏度顯著高于TGase滅活酸奶，說明TGase在酸奶凝膠過程中一直進行催化作用，從而增加酸奶的黏度。這與Sanli等[4]的研究結果相似，他們認為TGase可以提高酸奶凝膠的黏度。

2.3 TGase不同添加方式對脫脂酸奶質構的影響

利用質構儀對不同TGase添加方式的脫脂酸奶硬度、稠度、黏度及黏度系數進行測定，結果見表1。由表1可知，TGase的添加對脫脂酸奶的品質有顯著提高，TGase交聯酸奶的凝膠強度隨著TGase添加量的增加而加大。當TGase添加量達到0.8 g/L時，其硬度、稠度、黏度及黏度系數達到對照（0 g/L）的5倍左右。這表明，TGase催化酸奶蛋白的交聯，形成ε-（γ-谷氨基）賴氨酸異肽鍵[8]，進而增加產品的硬度和黏度。由表1可知，在TGase添加量位0.2 g/L時，TGase滅活處理的酸奶樣品除稠度外其余各項指標與對照差異不顯著。隨著TGase添加量的增多，交聯作用也增強，但明顯低于TGase交聯酸奶樣品。當TGase添加量達到0.8 g/L時，才能明顯提高脫脂酸奶的各項指數。

2.4 TGase不同添加方式對脫脂酸奶乳清析出量的影響 酸奶乳清析出量用收縮系數衡量，TGase脫脂酸奶樣品的收縮系數見圖3。

由圖3可知，酸奶中乳清析出量隨著TGase的增加而下降。當添加量為0.2 g/L時，2種處理方式酸奶的乳清析出量就開始顯著下降，這主要是由于酶催化酸奶中蛋白質的交聯作用，導致酸奶凝膠滲透性的降低。這使酸奶形成了更加穩定和緊湊的微結構，從而鎖住了酸奶凝膠網絡中的游離水，進一步導致乳清析出量的降低[9]。

3 結論

由于脫脂酸奶中脂肪的減少或全部去除影響了酸奶的品質，降低了消費者的可接受性，為了滿足人們對脫脂酸奶的要求，可以通過增加乳中固形物含量或者添加淀粉、明膠等親水膠體來改善酸奶的品質。目前的研究表明，TGase的添加可以替代上述方法提高酸奶的質地和凝膠強度。該研究比較了2種添加方式（TGase交聯后鈍化和與發酵劑同時添加）對脫脂酸奶品質的影響發現，2種方式對酸奶質構的品質均有較大改善，但是TGase交聯酸奶在較低的添加量即可達到較大的改善作用。而添加量過大，酸奶的切面較碎且有沙粒感，不易被消費者接受。從感官和經濟效益2個方面考慮，添加劑的添加方式為與發酵劑同時添加，最適添加量為0.4 g/L。

參考文獻

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