谷氨酰胺轉氨酶對酸羊乳凝膠特性的影響分析

文/郭 穎

（山西省長治醫學院）

目前，羊乳的保健價值以及營養價值正在被全社會廣泛關注。同時，羊乳被加工成多種乳制品，例如羊干酪、羊乳粉、液態羊乳、酸羊乳等，受到廣大消費者的喜愛。其中，酸羊乳是以羊乳為主要原料，通過乳酸菌的發酵而制作成的一種發酵乳制品，具有較高的保健作用和營養價值，可以調節人體的胃腸道菌群，降低膽固醇，促進人體毒素排出，延緩機體衰老等[1]。谷氨酰胺轉氨酶（Transglutaminase，TG）是由331 個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，其可催化蛋白質多肽發生分子內和分子間共價交聯，從而改善蛋白質的結構和功能，能改善食品的風味、口感、質地和外觀等。TG中的谷氨酰胺殘基能與賴氨酸可以發生交聯反應，進而產生具有共價特性的蛋白酶，目前已經廣泛應用在肉制品、乳制品、豆制品等富含蛋白質的食品中，以改變蛋白質的持水性、溶解度、彈性、黏度等。有研究表明，乳中的蛋白質是TG的最佳底物，TG能與酪蛋白發生交聯反應，進而提高發酵乳的凝膠特性[2]。因此，應用TG對羊乳進行處理，從而提升羊酸乳的凝膠特性，成為了目前羊乳品企業重點研究領域之一。

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

羊乳：西北農林科技大學教學試驗農場，均為新鮮的混合羊乳，其中乳蛋白質含量為3.0%；TG：江蘇一鳴生物科技有限公司生產，型號為TG-N，濃度為100 μ/g；酸奶發酵劑：型號為丹尼斯克YOMIX187；乙醛、戊二醛、無水乙醇、乙酸異戊酯：分析純。

1．2 儀器與設備

質構儀：英國stablemicrostystem生產，型號為TA.XT.Plus；掃描電子顯微鏡：日本日立公司生產，型號為S-3400N；離心機：德國Hermle公司生產，型號為Z206A；隔水式恒溫培養箱：上海博訊實業有限公司生產，型號為GSP-9080MBE；pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司生產，型號為PHSJ-4A。

表1 TG添加量對酸羊乳凝乳時間及酸度的影響

1．3 方法

1．3．1 TG處理羊乳

在90 ℃環境下，對新鮮羊乳進行殺菌處理，并冷卻至40 ℃以下；按照羊乳中蛋白質的含量，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℃環境中進行酶滅活處理，然后冷卻到42 ℃，待用。

1．3．2 酸羊乳的制備

在經過TG處理的羊乳中加入質量分數為0.02%的酸奶發酵劑，充分混合后分別裝置在容量為200 mL的玻璃瓶內，在42 ℃環境中發酵至凝乳，發酵完成后放置在5 ℃下24 h；對凝乳時、發酵后24 h時的凝膠特性進行分析與測定，參照對象為未經TG處理的酸羊乳[3]。

1．3．3 酸度的測定

根據《GB5009.239—2016食品安全國家標準食品酸度的測定》方法，對酸羊乳的酸度進行測定，單位為°T。

1．3．4 質構特性的測定

使用質構儀對酸羊乳的凝膠特性進行檢測，具體操作模式為：使用直徑35 mm的P/36R柱形探頭，在探測時保持1 mm/s的勻速，深度在15mm，提取數據的速度保持在200 PPS 。

1．3．5 持水性的測定

采用ERCILI方法對持水性進行測定。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量（m），根據以下公式計算樣品的持水性。

1．3．6 微觀結構的測定

采用DOMAGAA方法對微觀結構進行測定。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 ℃以下的環境中冷固12 h以上。使用pH值為7.2的磷酸緩沖液進行沖洗，每天保證沖洗時間在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%的乙醇對樣品進行梯度脫水處理，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對樣品進行干燥處理，干燥條件為73 個大氣壓、32 ℃。最后用S-3400N掃描電子顯微鏡進行掃描并拍照。

1．3．7 數據處理

利用SPSS Statistics 22.0統計分析軟件，應用ANOVA方法對數據進行差異性分析。

2 結果

2．1 TG添加量對酸羊乳凝乳時間及酸度的影響

不同TG添加量對酸羊乳凝乳時間和酸度有著一定影響，（表1）。經過TG處理后的羊乳，凝乳時間明顯縮短，但在凝乳時及后發酵 24 h 時的酸度變化較小，基本不受TG添加量的影響。這是因為酸羊乳中的凝乳時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，而其會直接導致凝乳時間變長。經過TG處理后的羊乳，酪蛋白發生了交聯反應，形成網絡結構，使得凝乳時間縮短[4]。而酸度主要受乳發酵過程中乳酸量的影響，而TG主要作用于乳中的酪蛋白，對乳的產酸能力并沒有較大影響。

2．2 TG添加量對酸羊乳凝膠持水性的影響

TG添加量會影響羊乳在制備過程中的凝乳時間以及發酵24 h內的凝膠持水性（圖1）。與未經TG處理的羊乳相比，經過TG處理的羊乳持水性得到明顯提升，且其持水性會隨著TG添加量的增加而增強。而目前針對TG處理的酸乳持水性的報道較多[5]。F?rgemand使用TG處理牛乳，發現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TG添加量達到1.8 μ/g蛋白時，其酸羊乳持水性也得到了明顯提升[2]；Farnsworth等也發現，與未經TG處理的羊乳相比，在40 ℃使用TG處理羊乳，當TG添加量為2 μ/g蛋白時，酸羊乳的持水性明顯提升了4 個百分點[7]。以上結果顯示，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交聯作用與酸乳持水性可以通過共同作用，形成更加穩定的共價鍵，縮小酸乳凝膠孔徑。

圖1 TG添加量對酸羊乳的凝膠持水性的影響

2．3 TG添加量對酸羊乳質構特性的影響

TG對酸羊乳質構特性有著較大的影響。經TG處理后，酸羊乳在凝乳時、后發酵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系。一般來說，黏性越大，酸羊乳的稠度越高，而TG處理對酸羊乳的黏性有何影響，目前還沒有明確報道。但是已有關于TG處理方式能夠提升酸牛乳黏性的相關報道。酸乳的細膩度、順滑性以及口感都受到酸乳內聚性的影響，而TG對酸羊乳凝乳時的內聚性影響不大，但對其在后發酵24 h有著十分明顯的影響，特別是當TG添加量為2～3 μ/g蛋白時，酸羊乳的感官特性得到明顯提升[6]。總的來說，當TG濃度為2～3 μ/g蛋白時，酸羊乳的內聚性、硬度、黏性等都會得到明顯改善，其品質也會得到很大程度的保障。

3 小結

綜上所述，通過觀察不同添加量TG對酸羊乳在凝乳時、后發酵24 h的凝乳特性的影響，結果顯示酸羊乳的凝乳時間會隨著TG添加量的變化而變化，兩者之間呈現正比的變化關系。但是TG的添加量與酸乳的凝乳時、后發酵24 h的酸度不存在明顯關系。此外，TG添加量與酸乳的黏性與硬性也呈現正比關系，能促進酸乳凝膠的產生。經過TG處理的酸羊乳微觀結構，也受到一定影響，變得更加致密，能促進酸凝膠的進一步形成。