鄧春麗，張國(guó)權(quán)

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

蕎麥具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還有降低血壓、血脂和膽固醇等作用，對(duì)糖尿病、心腦血管疾病有較好的預(yù)防和治療效果[1]。然而由于蕎麥粉中醇溶蛋白含量很低，使得蕎麥粉難以形成粘彈性俱佳的面團(tuán)，不適合加工成餃子、饅頭、面包等制品，再加之使用口淡粗糙的缺點(diǎn)，蕎麥?zhǔn)称芳庸な艿胶艽笙拗?。面團(tuán)品質(zhì)性狀主要取決于面粉中蛋白質(zhì)組成性質(zhì)和相互之間的數(shù)量比例。在面團(tuán)形成過(guò)程中，面粉中的麥醇溶蛋白和麥谷蛋白吸水膨脹，彼此之間通過(guò)二硫鍵的形成或斷裂，以及一些共價(jià)或非共價(jià)鍵的作用連接在一起，形成面團(tuán)特有的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。谷蛋白溶脹指數(shù)法（Swelling Index Glutenin，SIG）反映了不溶性谷蛋白的含量，可用于評(píng)價(jià)面粉的焙烤熱性以及面條和通心粉的蒸煮特性[2-4]。胡新中的研究也表明SIG 值與面粉的可溶性谷蛋白含量、不溶性谷蛋白含量呈極顯著正相關(guān)，能很好的反映面條的蒸煮特性[5-6]。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（Transglutaminase，TGase），又稱(chēng)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶或γ-谷氨酰胺酰基轉(zhuǎn)移酶，可以催化蛋白質(zhì)谷氨酰胺殘基的γ-羧酰和賴(lài)氨酸殘基的ε-氨基發(fā)生轉(zhuǎn)酰胺基反應(yīng)，形成ε-（γ-Glu）Lys 共價(jià)鍵，或肽鏈中谷氨酰胺殘基的羧酰胺和伯胺之間的酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)并使蛋白質(zhì)分子之間交聯(lián)聚合[7]，從而改善蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)，提高蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能增加面粉的面筋含量，提高面團(tuán)的彈性，增加面粉的吸水率，延長(zhǎng)面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間，對(duì)面粉品質(zhì)有顯著的改良作用[8-11]。但目前的研究大多集中在面團(tuán)流變學(xué)特性及成品品質(zhì)評(píng)價(jià)上，對(duì)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)蛋白質(zhì)品質(zhì)的直接研究報(bào)道較少。本文通過(guò)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶液浸泡蕎麥米，研究谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)蕎麥粗蛋白含量、蛋白質(zhì)組分及谷蛋白溶脹指數(shù)的影響，以期明確谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶處理對(duì)蕎麥的增筋效果，為蕎麥面食品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蕎麥米：甘肅省環(huán)縣；谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶：200 U/g，廣州市邦盛生物科技有限公司，食品級(jí)；其他化學(xué)試劑均為分析純。

DK-S26 型電熱恒溫水浴鍋：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京科偉永鑫實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備廠；高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；KDC-40 低速離心機(jī)：科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；半自動(dòng)凱氏定氮儀：瑞典·富斯-特卡脫公司；控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐：四平電子技術(shù)研究所；XW-80A 旋渦混合儀：海門(mén)市其林貝爾儀器制造有限公司；SHB-3 循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；100 目驗(yàn)粉篩：浙江省上虞市大亨橋化驗(yàn)儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 蕎麥米TGase 酶處理?xiàng)l件

TGase 處理蕎麥米條件：（1）按料液比1∶2（g∶mL）浸泡蕎麥米，浸泡時(shí)間為5 h 及浸泡溫度25 ℃，TG 酶濃度分別0、100、200、300、400、500、600 U/L，分析酶濃度對(duì)蕎麥蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響；（2）按料液比1∶2（g∶mL）浸泡蕎麥米，TGase 濃度為400 U/L，浸泡溫度25 ℃，浸泡時(shí)間分別為1、3、5、7、9 h，分析浸泡處理時(shí)間對(duì)蕎麥蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響；（3）按料液比1∶2（g∶mL）浸泡蕎麥米，TGase 酶濃度為400 U/L，浸泡時(shí)間5 h，浸泡溫度分別為15、25、35、45、55 ℃，分析浸泡處理溫度對(duì)蕎麥蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響。經(jīng)處理后的蕎麥米放入熱風(fēng)干燥箱中在50 ℃下干燥12 h 左右，用高速粉碎機(jī)粉碎獲得酶處理蕎麥粉樣品，所得蕎麥粉過(guò)100 目篩后封存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 粗蛋白含量及蛋白質(zhì)組分測(cè)定

根據(jù)Osdorne 的蛋白質(zhì)組分分離原理，采用連續(xù)振蕩提取分離法，分別采用蒸餾水、0.5 mol/LNaCl、70 %乙醇及0.05 mol/L NaOH 溶液分離出酶處理蕎麥粉中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白。粗蛋白及蛋白質(zhì)組分含量測(cè)定采用半微量凱氏定氮法，參考GB/T5511-2008《谷物和豆類(lèi)氮含量測(cè)定和粗蛋白質(zhì)含量計(jì)算凱氏法》。

1.2.3 谷蛋白溶脹指數(shù)測(cè)定

參考Wang C.和胡新中[4-6]等的方法，準(zhǔn)確稱(chēng)取酶處理蕎麥粉樣品35 mg 于已稱(chēng)重的1.5 mL 帶蓋塑料離心管中，加0.6 mL 蒸餾水，蓋緊離心管蓋，在漩渦振蕩器上振蕩5 s，靜置水化，開(kāi)始計(jì)時(shí)，在水化5 min 時(shí)漩渦振蕩5 s，在10 min 時(shí)漩渦振蕩5 s 后，向離心管中加入0.6 mL 3%SDS-乳酸溶液，再漩渦振蕩5 s，靜置溶脹5 后漩渦振蕩5 s 后將樣品置于離心機(jī)中，以300×g 離心力離心300 s，用真空吸取大部分上清液，再以300×g 離心力離心180 s，真空吸取殘余上清液，離心管中殘余物質(zhì)的重量與蕎麥粉重量的比值即為SIG 值。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excell 2003 和DPSv7.05 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析分析，不同試驗(yàn)組數(shù)據(jù)間差異范圍均取<0.05，各圖中小寫(xiě)字母（abcd）表示在5%水平下的顯著差異性，相同字母表示5%水平下無(wú)顯著差異，不同字母表示5%水平下有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 TGase 酶處理對(duì)蕎麥米粗蛋白含量及浸泡液中蛋白含量的影響

2.1.1 TGase 濃度

TGase 濃度對(duì)蕎麥米粗蛋白含量的影響見(jiàn)圖1。

圖1 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡濃度對(duì)粗蛋白含量的影響Fig.1 The effect of transglutaminase concentrations on the crude protein content

從圖1 可以看出，與對(duì)照（CK）相比，當(dāng)浸泡溫度為25 ℃，浸泡時(shí)間為5 h 時(shí)，TGase 濃度為300、400、600 U/L 時(shí)，對(duì)蕎麥米粗蛋白含量無(wú)顯著影響，其他酶濃度條件下蕎麥粗蛋白含量略有減少。

TGase 濃度對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響見(jiàn)圖2。

從圖2 可以看出，浸泡液中的蛋白含量隨著酶濃度的改變出現(xiàn)一定的波動(dòng)，但波動(dòng)幅度不大，即蕎麥米經(jīng)酶浸泡處理后會(huì)有蛋白質(zhì)溶出在浸泡液中，酶濃度對(duì)溶出蛋白質(zhì)的量沒(méi)有顯著影響。綜合看，浸泡處理會(huì)使得蕎麥米中部分可溶性溶出，從而使得酶處理過(guò)的蕎麥粗蛋白含量與對(duì)照CK 相比略有降低。

圖2 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶濃度對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響Fig.2 The effect of transglutaminase concentrations on the protein content in soak liquid

2.1.2 TGase 浸泡時(shí)間

TGase 浸泡時(shí)間對(duì)蕎麥米粗蛋白含量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡時(shí)間對(duì)粗蛋白含量的影響Fig.3 The effect of transglutaminase soaking time on the crude protein content

從圖3 可以看出，除浸泡處理5 h 外，其他浸泡時(shí)間均使蕎麥米粗蛋白含量減少。可能原因是浸泡時(shí)間過(guò)短，TGase 與蕎麥米中的蛋白組分還未充分反應(yīng)，使其中的蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)發(fā)生了鍵斷裂，但卻未進(jìn)行交聯(lián)或聚合反應(yīng)，從而使得蛋白含量變少；而酶處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則可能會(huì)使得更多的可溶性蛋白溶出。TGase 浸泡時(shí)間對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響見(jiàn)圖4。

圖4 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡時(shí)間對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響Fig.4 The effect of transglutaminase soaking time on the protein content in soak liquid

從圖4 可知，在一定溫度和酶用量條件下，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，浸泡液中的蛋白含量隨著浸泡時(shí)間的增加而逐漸增加，即表示蕎麥米經(jīng)浸泡處理后會(huì)有蛋白質(zhì)溶出在浸泡液中，并且浸泡時(shí)間越長(zhǎng)溶出在浸泡液中的蛋白質(zhì)就越多。當(dāng)TGase 濃度為400 U/L，浸泡溫度為25 ℃時(shí)，浸泡時(shí)間為5 h 較為適宜。

2.1.3 TGase 浸泡溫度

TGase 浸泡溫度對(duì)蕎麥米粗蛋白含量的影響見(jiàn)圖5。

圖5 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡溫度對(duì)蛋白含量的影響Fig.5 The effect of transglutaminase soaking temperature on the crude protein content

圖5 結(jié)果表明，除45 ℃時(shí)蕎麥米粗蛋白含量與對(duì)照CK 相差較大外，其他酶解溫度條件下粗蛋白含量變化無(wú)顯著差異。

TGase 浸泡溫度對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響見(jiàn)圖6。

圖6 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡溫度對(duì)浸泡液中蛋白含量的影響Fig.6 The effect of transglutaminase soaking temperature on the protein content in soak liquid

從圖6 可知，當(dāng)TGase 濃度及浸泡時(shí)間一定時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，浸泡液中的蛋白含量隨著浸泡溫度的增加逐漸增加，在較低溫度時(shí)，溶出的蛋白較少。浸泡處理溫度25 ℃較為適宜。

2.2 TGase 處理對(duì)蕎麥米蛋白組分含量的影響

2.2.1 TGase 濃度

TGase 濃度對(duì)各蛋白組分含量的影響（按粗蛋白含量的百分比計(jì)算）結(jié)果見(jiàn)圖7。

從圖7 結(jié)果可以看出，TGase 對(duì)球蛋白和谷蛋白含量有劣化影響，醇溶蛋白的含量隨酶液濃度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，且影響顯著。在酶濃度為400 U/L 和500 U/L 時(shí)，球蛋白和谷蛋白含量相對(duì)較低，而此時(shí)醇溶蛋白含量則相對(duì)較高。由于醇溶蛋白和谷蛋白是構(gòu)成面筋的主要成分，故將較優(yōu)酶液濃度選定為為400 U/L～500 U/L。

圖7 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡濃度對(duì)蛋白組分含量的影響Fig.7 The effect of transglutaminase concentrations on the contents of protein components

2.2.2 TGase 浸泡時(shí)間

TGase 浸泡時(shí)間對(duì)各蛋白組分含量的影響（按粗蛋白含量的百分比計(jì)算）結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡時(shí)間對(duì)蛋白組分含量的影響Fig.8 The effect of transglutaminase soaking time on the contents of protein components

從圖8 結(jié)果可知，與對(duì)照CK 相比，球蛋白和谷蛋白含量均有所降低，而醇溶蛋白含量相對(duì)增加。在浸泡時(shí)間為5 h 時(shí)，醇溶蛋白含量相對(duì)較高，球蛋白和谷蛋白含量相對(duì)較低。較優(yōu)浸泡時(shí)間為5 h。

2.2.3 TGase 浸泡溫度

TGase 溫度對(duì)各蛋白組分含量的影響（按粗蛋白含量的百分比計(jì)算）結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡溫度對(duì)蛋白組分含量的影響Fig 9 The effect of transglutaminase soaking temperature on the contents of protein components

從圖9 可以看出，與對(duì)照CK 相比，不同浸泡溫度下球蛋白和谷蛋白含量均有所減低，且在25 ℃時(shí)，二者含量均較低，而醇溶蛋白則相對(duì)較高。

2.3 TGase 處理對(duì)谷蛋白溶脹指數(shù)的影響

2.3.1 TGase 濃度

TGase 濃度對(duì)谷蛋白溶溶脹指數(shù)的影響結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖10 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡濃度對(duì)SIG 值的影響Fig.10 The effect of transglutaminase concentrations on the SIG value

圖10 結(jié)果表明，在酶濃度為400 U/L 時(shí)，SIG 值達(dá)到最大，而其他酶濃度條件下除100 U/L 外，SIG 值與對(duì)照CK 無(wú)顯著差異。對(duì)SIG 值影響較大的酶濃度為400 U/L。

2.3.2 TGase 浸泡時(shí)間

TGase 浸泡時(shí)間對(duì)谷蛋白溶脹指數(shù)的影響結(jié)果見(jiàn)圖11。

圖11 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡時(shí)間對(duì)SIG 值的影響Fig.11 The effect of Transglutaminase soaking time on the SIG value

從圖11 可以看出，隨著浸泡時(shí)間的增加，SIG 值呈先逐漸增加后減小趨勢(shì)，并在5 h 時(shí)達(dá)到最大，與其他條件下的SIG 存在顯著差異。

2.3.3 TGase 浸泡溫度

TGase 浸泡溫度對(duì)谷蛋白溶脹指數(shù)的影響結(jié)果見(jiàn)圖12。

從圖12 可以看出，25 ℃時(shí)SIG 值達(dá)到最大，且與其他浸泡溫度條件下的SIG 存在顯著差異。

2.4 TGase 浸泡條件優(yōu)化

圖12 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶浸泡溫度對(duì)SIG 值的影響Fig.12 The effect of Transglutaminase soaking temperature on the SIG value

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以TGase 濃度、浸泡時(shí)間、浸泡溫度為因素，以蕎麥米粉的SIG 值為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表1。醇溶蛋白含量相應(yīng)增加，其原因可能是TGase 使得球蛋白、谷蛋白與醇溶蛋白分子間發(fā)生交聯(lián)或酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使得各蛋白組分相對(duì)含量發(fā)生變化，提高蕎麥醇溶蛋白的含量，減少谷蛋白含量，從而使兩者比例發(fā)生變化，具有改善蕎麥粉加工品質(zhì)的可能性。胡新中及趙清宇等的研究表明SIG 值與面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度、拉伸曲線面積等均具有顯著相關(guān)性，與面條品質(zhì)參數(shù)最佳蒸煮時(shí)間、咀嚼性、彈性顯著相關(guān)[5-6，12]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在適當(dāng)酶處理?xiàng)l件下TGase 可以顯著提高SIG 值，達(dá)到改善蕎麥加工品質(zhì)的目的。采用TGase 酶處理改善蕎麥蛋蛋白質(zhì)品質(zhì)的適宜條件為酶濃度為500 U/L、浸泡時(shí)間為3 h、浸泡溫度為25 ℃。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 1 Arrangement and results of Orthogonal array design

極差分析結(jié)果表明，影響谷蛋白溶脹指數(shù)SIG 值的因素順序?yàn)槊笣舛龋窘輹r(shí)間＞浸泡溫度。TGase 處理蕎麥米的較適宜條件為A3B1C2，即酶濃度為500 U/L、浸泡時(shí)間為3 h、浸泡溫度為25 ℃。在該條件下，處理后的蕎麥粉的SIG 值為2.62%，比對(duì)照提高了1.55%。

3 討論與結(jié)論

TGase 不能顯著改變蕎麥粉的粗蛋白含量，但卻能使蛋白質(zhì)組分的相對(duì)含量發(fā)生改變?？傮w上看，TGase 使得球蛋白和谷蛋白的含量相對(duì)減少，而使得

[1]尹禮國(guó),鐘耕,劉雄,等.蕎麥營(yíng)養(yǎng)特性、生理功能和藥用價(jià)值研究進(jìn)展[J].糧食與油脂,2002(5)：32-34

[2]Wang C,Kovacs M P.Swelling index of glutenin test.I.Method and comparison with Sedimentation,gel-prorein,and insoluble glutenin tests[J].Cereal chemistry,2002,79(2)：183-189

[3]Wang C,Kovacs M I P.Swelling index of glutenin test.Ⅱ.Application in prediction of dough properties and end-use quality[J].Cereal chemistry,2002,79(2)：190-196

[4]Wang C,Kovacs M I P.Swelling index of glutenin test for predication of durum wheat quality[J].Cereal chemistry,2002,79(2)：197-202

[5]胡新中.谷蛋白溶脹指數(shù)及其與加工品質(zhì)的關(guān)系[D].陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué),2003：34-38

[6]胡新中,魏益民,M I P Kovaes,等.谷蛋白溶漲指數(shù)與面團(tuán)特性和面條品質(zhì)的關(guān)系[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(1)：119-124

[7]Okurmura K,Ikura K,Youshikawa M,et al.Incorporation of lysyldipeptides into food proteins by transglutaminase[J].Agric Biol Chem,1984,48：2435

[8]Rosell C M,Wang J,Aja S,et al.Wheat four proteins as affected by Transglutaminase and Glucose Oxidase[J].Cereal chemistry,2003,80(1)：52-55

[9]陳曉明.谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)大豆粉－面粉面團(tuán)特性的影響[J].食品與機(jī)械,2008,24(1)：139-142

[10]班進(jìn)福,魏益民,郭波麗,等.谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)餃子粉品質(zhì)改良效果研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2008,23(6)：33-36

[11]孟嫚,趙文秀,楊娜,等.谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶對(duì)面團(tuán)特性和面包品質(zhì)的影響[J].糧食與飼料工業(yè),2011(11)：31-34

[12]趙清宇,李利民,張杰,等.小麥谷蛋白溶脹指數(shù)與面團(tuán)特性及面條品質(zhì)相關(guān)性分析[J].食品與機(jī)械,2011,27(6)：43-46