本發(fā)明屬于食品加工技術領域，具體涉及一種改善全麥面團加工特性的方法，適用于對全麥面團加工品質(zhì)的改良。
背景技術：
近年來，超重與肥胖等人群數(shù)量的增加提高了心腦血管等慢性疾病的發(fā)病率，人們對于低糖、低脂、低熱量和高膳食纖維谷物制品的需求不斷增加。與精制谷物相比，全谷物食品由于具有高膳食纖維、低脂肪、低飽和脂、低膽固醇和低熱量等特點，對于促進健康更加有效，已成為用于改善居民膳食營養(yǎng)結構的重要健康食品之一。研究表明，全谷物中含有豐富的具有抗氧化、抗衰老等功能的生理活性物質(zhì)及膳食纖維，這些生理活性物質(zhì)能夠以單個組分或協(xié)同增效的方式為人體提供各種保健功能。全谷物食品的攝入能夠降低心血管疾病、癌癥、糖尿病等疾病的發(fā)病率。隨著研究的深入和認識的增加，全谷物食品的重要性受到越來越多的重視。
全麥面粉中由于麥麩的加入，會對面團的流變學特性和加工特性造成不良影響，因此全麥粉品質(zhì)的改良是提高全麥制品品質(zhì)的關鍵。谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)是一種催化?；D(zhuǎn)移反應的酶，廣泛存在于動、植物和微生物中，具有良好的安全性。微生物源的tg分離純化較動植物源tg容易，并且微生物發(fā)酵原料廉價、產(chǎn)酶周期短，可進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，備受研究者的青睞。近年來由于tg已廣泛用于面制品、肉制品、水產(chǎn)品及乳制品中，成為食品加工領域最受關注的酶制劑之一。tg可以催化酰基轉(zhuǎn)移反應，通過對?；?γ-羥胺基團)的轉(zhuǎn)移促進多肽之間發(fā)生共價交聯(lián)。根據(jù)其反應底物的不同可以分為三種：(1)以伯胺作為?；荏w，由tg催化多肽或蛋白中谷氨酰胺殘基的γ-羧酰胺基發(fā)生?；D(zhuǎn)移反應。這類反應可以將一些限制性氨基酸引入蛋白，提高其營養(yǎng)價值；(2)以蛋白中賴氨酸的ε-氨基作為?；荏w，谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶催化生成分子內(nèi)或者分子間的ε-(γ-g)l異肽鍵，使蛋白間發(fā)生交聯(lián)。這類反應能夠促進蛋白質(zhì)網(wǎng)絡結構的形成，有利于改善產(chǎn)品特性；(3)在沒有伯胺類物質(zhì)的情況下，水分子作為?；荏w發(fā)生脫氨反應，使蛋白中的谷氨酰胺轉(zhuǎn)化成谷氨酸殘基，從而改變蛋白的等電點和溶解度等。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種改善全麥面團加工特性的方法，本發(fā)明能有效改善全麥面團的面筋網(wǎng)絡結構，提高全麥面團的加工特性。
本發(fā)明選取谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)作為全麥面粉的品質(zhì)改良劑，增強面筋蛋白分子間的交聯(lián)，促進面筋結構的形成，改善全麥面團的加工特性。
本發(fā)明通過下列技術方案實現(xiàn)：
本發(fā)明涉及的一種采用谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶改善全麥面團加工特性的方法，通過以下所述技術方案和步驟實現(xiàn)：
一種改善全麥面團加工特性的方法，包括下列步驟：
(1)全麥面粉的制備：同一批小麥顆粒經(jīng)碾磨后分別得到芯粉層、次粉、果皮層和種皮層，其中芯粉層為普通面粉層，收集除芯粉層外其他組分混勻得到麥麩，利用超微粉碎機，在轉(zhuǎn)速為10000r/min，碾磨道數(shù)為二道的條件下研磨麥麩粒徑至209μm；按全麥面粉重量的30％將碾磨后的麥麩回添到普通面粉中，用混樣儀混勻15min，得到100％的全麥面粉；
(2)按全麥面粉的重量添加6u/g(酶活力國際單位)食用級谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，再按全麥面粉的重量的60％加入潔凈水，經(jīng)攪拌混合得到全麥面團。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明既能改善全麥面粉加工特性，又不會對全麥面粉營養(yǎng)品質(zhì)造成影響。
(2)微生物源的谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶分離純化容易，并且微生物發(fā)酵原料廉價、產(chǎn)酶周期短，可進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
(3)所加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶不含對人體有害成分，含有成分均為常用食品添加劑。
(4)本發(fā)明能有效增強全麥面團的面筋網(wǎng)絡結構，改善全麥面團的加工特性。
附圖說明
圖1：谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)對全麥面團熱機械學特性的影響。
圖2：谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)對全麥面團彈性模量(g')的影響。
圖3：谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)對全麥面團損耗模量(g")的影響。
具體實施方式
實施例1全麥面團的制備
同一批小麥顆粒經(jīng)碾磨后得到芯粉層、次粉、果皮層和種皮層，其中芯粉層作為試驗用 的普通面粉(出粉率為70％)。收集除芯粉層外其他組分通過混勻得到麥麩，調(diào)節(jié)超微粉碎機的齒輪轉(zhuǎn)速至10000r/min，碾磨道數(shù)為二道將麥麩研磨到一定的細度，再通過激光粒度儀(mastersizer2000，英國馬爾文公司)測定研磨后的麥麩粒徑為209μm。按照全麥面粉重量的30％將研磨后的麥麩回添到普通面粉中【采用混樣儀混粉(mr2l，法國肖邦技術公司)】，混粉時間為15min，混合均勻，構成全麥面粉。
將全麥面粉中添加食用級谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，添加量(按全麥粉的重量計)為2～6u/g(酶活力國際單位)，潔凈水的添加量為全麥面粉重量的60％，經(jīng)過攪拌和混合后得到全麥面團。
實施例2谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(tg)對全麥面粉粉質(zhì)特性的影響舉例
采用布拉班德粉質(zhì)儀(jfzd型，購自德國布拉班德公司)測定全麥面粉的粉質(zhì)特性。稱取300g(以14％水分含量為基準)全麥面粉和0u/g、0.5u/g、1.5u/g、3.0u/g、6.0u/g五個梯度的谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(酶活為200u/g)，全麥面粉中含不同梯度的谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶對應加入不同重量的潔凈水，使之在和面缽中揉和時全麥面團的最高稠度能夠保持在500±20fu范圍內(nèi)，按記錄儀記錄的粉質(zhì)曲線得到各粉質(zhì)的相關參數(shù)，測定的主要參數(shù)包括：吸水率、稠度、形成時間、穩(wěn)定時間、弱化度和粉質(zhì)指數(shù)等。試驗過程中和面缽工作溫度控制在30±0.2℃范圍內(nèi)。結果見表1。
表1不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量對全麥面團粉質(zhì)特性的影響
表1結果顯示隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的加入量由0u/g逐漸增加到6u/g，全麥面粉的吸水率由76.7％降低到74.4％，面團的形成時間隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加而逐漸增加，面團穩(wěn)定時間延長了2.7min，蛋白質(zhì)的弱化度下降105fu，粉質(zhì)指數(shù)增加41fu。表明在全麥面粉中添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶可改善全麥面粉的粉質(zhì)特性，促進面筋網(wǎng)絡結構的形成。
實施例3谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶對全麥面團拉伸特性的影響舉例
用拉伸儀(jmld150型，德國布拉班德公司)測定不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量對全麥面團拉伸特性的影響。根據(jù)布拉班德粉質(zhì)儀測定得到全麥面粉的最佳吸水率(面團在攪拌過程 中最大稠度為500±20fu時對應的加水量占全麥面粉的比例)，將全麥面粉、谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶、潔凈水和氯化鈉溶液加入粉質(zhì)儀和面缽內(nèi)，揉面5min后取出，稱取2個100g分別在拉伸儀中進行揉圓、成型、依次醒發(fā)45min、90min、135min，醒發(fā)完成后進行拉伸特性測定。測定指標主要為拉伸阻力(bu)、最大抗拉阻力(bu)、面團延伸性(mm)、拉伸能量(cm2)和拉伸比(bu/mm)等。結果見表2。
表2不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量對全麥面團拉伸特性的影響
表2的結果是在不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的全麥面團在經(jīng)45min、90min和135min醒發(fā)后的拉伸特性的測定，其中拉伸阻力和最大抗拉阻力表征面團的彈性和縱向拉伸性，延伸性表征面團的黏性和橫向延展性，拉伸能量表征面團中面筋的強度，拉伸比例表征面團的抗拉強度。
表2結果顯示，隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加，全麥面團的拉伸阻力、最大拉伸阻力增加，延伸度有所下降，拉伸能量和拉伸比例增加。表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶會促進面筋網(wǎng)絡的增厚而對網(wǎng)絡的橫向延伸有所阻礙。
另外，醒發(fā)時間會影響谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶對全麥面團面筋網(wǎng)絡結構的作用，隨著醒發(fā)時間的延長，全麥面團的拉伸阻力呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但延伸度和拉伸能量呈下降趨勢， 且谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量越大，全麥面團的拉伸阻力等指標隨醒發(fā)時間延長下降的越明顯，表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶在一定的醒發(fā)時間內(nèi)可以促進全麥面團面筋的形成。
實施例4谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶對全麥面團熱機械學特性的影響舉例
采用混合實驗儀(購自法國肖邦技術公司)測定不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量對全麥面團熱機械學特性的影響。面團熱機械學特性是指面粉加水混合形成面團后，面團在恒溫、升溫及降溫過程中，攪拌刀片(在恒定的轉(zhuǎn)速下)受到的扭矩隨時間的變化關系。被測定的全麥面團重量為75g，面團的稠度以1.1n·m為標準，即面團的最大扭矩(峰值)達到1.1n·m(±0.05n·m)，相當于布拉班德粉質(zhì)儀中的500bu。其中，標準實驗的溫度控制分為以下3個過程:(1)恒溫過程:30℃恒溫8min；(2)升溫過程：以4℃/min的速度升溫到90℃，并在90℃保持7min；(3)降溫過程：以4℃/min的速度降溫至50℃，并在50℃保持5min，整個測定過程共45min。結果見圖1和表3所示。
表3不同谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量對全麥面團熱機械學特性的影響
接上表
在全麥面團熱機械學特性參數(shù)中，c1(nm)：面團在混合過程中，扭矩首次達到的最大峰值(測定面團的吸水率和彈性)，代表測試面粉的吸水率；cs(nm)：面團在恒溫揉混階段(前 8分鐘)結束時的扭矩值，代表面筋蛋白的恒溫弱化值；c2(nm)：面團在機械力攪拌和升溫過程中，扭矩首次降到的最低力矩(測定蛋白質(zhì)的弱化程度)，代表面團在攪拌力和溫度作用下蛋白質(zhì)的弱化度；c3(nm)：面團在加熱過程中再次達到的峰值扭矩(測定淀粉的凝膠程度)，代表淀粉的糊化特性；c4(nm)：面團在加熱過程中再次降到的低谷扭矩(測定淀粉凝膠的穩(wěn)定程度和淀粉酶的活力)；c5(nm)：面團在冷卻過程中第三次達到峰值扭矩(測定淀粉的老化程度)；α值為30℃末與c2值之間曲線的斜率，代表蛋白質(zhì)的熱弱化速率；β值為c2與c3值之間曲線的斜率，代表淀粉凝膠速率；γ為c3與c4值之間曲線的斜率，代表淀粉的回生速率?；旌现笖?shù)代表恒溫過程面團的穩(wěn)定性，混合指數(shù)越大，面團穩(wěn)定性越好；面筋強度指數(shù)代表升溫過程中面筋的耐攪拌強度，面筋強度指數(shù)越大，面筋耐受性越好；黏度指數(shù)代表升溫過程黏度的特性，黏度指數(shù)越大，糊化黏度增加越大；抗淀粉酶指數(shù)代表淀粉酶降解淀粉的特性，淀粉酶指數(shù)越大，淀粉酶活性越低；回生指數(shù)代表降溫過程中淀粉的特性，回生指數(shù)越大，對應的成品貨架期越短。
隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加，全麥面團的吸水率逐漸下降，與布拉班德粉質(zhì)儀吸水率變化趨勢相同，表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶可能促進了全面面團中水分的重新分布。面團的形成時間隨谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加而增加。全麥面團在8min扭矩值(cs)隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量的增加逐漸增加，恒溫弱化值c1-cs值逐漸減小，這說明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶使得全麥面團的弱化值降低。8min后，隨著溫度的升高以及攪拌的繼續(xù)，面團面筋網(wǎng)絡迅速弱化，并且達到弱化稠度最小值c2，c2隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加逐漸增加，cs-c2值隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量的增加先增加后減少，表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶可以增加全麥面團的耐熱攪拌特性，使得面筋韌性增強。另外，面團的穩(wěn)定時間隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加而延長。隨著溫度的繼續(xù)升高，面團中的淀粉開始糊化，扭矩曲線迅速上升到最大值c3，隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量的增加，黏度先上升后下降，c3黏度與產(chǎn)品的口感粘性成反比，和口感韌性成正比。隨著高溫的持續(xù)，糊化后的淀粉粘度逐漸下降，即發(fā)生黏度崩解，黏度崩解值c3-c4隨谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量的增加有所增加，表現(xiàn)為全麥面粉中淀粉酶活性隨谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的增加而增加。隨著面團在最高溫度維持一段時間后溫度的驟然降低，糊化后的淀粉遇冷后出現(xiàn)淀粉分子的重新排列，并重結晶，在宏觀上表現(xiàn)為淀粉糊凝膠化，即出現(xiàn)回生現(xiàn)象。隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的添加量的增加c5及c5-c4逐漸減小，表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶減緩了全麥面團的回生速度。全麥面團中谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的加入，明顯提升了全麥面團的混合指數(shù)，降低了全麥面團的回生指數(shù)，即增大了面團的穩(wěn)定性和抗回生能力。
實施例5谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶對全麥面團動態(tài)流變學特性的影響舉例
稱取3g經(jīng)布拉班德粉質(zhì)儀揉混5min后的待測拉伸特性的全麥面團，用保鮮膜包裹，放置在醒發(fā)箱中醒發(fā)60min后取出放置于流變測試臺上，靜置5min以釋放面團的殘余應力。以動態(tài)測量模式(oscillatorymode)下的應力掃描(stresssweep)程序確定面團的線性黏彈區(qū)，測定條件為：平板直徑40mm，夾縫距離1mm，固定頻率1.0hz，測試溫度25℃。在確定線性黏彈區(qū)后采用頻率掃描(frequencysweep)程序測定全麥面團的流變學特性包括g'(彈性模量)和g"(損耗模量)的影響，測定條件為：平板直徑40mm，測定夾縫距離1mm，目標應力0.05％，測試溫度25℃，頻率掃描范圍0.01-10hz。結果見圖2和圖3。
由圖2和圖3可知，全麥面團中不添加量谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的在同一掃描頻率下的g'都大于g"，即都屬于彈性高于黏性的固態(tài)黏彈體。不添加量谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的全麥面團的g'和g"值都隨著掃描頻率的增加而升高。隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的逐漸增加，全麥面團的g'和g"也都隨之增加。全麥面團中tg的添加量越大，面團根據(jù)布拉班德粉質(zhì)儀所測最佳吸水率加入的水越少，說明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶可能促使了水分在面筋蛋白的網(wǎng)絡結構中的分布，面筋蛋白在充分吸水的情況下形成連續(xù)富有彈性的網(wǎng)狀結構。另一方面，由于谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶有助于面團中面筋蛋白的交聯(lián)，從而促進面筋蛋白網(wǎng)絡結構的形成，因此表現(xiàn)出隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加面團的彈性模量(g′)逐漸提高。此外，全麥面團的損耗模量(g")也隨著谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶添加量的增加而增加，表明谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶增加了全麥面團的粘彈性。
以上實施例僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明涉及方案前提下，本領域技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種顯而易見的變型和改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。