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谷氨酰胺转氨酶对酸羊乳凝胶特性的影响分析

2020-08-06文/郭

中国乳业 2020年7期
关键词:凝乳羊乳酸乳

文/郭 颖

(山西省长治医学院)

目前,羊乳的保健价值以及营养价值正在被全社会广泛关注。同时,羊乳被加工成多种乳制品,例如羊干酪、羊乳粉、液态羊乳、酸羊乳等,受到广大消费者的喜爱。其中,酸羊乳是以羊乳为主要原料,通过乳酸菌的发酵而制作成的一种发酵乳制品,具有较高的保健作用和营养价值,可以调节人体的胃肠道菌群,降低胆固醇,促进人体毒素排出,延缓机体衰老等[1]。谷氨酰胺转氨酶(Transglutaminase,TG)是由331 个氨基组成的分子量约38 000 Da的具有活性中心的单体蛋白质,其可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间共价交联,从而改善蛋白质的结构和功能,能改善食品的风味、口感、质地和外观等。TG中的谷氨酰胺残基能与赖氨酸可以发生交联反应,进而产生具有共价特性的蛋白酶,目前已经广泛应用在肉制品、乳制品、豆制品等富含蛋白质的食品中,以改变蛋白质的持水性、溶解度、弹性、黏度等。有研究表明,乳中的蛋白质是TG的最佳底物,TG能与酪蛋白发生交联反应,进而提高发酵乳的凝胶特性[2]。因此,应用TG对羊乳进行处理,从而提升羊酸乳的凝胶特性,成为了目前羊乳品企业重点研究领域之一。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

羊乳:西北农林科技大学教学试验农场,均为新鲜的混合羊乳,其中乳蛋白质含量为3.0%;TG:江苏一鸣生物科技有限公司生产,型号为TG-N,浓度为100 μ/g;酸奶发酵剂:型号为丹尼斯克YOMIX187;乙醛、戊二醛、无水乙醇、乙酸异戊酯:分析纯。

1.2 仪器与设备

质构仪:英国stablemicrostystem生产,型号为TA.XT.Plus;扫描电子显微镜:日本日立公司生产,型号为S-3400N;离心机:德国Hermle公司生产,型号为Z206A;隔水式恒温培养箱:上海博讯实业有限公司生产,型号为GSP-9080MBE;pH计:上海仪电科学仪器股份有限公司生产,型号为PHSJ-4A。

表1 TG添加量对酸羊乳凝乳时间及酸度的影响

1.3 方法

1.3.1 TG处理羊乳

在90 ℃环境下,对新鲜羊乳进行杀菌处理,并冷却至40 ℃以下;按照羊乳中蛋白质的含量,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℃环境中进行酶灭活处理,然后冷却到42 ℃,待用。

1.3.2 酸羊乳的制备

在经过TG处理的羊乳中加入质量分数为0.02%的酸奶发酵剂,充分混合后分别装置在容量为200 mL的玻璃瓶内,在42 ℃环境中发酵至凝乳,发酵完成后放置在5 ℃下24 h;对凝乳时、发酵后24 h时的凝胶特性进行分析与测定,参照对象为未经TG处理的酸羊乳[3]。

1.3.3 酸度的测定

根据《GB5009.239—2016食品安全国家标准食品酸度的测定》方法,对酸羊乳的酸度进行测定,单位为°T。

1.3.4 质构特性的测定

使用质构仪对酸羊乳的凝胶特性进行检测,具体操作模式为:使用直径35 mm的P/36R柱形探头,在探测时保持1 mm/s的匀速,深度在15mm,提取数据的速度保持在200 PPS 。

1.3.5 持水性的测定

采用ERCILI方法对持水性进行测定。在离心管中间放置10 g酸羊乳,在3 500 r/min下离心10 min,最后称取上清液的质量(m),根据以下公式计算样品的持水性。

1.3.6 微观结构的测定

采用DOMAGAA方法对微观结构进行测定。使用消毒后的干净药匙,挑取其表面下1cm处的凝块放置在浓度为2.5%的戊二醛溶液中,并放置在4 ℃以下的环境中冷固12 h以上。使用pH值为7.2的磷酸缓冲液进行冲洗,每天保证冲洗时间在10 min以上,1 天3 次。清洗好后的样品用液氮迅速冷冻,使其在锤子的作用下自然断裂,使用浓度为20%、40%、60%、80%、96%、100%的乙醇对样品进行梯度脱水处理,在浓度为30%、60%、100%的乙酸异戊酯溶液中分别置换乙醇,每次10 min。置换后利用CO2对样品进行干燥处理,干燥条件为73 个大气压、32 ℃。最后用S-3400N扫描电子显微镜进行扫描并拍照。

1.3.7 数据处理

利用SPSS Statistics 22.0统计分析软件,应用ANOVA方法对数据进行差异性分析。

2 结果

2.1 TG添加量对酸羊乳凝乳时间及酸度的影响

不同TG添加量对酸羊乳凝乳时间和酸度有着一定影响,(表1)。经过TG处理后的羊乳,凝乳时间明显缩短,但在凝乳时及后发酵 24 h 时的酸度变化较小,基本不受TG添加量的影响。这是因为酸羊乳中的凝乳时间主要受乳蛋白的影响,而羊乳中的乳蛋白含量比牛乳少很多,特别是αS1-酪蛋白含量更少,而其会直接导致凝乳时间变长。经过TG处理后的羊乳,酪蛋白发生了交联反应,形成网络结构,使得凝乳时间缩短[4]。而酸度主要受乳发酵过程中乳酸量的影响,而TG主要作用于乳中的酪蛋白,对乳的产酸能力并没有较大影响。

2.2 TG添加量对酸羊乳凝胶持水性的影响

TG添加量会影响羊乳在制备过程中的凝乳时间以及发酵24 h内的凝胶持水性(图1)。与未经TG处理的羊乳相比,经过TG处理的羊乳持水性得到明显提升,且其持水性会随着TG添加量的增加而增强。而目前针对TG处理的酸乳持水性的报道较多[5]。Færgemand使用TG处理牛乳,发现酸乳凝胶的持水性随着TG添加量的提升而得到显著增加[6];Silva F A等在40 ℃下使用TG处理羊乳,当TG添加量达到1.8 μ/g蛋白时,其酸羊乳持水性也得到了明显提升[2];Farnsworth等也发现,与未经TG处理的羊乳相比,在40 ℃使用TG处理羊乳,当TG添加量为2 μ/g蛋白时,酸羊乳的持水性明显提升了4 个百分点[7]。以上结果显示,使用TG处理羊乳后,酸乳的持水性能够得到有效提升,防止了乳清的析出。而TG交联作用与酸乳持水性可以通过共同作用,形成更加稳定的共价键,缩小酸乳凝胶孔径。

图1 TG添加量对酸羊乳的凝胶持水性的影响

2.3 TG添加量对酸羊乳质构特性的影响

TG对酸羊乳质构特性有着较大的影响。经TG处理后,酸羊乳在凝乳时、后发酵24 h的硬度、黏性都有着较大程度的提升,且随着TG添加量的增加,硬度和黏性也在不断增加。深入的黏性与物体的附着力有着直接关系。一般来说,黏性越大,酸羊乳的稠度越高,而TG处理对酸羊乳的黏性有何影响,目前还没有明确报道。但是已有关于TG处理方式能够提升酸牛乳黏性的相关报道。酸乳的细腻度、顺滑性以及口感都受到酸乳内聚性的影响,而TG对酸羊乳凝乳时的内聚性影响不大,但对其在后发酵24 h有着十分明显的影响,特别是当TG添加量为2~3 μ/g蛋白时,酸羊乳的感官特性得到明显提升[6]。总的来说,当TG浓度为2~3 μ/g蛋白时,酸羊乳的内聚性、硬度、黏性等都会得到明显改善,其品质也会得到很大程度的保障。

3 小结

综上所述,通过观察不同添加量TG对酸羊乳在凝乳时、后发酵24 h的凝乳特性的影响,结果显示酸羊乳的凝乳时间会随着TG添加量的变化而变化,两者之间呈现正比的变化关系。但是TG的添加量与酸乳的凝乳时、后发酵24 h的酸度不存在明显关系。此外,TG添加量与酸乳的黏性与硬性也呈现正比关系,能促进酸乳凝胶的产生。经过TG处理的酸羊乳微观结构,也受到一定影响,变得更加致密,能促进酸凝胶的进一步形成。

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