本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种改善全麦面团加工特性的方法，适用于对全麦面团加工品质的改良。
背景技术：
近年来，超重与肥胖等人群数量的增加提高了心脑血管等慢性疾病的发病率，人们对于低糖、低脂、低热量和高膳食纤维谷物制品的需求不断增加。与精制谷物相比，全谷物食品由于具有高膳食纤维、低脂肪、低饱和脂、低胆固醇和低热量等特点，对于促进健康更加有效，已成为用于改善居民膳食营养结构的重要健康食品之一。研究表明，全谷物中含有丰富的具有抗氧化、抗衰老等功能的生理活性物质及膳食纤维，这些生理活性物质能够以单个组分或协同增效的方式为人体提供各种保健功能。全谷物食品的摄入能够降低心血管疾病、癌症、糖尿病等疾病的发病率。随着研究的深入和认识的增加，全谷物食品的重要性受到越来越多的重视。
全麦面粉中由于麦麸的加入，会对面团的流变学特性和加工特性造成不良影响，因此全麦粉品质的改良是提高全麦制品品质的关键。谷氨酰胺转移酶(tg)是一种催化酰基转移反应的酶，广泛存在于动、植物和微生物中，具有良好的安全性。微生物源的tg分离纯化较动植物源tg容易，并且微生物发酵原料廉价、产酶周期短，可进行大规模工业化生产，备受研究者的青睐。近年来由于tg已广泛用于面制品、肉制品、水产品及乳制品中，成为食品加工领域最受关注的酶制剂之一。tg可以催化酰基转移反应，通过对酰基(γ-羟胺基团)的转移促进多肽之间发生共价交联。根据其反应底物的不同可以分为三种：(1)以伯胺作为酰基受体，由tg催化多肽或蛋白中谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基发生酰基转移反应。这类反应可以将一些限制性氨基酸引入蛋白，提高其营养价值；(2)以蛋白中赖氨酸的ε-氨基作为酰基受体，谷氨酰胺转移酶催化生成分子内或者分子间的ε-(γ-g)l异肽键，使蛋白间发生交联。这类反应能够促进蛋白质网络结构的形成，有利于改善产品特性；(3)在没有伯胺类物质的情况下，水分子作为酰基受体发生脱氨反应，使蛋白中的谷氨酰胺转化成谷氨酸残基，从而改变蛋白的等电点和溶解度等。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种改善全麦面团加工特性的方法，本发明能有效改善全麦面团的面筋网络结构，提高全麦面团的加工特性。
本发明选取谷氨酰胺转移酶(tg)作为全麦面粉的品质改良剂，增强面筋蛋白分子间的交联，促进面筋结构的形成，改善全麦面团的加工特性。
本发明通过下列技术方案实现：
本发明涉及的一种采用谷氨酰胺转移酶改善全麦面团加工特性的方法，通过以下所述技术方案和步骤实现：
一种改善全麦面团加工特性的方法，包括下列步骤：
(1)全麦面粉的制备：同一批小麦颗粒经碾磨后分别得到芯粉层、次粉、果皮层和种皮层，其中芯粉层为普通面粉层，收集除芯粉层外其他组分混匀得到麦麸，利用超微粉碎机，在转速为10000r/min，碾磨道数为二道的条件下研磨麦麸粒径至209μm；按全麦面粉重量的30％将碾磨后的麦麸回添到普通面粉中，用混样仪混匀15min，得到100％的全麦面粉；
(2)按全麦面粉的重量添加6u/g(酶活力国际单位)食用级谷氨酰胺转移酶，再按全麦面粉的重量的60％加入洁净水，经搅拌混合得到全麦面团。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明既能改善全麦面粉加工特性，又不会对全麦面粉营养品质造成影响。
(2)微生物源的谷氨酰胺转移酶分离纯化容易，并且微生物发酵原料廉价、产酶周期短，可进行大规模工业化生产。
(3)所加谷氨酰胺转移酶不含对人体有害成分，含有成分均为常用食品添加剂。
(4)本发明能有效增强全麦面团的面筋网络结构，改善全麦面团的加工特性。
附图说明
图1：谷氨酰胺转移酶(tg)对全麦面团热机械学特性的影响。
图2：谷氨酰胺转移酶(tg)对全麦面团弹性模量(g')的影响。
图3：谷氨酰胺转移酶(tg)对全麦面团损耗模量(g")的影响。
具体实施方式
实施例1全麦面团的制备
同一批小麦颗粒经碾磨后得到芯粉层、次粉、果皮层和种皮层，其中芯粉层作为试验用 的普通面粉(出粉率为70％)。收集除芯粉层外其他组分通过混匀得到麦麸，调节超微粉碎机的齿轮转速至10000r/min，碾磨道数为二道将麦麸研磨到一定的细度，再通过激光粒度仪(mastersizer2000，英国马尔文公司)测定研磨后的麦麸粒径为209μm。按照全麦面粉重量的30％将研磨后的麦麸回添到普通面粉中【采用混样仪混粉(mr2l，法国肖邦技术公司)】，混粉时间为15min，混合均匀，构成全麦面粉。
将全麦面粉中添加食用级谷氨酰胺转移酶，添加量(按全麦粉的重量计)为2～6u/g(酶活力国际单位)，洁净水的添加量为全麦面粉重量的60％，经过搅拌和混合后得到全麦面团。
实施例2谷氨酰胺转移酶(tg)对全麦面粉粉质特性的影响举例
采用布拉班德粉质仪(jfzd型，购自德国布拉班德公司)测定全麦面粉的粉质特性。称取300g(以14％水分含量为基准)全麦面粉和0u/g、0.5u/g、1.5u/g、3.0u/g、6.0u/g五个梯度的谷氨酰胺转移酶(酶活为200u/g)，全麦面粉中含不同梯度的谷氨酰胺转移酶对应加入不同重量的洁净水，使之在和面钵中揉和时全麦面团的最高稠度能够保持在500±20fu范围内，按记录仪记录的粉质曲线得到各粉质的相关参数，测定的主要参数包括：吸水率、稠度、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质指数等。试验过程中和面钵工作温度控制在30±0.2℃范围内。结果见表1。
表1不同谷氨酰胺转移酶添加量对全麦面团粉质特性的影响
表1结果显示随着谷氨酰胺转移酶的加入量由0u/g逐渐增加到6u/g，全麦面粉的吸水率由76.7％降低到74.4％，面团的形成时间随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加而逐渐增加，面团稳定时间延长了2.7min，蛋白质的弱化度下降105fu，粉质指数增加41fu。表明在全麦面粉中添加谷氨酰胺转移酶可改善全麦面粉的粉质特性，促进面筋网络结构的形成。
实施例3谷氨酰胺转移酶对全麦面团拉伸特性的影响举例
用拉伸仪(jmld150型，德国布拉班德公司)测定不同谷氨酰胺转移酶添加量对全麦面团拉伸特性的影响。根据布拉班德粉质仪测定得到全麦面粉的最佳吸水率(面团在搅拌过程 中最大稠度为500±20fu时对应的加水量占全麦面粉的比例)，将全麦面粉、谷氨酰胺转移酶、洁净水和氯化钠溶液加入粉质仪和面钵内，揉面5min后取出，称取2个100g分别在拉伸仪中进行揉圆、成型、依次醒发45min、90min、135min，醒发完成后进行拉伸特性测定。测定指标主要为拉伸阻力(bu)、最大抗拉阻力(bu)、面团延伸性(mm)、拉伸能量(cm2)和拉伸比(bu/mm)等。结果见表2。
表2不同谷氨酰胺转移酶添加量对全麦面团拉伸特性的影响
表2的结果是在不同谷氨酰胺转移酶添加量的全麦面团在经45min、90min和135min醒发后的拉伸特性的测定，其中拉伸阻力和最大抗拉阻力表征面团的弹性和纵向拉伸性，延伸性表征面团的黏性和横向延展性，拉伸能量表征面团中面筋的强度，拉伸比例表征面团的抗拉强度。
表2结果显示，随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加，全麦面团的拉伸阻力、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。表明谷氨酰胺转移酶会促进面筋网络的增厚而对网络的横向延伸有所阻碍。
另外，醒发时间会影响谷氨酰胺转移酶对全麦面团面筋网络结构的作用，随着醒发时间的延长，全麦面团的拉伸阻力呈现先上升后下降的趋势，但延伸度和拉伸能量呈下降趋势， 且谷氨酰胺转移酶的添加量越大，全麦面团的拉伸阻力等指标随醒发时间延长下降的越明显，表明谷氨酰胺转移酶在一定的醒发时间内可以促进全麦面团面筋的形成。
实施例4谷氨酰胺转移酶对全麦面团热机械学特性的影响举例
采用混合实验仪(购自法国肖邦技术公司)测定不同谷氨酰胺转移酶添加量对全麦面团热机械学特性的影响。面团热机械学特性是指面粉加水混合形成面团后，面团在恒温、升温及降温过程中，搅拌刀片(在恒定的转速下)受到的扭矩随时间的变化关系。被测定的全麦面团重量为75g，面团的稠度以1.1n·m为标准，即面团的最大扭矩(峰值)达到1.1n·m(±0.05n·m)，相当于布拉班德粉质仪中的500bu。其中，标准实验的温度控制分为以下3个过程:(1)恒温过程:30℃恒温8min；(2)升温过程：以4℃/min的速度升温到90℃，并在90℃保持7min；(3)降温过程：以4℃/min的速度降温至50℃，并在50℃保持5min，整个测定过程共45min。结果见图1和表3所示。
表3不同谷氨酰胺转移酶添加量对全麦面团热机械学特性的影响
接上表
在全麦面团热机械学特性参数中，c1(nm)：面团在混合过程中，扭矩首次达到的最大峰值(测定面团的吸水率和弹性)，代表测试面粉的吸水率；cs(nm)：面团在恒温揉混阶段(前 8分钟)结束时的扭矩值，代表面筋蛋白的恒温弱化值；c2(nm)：面团在机械力搅拌和升温过程中，扭矩首次降到的最低力矩(测定蛋白质的弱化程度)，代表面团在搅拌力和温度作用下蛋白质的弱化度；c3(nm)：面团在加热过程中再次达到的峰值扭矩(测定淀粉的凝胶程度)，代表淀粉的糊化特性；c4(nm)：面团在加热过程中再次降到的低谷扭矩(测定淀粉凝胶的稳定程度和淀粉酶的活力)；c5(nm)：面团在冷却过程中第三次达到峰值扭矩(测定淀粉的老化程度)；α值为30℃末与c2值之间曲线的斜率，代表蛋白质的热弱化速率；β值为c2与c3值之间曲线的斜率，代表淀粉凝胶速率；γ为c3与c4值之间曲线的斜率，代表淀粉的回生速率。混合指数代表恒温过程面团的稳定性，混合指数越大，面团稳定性越好；面筋强度指数代表升温过程中面筋的耐搅拌强度，面筋强度指数越大，面筋耐受性越好；黏度指数代表升温过程黏度的特性，黏度指数越大，糊化黏度增加越大；抗淀粉酶指数代表淀粉酶降解淀粉的特性，淀粉酶指数越大，淀粉酶活性越低；回生指数代表降温过程中淀粉的特性，回生指数越大，对应的成品货架期越短。
随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加，全麦面团的吸水率逐渐下降，与布拉班德粉质仪吸水率变化趋势相同，表明谷氨酰胺转移酶可能促进了全面面团中水分的重新分布。面团的形成时间随谷氨酰胺转移酶添加量的增加而增加。全麦面团在8min扭矩值(cs)随着谷氨酰胺转移酶的添加量的增加逐渐增加，恒温弱化值c1-cs值逐渐减小，这说明谷氨酰胺转移酶使得全麦面团的弱化值降低。8min后，随着温度的升高以及搅拌的继续，面团面筋网络迅速弱化，并且达到弱化稠度最小值c2，c2随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加逐渐增加，cs-c2值随着谷氨酰胺转移酶的添加量的增加先增加后减少，表明谷氨酰胺转移酶可以增加全麦面团的耐热搅拌特性，使得面筋韧性增强。另外，面团的稳定时间随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加而延长。随着温度的继续升高，面团中的淀粉开始糊化，扭矩曲线迅速上升到最大值c3，随着谷氨酰胺转移酶的添加量的增加，黏度先上升后下降，c3黏度与产品的口感粘性成反比，和口感韧性成正比。随着高温的持续，糊化后的淀粉粘度逐渐下降，即发生黏度崩解，黏度崩解值c3-c4随谷氨酰胺转移酶的添加量的增加有所增加，表现为全麦面粉中淀粉酶活性随谷氨酰胺转移酶的增加而增加。随着面团在最高温度维持一段时间后温度的骤然降低，糊化后的淀粉遇冷后出现淀粉分子的重新排列，并重结晶，在宏观上表现为淀粉糊凝胶化，即出现回生现象。随着谷氨酰胺转移酶的添加量的增加c5及c5-c4逐渐减小，表明谷氨酰胺转移酶减缓了全麦面团的回生速度。全麦面团中谷氨酰胺转移酶的加入，明显提升了全麦面团的混合指数，降低了全麦面团的回生指数，即增大了面团的稳定性和抗回生能力。
实施例5谷氨酰胺转移酶对全麦面团动态流变学特性的影响举例
称取3g经布拉班德粉质仪揉混5min后的待测拉伸特性的全麦面团，用保鲜膜包裹，放置在醒发箱中醒发60min后取出放置于流变测试台上，静置5min以释放面团的残余应力。以动态测量模式(oscillatorymode)下的应力扫描(stresssweep)程序确定面团的线性黏弹区，测定条件为：平板直径40mm，夹缝距离1mm，固定频率1.0hz，测试温度25℃。在确定线性黏弹区后采用频率扫描(frequencysweep)程序测定全麦面团的流变学特性包括g'(弹性模量)和g"(损耗模量)的影响，测定条件为：平板直径40mm，测定夹缝距离1mm，目标应力0.05％，测试温度25℃，频率扫描范围0.01-10hz。结果见图2和图3。
由图2和图3可知，全麦面团中不添加量谷氨酰胺转移酶和添加谷氨酰胺转移酶的在同一扫描频率下的g'都大于g"，即都属于弹性高于黏性的固态黏弹体。不添加量谷氨酰胺转移酶和添加谷氨酰胺转移酶的全麦面团的g'和g"值都随着扫描频率的增加而升高。随着谷氨酰胺转移酶添加量的逐渐增加，全麦面团的g'和g"也都随之增加。全麦面团中tg的添加量越大，面团根据布拉班德粉质仪所测最佳吸水率加入的水越少，说明谷氨酰胺转移酶可能促使了水分在面筋蛋白的网络结构中的分布，面筋蛋白在充分吸水的情况下形成连续富有弹性的网状结构。另一方面，由于谷氨酰胺转移酶有助于面团中面筋蛋白的交联，从而促进面筋蛋白网络结构的形成，因此表现出随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加面团的弹性模量(g′)逐渐提高。此外，全麦面团的损耗模量(g")也随着谷氨酰胺转移酶添加量的增加而增加，表明谷氨酰胺转移酶增加了全麦面团的粘弹性。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明涉及方案前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种显而易见的变型和改进，均属于本发明的保护范围。