CN104146020B - 改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法，包括步骤：1)将谷胺酰转氨酶、蛋白酶A及酵母活化；2)将食品胶溶于50-100℃的水中，与无面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和盐混匀；3)将活化的谷胺酰转氨酶和蛋白酶A加入上述混合物中，混合均匀；4)然后将活化的酵母加入上述混合物中，搅拌直至面团形成；5)在36-40℃，湿度70-85％醒发40-90min。本发明制作方法简单，在显著提高无面筋蛋白面团发酵性能的同时，大大改善了无面筋蛋白面团的营养特性，使面团的发酵体积增加1-3倍，维生素、蛋白质、膳食纤维、矿物元素等的含量显著提高，进而用于改善发酵产品，如面包、馒头、发糕等的结构和比体积，提高上述产品的营养价值。

Description

改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法

技术领域

本发明涉及食品工程领域，具体地说，涉及一种改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法。

背景技术

近年来，乳糜泻患者的数量逐渐增加，约占世界人口1％。乳糜泻病是一种消化紊乱症，导致对一些营养成分，如矿物质、叶酸、脂溶性维生素吸收不良。乳糜泻患者不能摄入含有面筋蛋白的谷物如黑麦、大麦和黑小麦。目前，唯一有效的治疗方法是终生摄入无面筋蛋白的食品。因此，为了满足该类消费人群的需求，亟待研发出无面筋蛋白的食品。

发酵食品是人们常见的食品种类之一，如面包、馒头和发糕等，传统发酵食品一般由小麦粉制作，麦醇溶蛋白和麦谷蛋白对于发酵食品的制作是必须的，因为它们可以形成面筋的网络结构，从而得到具有良好强度和弹性的面团。通常情况下，在醒发和烹制阶段，小麦面团能保持二氧化碳，实现发酵产品所需的体积和结构。缺少面筋蛋白，形成的面团不具有伸展性，导致产品的体积小，硬度大。由于缺失面筋蛋白导致产品的加工性能、质构和外观品质较差。因此，改善无面筋蛋白面团的发酵性能成为食品工程领域急需突破的一大技术瓶颈。

目前，无面筋蛋白发酵产品主要是由淀粉构成的，不仅发酵性能差，而且营养价值较低。一般通过添加食品胶(如纤维素胶、黄原胶、瓜尔豆胶等)来改善无面筋蛋白面团的发酵性能。其他可能改进无面筋蛋白面团的方法包括使用改性淀粉或酶，对于无面筋蛋白面团发酵性能的改善效果有限。因此，急需开创一种能有效改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的新方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法，所述方法包括以下步骤：

1)将谷胺酰转氨酶、蛋白酶A及酵母活化；

2)将食品胶溶于50-100℃的水中，与无面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和盐混合均匀；

3)将步骤1)活化的谷胺酰转氨酶和蛋白酶A加入步骤2)的混合物中，混合搅拌均匀；

4)将步骤1)活化的酵母加入步骤3)的混合物中，搅拌直至面团形成；

5)将步骤4)的面团在36-40℃，湿度70-85％醒发40-90min。

前述方法中，各原料按重量份计为：无面筋蛋白的全粉20-60、蛋白5-20、淀粉10-40、糖0-6、盐0-1、食品胶1-8、谷胺酰转氨酶0.0001-0.1、蛋白酶A0.001-0.5、酵母0.5-3和水50-80。

前述的方法，步骤1)具体为：将谷胺酰转氨酶EC2.3.2.13(简称TGase)和来自于米曲霉(Aspergillusoryzae)的蛋白酶A溶于28-32℃的水中配制成TGase溶液，于28-50℃活化5-20min；然后，将酵母(来源于Saccharomyces)溶于28-32℃的水中配制成酵母溶液，于28-40℃活化5-20min。

前述的方法，步骤2)具体为：将食品胶溶于50-100℃的水中配制成凝胶溶液，将无面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和盐加水混合均匀，然后向其中加入凝胶溶液，先在80-90rpm下搅拌3-5min，继续在110-120rpm下搅拌5-10min。

前述的方法，步骤4)中在110-120rpm下搅拌5-10min。

本发明中涉及的食品胶包括黄原胶、阿拉伯胶、卡拉胶、瓜尔豆胶、羧甲基纤维素、羧丙基甲基纤维素、甲基纤维素、结晶纤维素、β-环糊精、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶、魔芋胶、柑橘果胶、苹果果胶、甘薯果胶、甜菜果胶等中的一种或几种。

本发明中涉及的无面筋蛋白的全粉来自于马铃薯、红薯、木薯、玉米、荞麦、藜麦、大米、南瓜、小米、紫米、山药、红薯叶、马齿苋等中的一种或几种。

本发明中涉及的淀粉包括马铃薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉等中的一种或几种。

本发明中涉及的蛋白包括马铃薯蛋白、甘薯蛋白、花生蛋白、大米蛋白、大豆蛋白、大豆分离蛋白、乳清蛋白、乳清分离蛋白、乳清蛋白浓缩物、酪蛋白等中的一种或几种。

本发明中涉及的糖包括蔗糖、葡萄糖、海藻糖、阿拉伯糖、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、糖醇等中的一种或几种。

任选地，在制备本发明的无面筋蛋白面团中，可加入适量其它食品添加剂。

本发明还提供按上述方法制备的无面筋蛋白面团以及利用所述面团制备的各类食品，如面包、馒头、蛋糕等。

本发明进一步提供所述无面筋蛋白面团在食品制备中的应用。

本发明具有以下优点：

(一)本方法可以明显提高无面筋蛋白面团的发酵性能。谷胺酰转氨酶可以催化蛋白的聚合和交联作用，使较小的蛋白质分子形成大分子的蛋白质结合物；蛋白酶A可以使蛋白质部分降解，从而易于与淀粉颗粒聚合，降低无面筋蛋白面团的流动性；而食品胶在一定条件下能充分水化形成黏稠的大分子物质，在无面筋蛋白面团中可以起到增稠、增黏等作用，提高面团保持气体的能力。它们之间发生协同作用，相辅相成，不仅可以提高无面筋面团的发酵能力，而且制备方法简单，易于工业化生产。

(二)本方法制作的无面筋面团中蛋白质、矿物质、膳食纤维、维生素及抗氧化物质的含量明显优于现有的无面筋蛋白面团。

附图说明

图1为本发明实施例1中不同羧丙基甲基纤维素(HPMC)添加量对浊度的影响。

图2为本发明实施例2中不同乳清分离蛋白添加量对面团发酵性能的影响；其中，a0％,b2.5％,c5％,d7.5％,e10％,f12.5％。

图3为本发明实施例2中不同乳清分离蛋白添加量对面团结构的影响；其中，a2.5％,b5％,c7.5％,d10％,e12.5％。

图4为本发明实施例2中不同乳清分离蛋白添加量对发酵产品结构的影响；其中，a0％,b2.5％,c5％,d7.5％,e10％,f12.5％。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1无面筋蛋白发酵面团中羧丙基甲基纤维素的添加量

取马铃薯淀粉140g，马铃薯全粉40g，乳清蛋白浓缩物20g混合均匀，将0、0.15、0.25、0.75、1.0、1.5、2.0g羧丙基甲基纤维素(HPMC)分别溶于100g50℃水中，然后加入上述混合物中低速80-90rpm搅拌5min混合均匀，然后中速110-120rpm搅拌5min；称取1.0％酵母溶于50g水中，35℃活化10min后加入上述混合物中，中速110-120rpm搅拌5min直至面团形成，然后在36℃，湿度85％条件下发酵50min。

按上述方法制成的面团，随着HPMC添加量的增加，面团的吸水性增加，粘度增加，面团的一致性增加(浊度的变化降低，图1)，面团的发酵能力逐渐增强，添加量为1.5％时，发酵能力最强，发酵后面团的体积约为不添加HPMC的2.3倍，而当添加量为2％时，发酵能力稍微降低。由于面团的发酵性能由两个因素决定，一是面团发酵过程中产生的CO₂气体的能力，二是面团中保持CO₂气体的能力，而HPMC具有结晶的网络结构，能较好地保持CO₂气体，增加了发酵面团的体积；而当HPMC添加量过多时，粘稠性过大，体积增大的需要破坏的阻力增大，发酵能力略有下降。

实施例2无面筋蛋白发酵面团中乳清分离蛋白的添加量

取马铃薯全粉40g，乳清分离蛋白(WPI)0、5、10、15、20、25g，马铃薯淀粉200g，HPMC1g，溶于100g50℃水中，低速80-90rpm搅拌5min混合均匀，然后中速110-120rpm搅拌5min；称取2g酵母溶于50g水中，35℃活化10min后加入上述混合物中，中速110-120rpm搅拌5min直至面团形成。取5g面团放入试管中，然后在36℃，湿度85％条件下发酵50min。

按上述方法制成的面团，随着WPI添加量的增加，面团的发酵能力增加，发酵体积增大(图2)。

不同乳清分离蛋白添加量对面团结构的影响以及不同乳清分离蛋白添加量对发酵产品(馒头)结构的影响分别如图3和图4所示。

实施例3发酵性能及营养特性改进的无面筋蛋白面团的制备

取0.02g蛋白酶A和0.6gTGase溶于50g30℃温水中，50℃活化10min；取酵母2g溶于30g30℃温水中，35℃活化10min；取柑橘果胶2g和HPMC0.5g溶于50g50℃水中制成凝胶溶液；取马铃薯全粉80g，马铃薯淀粉100g，乳清蛋白20g，加入上述凝胶溶液，低速80-90rpm搅拌5min混合均匀，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110-120rpm搅拌5min，然后加入活化好的酵母溶液和温水20g，中速110-120rpm搅拌5min直至面团形成。最后在37℃，湿度85％条件下发酵45min。

实施例4发酵性能及营养特性改进的无面筋蛋白面团的制备

取0.02g蛋白酶A和0.4gTGase溶于50g30℃温水中，50℃活化10min；取酵母2g溶于30g30℃温水中，35℃活化10min；取HPMC2g溶于50g50℃水中制成凝胶溶液；取马铃薯全粉60g，马铃薯淀粉120g，乳清蛋白20g，加入上述凝胶溶液，低速80-90rpm搅拌5min混合均匀，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110-120rpm搅拌5min，然后加入活化好的酵母溶液和温水20g，中速110-120rpm搅拌5min直至面团形成。最后在36℃，湿度85％条件下发酵50min。

实施例5发酵性能及营养特性改进的无面筋蛋白面团的制备

取0.02g蛋白酶A和0.25gTGase溶于50g30℃温水中，50℃活化10min；取酵母2g溶于30g30℃温水中，35℃活化10min；取HPMC2g溶于50g50℃水中制成凝胶溶液；取马铃薯全粉20g，马齿苋粉10g，山药粉10g，红薯叶粉5g，紫米5g，马铃薯淀粉120g，乳清蛋白25g，大豆蛋白5g，海藻糖1g，0.2g食盐，加入上述凝胶溶液，低速80-90rpm搅拌5min混合均匀，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110-120rpm搅拌5min，然后加入活化好的酵母溶液和温水50g，中速110-120rpm搅拌5min直至面团形成。最后在38℃，湿度85％条件下发酵40min。

实施例6无面筋蛋白面团的基本成分分析

对实施例3-5中制备的无面筋蛋白面团的基本成分进行了分析，具体分析方法如下：

1、蛋白质含量测定：称取0.50g面团放入消化管中，加浓硫酸(浓度98％)10mL，消化温度420℃，时间1.5h，用凯氏定氮仪测定马铃薯粉中的蛋白质含量(KIELTECANALYSISER凯氏定氮仪，瑞典Foss公司)。

2、脂肪测定：称取1.0g面团放置于洁净的纸套筒中，加入少量脱脂棉，向浸提烧杯中加入80mL石油醚，用SoxtecAvanti2050自动脂肪检测仪(福斯特卡托公司)提取样品中脂肪。浸提结束后，取出提取杯，并将提取杯置于100℃干燥箱中30min，在干燥器中冷却再称重，计算脂肪含量。

脂肪含量(％)＝W₂/W₁×100％

W₁—浸提前样品重量，g

W₂—浸提干燥后脂肪重量，g

3、水分测定：水分测定采用GB5009.3—2010。取洁净铝制称量瓶，置于101-105℃干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，加热1.0h，取出盖好，置干燥器内冷却0.5h，称量，并重复干燥至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。称取混合均匀的面团3-5g(精确至0.0001g)，放称量瓶中，试样厚度不超过5mm，加盖，精密称量后，置101-105℃干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，干燥2-4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量。然后再放入100-105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5h后再称量。并重复以上操作至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。

水分含量(％)＝100×(m₁-m₂)/(m₁-m₃)

m₁—称量瓶和试样的质量，g

m₂—称量瓶和试样干燥后的质量，g

m₃—称量瓶的质量，g

当水分含量≥1g/100g时，计算结果保留三位有效数字；当水分含量＜1g/100g时，结果保留两位有效数字。

注：两次恒重值在最后计算中，取最后一次的称量值。

4、灰分测定：灰分测定参照GB5009.4—2010的方法。具体步骤为：取大小适宜的瓷坩埚置马弗炉中，在550℃±25℃下灼烧0.5h，冷却至200℃左右，取出，放入干燥器中冷却30min，准确称量。重复灼烧至前后两次称量相差不超过0.5mg为恒重。然后，取3-10g(精确至0.0001g)样品置于瓷坩埚中，先在电热板上以小火加热使样品充分炭化至无烟，然后置于马弗炉中，在550℃±25℃灼烧4h。冷却至200℃左右，取出，放入干燥器中冷却30min，称量前如发现灼烧残渣有炭粒时，应向试样中滴入少许水湿润，使结块松散，蒸干水分再次灼烧至无炭粒即表示灰化完全，方可称量。重复灼烧至前后两次称量相差不超过0.5mg为恒重。按下式计算：

X₁＝100×(m₁-m₂)/(m₃-m₂)

X₁—试样中灰分含量，g/100g

m₁—坩埚和灰分的质量，g

m₂—坩埚的质量，g

m₃—坩埚和试样的质量，g

注：在重复性条件下获得两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的5％。

5、淀粉测定：按照AOAC996.11的方法测定。取面团(10mg)加入到玻璃试管中(16mm×120mm)，轻敲试管，以确保所有的样品都落到试管底部；添加0.2mL80％乙醇到样品中增加其溶解性，用涡旋混合器混匀；立即加入3mL的耐高温α-淀粉酶(100U/mL)，在沸水浴中孵育6min(在第2、4、6min大力震荡试管)；加入0.1mL淀粉葡萄糖酶(3300U/mL)，用涡旋混合器混匀，50℃下水浴30min；将全部试验的试管转移到100mL容量瓶中，用洗瓶彻底冲洗干净，用蒸馏水定容，混匀，等分溶液在3000r下离心10min；转移等分(0.1mL)后的稀释溶液到玻璃试管中；添加3mL葡糖糖氧化酶(Glucoseoxidaseplusperoxidase,GOPOD)到每个试管中(包括D-葡萄糖控制组和空白组)，50℃下水浴20min；D-葡萄糖控制组包括0.1mLD-葡萄糖溶液和3.0mLGOPOD试剂，空白组包括0.1mL水合3.0mLGOPOD试剂；在510nm下测定样品、D-葡萄糖控制组和空白组的吸光度。按下述公式进行计算：

淀粉含量(％)＝(A₁-A₂)×(F/W)×FV×0.9

A₁—样品的吸光度

A₂—空白组的吸光度

F—100/控制组的吸光度

W—样品重量，g

FV—最终定容的体积，mL

6、膳食纤维含量测定：参照AOAC991.43方法进行。

具体方法为：称取面团1.000±0.005g(精确到0.1mg)于100mL烧杯中，加入40mLMES-TRIS(2-(N-吗啉代)磺酸基乙烷-三羟(羟甲基)氨基甲烷)缓冲液，pH8.2，搅拌至分散均匀；加入50μL耐热α-淀粉酶液，磁力搅拌器低速搅拌，并于沸水浴中孵育30min后，冷却至60℃，10mL蒸馏水冲洗烧杯内壁上残渣；加入5mL0.561M的HCl，并不断搅拌，然后用1MNaOH或HCl于60℃下调节pH值至4.0-4.7；加入100μL淀粉葡萄糖苷酶溶液，充分混匀，60℃下振荡孵育30min；加入100μL蛋白酶溶液，充分混匀，60℃下振荡孵育30min；向烧杯中加入225mL预热至60℃的95％乙醇(95％乙醇与待测混合液体积比4:1)，室温下沉淀1h；将乙醇沉淀后酶解液转移至坩埚中，用78％乙醇清洗烧杯中残渣，一并转入坩埚中抽滤，再分别用78％乙醇、95％乙醇和丙酮清洗坩埚2次，然后将坩埚置于105℃烘箱中放置过夜至恒重，记录坩埚及残渣重量(W₂)。测定残渣中蛋白质、灰分的含量，其重量分别记为P、A。

膳食纤维含量(％)＝100×(W₂-W₁-P-A)/W

W—样品重量，g

W₁—坩埚和硅藻土的重量，g

W₂—坩埚、硅藻土和残渣的重量，g

P—残渣中蛋白质的含量，g/100g

A—残渣中灰分的含量，g/100g

注：在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的5％。

测定结果如表1和表2所示。

表1无面筋蛋白面团的基本成分分析

注：面团发酵体积的测定参照实施例2。

传统的无面筋蛋白面团淀粉含量大于60％，基本不含蛋白、膳食纤维等营养成分，面团发酵体积较小，约为2.2左右。从表1和表2中可知，与传统的无面筋蛋白面团配方相比，实施例3、4和5中制备的无面筋蛋白面团均显著降低了淀粉的含量，提高了蛋白、膳食纤维等营养成分的含量，面团发酵体积分别是传统无面筋蛋白面团的2.36、2.59和2.68倍。

本发明制作方法简单，在显著提高无面筋蛋白面团发酵性能的同时，大大改善了无面筋蛋白面团的营养特性，使面团的发酵体积增加1-3倍，维生素、蛋白质、膳食纤维、矿物元素等的含量显著提高，进而用于改善发酵产品，如面包、馒头、发糕等的结构和比体积，提高上述产品的营养价值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种改善无面筋蛋白面团发酵性能及营养特性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将谷胺酰转氨酶、蛋白酶A及酵母活化；

2)将食品胶溶于50-100℃的水中，与无面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和盐混合均匀；

3)将步骤1)活化的谷胺酰转氨酶和蛋白酶A加入步骤2)的混合物中，混合搅拌均匀；

4)将步骤1)活化的酵母加入步骤3)的混合物中，搅拌直至面团形成；

5)将步骤4)的面团在36-40℃，湿度70-85％醒发40-90min；

所述蛋白包括马铃薯蛋白、甘薯蛋白、花生蛋白、大米蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各原料按重量份计为：无面筋蛋白的全粉20-60、蛋白5-20、淀粉10-40、糖0-6、盐0-1、食品胶1-8、谷胺酰转氨酶0.0001-0.1、蛋白酶A0.001-0.5、酵母0.5-3和水50-80。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：将谷胺酰转氨酶EC2.3.2.13和来自于米曲霉(Aspergillusoryzae)的蛋白酶A溶于28-32℃的水中配制成TGase溶液，于28-50℃活化5-20min；然后，将酵母溶于28-32℃的水中配制成酵母溶液，于28-40℃活化5-20min。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将食品胶溶于50-100℃的水中配制成凝胶溶液，将无面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和盐加水混合均匀，然后向其中加入凝胶溶液，先在80-90rpm下搅拌3-5min，继续在110-120rpm下搅拌5-10min。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤4)中在110-120rpm下搅拌5-10min。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述食品胶包括黄原胶、阿拉伯胶、卡拉胶、瓜尔豆胶、羧甲基纤维素、羧丙基甲基纤维素、甲基纤维素、结晶纤维素、β-环糊精、琼脂、明胶、海藻酸钠、刺槐豆胶、魔芋胶、柑橘果胶、苹果果胶、甘薯果胶、甜菜果胶中的一种或几种。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无面筋蛋白的全粉来自于马铃薯、红薯、木薯、玉米、荞麦、藜麦、大米、南瓜、小米、紫米、山药、红薯叶、马齿苋中的一种或几种；所述淀粉包括马铃薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉中的一种或几种；所述糖包括蔗糖、葡萄糖、海藻糖、阿拉伯糖、β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、糖醇中的一种或几种。

8.根据权利要求1-7任一项所述方法制备的无面筋蛋白面团。

9.由权利要求8所述无面筋蛋白面团制备的各类食品。

10.权利要求8所述无面筋蛋白面团在食品制备中的应用。