燕麦面团的物性改善及其在燕麦面条中的应用
姓名:王凤申请学位级别:硕士专业:食品科学指导教师:黄卫宁
20091201
摘要摘要燕麦是营养价值最高的谷物之一。但由于燕麦粉中的蛋白质组分不同于小麦粉蛋白,无法形成具有粘弹性的网络结构,不能赋予燕麦面团相应的加工特性,因而使其在烘焙产品以及面条等产品的制作中受到一定的。在开发燕麦产品时,如何赋予无面筋的燕麦面团类似小麦面团的粘弹性结构,提高其加工特性,对于研究人员而言是一个巨大的挑战。本文通过转谷氨酰胺酶(TGase)、外源蛋白(包括面筋蛋白、大豆蛋白和蛋清蛋白),以及TGase与外源蛋白的复合使用来重组燕麦面团结构,从而改善燕麦面团的流变学特性,提高其加工特性。研究过程中分别采用酶流变分析仪(Mixolab),动态流变仪(Rheometer)以)&差示扫描量热仪(DSC),分析了不同添加量的TGase、外源蛋白对燕麦面团热力机械学、燕麦流变学及热力学特性的影响。并通过SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳和体系中游离氨基的测定探讨了TGase对含不同蛋白组分的面团体系中蛋白质的作用。最后将通过酶和外源蛋白改性的高蛋白含量的燕麦面团用于面条的制作,并对其面条制作特性以及面条品质进行了研究。在本文中Mixolab结果表明,在燕麦面团中分别添加不同量的TGase(0.5,1,1.5%),对表征蛋白质部分变化的参数影响较大,并使得燕麦面团的弹性模量和热稳定性提高。对含1.5%TGase的燕麦面团中的不同蛋白质片段进行SDS.聚丙烯酰胺凝胶电泳研究发现:燕麦中的球蛋白和谷蛋白都是TG较好的反应底物。不同添加量的酶使得面团中游离氨基量减少进一步证实了TG对燕麦蛋白的交联作用。三种不同的外源蛋白分别会对燕麦面团的特性产生不同的影响:大豆蛋白和面筋蛋白使得燕麦面团的吸水率增大,当分别添加15%的面筋蛋白和大豆蛋白时,面团吸水率分别提高了30%和15%。蛋清蛋白则相反,当添加15%蛋清蛋白时,吸水率下降了31%。三种外源蛋白都可显著提高面团形成时间,其中面筋蛋白影响最大,随着面筋蛋白添加量由5%增加到15%,面团形成时间也有1.2min增大到8.2min。与含大豆蛋白的燕麦面团相比,含面筋蛋白和蛋清蛋白的燕麦面团有着较长的稳定时间。含蛋清蛋白的燕麦面团在淀粉糊化时获得最大的峰值扭矩和回值,大豆蛋白则相反,面筋蛋白对相关参数影响较小。动态流变学实验显示:含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦面团具有较大的弹性模量(G’)和粘性模量(G”),且随着添加量的增大而增加,含蛋清蛋白的面团则相反。采用DSC分析面团的热力学特性:蛋清蛋白和大豆蛋白可显著(p≤O.05)提高燕麦面团的峰值温度和终止温度,并在一定程度上提高面团的热焓值△H;面筋蛋白则作用不明显。研究TGase在含不同外源蛋白(15%)的三种燕麦复合面团体系中的作用,结果表明:在三个不同体系中,随着TGase含量增加,吸水率都有所降低。在含面筋蛋白的复合面团中,TGase降低了蛋白质弱化度,增加了稳定时间,并使峰值扭矩C3降低,而在含大豆蛋白的燕麦面团中,TGase使得面团形成时间显著增加。TGase对含蛋清蛋白的燕麦面团的影响主要体现在淀粉特性部分。动态流变测试显示:TGase对含面筋蛋白的燕麦面团粘弹性影响最大,随着TGase的增加,G’和G”都显著增大。在大豆蛋白.燕麦混合面团中TGase对样品G”的影响较之G’大。添加1.0%TGase,使得含蛋清蛋白的燕麦摘要面团G’有最大程度的提高。凝胶电泳结果显示:在含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦复合面团中,TGase对各蛋白片段都有显著影响。而在含蛋清蛋白的燕麦混合面团中影响最小。TGase对含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦复合面团中的游离氨基的减少也证实了其对蛋白质了交联。基于以上研究,最后对6种不同配方的燕麦面条(85%燕麦粉加15%蛋清蛋白和HPMC,或加10%蛋清蛋白和5%大豆蛋白以及羟丙基甲基纤维素(HPMC),或15%面筋蛋白含或不含TGase)的烹煮品质,质构以及感官特性进行测定。结果显示:烹煮时间,烹煮损失和得率都会受蛋白添加的不同外源蛋白的显著影响(PSO.05)。与其他配方的面条相比,含15%蛋清蛋白的燕麦面条有最大的硬度。含面筋蛋白和1%TGase的燕麦面条(84.4)以及含蛋清蛋白和HPMC的面条(不含或含TGase,分别为84.5和83.7)获得了最高的感官评分,它们之间不存在显著性差异。这也表明有可能通过添加蛋清蛋白和HPMC(含或不含TGase)可制作高蛋白质含量的无面筋燕麦面条。关键词:燕麦面团,TGase,外源蛋白,酶流变分析仪,流变学特性,SDS.PAGE,游离氨基,燕麦面条ⅡAbstractAbstractoatisoneofthebestcereal舔concerningtoitsnutritionalvalue.Butoatproteiniscarldifferentfromthatfromwheat,whichnoodleproducing.Asagiveaviscoelasticdough,suitableforbakingandkindofgluten—freecereal,toresearcherstodevelopnewoatproduct.Inthisovercomethisdisadvantageiskeyforstudy,TGaseandthreekindsofextrogenousbeenusedtomodifyonprotein(gluten,soycompositeoatprotein,eggalbumin)haveflourproteinsforimprovingthefunctionalityofoatdough,andtheeffectsofTGaseproteinswerethepropertiesofthreeinvestigated.Thedoughwith15%extrogenousalsothermomechanicalpropertiesbyMixolab,therheologicalpropertiesbythethermalpropertiesbyDSCwerebeenwerestressrheometerandtested.TheSDS-PAGEoatandfreeaminoanalyzeusedtoexplorethechangesofproteinfractionsofdoughonandcompositeoatdoughallinformationabove,theafterTGasetreated.Atlast,oatnoodleswereproducedbasedqualitiesofwhichwerealsoTheeffectsonanalyzed.TGase(O.5,1,1.5%)havesignificantlyMixolabdatesshowedthattheadditionofparameterspresentingproteinproperties.Italsoincreasedtheelasticmoduleandtothethermalstability.AccordingandaveninarepictureofSDS.PAGE,itcouldconcludethatbothglobulingoodsubstrateforonTGase.ThereducingoftheamountoffreeaminogroupprovedthecatalysisofTGaseoatproteinadvance.onThreekindsofextrogenousproteinhaddifferentimpactsfunctionalqualityofoatdough.Glutenandsoyproteincouldincreasethewaterabsorptionofthedough.when15%ofeachwereaddedtotheoatdough,thewaterabsorptionwereincreasedby30%and15%,respectively.However,theadditionofeggalbuminreducedit,15%ofwhichreducedthisparameterbyandthe31%.A1lthreeextrogenousproteinswouldincreasethedoughdevelopingtime,glutenhadthebiggestextentsofeffect,勰theadditionofglutenincreasedfrom5%to15%,thetimeincreasedandfrom1.2minto8.2min.Comparingwimsoyprotein—oatdoughandwithgluteneggalbuminobtainedinthenodough,thealongeststabilitytime.Thehighestpeaktorquesoyproteinsetbackwereobservedshowndoughcontainingeffectoneggalbumin,whereasdecreaseditandglutensignificantit.Theelasticmodulus(G’)andviscousmodulus(G”)ofthedoughwithglutenandsoyproteinrecordedintheoscillatorytestsweredrasticallyincreasedastheleveloftheproteinsincreased,buteggalbumingavethereversedresults.AmodificationinthethermalpropertiesbyaddingextrogenouswasevaluatedusingDSC.EggalbuminandsoyproteinsignificantlyQ<o.05)increasednotheTpandTc,theAHwasalsoincreased,whileglutenonshownallsignificanteffectontheseparameters.with15%differentTheeffectsofTGasethreetypesofcompositeoatdoughextrogenousproteinwerestudied,astheresultsshowed:thewaterabsorptionofallsamplesandthedecreased.TGasereducedpeak’torqueintheproteinweaken,increasedthethedoughdevelopingtimedoughwithglutenprotein.ItalsoincreasedtheeffectofTGaseondoughdevelopingtimeintheeggalbumindoughcontainingsoyprotein.Thethestarchsamplewithshowedinproperties.Theincreaseinendowedthedoughwithglutenadrasticallytheelasticmodulus(G’)andviscousmodulus(G”),TGasehadamoresignificantadditionofTGasemAbstracteffectontheG’thanG”inthedoughwithsoyprotein.Byadding1.0%TGase.thehighestG’wasobtainindoughwitheggalbumin.TheSDS-PAGEpicturesshowedthatTGaseactedwellincompositedoughbothwithinoat-eggalbuminglutenandadvance.soyprotein,whilethereWasnoobviouschangeshoweddough.ThevariationoftheonanaountoffreeaminogroupindoughthecatalysisofTGaseBasedonproteininalltheresearchabove,Cookingquality,texture,andsensoryanalysisoftheoatnoodlesfromsixdifferentformulas,85%of0F,15%ofeggalbuminwithHPMC,10and5%ofeggalbuminandsoyproteinwithHPMC,and15%ofglutenwithandwithoutTGaseWeredetermined.Astheresultsshowed:cookingtime,lossandyieldsweresignificantly(p50.05)affectedbytypeofproteinadded.Oatflournoodleswith15%eggalbuminhadsignificantlyhigherhardnessthanotherblends.Thenoodlewithhi曲esttotalsensoryscoresWereachievedbytheVGWandTGase,andnoodleswithEAandHPMCwithandwithoutTGase,therewerenosignificantlydifferencebetweenorthem.ThatmeansthepossibilityofusingeggalbuminandHPMC(withwithoutTGase)toproducegluten—freeoatnoodlewithhighcontentofprotein.Keywords:oatdough;TGase;extrogenousproteins;Mixolab;rheologicalproperties;SDS—PAGE;freeamino;oatnoodleⅣ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:日期:———————f———————————一y矿7.II,扣关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文,并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名:导师签名:日期:丝衅I绪论1绪论1.1燕麦的概述燕麦,在我国俗称莜麦,和其他谷物相比,燕麦含有大量营养价值高的物质,如蛋白质,不饱和脂肪酸,可溶性纤维,维生素,矿物质以及植物营养素等。燕麦蛋白质含有18种氨基酸且氨基酸组成平衡,具有人体必需的8中氨基酸,特别是含有大米等食品中缺少的赖氨酸。因此,有研究称燕麦蛋白的应用价值位居植物蛋白的前列,在促进人体生长发育、提高免疫力方面优于一般的谷物蛋白。燕麦油脂主要由甘油三酯、磷脂、糖脂和甾醇组成,不饱和脂肪酸含量高。燕麦粉中主要含有的可溶性膳食纤维是B.葡聚糖(包括1.3,1…413D.葡聚糖),它可与其他成分共同作用,降低血浆中胆固醇和血糖浓度,减少血液中的胰岛素反应,并有平衡人体肠道微环境的功能¨J。美国食品药品监督管理局(FDA)认证食用一定量的燕麦可溶性膳食纤维可降低患冠心病的几率【2J。此外,燕麦还含有酚类物质、植酸、甾醇等多种抗氧化的活性成分,其中含量最多的是阿魏酸、对香豆酸、和儿茶酚等酚类物质。燕麦产品中的抗氧化物具有清除自由基、降低血顶胆固醇和抑制低密度脂蛋白氧化等功能。随着人们对燕麦的营养和保健功能的认识,人们对燕麦的消费逐渐增加,燕麦种植规模越来越大,市场上出现越来越多的燕麦产品,产品形式主要为燕麦片、糕点、燕麦麸皮等,近来还有一些其他产品的开发,如利用乳酸菌发酵全燕麦粉从而制得一种含B.葡聚糖的益生性饮料【3】以及用玉米麸皮和燕麦粉制作的含多糖丰富且具抗氧化性的新型谷物早餐【4J。但总的来说,对于燕麦产品的开发还不充分,主要是由于存在以下问题:1.燕麦中不饱和脂肪酸含量高,易被脂肪氧化酶氧化哈败,降低了燕麦产品的口感和风味。国内外研究者们将不同的灭酶技术如干燥法、烘焙灭酶法、蒸汽灭酶法以及红外烘焙灭酶法和微波加热法等引入燕麦加工工艺中,以期很好地解决该问题【5-7]。2.燕麦中的燕麦蛋白不能形成面筋网络结构,无法赋予燕麦面团类似于小麦面团的粘弹性,加工特性差,因而在一些产品的开发中受到。如在面条、馒头和面包等产品制作中只能作为配料添加,较为理想的配比分别为25%、lO%t引。而在德国,当燕麦粉的添加量达到209/1009小麦粉时制作的面包就被称之为燕麦面包。小麦蛋白很独特,是制作面包和面条的功能蛋白。小麦中的醇溶蛋白,占总蛋白质的40.50%,非常有粘性,它赋予了小麦面团粘着性,而谷蛋白则赋予了其延伸性。在混合时,小麦醇溶蛋白与谷蛋白会形成面筋网络,使面团具有粘弹性,可持气,从而制得品质较好的烘焙产品。另一方面,燕麦中主要的贮藏蛋白为12S球蛋白,而不是醇溶蛋白。在燕麦中,球蛋白占总蛋白的比例高,而醇溶蛋白仅为10.20%【9。1其加工特性,对于研究人员而言是一个巨大的挑战。01。在开发燕麦产品时,如何赋予无面筋的燕麦面团类似小麦面团的粘弹性结构,提高江南人学硕、I:学位论文1.2改善燕麦面团加工特性的方法1.2.1添加不同来源的蛋白质在食品加工过程中,通过在产品配方中添加蛋白质成分来提高产品的品质、质构以及储藏稳定性,这是一种较常用的方法。一些非面筋蛋白可用作面筋代替物,添加到无面筋产品中,赋予产品一定的机械强度和特征性的质构特性。1.面筋蛋白面筋蛋白是一种优良的面团改良剂,广泛应用于面包、面条和方便面生产中。面筋蛋白独有的特性如在面团混合时所产生的持水性和形成的面筋网络,有利于面条的制作。马越等【ll】通过添加不同比例的面筋蛋白可不同程度改善苦荞粉面团的流变学特性,进而改变其加工特性。胡新中等【眨】报道:添加2.5%沙蒿胶籽粉和8%面筋蛋白可有效改善燕麦全粉面包和馒头的品质。Flander等和Salmenkallio.Marttila等研究报道,在燕麦粉中添加面筋蛋白或烘焙酶可改善其烘焙特性【13-14】。。2.大豆蛋白大豆蛋白,从蛋白质的成分来看,主要由llS(大豆球蛋白)和7S(13.伴大豆球蛋白)构成。其中,11S含量可达大豆总蛋白含量的43%,且具有较高的半胱氨酸含量,因而在功能特性上不同于7S组分,如具有优良的凝胶性、起泡性和泡沫稳定性【15】。大豆蛋白作为一种常见的功能性配方,广泛应用于粉质产品和乳化肉制品中【I6‘。它所具有凝胶性对于许多食品很重要。凝胶性不仅会对食品质构产生影响,而且与食品的持水性以及蛋白质三维网站结构中的其他组分有关【l71。添加35%的大豆粉可在不对产品风味和质构产生不好影响的前提下,制作出含蛋白和赖氨酸高的意大利细面条fl81。Goodwin等【19J通过添加不同比例的大豆分离蛋白(SPI)(12.5,20和30%w/w)来提高用高粱面制作的妙芙的物理和质构特性。Marco和Rosell[20】报道:添加大豆蛋白可增加米粉团的弹性模量G’。Bonet等(2006):在小麦粉中添加不同来源的蛋白质包括大豆粉,蛋清粉等,可显著影响其面筋指数【21】。3.蛋清蛋白蛋清蛋白具有较好的凝胶性,起泡性和乳化性,且营养价值耐221。它还可以改善鸡蛋面条的烹煮品质,赋予面条坚实的质构,并强化蛋白质网络结构,减少烹煮时淀粉的流失【231。Bonet等研究者通过SEM可观察到在添加了20%蛋清蛋白的面团中,蛋清蛋白和面筋问会形成不连续的蛋白质网络结构【24】。4.其他蛋白Gallagher和Kunkel[25】报道:乳品蛋白和大米淀粉的添加可增大无面筋面包的体积,且由此制得的面包具有面包皮酥软,面包心结构好的特性。1.2.2交联酶TGase的应用TGase(EC2.3.2.13)是一种催化酰基转移反应的转移酶【26】,其催化反应见图1-1所示。它可催化蛋白质以及肽键中谷氨酸胺残基的Y.酰胺基和伯胺之间的酰基转移反应(a),利用该反应可以将赖氨酸引入蛋白质以改善蛋白质的营养特性:当蛋白质中的赖氨酸残基的e.氨基作为酰基受体时,蛋白质在分子内或分子间形成£.(Y.Glu)lys共价键(b),21绪论通过该反应,蛋白质分子间发生交联,使得食品以及其它制品产生质构变化,从而赋予产品特有的质构特性和粘合性能;当不存在伯胺时,水会成为酰基的受体,发生脱氨基反应(c)。a毒lIl气删非NH2墅弩h譬姗佩十NH】a辛111气O姗1椭竺却h卜匿O姗承十NH3a酰基转移反应b蛋白质的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基I丁G蟹ob穹m鼍jNH什H.N-Lys——早h俨.Ly譬+NH,I之间的交联反应ooc脱氨基化反应C●Ghm+HoH.堡占b.c—嘲删3伊oIIlo图1-1TGase催化的反应Fig.1-1ThereactioncatalyzedbyTGaseRenzetti和Bello研究发现【27】:TGase能有效地应用于无面筋面粉中,通过促进蛋白质网络结构的形成来改善其制作潜能。但是,蛋白质来源是关键因素,它决定了酶对蛋白质的作用。已有研究报道,TGase可催化多种蛋白质间的交联包括乳清蛋,大豆蛋白,酪蛋白,大米蛋白,燕麦球蛋白【2扣33】等,达到提高其弹性,持水性和其他功能特性的目的。大量研究小麦蛋白交联的实验表明:酶催化反应不仅会影响面团的生物化学特性,同时也会对流变学特性产生影响,这主要是因为£.(Y.Glu)Lys的交联强化了面团的网络结构。Renzetti,等研究发现:添加TGase可提高燕麦面团的弹性和粘性模量(G’和G”),但对所制得的燕麦面包品质无明显影响【2‘71。Salmenkallio.Marttila掣14J研究表明:添加面筋和TGase会影响面包中蛋白质网络结构以及蛋白质与淀粉间水分的分布,此外添加TGase的面包比未添加酶的面包要硬,胶着性大。Renzetti等【27】用微生物谷氨酰胺转氨酶处理不同无面筋面粉面团,研究了TGase在6种不同的无面筋谷物(褐色大米,养麦,玉米,燕麦,高粱和画眉草)中促进网络结构形成的能力。Marco和Rosell研究了不同来源蛋白和TGase对米粉团流变特性的影响。结果显示:添加蛋白和TGase都对大米粉的弹性模量G’有着显著的影响,而影响程度因蛋白质来源而异【20】1.2.3亲水胶体或糊化淀粉食用胶是食品体系中一种重要的成分,可很好地控制液相流变特性。而且胶体会影响乳化剂的稳定性,有利于颗粒悬浮,控制结晶化,抑制脱水收缩【341。据Gan等【351报道:羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羧甲基纤维素(CMC)可作为面筋取代物,赋予面包好的特性。Acs等【36J研究了在玉米粉制作的无面筋面包配方中加入粘结剂(黄原胶,瓜尔胶和槐豆胶等)代替面筋。结果发现粘结剂可很大程度地增大面包体积,获得疏松的面包囊结构。其中,添加黄原胶的量为I-3%是获得的面包品质最高。Lazaridou和Duta等1),J研究了亲水胶体对无面筋配方面团流变学特性和面包品质参数的影响。与预糊化玉米淀粉(PCS)相比,添加羧甲基纤维素(CMC)可获得品质更好的苋类意大利式细面条【381。Lorenzo和Zaritzkyl39】发现:增加食用胶的使用量,会使得由玉3江南人学硕.I:学位论文米和木薯淀粉制得的发酵面团的贮能模量和损失模量(G’和G”)都增加,并使得面团更具弹性。ElifTurabi等m】设计在大米粉中添加黄原胶和瓜尔胶制作无面筋蛋糕。1.3无面筋食品的概念乳糜泄(CD)是一种慢性肠道疾病,是由于从小麦等原料制成的产品中摄入麦谷蛋白引起的。麦谷蛋白的摄入引起小肠粘膜发生变化,从而产生炎症反应【4卜421。CD会导致肠道粘膜收缩以及吸收不良。据有关资料,在美国和欧洲一些国家的发病率已经达到1/200。目前治疗CD的唯一有效的方法就是终生不摄入含面筋的食品。因此人们讵在大力研究可供CD病患者食用的无面筋产品。当前的研究主要集中在提高无面筋食品的适口性,风味和流变特性等方面。通过不同非面筋成分的引入,来开发新的不同的燕麦产品可使无面筋饮食多样化,为CD患者提供更多的选择。1.4无面筋面条的开发现状面条,尤其是白盐面条是亚洲的一大主食,且在亚洲以外的其他许多国家受到越来越多的喜爱。采用不同的原料来制作无面筋面条,可为消费者提供品种口味多样、营养丰富的面条产品。在过去的几年里,人们开发了各种以非小麦粉为主要原料或添加不同非小麦粉成分的面条;同时尝试多种原料和成分的复合搭配来提高产品的质量或改善产品的营养品质。Alamprese和Casiraghi开发了一种以养麦和米粉为原料的类似于意大利面的无面筋食品f43】。Chillo和Laversel44]在苋类粉中添加奎奴亚藜,蚕豆,鹰嘴豆类原料‘,制作意大利细面条。TAN等研究者用甜马铃薯和绿豆淀粉分别制作的面条【4副。Yuan等(2008年)【46】发现:发酵显著提高了玉米面条的品质。“【47】研究了水分,食用胶,淀粉等成分对面团流变特性的影响以及与方便面品质之间的联系。卢晓黎等【48】通过添加复合亲水胶体、采用预糊化工艺,研究了纯玉米挂面的制作工艺及配方。Sozer研究了米粉糊化度以及瓜尔胶、蛋白粉和酪蛋白对米粉面条面团流变学特性的影响【491。Umerie将香附子的地下膨胀块茎通过精细研磨或分离出淀粉,制作淀粉面条唧J。1.5本课题的立体背景及意义燕麦具有较高的营养价值和市场开发前景,但在我国,燕麦食品目前主要作为特殊食品在产地消费,与国外相比,我国在燕麦的营养与加工方面的研究起步较晚,近十几年才被较多地关注。因此,在借鉴国外燕麦食品的基础上,结合我国饮食习惯,大力开发方便、营养的中式传统燕麦食品是摆在食品研究者面前的一项严峻课题。本文通过研究TGase和外源蛋白对燕麦面团的功能特性如热机械学、流变学和热力学特性等的影响,从而实现了对燕麦面团相关特性的改善,并开发出了高蛋白含量的燕麦面条,这将有利于为燕麦产品的开发和加工提供良好的基础理论指导和数据支撑。而且,随着人们健康和保健意识的不断增强,无面筋食品的市场需求会越来越大。无面筋燕麦面条的开发,不但使得CD患者的无面筋饮食多样化,而且为人们日常的膳食提供了营养健康的选择。41绪论本课题是加拿大农业部国际交流与合作项目(CCSIC.Food-00107)和国家燕麦产业技术体系建设专项经费资助(nyeytz.14)的一部分。1.6本论文的研究方法和主要研究内容1.TGase对燕麦面团热机械学、动态流变学及热力学特性的影响2.外源蛋白对燕麦面团热机械学和动态流变学特性的影响3.TGase对含外源蛋白的燕麦复合面团热机械学及动态流变学特性的影响4.基于TGase和外源蛋白的高蛋白无面筋燕麦面条的开发江南大学硕士学位论文2材料与方法2.1材料与设备燕麦粉由内蒙古兴达精莜面加工厂提供。转谷氨酰胺酶(TGase,酶活100U/g)由泰州一鸣精细化工有限公司提供d面筋蛋白,大豆蛋白,蛋清蛋白分别由以下公司提供:山东冠县瑞祥生物科技开发有限公司、山东股神集团和江苏南通康德生物制品有限公司。HPMC由浙江湖州展望天明药业有限公司。其他试剂为分析级及以上。Lincln.nebc和面机美国NATIONALMAF.CO公司;酶流变分析仪(Mixolab)法国Chopin公司;AR-1000流变仪英国TAInstrument公司;Pyris1dsc差示扫描量热仪美国perkinElmer公司;AnkeTGL-16G离心机上海安亭科学仪器厂;家用面条机龙口市复兴机械有限公司;SP-752紫外分光光度计上海光谱仪器有限公司:TA—XT2i英国StableMicrosystems公司;电泳仪北京六一仪器厂;快速粘度分析仪(RVA)澳大利亚NewportScientific公司;飞鸽牌离心机上海安亭科学仪器厂;Lincoln,nebi搅面机美国NATIONALMFG公司。2.2实验方法2.2.1燕麦粉和外源蛋白成分的测定燕麦粉和外源蛋白(面筋蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白)的基本成分测定包括水分、灰分、粗蛋白含量都参照AACC法15lJ测定(AACC44.15A,AACC08.01,GB5511.85)。燕麦粉中葡聚糖含量的测定参照吕耀昌等【52J提供的方法,用从纤维酶中提纯的13.葡聚糖酶测定了燕麦中13.葡聚糖的含量。2.2.2燕麦及外源蛋白.燕麦复合面团的制备在制作燕麦面团或含TGase的燕麦面团时,添加70%(w/w,以燕麦粉质量计)的水,而在制作含外源蛋白的燕麦复合面团以及加入TGase时,为使燕麦粉在添加5%,10%,15%(w/w,以燕麦.夕h源蛋白混合物质量计)外源蛋白(面筋蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白)后各组分能充分水化,因而采用90%的添加水量。将混合粉在和面机中搅拌均匀,然后加入水,搅拌4min,取出面团,用保鲜膜包裹后,松弛25min,待用。分别以添加TGase和任何外源蛋白的燕麦面团为参照样品。2.2.3燕麦面团热机械学特性的研究采用酶流变分析仪来研究燕麦面团的搅拌和面糊特性。酶流变分析仪可实时测定搅拌臂在搅拌样品时受到的扭矩,因而可测定其物理化学特性的变化。同时该设备可用来分析加热冷却过程中蛋白质网络及淀粉的性质。检测时,设定面团的总质量为909。然后按照达到最佳稠度(最大扭矩C1为1.1Nm)的要求加入一定量的粉和水。测试的初始温度为30℃,保温8min,然后以40C/min的速度升温至90℃,保温8min后,再以4℃/min的速度降温至50℃。搅拌速度始终为80rpm。每个样品重复两次操作。图2.1为实验获得的典型的酶流变分析仪图谱,左纵坐标显示为扭矩,右边为面团温度,横坐标为测定时问。由实验曲线可得剑以下参数根据。“:吸水率即使而团产生1.162材料与方法±007Nm扭矩所需的加水量:面团形成时间(T1)即在30℃下达到最大扭矩(CI)所需时间:稳定性是面团所产生的扭矩保持在1iNto的时间;晟小扭矩(c2)为在面团形成过程中受到机械或热力作用时的最小扭矩值:蛋白质弱化即在30"C时的最大扭矩与最小扭矩的差值:峰值扭矩(C3)即面团在加热阶段产生的最大扭矩;c4为加热时的最小扭矩以及冷却至50℃的扭矩c5;T1、T2、T3、T4和T℃1、r℃2、T℃3、T'C4分别为扭矩c1、c2、c3、c4所对应的测定时间以及面霞温度(如图1所示)。烹煮稳定性用C4/C3表示;回值为c5.c4。此外,曲线中扭矩的升降斜率表示为d,0,Y,分别对应三个角的tan值,a表示的是蛋白质随之温度稳步上升发生的弱化:0表示淀粉的糊化;Y表示淀粉的破损。以上重复操作两次。Fig.2-lTypicalm…m%hnni∞l囤2-1.典型的醇流主分析仪图谱Clll、.efromMbohb2.2.4燕麦面团的动态流变学分析参照Marco和Rosell[硎所采用的方法,进行一定调整后,对面团流变学特性进行测定。切取--d'块面团放在流变仪(AR一1000)平台上,降下平板,设定间距,切去多余面团,为防止水分蒸发,加矿物油密封,并在平台上平衡5min,使残余的压力松弛。以动态测量模式(OscillatoryMode)下的应力扫描(StressSwe印)程序确定面团的线性粘弹区,因为只有在此范围下,应力才不致于破坏面团的结构。测定条件为:04era平行板,平行板间距lmm,频率为10Hz,温度为30'C。确定线性粘弹区后,再用频率扫描fFrequencySweep)程序研究面团流变学特性(弹性模量G’和粘性模量G”)的影响,频1—10Hz。率变化范围:02,2.5燕麦面团的热力学特性测定采用差示扫描量热仪(DSC)测定燕麦面团的热变性温度和焓变。取9mg面团加入样品盒中后密封,以空的样品盒为参照。扫描温度范围:30.110"C,升温速率:10"C/rain。江南大学硕士学位论文2.2.6游离真基的测定为了测定TGase的作用大小,对燕麦面团中的游离氨基进行了测定。该方法的主要机理是:伯胺基与O.邻苯二甲醛(OPA)之间发生反趔”】。分别取含不同量TGase的面团0.29,加入2mlHCI(0.1M,pH1.O),涡旋使其混合均匀后,在10,000rpm下离心10min。取0.1ml上清液,加入2.5mL含有2.巯基乙醇溶液的OPA试剂,反应2min后,用紫外分光光度计在340nm处测定吸光度。重复三次。OPA试剂的配置:取50mL四硼酸二钠缓冲溶液(O.1M,pH9.5),5mL20%十二烷基硫酸钠(SDS)溶液,80mgOPA(溶于2ml95%乙醇),0.2mL2.巯基乙醇,用蒸馏水稀释至100mL。OPA试剂需在使用前配置并用棕色瓶在4℃下进行保存。2.2.7蛋白质问的交联SDS.PAGE1.蛋白质的提取盐溶性蛋白(球蛋白/清蛋白):取0.59面团,加入1.5ml洗后,用作醇溶蛋白的提取。醇溶蛋白:取上述沉淀物,加入1.5ml60%乙醇(v/v),其余操作同上。谷蛋白:取上述残留物,加入1.5mlSDS样品缓冲溶液(62.5IIlMTris-HCI,pH2.3%(w/v)SDS,10%(v/v)甘油,5%(v/v)2一巯基乙醇)2.电泳分析6.8,0.4MNaCl涡旋5min,然后离心(10,000rpm,5min),收集上清液,-10℃下保存。取沉淀物用蒸馏水进行冲在还原条件下,用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)来研究TGase对不同燕麦粉蛋白质片段的作用以及TGase对含不同外源蛋白的燕麦复合面团中蛋白质片段的作用。整个电泳胶板由5%的浓缩胶(pH6.8)和12%的分离胶(pH8.8)组成。取20uL蛋白样品加入10uL样品缓冲溶液(0.01MTris—HCl,pH6.8,包括10%(w/v)SDS,5%(v/v)巯基乙醇,10%(v/v)甘油,0.1%(w/v)溴芬蓝),在沸水中煮4min,离心(4000rpm,10min)后,取15|IL注入胶板中,将胶板与电泳仪相连接,进行实验。前20min采用的电流为12mA,之后增大至26mA。所需时间约为2.5h。电泳结束后的胶板置于考马斯亮蓝中进行染色,然后用10%冰醋酸溶液进行脱色。2.2.8糊化特性的测定根据Bhattacharya,Zee和Corke所建议的方法睛71,采用快速粘度分析仪(RVA)对不同配方的燕麦混合粉的糊化特性进行了测定。主要测定参数如下:峰值粘度,衰减值,最终粘度和回值。2.2.9面条制作配方的确定在燕麦粉中分别添加5,10,15%(w/w,以混合粉的质量计)的谷朊粉,经预实验发现,仅当谷朊粉的添加量为15%时,才能形成连续的面团结构,用于制作面条(配方I)。为制作无面筋的燕麦面条,用大豆蛋白和蛋清蛋白来取代配方I中的谷朊粉,并辅助添加4%HPMC。其中,将大豆蛋白和蛋清蛋白按一定比例添加到燕麦粉中,燕麦粉:大豆蛋白:蛋清蛋白=85-15:0或85:5:10或85:0:15(以燕麦.夕}、源蛋白混合物质量计)。预试验结果表明:使用15%大豆蛋白全部取代配方I中的谷朊粉,所82材料与方法获得的面团在面条制作过程中,无法压制成片。而含10%和15%蛋清蛋白的面团则可制作成面条,分别为配方III和V。与以上相对应的添加了TG的配方分别为配方II,Ⅳ和Ⅵ。制作面条的详细配方如表2.1所示:表2-1制作面条的基本配方Table2.1oatflournoodlesformulation配方IIIIIIIVVVI燕麦粉’面筋蛋白‘蛋清蛋白‘大豆蛋白‘TG?8e‘一1HPMc’水…j|咏858585858585l嚆|’lI|‰|‰|飞|飞1515一一10101515一一55一545460605656———一——414一一一4l4‘以燕麦一外源蛋白混合物质量计。“制作面条的最佳加水量由经验丰富的专家根据面条制作过程中面团的表现,压片特性和操作特性,通过反复试验所确定.2.2.10面条的制作及品质测定根据按下表中的原料配方制作面条。在混合粉中加入溶解了相应量的食盐的水,用手和面5min。用压面机在轧辊间距2.5mm处压片,然后在合片,重复操作3次后,将面片放置在30C下,静置30min。然后把轧辊间距依次调至2.04,1.65和1.10mm,将面条压薄,每道压片3次。最后将面片切成2.Omm宽、220mm长的细长面条束、晾干。不同配方的面条各两份以进行其他性质测定。2.2.1l面条的烹煮品质取挂面259,放入盛有500ml开水的容器中,用可调式电磁炉加热,保持水的微沸状态,从2分钟开始取样,然后每隔半分钟取样一次,每次一根,用二块玻璃片压扁,观察挂面内部白硬心线,自硬心线消失时所记录的时间即为烹煮时间。根据approved66-50(AACCI,2000)畸1钡0定面条的烹煮损失和烹煮得率。2.2.12面条的质构测定取209干面条在500ml烧开的开水中煮制至最佳煮制时间,然后捞起在冷水中冲淋冷却。每种煮熟的面条样品取两份,从煮制完成起计时5min内采用质构仪(TX-XT2)进行全质构测定。三根面条为一组,平行放置在金属平台上,用1.5mm的金属刀片交叉切压两遍,压制高度为面条原高度的70%,刀片下降速度为1.Omm/sec。2.2.13熟面条的感官评定面条煮熟后冷却5min,然后进行感官评定。根据SB/TIOl37-93嘲1,挑选5位经过培训的人员对熟面条的色泽,表观状态,质构(包括硬度,粘弹性,以及光滑性),和口感进行评分。method9江南人学硕.I:学位论文2.3数据收集和统计实验中测定所得的数据统计使用SASV8软件及Micro进行分析。softofficeExcell2007lO3结果与讨论3结果与讨论3.1燕麦粉与外源蛋白的基本组分燕麦粉中水分,蛋白质,灰分和B.葡聚糖的含量分别为9.6,7.6,0.9和4.8%。表3.1显示了三种外源蛋白的基本组分。表3-1三种外源蛋白的组分含量Table3-1Proximatecompositionoftheextrogenousproteins+由差额计算3.2TGase对燕麦面团热机械学、动态流变学和热力学特性的影响TGase对燕麦面团热机械学特性的影响Mixolab可测定燕麦面团中蛋白和淀粉在机械剪切应力和温度双重影响下特性的3.2.1改变。前段(C1、C2、Q)主要表示面团中蛋白质组分的特性,后段主要表示面团中淀粉组分的特性。表3.2TGase对燕麦面团热机械特性的影响Table3-2TheeffectofincreasinglevelsofTGaseonthethermomechanicalpropertiesofoatflour带有不同的字母的数值存在显著的差异(p郢.05)Mixolab测试仪所显示的参数经变量分析(ANOVA)后,从而获得TGase对燕麦面团热机械特性的影响。由实验结果可知;燕麦粉具有较高的吸水率,这主要是由于燕麦粉中膳食纤维含量较高。在保证最大扭矩C1为1.1±0.07Nm的条件下,随着TGase添加量的增多,吸水率逐渐减少,该结果与Basman的测定结果一致【571。而面团的形成时间和稳定性则增加了,这表明添加TGase,增强了燕麦面团的筋力,使面团的耐搅打性增加,这可能是因为TGase促进燕麦蛋白间的交联,使蛋白质网络结构更稳定了。与燕麦蛋白相比,TGase对燕麦中淀粉的影响要小得多。TGase的添加可增大面团的峰值扭矩C3,这也可能归结于TGase对吸水率的影响。面粉糊的衰减值与烹煮稳定性即淀粉11江南人学硕.1:学位论文易煮制性有关。回值描述的是淀粉的凝胶化过程,由于加热处理,使直链淀粉从淀粉颗粒中释放出来,从而促进了直链淀粉重结晶。淀粉分子间特别是直链淀粉相互结合,形成了凝胶结构。该过程与淀粉分子的老化和重排相关。在谷物类中,回值越低,表明淀粉老化率越低。添加TGase对燕麦粉回值和烹煮稳定性都没有显著影响,仅当TGase添加量达到1.5%时,才对其烹煮稳定性有一定的提高。3.2.2TGase对燕麦面团动态流变学特性的影响图3-1不同添加量TGase对燕麦面团流变性G’(弹性模量)和G。(粘性模量)的影响:◆O%;1%;△1.5%(以燕麦粉质量计)■0.5%;·1%;▲1.5%;◇O%;口0.5%;OFig.3-1ThetheologicalpropertiesofoatdougheffectedbyaddingdifferentlevelsofTGase动态流变学特性在很多食品的生产制作中是十分重要的,它关系到产品的机械加工特性,加工条件及最后成品的品质。面团的粘弹特性主要依赖于连续的蛋白质相;因此,由于TGase的作用,使得蛋白质平均分子量增加,这将会弹性和粘性模量增加。采用动态流变仪对添加含有不同量TGase的燕麦面团的粘弹特性进行了研究。测定结果显示:在测定频率范围内,当增加TGase添加量时,燕麦面团的弹性模量(G’)始终要高于粘性模量(G”),且随着TGase添加量的逐渐增加,G’和G"都有明显增大,因而可以认为,TGase促进了燕麦蛋白间的交联,形成了网络结构,从而增加了面团的粘弹性。该结果与Renzetti等∞1的测定结果一致。复合模量lG木l综合了G’和G"[(G木)2:(G’)123结果与讨论2十(G”)2],IG木I增大表明燕麦面团的抗形变能力增加。Larre等也报道了添加TGase可使较弱的面筋筋力增吲241。3.2.3TGase对燕麦面团热力学特性的影响通过DSC可测得TGase对蛋白质变性温度影响,但面粉则是一个较之单个的蛋白更为复杂的体系。表3.3表示采用DSC测定的TGase对燕麦面团热力学特性的影响。燕麦面团在60--一70"C的温度范围内出现了一个吸热峰。有研究报道【58】:在用DSC测定仅加有水的小麦粉的热特性时,蛋白质变性的温度可能接近淀粉糊化的温度,因而在用DSC检测面粉样品时,蛋白质变性的吸热峰可能被淀粉的糊化峰覆盖了。与空白样品相比,添加了TGase的燕麦面团起始转变温度To和峰值转变温度Tp都稍有增加,但不显著,这说明样品的热稳定性增加了。值得一提的是,面团样品的热焓(AH)在添加TGase后有了显著增大。面粉不是由单一的物质组成,因此焓值的变化反映的是样品中所有成分的共同转变。该结果与AHN,ⅪM,和NGl59】所得到的结果一致,他们认为:大豆粉以及大豆粉-/J、麦混合粉中由于蛋白质含量高,AH下降了。在Larr6等人【删的研究中提到经TGase处理过的面筋具有较高的热稳定性,主要是由于原本所形成的面积网络结构与酶促进形成的共价交联共同作用,使其对温度不敏感。表30TGa跎对燕麦面团热力学参数的影响Table3_3ThermalparametersoftheoatdoughwithdifferentamountofTGasebyOSC带有不同的字母的数值存在显著的差异(p<O.05)3.2.4TGase对燕麦面团中游离爨基的影响TGase催化蛋白质上赖氨酸残基上的e.氨基与谷氨酸残基上的Y.羧胺基团进行反应,从而使蛋白质间形成共价交联。在此反应中,由于游离氨基的卷入,会导致氨基量的减少,而这些基团的减少也就能显示TGase对交联反应的催化作用。Gujral和RoseU[31】也曾报道了在谷物蛋白中添加TGase,会导致游离氨基的减少。TGase对蛋白质的修饰作用导致游离氨基含量减少,通过测定含不同TGase添加量的燕麦面团中游离氨基的量来研究TGase的作用大小(图3.2)。由图中可以看出,当添加1.O%的TGase时,游离氨基的量急剧下降,但进一步增大TGase的量,游离氨基量降低的趋势不明显。类似的结果在Gujral和Rosell的报道【3l】中也有出现过,但是G川ral等认为随着酶反应的进行,反应底物中赖氨酸的逐渐消失,大米中赖氨酸量的不足最终了添加高剂量TGase的作用。但由于燕麦蛋白中含有较丰富的赖氨酸,因而猜测,当TGase的量为1.5%时,游离氨基的量没有进一步明显降江南^学顺l学位论i低,可能与实验所用到的燕麦样品中蛋白质含量较低有关,了酶的作川。昕在之前的酶对燕麦面剧流变学特性影响的测定中也显示,晦的添加量并非越大越好,当其达到一定的剂量时,对面团的影响会减小。OOO0墼芸督;1蔫O0005101STGase添加量(%.以燕壶粉质量计)围3-2车同量的TGase对燕麦面团中醇离氯基的影响.Fig.3-2Theeff舵tofTGaseOiltheamountoffreeaminogroupinoatdough不同的字母表示其存在显著差异(p‘005)3.2.sTGase对燕麦蛋白质片段的影响勰妻羞W霈翳Ⅲ徽—圈圉3_3添如1.0%TGase【泳遘3,5,7)对燕麦不同蛋白质片段电泳图的影响(1蛋白标样2~3盐溶性蛋白45醇溶蛋白6—7各蛋白)Fig-3·3SDS-PAGEanalysisofproteinfractionsinoatdolJghwithoutandwithl.0%Tgase图3-3显示的是添加10%的TGase对4i同燕麦蛋白片段的电泳条带的影响。大量的研究证明,TGase可催化多种蛋白质间的交联,通过共价键的生成,形成了高分子量的聚合物,使得某些蛋白条带强度减少或消失,而使不能进入胶板的蛋白质物质增多,这都表明蛋白质问形成了交联”。啦l。从图中可以看出,燕麦中盐溶性的球蛋白和清蛋白分子量丰要集中在分子量为23.25和32—37kDa范围内(泳道2和3),分别对应燕麦球蛋白单体中的酸性和碱性多肚[64lk经TGase处理后,电浊条带强度发生了明显变化(泳道2),两个蛋白条静,A部3结果与讨论分)几乎完全消失了,这可能是低分子量的蛋白质间通过二硫键和非二硫键交联成高分子量的片段,无法在原来的提取条件下进行提取,也有可能是球蛋白和清蛋白片段与其他蛋白片段如谷蛋白进行了交联。Siu,Ma和Mine的研究【6I】也显示了TGase对燕麦球蛋白的聚合作用,且随着球蛋白与TGase作用时间的延长,可以明显看到浓缩胶和分离胶顶部的蛋白条带逐渐增加,但从该电泳结果中,没到看到类似情况。醇溶蛋白的电泳条带强度在添加TGase后也有微弱地减少(蛋白带4和5),但不是很明显,这主要是由于燕麦蛋白中醇溶蛋白含量少,仅占10—20%。随着低分子量的蛋白质片段的减少,形成了高分子量的蛋白质聚合体。通过比较泳道6和7可以看出,当添加TGase后,谷蛋白低分子量部分(B部分)的蛋白条带强度降低了,相反地,浓缩胶和分离胶顶部蛋白条带(C部分)强度增加了,这可能是由于TGase的催化作用,使得低分子量的蛋白质片段聚合成高分子量的蛋白质多聚体,由于其分子量太大,而无法进入胶板。3.3外源蛋白对燕麦面团热机械学、动态流变学及热力学特性的影响3.3.1三种外源蛋白对燕麦面团热机械学特性的影响表3-4a三种外源蛋白对燕麦面团热机械学特性的影响Table3-4aTheeffectofproteinsonthethermomechanicaipropertiesofcompositeoatdough参照样面筋666877l,O13C9b29aO168O1121172COb2a7bOaOa2a3b5bOOOOOOOOOO5565a64a61a469643364749bOOOOOOOOOO5548C5Ob52b5bC17Oa一O.050-0.054a-0.052a-0.095a-0.046a-0.037a-0.032b-0.052ba545454525453蛋白a3a4a6bC1a6b7a4b5b5a1b5a大豆蛋白77885C59a57b53d51a3b7a52,Oa55a6ab蛋清蛋白575O455b2Ca534a62ab55b4,‘9a54a52529b-0.024a—O.017a3d3bC在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著的差异(P<O.05)(均以未添加蛋白质的空白样品为参照)三种外源蛋白都会对燕麦面团的吸水率产生显著影响。含大豆蛋白和面筋蛋白的燕麦面团吸水率增大,且随着添加量的增大而增加,当分别添加15%大豆蛋白和面筋蛋白时,可使吸水率提高30%和15%,蛋清蛋白则相反,当添加量为15%时,吸水率下降了31%。这些差异可归因于外源蛋白的不同来源和特性。大豆蛋白具有良好的持水性,而面筋蛋白的添加直观增加了燕麦面团中面筋蛋白质含量,故会使得吸水率增大。添加外源蛋白会对燕麦面团形成时间和稳定性产生很大的影响。在面团中加入面筋蛋白,随着添加量的增加,使得面团形成时间有最大程度地增加;面筋蛋白还可显著(P郢.05)增加燕麦面团的稳定时间,但当添加量增大到15%时,其对该参数的增大程15江南人学硕士学位论文度反而降低了,这可能是由于高含量的面筋蛋白易水化成小面筋颗粒,破坏了面团结构的连续性【651。此外可观察到,在机械力和热应力的双重作用下,含有面筋蛋白的燕麦面团扭矩下降最快,显示为最小的C2值,从而可在该样品中观察到最大的蛋白质弱化度。面筋蛋白的特性可解释这一现象,燕麦粉与面筋蛋白的混合物经搅打成面团后,相互作用连成一体从而增加面团耐揉性,提高面团搅拌耐力,但这种结构在机械力与温度的双重作用下不稳定,使该样品显示了较大的蛋白质弱化度,该变化趋势与Q呈现的结果一致。而在燕麦面团中添加蛋清蛋白同样可显著(PSO.05)增大面团形成时间,该结论与Bonet,Blaszczak和Roselll24】的研究结果一致。当蛋清蛋白的添加量为5%时,可获得最大的面团形成时间,但随着添加量的进一步增大,该参数反而下降了,这可能要归因于蛋清蛋白的凝胶化特性,但随着添加量的增大,其对燕麦蛋白的稀释作用使得面团形成时间有所下降。蛋清蛋白对燕麦面团的稳定性也有一定的增加。表3-4b三种外源蛋白对燕麦热机械学特性的影响Table3-4bTheeffectofincreasinglevelsofproteinsouthethermomechanicalpropertiesofcompositeoatdough釜茏量/%参照样0面筋51015峰值扭矩mN/3性C5C4/C3mcN/回1.981.95b1.97ab1.90c1.79b1.83ab1.65b2.22b2.51a2.53a0.71O.74aO.72a0.70aO.73aO.72aO.73a0.82cO.96b1.12a轰煮稳定-c4/Nm0.380.36aO.38aO.39aO.33aO.32aO.29aO.50b0.50bO.87a斜率D一’0.302O.543a0.534a0.367bO.279bO.356a0.245bO.458a0.233cO.438a斜率Y~’-0.092—O.018a-0.117b-0.130b-0.054a-0.062a-0.048a—O.059a-0.059a-0.078b蛋白大豆蛋白51015蛋清蛋白51015在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著的差异(P<0.05)(均以未添加蛋白质的空白样品为参照)目前,关于添加各种添加剂如亲水胶体可改变淀粉糊化特性的研究报道已有很多[66制】,但蛋白质对此特性的影响,相关的资料几乎没有。通过Mixolab对燕麦面团中淀粉成分的理化特性包括峰值扭矩C3,烹煮稳定性,回值等进行分析,可观察到添加不同外源蛋白对燕麦面团这一特性的影响。其中,面筋蛋白对温度和机械力作用下的燕麦面团特性影响最小,蛋清蛋白则最大。蛋清蛋白使得峰值扭矩C3显著(P9.05)增加,且随着添加量的增大而增大,这可能归因予蛋清蛋白的凝胶化特性,同样的趋势发生在蛋清蛋白对燕麦面团烹煮稳定性的影响。而大豆蛋白则会使峰值扭矩下降。Bonet等研究者报道:在含有蛋清蛋白和大豆蛋白的小麦面团中同样观察到峰值扭矩的增加,但二者都对烹煮稳定性无显著影响Ⅲ,。163结果与讨论在对淀粉进行单独研究时,回值通常用来描述直链淀粉链的重结晶性,但在本实验中,该参数会受到外源蛋白中变性蛋白老化的影响。与未添加外源蛋白的参照样品相比,添加蛋清蛋白会使得回值有较大程度的增加,而添加大豆蛋白则使得回值有稍微的降低。该结论与Marco和Rosell的一致唧1,这主要归因于不同来源蛋白质的特性差异,蛋清蛋白在常温下不容易聚合,但在高温下容易结胶,而使得冷却时粘度增加即回值;Boner等的研究结果心们则不同,他们报道:添加大豆粉会使得小麦面团回值增大,而添加蛋清蛋白反之,其原因可能为大豆粉中油脂成分对直链淀粉老化的影响以及蛋清蛋白的乳化特性对此产生的影响。这种差异可能是由于外源蛋白的加工工艺和组成成分不同所造成的。机械应力和热处理对面团的整体影响可用不同斜率表示。参数Q表示机械应力和轻度热处理对面团的双重作用。而参数13和Y则分别显示了面团在加热和保温90℃时的变化,因此与淀粉的变化密切相关。添加大豆蛋白和蛋清蛋白使得Q增大即减小面团中蛋白质的弱化,面筋蛋白则反之,该结果与对蛋白质弱化度的分析一致。含蛋清蛋白的燕麦面团具有较大的B值,这可能是由于蛋清蛋白的凝胶作用对峰值扭矩的增加。3.3.2三种外源蛋白对燕麦面团动态流变学特性的影响不同频率下添加不同量外源蛋白对燕麦面团动态流变学特性的影响如图3-4a,b,c所示。在研究的所有样品中,弹性模量都要大于黏性模量,即G’>G”。混合外源蛋白的燕麦面团,其粘弹特性会发生显著变化。面筋蛋白和大豆蛋白都使得面团的流变学参数G’和G"增加,蛋清蛋白则相反。其影响程度主要依赖于不同蛋白质的不同特性。添加大豆蛋白的面团有着最高的G’和G”,这可能与其对吸水率的影响有关。在燕麦面团中添加大豆蛋白会使得吸水率大大提高,因而在相同加水量(90%,w/w以面团中质量计)的条件下,获得使面团获得更好的粘弹性。该结果与Dogan等一致【691,他们研究发现,较之乳清蛋白和蛋清蛋白,当在玉米小麦糊中添加大豆蛋白时可获得更高的粘度,并将原因归结为大豆蛋白本身所具有的较高的持水力。添加面筋蛋白可一定程度地增大燕麦面团的G’,且随着面筋蛋白添加量的增多的增大。添加面筋蛋白同时会增大面团的G”,但当面筋蛋白的添加量达到10%时,这种增大的趋势减小了。在固定加水量的条件下(90%,w/w以燕麦-夕f、源蛋白混合物质量计),添加蛋清蛋白后所得到的面团的G’和G"值都明显较小,且随着蛋清蛋白添加量的增大,面团的流变学特性降低了。值得注意的是,水分添加量对面团的流变学特性的测定起着关键性的作用【701。Marco和Rosell[20J研究发现:在相同的加水量条件下(90%),大米粉中添加5%的豌豆或大豆蛋白可显著增加G’和G",添加蛋清蛋白和乳清蛋白则会产生相反的结果。但在他们发表的另一篇文章中f71J提到:由于采用了不同的加水量,从而出现了不同的结果。17江南大学硕l:学位论文一——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一■》◆O妻qb曼●◇●口1絮高F———————————韫i——————————吲咖fr·quency(}怔,a■》◆o墓qb罟●◇●口秆簟¨嘲'cyI}乜)b》oq量◇口froqtmr‘yr(№’C图3-4a,b,c.三种外源蛋白(面筋蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白)对燕麦面团动态流变学特性G’(弹性模量)和G。(粘性模量)的影响:◆0%;●5jl;O10jI;▲15%;◇0%;口5jl;0lO%;△15%Fig.2a,b,cTherheologicalpropertiesofoatdoughwithdifferentextrogenousproteins183结果与讨论3.3.3三种外源蛋白对燕麦面团热力学特性的影响通过DSC可测得三种外源蛋白质对面团热力学特性的影响。在所有测得的DSC图中,都只显示了一个吸热峰,这可能是由于与燕麦面团本身的峰值温度相比,添加蛋白质对峰值温度的影响要小得多。有研究报道【67J在用DSC测定仅加有水的小麦粉的热特性时,蛋白质变性的温度可能接近淀粉糊化的温度,因而在用DSC检测面粉样品时,淀粉的糊化峰可能会覆盖蛋白质变性的吸热峰。面筋蛋白的添加对面团的热力学特性无显著影响。该结果与Mixolab曲线分析结果一致。含有大豆蛋白和蛋清蛋白的燕麦面团的峰值温度和终止温度升高了。在Kobylafiski等人【72】的研究中也得到了类似结果。他们发现:在混合了25%木薯淀粉的玉米粉中添加不同水平的HPMC和蛋白粉,研究其对该无面筋面团热转变温度的影响,DSC测定结果显示蛋白粉的添加对起始温度无显著影响,但会影响淀粉糊化的峰值温度和终止温度。这可能是由于蛋白质和淀粉的峰值温度发生在同一温度范围内,因此,蛋白质的变性和凝胶化过程会与淀粉糊化过程竞争水分。在凝胶化过程中,蛋清蛋白使得一部分水固定,减少了供淀粉糊化所需的水量。而凝胶相中包含着部分淀粉,其粘度的增加会进一步阻止淀粉颗粒间水分的迁移。添加15%的大豆蛋白和蛋清蛋白使得样品的变性温度范围(△Td)分别增加了27.8%和22.6%。表3-5添加不同量的外源蛋白对DSC测定的燕麦粉热力学特性的影响Table3-5ThermalparametersoftheoatdoughwithincreasinglevelsofproteinsbyDSC在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著的差异(P<0.05)(均以未添加蛋白质的空白样品为参照)Mohameda和Rayas.DuarteP报道【73】:面筋蛋白量的增加会使得热焓值△H降低,这是因为面筋蛋白使得供淀粉糊化所需的水分减少,降低了淀粉的糊化度,导致△H降低。但在杜伦(durum)d、麦淀粉样品中添加0,5,10和20%的面筋蛋白对△H无显著影响,这与本文中关于面筋蛋白的研究结论一致。在燕麦面团中添加大豆蛋白和蛋清蛋白还在一定程度上增大了△H,这可能要归因于大豆蛋白和蛋清蛋白较好的凝胶化特性。19江南人学硕’{:学位论文3.4TGase对含外源蛋白燕麦复合面团热机械学及动态流变学特性的影响TGase对含外源蛋白的燕麦复合面团热机械学特性的影响由表3.5a可知,添加TGase,会对含有不同外源蛋白的燕麦面团的热机械学特性产3.4.1生不同的影响。在所有样品中,随着TGase添加量由0.5%增加到1.5%,样品的吸水率都会有所降低。Wu和Corke认为,由于TGase的作用使得谷氨酸和赖氨酸之间发生交联,减少了亲水性氨基酸,从而减少了暴露在外的亲水剧74】。在含面筋蛋白的燕麦面团中,添加TGase对面团形成时间无显著影响,但会降低蛋白质弱化度,相应的面团稳定时间也增加了。这可能是因为TGase促进蛋白间的交联,使得蛋白质网络结构更稳定。TGase使得含大豆蛋白的燕麦复合面团形成时间显著增加,同时增大了面团的稳定性。与前两者相比,TGase对含蛋清蛋白的燕麦面团的影响较小,添加TGase仅对面团稳定时间有一定的增大,其他参数变化不显著。Han和Damodaran认为:TGase促进不同蛋白质问进行交联,可能主要取决于蛋白质底物对酶活性位点的热力相容性有关【75】。表3-5aTGase对含不同外源蛋白的燕麦复合面团热机械特性的影响Table3-5aTheeffectofincreasinglevelsofTGaseonthethermomechanicalpropertiesofoatdoughwithdifferentextrogenousproteinsOO577,O,21a888811l2lL1LOOOOO0OOOOO615l53a696b352a545454a443a一OOOO95aO72aO83aO93aO32aO43aO44aO46aOl7bO32aO19aO39aaCa56a545458b59554a一"面蛋%筋白11O57573858a6bC1.O1O355678884a3aaa一57b53a52a57a52a56a61a64a59a555353535652555455a一O一.OO7a.5b1aa6bbO,,ObOO5O5838282452b97Ca一”大蛋%豆白ll5a1a一O一O一O一O一O一OCaa5a.OO3a9b5b3bb4aa5O54343437a5a9a52a5a9a5a"蛋蛋%清白1l53a55a勉她妇阢孙她姚爰协孙锄O在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著性差异(P<0.05).通过Mixolab对燕麦面团中淀粉成分的理化特性包括峰值扭矩C3,烹煮稳定性,回值等进行分析,可观察到:TGase对面团中淀粉的特性影响不如其对蛋白质特性的影响大。添加TGase,使得含面筋蛋白的燕麦面团在加热时的峰值扭矩即C3有所降低。这可能是由于TGase交联作用产生的蛋白质网络结构包裹住了部分淀粉,降低了样品中淀粉的糊化程度。TGase对含大豆蛋白的燕麦复合混合面团无显著影响。在混合了蛋清蛋白的燕麦面团中,随着TGase量的增大,C3和回值显著增加,而烹煮稳定性有所降低。Collar和Bollan报道:在小麦面团中添加TGase达O.5%时会使得峰值粘度和最终3结果与讨论粘度‘761。而Marco和Rosell研究发现:TGase对大米.蛋白粉混合物的RVA参数没有任何显著的影响【201。这种差异可能要归因于不同蛋白质底物的特性差异。表3—5bTGase对含不同外源蛋白的燕麦面团热机械特性的影响Table3—5bTheeffectofincreasinglevelsofTGaseonthethermomechanicalpropertiesofoatdoughwithdifferentextrogenousproteins在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著性差异(P<0.05).3.4.2TGase对含外源蛋白的燕麦复合面团动态流变学特性的影响不同频率下添加不同量外源蛋白对燕麦面团动态流变学特性的影响如图3.5a,b,C所示。在含面筋蛋白的燕麦面团反应,随着TGase的增加,G’和G”都有所增大,因而可以认为,TGase促进了燕麦蛋白间的交联,形成了网络结构,从而增加了面团的粘弹性,该结论与Larr6等研究者口刀的研究结果相似,他们认为:面筋蛋白的主要变化是由于TGase的交联作用引起的新共价键的形成,会对样品的流变学特性产生很大的影响。当其添加量达到1-5%时,这两个流变学参数反而降低了。这可能是由于面筋蛋白和燕麦粉中都含有较多的谷氨酸,而相对的参与交联反应的另一反应底物赖氨酸含量较低,从而了TGase的进一步作用。在大豆蛋白一燕麦复合面团中添加TGase对其粘性模量G"的影响较之弹性模量G’大,添加1.5%TGase使得G"有最大程度的增加。含TGase的蛋清蛋白一燕麦复合面团中G’和G"都有一定地增加。但当添加量由1.0%增加到1.5%时,这两个参数反而都降低了。可以看出,TGase对含面筋蛋白的燕麦混合面团影响最大。Marco和Rosell发现,在大米一蛋白粉混合面团中添加TGase只对面团的弹性模量产生一定的影响,而其他参数没有明显差异啪,。2l江南人学硕.I:学位论文frequency‘№labC图3-5a,b,c.不同添加量TGase对含外源蛋白(a.面筋蛋白,b.大豆蛋白、c.蛋清蛋白)的燕麦面团动态流变学特性G'和G“的影响:◆O%;■O.5%;·1.O%;▲1.5%;OO%;口O.5%;O1%;A1.5%(以燕麦-外源蛋白混合物质量计)Fig-3-5a,b,cTheeffectofTGaseontherheologicalpropertiesofoatdoextrogenousproteins3.4.3TGase对舍外源蛋白的燕麦复合面团中各蛋白质片段的影响大量的研究证明,TGase可催化多种蛋白质间的交联,通过共价键的生成,形成了高分子量的聚合物,使得SDS—PAGE中某些蛋白条带增强,某些条带强度减少或消失,3结果与讨论而使不能进入胶板的蛋白质物质增多,这都表明蛋白质问形成了交联【“删ITS]。图3-6显示的是添加1O%TGase对混合了15%(以燕麦≯h源蛋白混合物质量计)不同外源蛋白的燕麦复合面团中蛋白质片段电泳条带的影响。w㈣翟ⅢⅢ虿兰警财::引嵋麓鹱錾。一一红誓■盂I乙n藿一叠■^■童豫j黯i143器=罨牟0一一F-lr:螽。。一,’J“■簟::。;毒下耋ln。。●警薹曩囤3-6shbc添加1.0%TGase(泳道3,s.7)M3V(KDa】974662430对舍15%不同外泺蛋白(牲燕麦.外潭蛋白混鲁物质量计.a面赫蛋白,b大豆蛋白,c蛋清蛋白】的燕麦面团中名-蛋白质片段的影响Fi93-6SDS-PAGE_Ⅱalysisofproteinfractionsinoat-protein3110144量二c蛋清蛋白。蛩蚕l帚^孽蓬l■doughwithoutoanes2,4,6)and埘出1.0%TGaseoane*3,5,_7)1蛋白标样2-3盐溶性蛋白4-5醇溶蛋白卵谷蛋白图3-6a中可阻看出,在添加了面筋蛋白的燕麦面团中,主要的蛋白质组分为醇溶蛋白和谷蛋白,而盐溶性的清蛋白和球蛋白含量则相对较少。TGase的添加使得某些盐溶性蛋白条带强度减弱(A;MW52KDa),而在泳道3分离胶顶端出现了浓度较大的条带(B)。相对于谷蛋白,TGase对面筋蛋白-燕麦复合面团中醇溶蛋白的作用要明显得多。TGase使整个醇溶蛋白电泳强度都有很大的减弱(C;MW25-43KDa,D:MWl4.4KDa),而仅在谷蛋白泳道顶端使得某些条带减弱或消失(E:MW为80KDa左右),但与泳道6相比,从泳道7中可观察到,其浓缩胶和分离胶的项部都聚集了浓度较高的蛋白质成分,这可能是由于TGase的作用使得低分子量的蛋白质片段聚合成高分子量的蛋白质多聚体,由于其分子量太大,而无法进入胶板。Larr6等l71研究报道:面筋蛋白的组分都能与TGase发生反应,作为TGase的良好底物,其中HMW-GS最好。图3—6b显示了TGase对大豆蛋白一燕麦复合面团中蛋白质的作用。添加TGase,使得混合面团中盐溶性蛋白条带(主要是7s蛋白MW66_84Ka和11s蛋白MW36KI)a)强度降低,井在浓缩胶和分离胶顶部出现了强度很高的蛋白质聚集条带。BASMAN等观察到:小江南人学硕:L学位论文麦一大豆混合样品在与TGase反应后,7S蛋白的电泳条带强度明显明显下降了,在只有大豆蛋白的样品中,也能观察到同样的现象呻刳。大豆蛋白中,醇溶蛋白较少,大比例的添加大豆蛋白导致整个混合体系中醇溶蛋白所占比例低,但还是可以观察到在泳道4中,有些颜色较浅的条带(H:MW25—32KDa),在泳道5中却完全消失了。TGase使得分子量相对较大的谷蛋白电泳条带强度减弱(I:Mw3卜97KDa),但没有新的条带产生,这可能是蛋白质问通过交联形成了高分子量的多聚体,无法溶解在SDS蛋白质提取缓冲溶液中[301。在BASMAN等128l对小麦一大豆混合样品的研究中,有相似的结果:TGase的作用使得分子量在66000和84000(7S)之间的,低于55000(醇溶蛋白和L/VlW谷蛋白亚基),以及36000左右(11S)的蛋白质条带的相对强度在与TGase反应30mill后开始减弱。随着反应时间的增加,这种减弱的程度更明显。与前两种蛋白相比,TGase对含蛋清蛋白的燕麦复合面团中蛋白质的影响最小(图3-6c)。在盐溶性蛋白质部分,可观察到两条浓度很大的蛋白条带,这主要是蛋清蛋白粉中含有较多的卵清蛋白(M1j|『45KDa)和伴清蛋白(M1jI『70—78KDa),而醇溶性蛋白质含量则较低。添加TGase对蛋清蛋白~燕麦混合面团中蛋白质的影响不显著,仅在泳道7观察到其浓缩胶顶部蛋白质条度强度增强了。这可能是由于TGase的催化作用,使得低分子量的蛋白质片段聚合成高分子量的蛋白质多聚体,由于其分子量太大而无法进入胶板。3.4.4TGase对含外源蛋白的燕麦复合面团中游离氨基的影响TGase对蛋白质的修饰作用导致游离氨基含量减少,通过测定含不同TGase添加量的燕麦面团中游离氨基的量来研究TGase的作用大小(图3.7)。蜊米餐O%TG量导—、甑随面筋蛋白大豆蛋白onO.5,‘TG,It.o,‘TG土.拿,‘TG蚩清蛋白图3.7TGase对含不同外源蛋白(15%w/w,以混合粉质量计)的燕麦面团中游离氨基的影响。dough啊th15%extrogenousproteins‘在含相同外源蛋白的燕麦面团中,带有不同字母的数值存在显著性差异(P<O.05)effectofTGasethefreeaminogroupinoatFi93-7The由图3.7可以看出,含不同外源蛋白的面团中游离氨基的量存在着很大的差异,其中蛋清粉的添加使得样品中游离氨基的量有最大程度的增加。添加TGase对含有不同蛋白粉的混合面团中游离氨基量的影响不同。在添加了面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦面团中,随着TGase添加量由0增加至1.5%,面团中游离氨基酸的量都有明显减少。这表明由于TGase的交联作用使得样品中游离氨基量减少了。在含TGase的蛋清蛋白.燕麦复合面团中发现游离氨基量反而增加了。Marco和Rosell也研究发现【20J:含有蛋清蛋3结果与讨论白的米粉样品在添加TGase后,游离氨基量反而增加了并归结其原因,可能是TGase的脱氨基作用增加了蛋白质的溶解度。3.5基于TGase和外源蛋白的高蛋白燕麦面条的开发3.5.1含TGase和外源蛋白的燕麦混合粉样品的糊化特性表3_6含不同外源蛋白以及TGase的燕麦混合粉样品的糊化特性Table3-6PastingpropertiesofblendedflourswithextrogenousproteinsandTGase同列中带有不同字母的值存在显著性差异(p<O.05).测定面团在加热冷却循环中粘度的变化从而评估不同配方以及TGase酶处理对面团糊化特性的影响(表3.6)。由RVA测得的糊化特性与白盐面条的质构品质如弹性以及表面光滑度有关【791。峰值粘度和衰减值越高,所制得的面条较软,粘着性较大【801。由3-6可以看出:混合了面筋蛋白的燕麦粉(配方I)具有最小的峰值粘度和最终粘度。在燕麦粉中添加蛋清蛋白(V和VI)使得样品显示了最高的峰值粘度和最终粘度,当增大.混合粉中蛋清蛋白的比例,用其完全取代配方IIl和IV中大豆蛋白时,峰值粘度和最终粘度都增大了。在加热和冷却过程中,蛋清蛋白易形成凝胶,从而增大了样品的粘性瑙¨。不同配方会对衰减值产生显著影响(P<0.05)。在混合了燕麦粉、面筋蛋白和TGase的配方II中观察到了最大的衰减值,随后为未添加TGase的配方I。随着配方中蛋清蛋白添加比例增大(由III到IV),衰减值显著增大。在淀粉糊中,回值与直链淀粉的结晶化有关。但当有大量蛋白质存在时,变性蛋白的重组也可能会对回值产生影响。含面筋蛋白的混合粉(I和II)的回值最低,而用蛋清蛋白单独取代配方中的面筋蛋白时(V和VI),所获得的回值要比用其与大豆蛋白的混合物取代面筋蛋白(III和IV)更高。在燕麦与混合了面筋蛋白的混合粉中添加TGase会显著(P<o.05)改变其所有的糊化特性参数。TGase使得最终粘度和回值显著增加了,在含大豆蛋白和蛋清蛋白的燕麦粉中,TGase使得其最终粘度和回值都降低了,而在含蛋清蛋白的配方V中,仅回值受到显著影响。Marco和Rosdl报道鹕21:TGase会含不同分离蛋白的大米粉RVA参数无显著影响。3.5.2基于TGase和外源蛋白的燕麦面条的烹煮品质面条需要在烹煮过程中保持其完整性,最小的烹煮损失,较高的得率以及较短的烹煮时削83J。由表3.7可以看出,含不同配方的燕麦面条的烹煮时间相对变化较小,从12.0到14.5min,但不同的配方会使其产生显著的差异(P郢.05)。含蛋清蛋白和HPMC的江南人学硕:l:学位论文燕麦面条(V)具有最长的烹煮时间,而含面筋蛋白的燕麦面条(I和II)烹煮时间最短。添加TGase对面条烹煮时间无显著影响。表3.7不同配方燕麦面条的烹煮品质Table3-7Cookingpropertiesofthecookedoatnoodleswithdifferentingredients同列中带有不同字母的值存在显著性差异(P<0.05)。烹煮得率和烹煮损失受到不同配方的显著影响(P<o.05)。面条III(含蛋清蛋白,大豆蛋白和HPMC的面条)有最大的烹煮得率,接着是仅添加了蛋清蛋白和HPMC的面条v。较高的烹煮得率有利于面条生产商,因为一些煮半熟的面条是按其质量出售的【84】与其他面条样品相比,含15%蛋清蛋白和TGase的面条VI具有相对较低的烹煮损失。当在面条配方添加大豆蛋白部分取代蛋清蛋白或近添加面筋蛋白时,面条的烹煮损失增大了。在添加面筋蛋白的面条I(不含TGase)中,烹煮损失最大。Khouryieh,Herald和Aramouni发现:与含大豆蛋白的面条相比,含蛋清蛋白的意大利面条的烹煮损失要小【85】。除含15%蛋清蛋白的燕麦面条外,其他面团样品的烹煮损失值都要比推荐值高。Dick和Youngs认为【861,对于干面条而言,可以接受的烹煮损失是7-8%。烹煮损失显示淀粉具有较高的溶解性【871,但鉴于本实验中,所有面条样品有着相同的淀粉,因而可认为这与面条的网络结构有关。蛋白质与淀粉问的交联越紧密,可能导致的烹煮损失越小。由表3.7可以看出,添加TGase使得烹煮得率显著下降。Bhaaacharya等【87J报道:添加TGase使得蛋白质交联,减少了样品中的亲水氨基酸,从而降低了面条的吸水率。添加TGase使得含相同蛋白质样品的烹煮损失降低。面条烹煮品质的差异与蛋白质的不同特性以及其他组分有关。此外,TGase的影响也取决于样品中的蛋白质组成。3.5.3基于TGase和外源蛋白的燕麦面条的质构分析对于面条生产者和消费者而言,熟面条的质构是除面条颜色以外最为重要的品质。但是,面条的质构要比面包的质构更难定义【871。与其他面条样品相比,含15%蛋清蛋白的面条样品V和VI显示了相对较大的硬度,而面条I,II,lII和Ⅳ的硬度无显著差异(表3.8)。在面包体系中,与大豆蛋白相比,添加蛋清蛋白会显著增大面包的硬度【韶】。Dalbon等【89】报道:鸡蛋蛋白有利于形成蛋白质网络。在加热时,蛋清蛋白发生凝结,形成胶状网络结构,赋予面团类似固体一样的质构f8昭9】。这种固体般的结构增大了熟面条的硬度。3结果与讨论表3{熟燕麦面条的质构测定Table3-8Textureprofilesofcookedoatnoodles同列中带有不同字母的值存在显著性差异(p<0.05)。许多研究显示,TGase通过促进蛋白质交联,可显著增大面条的硬度【741。但是,添加1%TGase并未对面条硬度产生显著影响(PSO.05)。蛋白质结构,赖氨酸和谷氨酰胺残基的相对位置会影响TGase促进交联的程度。有研究报道,在面包制作中,当添加的TGase量不适合时,反而会产生副作用1571。在II,VI中添加TGase显著可(P<o.05)影响面条的韧性。面条II的韧性最大。韧性是对面条弹性的测赳91】。有报道称添加TGase可增大面筋蛋白的弹性【74】。TGase对蛋白质的交联作用或许产生了类似面筋蛋白的作用,赋予面条一定的弹性。面条的质构特性与RVA测定的糊化特性有一定的关联。峰值粘度与质构呈正相关性,而回值与其成负相关性【801。较高的峰值粘度和衰减值可获得相对较柔软,粘着性大的面条【921。最终粘度与硬度有关【79】。但是,峰值粘度最大的VI(表3.6)对应的面条有最大的硬度(表3.8)。在本研究中,最终粘度与面条的硬度无显著相关性。这可能与所研究的体系不同有关。前面关于面条质构与糊化特性相关的结论是在对小麦粉和小麦面条研究的基础上得到的,不同与本文所研究的燕麦粉和燕麦面条。3.5.4基于TGase和外源蛋白的燕麦面条的感官评定表3-9燕麦面条的感官评定Table3-9Sensorydescriptivescoresofcookedoatnoodle同列中带有不同字母的值存在显著性差异(p<0.05)江南人学顾十学位论文表3-9显示了对熟面条的感官评分。虽然含面筋蛋白的燕麦面条颜色要比其他配方的面条深,但感官评分未显示显著差异。面条中的燕麦成分对面条颜色起主导作用。表观特性及面条的光滑性受到不同配方的显著影响(PSO.05)。得分最高的是含15%蛋清蛋白的面条(V和VI),当用大豆蛋白部分取代面条中的蛋清蛋白时(III和IV),所得到的面条表面光滑度最差。除含5%大豆蛋白的燕麦面条III外,对其他熟面条的硬度评分无显著差异。与其他面条样品相比,面条III的硬度明显(P<0.05)要低。对比面条III和Ⅳ,添加TGase会对面条的硬度产生显著影响。含面筋蛋白的面条I和添加了大豆蛋白,蛋清蛋白以及HPMC的面条有显著较低的韧性。在含15%面筋蛋白的燕麦面条I中添加TGase,使得面条II韧性显著(PSO.05)增大。韧性表示物体由表面形变回复的程度,通常和弹性联系在一起【91】。在弱面筋体系中添加TGase可增强其筋力,同时赋予其粘弹特性[74】。蛋清蛋白可强化淀粉结构,因而降低了表面粘度【85,89]。仅含蛋清蛋白的面条(面条V和VI)获得了明显较高的分数,当用大豆蛋白部分取代蛋清蛋白时,使得粘度评分降低了。所有样品在爽滑和适口性方面无显著差异。总的评分显示:仅含蛋清蛋白的面条(V和VI)可与含面筋蛋白和TGase的面条品质相媲美。一般来说,仪器测定质构结构与感官评定所获得的结果存在高度相关性【9¨。但在本研究中,该相关性不明显,这是因为在该感官评分系统中,所评分数并不与质构测定结果呈线性关系,例如最大的硬度并不获得最高的评分。主要结论主要结论1.在燕麦粉中添加TGase,可对面团的热机械特性进行一定的改变。在由面团联合试验仪测定的参数中,TGase对其中表示蛋白质变化部分的参数影响较大。通过动态流变仪对面团进行流变学特性的研究发现,TGase对面团的弹性模量(G’)和粘性模量(G”)都有显著影响。不同添加量的TGase对燕麦面团热力学参数如To,Tp等影响并不显著,但使面团的变性热焓有所增加。SDS凝胶电泳图显示TGase可促进燕麦蛋白间的交联,燕麦球蛋白和谷蛋白都是该酶较好的作用底物。在酶作用过程中,会降低面团中游离氨基的量,该测定结果进一步证实了TGase对燕麦蛋白的作用。2.在燕麦面团体系中引入不同的外源蛋白,可对面团的Mixolab热机械学特性产生不同程度的影响。大豆蛋白和面筋蛋白都会使燕麦面团的吸水率增大,相反,蛋清蛋白会使吸水率显著下降。三种蛋白质的添加都可显著提高面团形成时间(p≤0.05),其中面筋蛋白影响最大,大豆蛋白最小。与不含外源蛋白的参照样相比,含面筋蛋白和蛋清蛋白的燕麦面团的稳定时间都显著增加(p≤O.05)。进一步分析Mixolab曲线,结果表明:面筋蛋白对燕麦面团中的淀粉糊化相关参数影响较小,蛋清蛋白会对峰值扭矩C3和回值产生显著的影响(p≤O.05),随着其添加量增加而有所增大,大豆蛋白则相反。动态流变学测定结果表明:在所有样品(参照样和含外源蛋白的燕麦面团)中,弹性模量G’大于粘性模量G”。与蛋清蛋白相反,含面筋蛋白或大豆蛋白的燕麦面团有着较高的G’和G”,且随着添加量增大而增大。经DSC测定分析,大豆蛋白和蛋清蛋白可提高燕麦面团的峰值温度和终止温度,当两者的添加量达到15%时,面团的变性温度范围(ATd)可分别增加27.8%和22.6%;不同水平的大豆蛋白和蛋清蛋白还会显著增加燕麦面团的热焓值(AH);面筋蛋白则对面团的各热力学参数无显著影响。3.在含三种不同外源蛋白的燕麦复合面团中,随着TGase添加量增加,吸水率都会降低。TGase使得面筋蛋白一燕麦复合面团中蛋白质弱化度降低,面团稳定时间增加,并使得面团在加热时的峰值扭矩C3降低。而在含大豆蛋白的燕麦面团中,TGase使得面团形成时间显著增加(p≤0.05),同时增大面团的稳定性,但对面团中淀粉的特性影响较小。与前两者相比,TGase对含蛋清蛋白的燕麦面团的影响主要体现在淀粉特性部分,随着TGase量的增加,C3和回值显著增加(p≤O.05),而烹煮稳定性有所下降。TGase对含面筋蛋白的燕麦面团粘弹性影响最大,随着TGase的增加,G’和G"都显著增大。在大豆蛋白一燕麦复合面团中添加TGase对样品G"的影响较之G’大。添加1.0%TGase,使得含蛋清蛋白的燕麦面团G’有最大程度的提高。凝胶电泳分析表明:在含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦面团中,TGase对各蛋白片段都有显著影响,但前者主要体现在醇溶蛋白部分(C:MW25-43KDa,D:MWl4.4KDa),而后者主要体现为分子量较高的盐溶蛋白和谷蛋白电泳条带强度显著降低。相对而言,TGase对添加了蛋清蛋白的燕麦混合面团中蛋白质的影响是最小的。TGase使得含面筋蛋白和大豆蛋白的燕麦面团中的游离氨基减少,但前者的下降幅度相对较大。在含蛋清蛋白的燕麦面团中,逐渐增大TGase的添江南人学硕.{:学位论文加量,使得面团中游离氨基量反而有所增加,这可能是由TGase引起的次级反应——脱氨基作用导致的。4.通过添加不同外源蛋白,HPMC以及TGase,来补偿燕麦面团所不具有的粘弹性,并以此开发燕麦面条。添加TGase可进一步改善面条的品质。研究表明添加15%面筋蛋白和TGase可制作品质较好的燕麦面条,而从感官评定来看,由燕麦粉、蛋清蛋白、HPMC(含或不含TGase)制作的无面筋燕麦面条与其有着一定的可比性。这表明通过添加蛋清蛋白和适量的亲水胶体有可能制作品质好的无面筋燕麦面条。致谢致谢在江南大学度过的这两年研究生生活,让我的人生历程又实现了一个新的跨越。非常感谢这一路走来陪伴和支持我的人们,没有你们,我想我不会成为今天的我,是你们让我的这一旅程风光无限而又硕果累累。首先我要对我的导师黄卫宁教授表示感谢!感谢黄老师在学术上给予了我极大的帮助,您就像一盏明灯,以严谨的学术态度和渊博的专业知识在学术研究领域一直指引着我。从论文选题、结构构思,到材料搜集、遣词造句,都倾注了您的悉心指导,您还常常教导我们如何做人处事,您偶尔的严厉饱含着鼓舞和对我的期望,谢谢您!能成为您的学生我感到非常的荣幸。我还要感谢金亮秀老师、堵国成老师和贾春丽老师,在你们的帮助下,我的实验才能够这么IliON的完成。其次我要对我的父母和家人表表达深深的谢意,是你们的无私奉献和关怀让我可以在这无忧的环境下实现自己的理想,也是你们在我无论得意还是失意的时候一种默默地支持着我,你们的爱给了我无尽的勇气,也给了我坚持的理由。感谢实验室的战友和室友:朱惠燕、李玲玲、张坤、陈海英、任士贤,张慧娟,鄢茹辉,吕杨,是你们让我的人生道路丰富而多姿,谢谢你们带给我的鼓励和支持,两年多的实验室时光虽艰苦,但有你们相伴,使我的回忆充满精彩。感谢师弟师妹张峦、黄立群、刘若诗和万晶晶等,谢谢你们对我的帮助!衷心感谢答辩委员会的各位老师们,感谢你们百忙之中抽出时间来审阅论文,为我指点迷津。感谢所有给予我帮助的老师、同学、朋友和亲人,谢谢你们在我这段重要的成长道路上带给我特别美好的时光,对于你们的支持与帮助,我铭记于心!参考文献参考文献1.KraussRM,EckelRH,andHowardB.AHAdietaryguidelines.Revision2000:AsmtememforhealthcareprofessionalsfromthenutritioncommitteeoftheAmericanHeartAssociation.Circul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作者:
学位授予单位:被引用次数:
王凤江南大学1次
1. 柴继宽 燕麦在甘肃不同生态区域的适应性、生产性能及品质研究[学位论文]2009
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引用本文格式:王凤 燕麦面团的物性改善及其在燕麦面条中的应用[学位论文]硕士 2009
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