改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的方法

改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的方法
【專利摘要】本發明提供一種改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的方法，包括步驟：1)將谷胺酰轉氨酶、蛋白酶A及酵母活化；2)將食品膠溶于50-100℃的水中，與無面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和鹽混勻；3)將活化的谷胺酰轉氨酶和蛋白酶A加入上述混合物中，混合均勻；4)然后將活化的酵母加入上述混合物中，攪拌直至面團形成；5)在36-40℃，濕度70-85％醒發40-90min。本發明制作方法簡單，在顯著提高無面筋蛋白面團發酵性能的同時，大大改善了無面筋蛋白面團的營養特性，使面團的發酵體積增加1-3倍，維生素、蛋白質、膳食纖維、礦物元素等的含量顯著提高，進而用于改善發酵產品，如面包、饅頭、發糕等的結構和比體積，提高上述產品的營養價值。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及食品工程領域，具體地說，涉及一種改善無面筋蛋白面團發酵性能及 營養特性的方法。 改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的方法

【背景技術】
[0002] 近年來，乳糜瀉患者的數量逐漸增加，約占世界人口 1%。乳糜瀉病是一種消化紊 亂癥，導致對一些營養成分，如礦物質、葉酸、脂溶性維生素吸收不良。乳糜瀉患者不能攝入 含有面筋蛋白的谷物如黑麥、大麥和黑小麥。目前，唯一有效的治療方法是終生攝入無面筋 蛋白的食品。因此，為了滿足該類消費人群的需求，亟待研發出無面筋蛋白的食品。
[0003] 發酵食品是人們常見的食品種類之一，如面包、饅頭和發糕等，傳統發酵食品一般 由小麥粉制作，麥醇溶蛋白和麥谷蛋白對于發酵食品的制作是必須的，因為它們可以形成 面筋的網絡結構，從而得到具有良好強度和彈性的面團。通常情況下，在醒發和烹制階段， 小麥面團能保持二氧化碳，實現發酵產品所需的體積和結構。缺少面筋蛋白，形成的面團不 具有伸展性，導致產品的體積小，硬度大。由于缺失面筋蛋白導致產品的加工性能、質構和 外觀品質較差。因此，改善無面筋蛋白面團的發酵性能成為食品工程領域急需突破的一大 技術瓶頸。
[0004] 目前，無面筋蛋白發酵產品主要是由淀粉構成的，不僅發酵性能差，而且營養價值 較低。一般通過添加食品膠（如纖維素膠、黃原膠、瓜爾豆膠等）來改善無面筋蛋白面團的 發酵性能。其他可能改進無面筋蛋白面團的方法包括使用改性淀粉或酶，對于無面筋蛋白 面團發酵性能的改善效果有限。因此，急需開創一種能有效改善無面筋蛋白面團發酵性能 及營養特性的新方法。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種有效改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的新方 法。
[0006] 為了實現本發明目的，本發明提供的一種改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特 性的方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] 1)將谷胺酰轉氨酶、蛋白酶A及酵母活化；
[0008] 2)將食品膠溶于50-KKTC的水中，與無面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和鹽混合 均勻；
[0009] 3)將步驟1)活化的谷胺酰轉氨酶和蛋白酶A加入步驟2)的混合物中，混合攪拌 均勻；
[0010] 4)將步驟1)活化的酵母加入步驟3)的混合物中，攪拌直至面團形成；
[0011] 5)將步驟4)的面團在36-40°C，濕度70-85%醒發40-90min。
[0012] 前述方法中，各原料按重量份計為：無面筋蛋白的全粉20-60、蛋白5-20、淀粉 10-40、糖0-6、鹽0-1、食品膠1-8、谷胺酰轉氨酶0.0001-0. 1、蛋白酶A0. 001-0. 5、酵母 0· 5-3 和水 50-80。
[0013] 前述的方法，步驟1)具體為：將谷胺酰轉氨酶EC2. 3. 2. 13(簡稱TGase)和來自 于米曲霉（Aspergillus oryzae)的蛋白酶A溶于28-32°C的水中配制成TGase溶液，于 28_50°C活化5_20min ;然后，將酵母（來源于Saccharomyces)溶于28_32°C的水中配制成 酵母溶液，于28-40°C活化5-20min。
[0014] 前述的方法，步驟2)具體為：將食品膠溶于50-100°C的水中配制成凝膠溶液， 將無面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和鹽加水混合均勻，然后向其中加入凝膠溶液，先在 80_90rpm 下攬拌 3_5min，繼續在 110_120rpm 下攬拌 5-lOmin。
[0015] 前述的方法，步驟4)中在110_120rpm下攪拌5-10min。
[0016] 本發明中涉及的食品膠包括黃原膠、阿拉伯膠、卡拉膠、瓜爾豆膠、羧甲基纖維素、 羧丙基甲基纖維素、甲基纖維素、結晶纖維素 、β -環糊精、瓊脂、明膠、海藻酸鈉、刺槐豆膠、 魔芋膠、柑橘果膠、蘋果果膠、甘薯果膠、甜菜果膠等中的一種或幾種。
[0017] 本發明中涉及的無面筋蛋白的全粉來自于馬鈴薯、紅薯、木薯、玉米、蕎麥、藜麥、 大米、南瓜、小米、紫米、山藥、紅薯葉、馬齒莧等中的一種或幾種。
[0018] 本發明中涉及的淀粉包括馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉等中的一種 或幾種。
[0019] 本發明中涉及的蛋白包括馬鈴薯蛋白、甘薯蛋白、花生蛋白、大米蛋白、大豆蛋白、 大豆分離蛋白、乳清蛋白、乳清分離蛋白、乳清蛋白濃縮物、酪蛋白等中的一種或幾種。
[0020] 本發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、糖醇等中的一種或幾種。
[0021] 任選地，在制備本發明的無面筋蛋白面團中，可加入適量其它食品添加劑。
[0022] 本發明還提供按上述方法制備的無面筋蛋白面團以及利用所述面團制備的各類 食品，如面包、慢頭、蛋糕等。
[0023] 本發明進一步提供所述無面筋蛋白面團在食品制備中的應用。
[0024] 本發明具有以下優點：
[0025] ( -）本方法可以明顯提高無面筋蛋白面團的發酵性能。谷胺酰轉氨酶可以催化 蛋白的聚合和交聯作用，使較小的蛋白質分子形成大分子的蛋白質結合物；蛋白酶Α可以 使蛋白質部分降解，從而易于與淀粉顆粒聚合，降低無面筋蛋白面團的流動性；而食品膠在 一定條件下能充分水化形成黏稠的大分子物質，在無面筋蛋白面團中可以起到增稠、增黏 等作用，提高面團保持氣體的能力。它們之間發生協同作用，相輔相成，不僅可以提高無面 筋面團的發酵能力，而且制備方法簡單，易于工業化生產。
[0026] (二）本方法制作的無面筋面團中蛋白質、礦物質、膳食纖維、維生素及抗氧化物 質的含量明顯優于現有的無面筋蛋白面團。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明實施例1中不同羧丙基甲基纖維素（HPMC)添加量對濁度的影響。
[0028] 圖2為本發明實施例2中不同乳清分離蛋白添加量對面團發酵性能的影響；其中， a0%，b2. 5%，c5%，d7· 5%，elO%，Π 2. 5%。
[0029] 圖3為本發明實施例2中不同乳清分離蛋白添加量對面團結構的影響；其中， a2. 5%，b5%，c7. 5%，dlO%，el2. 5%。
[0030] 圖4為本發明實施例2中不同乳清分離蛋白添加量對發酵產品結構的影響；其中， a0%，b2. 5%，c5%，d7· 5%，elO%，Π 2. 5%。

【具體實施方式】
[0031] 以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。若未特別指明，實施例 中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段，所用原料均為市售商品。
[0032] 實施例1無面筋蛋白發酵面團中羧丙基甲基纖維素的添加量
[0033] 取馬鈴薯淀粉140g，馬鈴薯全粉40g，乳清蛋白濃縮物20g混合均勻，將0、0. 15、 0. 25、0. 75、1.0、1.5、2. Og羧丙基甲基纖維素（HPMC)分別溶于100g50°C水中，然后加入上 述混合物中低速80_90rpm攪拌5min混合均勻，然后中速110_120rpm攪拌5min ;稱取1. 0% 酵母溶于50g水中，35°C活化lOmin后加入上述混合物中，中速110_120rpm攪拌5min直至 面團形成，然后在36°C，濕度85%條件下發酵50min。
[0034] 按上述方法制成的面團，隨著HPMC添加量的增加，面團的吸水性增加，粘度增加， 面團的一致性增加（濁度的變化降低，圖1)，面團的發酵能力逐漸增強，添加量為1. 5%時， 發酵能力最強，發酵后面團的體積約為不添加 HPMC的2. 3倍，而當添加量為2%時，發酵能 力稍微降低。由于面團的發酵性能由兩個因素決定，一是面團發酵過程中產生的C02氣體的 能力，二是面團中保持C0 2氣體的能力，而HPMC具有結晶的網絡結構，能較好地保持C02氣 體，增加了發酵面團的體積；而當HPMC添加量過多時，粘稠性過大，體積增大的需要破壞的 阻力增大，發酵能力略有下降。
[0035] 實施例2無面筋蛋白發酵面團中乳清分離蛋白的添加量
[0036] 取馬鈴薯全粉40g，乳清分離蛋白（WPI)0、5、10、15、20、25g，馬鈴薯淀粉200g， HPMClg，溶于100g50°C水中，低速80-90rpm攪拌5min混合均勻，然后中速110-120rpm攪拌 5min ;稱取2g酵母溶于50g水中，35°C活化lOmin后加入上述混合物中，中速110_120rpm攪 拌5min直至面團形成。取5g面團放入試管中，然后在36°C，濕度85%條件下發酵50min。
[0037] 按上述方法制成的面團，隨著WPI添加量的增加，面團的發酵能力增加，發酵體積 增大（圖2)。
[0038] 不同乳清分離蛋白添加量對面團結構的影響以及不同乳清分離蛋白添加量對發 酵產品（饅頭）結構的影響分別如圖3和圖4所示。
[0039] 實施例3發酵性能及營養特性改進的無面筋蛋白面團的制備
[0040] 取0.02g蛋白酶A和0.6g TGase溶于50g30°C溫水中，50°C活化lOmin;取酵母 2g溶于30g30°C溫水中，35°C活化lOmin ;取柑橘果膠2g和HPMCO. 5g溶于50g50°C水中制 成凝膠溶液；取馬鈴薯全粉80g，馬鈴薯淀粉100g，乳清蛋白20g，加入上述凝膠溶液，低速 80_90rpm攪拌5min混合均勻，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110_120rpm攪拌 5min，然后加入活化好的酵母溶液和溫水20g，中速110-120rpm攪拌5min直至面團形成。 最后在37 °C，濕度85 %條件下發酵45min。
[0041] 實施例4發酵性能及營養特性改進的無面筋蛋白面團的制備
[0042] 取0.02g蛋白酶A和0.4g TGase溶于50g30°C溫水中，50°C活化lOmin ;取酵母2g 溶于30g30°C溫水中，35°C活化lOmin ;取HPMC2g溶于50g50°C水中制成凝膠溶液；取馬鈴 薯全粉60g，馬鈴薯淀粉120g，乳清蛋白20g，加入上述凝膠溶液，低速80-90rpm攪拌5min 混合均勻，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110-120rpm攪拌5min，然后加入活化 好的酵母溶液和溫水20g，中速110-120rpm攪拌5min直至面團形成。最后在36°C，濕度 85 (%條件下發酵5〇111；[11。
[0043] 實施例5發酵性能及營養特性改進的無面筋蛋白面團的制備
[0044] 取0.02g蛋白酶A和0.25g TGase溶于50g30°C溫水中，50°C活化lOmin;取酵母 2g溶于30g30°C溫水中，35°C活化lOmin ;取HPMC2g溶于50g50°C水中制成凝膠溶液；取馬 鈴薯全粉20g，馬齒莧粉10g，山藥粉10g，紅薯葉粉5g，紫米5g，馬鈴薯淀粉120g，乳清蛋白 25g，大豆蛋白5g，海藻糖lg，0. 2g食鹽，加入上述凝膠溶液，低速80-90rpm攪拌5min混合 均勻，加入活化好的蛋白酶A和TGase溶液中速110-120rpm攪拌5min，然后加入活化好的 酵母溶液和溫水50g，中速110-120rpm攪拌5min直至面團形成。最后在38°C，濕度85%條 件下發酵40min。
[0045] 實施例6無面筋蛋白面團的基本成分分析
[0046] 對實施例3-5中制備的無面筋蛋白面團的基本成分進行了分析，具體分析方法如 下：
[0047] 1、蛋白質含量測定：稱取0· 50g面團放入消化管中，加濃硫酸（濃度98% ) 10mL， 消化溫度420°C，時間1.5h，用凱氏定氮儀測定馬鈴薯粉中的蛋白質含量（KIELTEC ANALYSISER凱氏定氮儀，瑞典Foss公司）。
[0048] 2、脂肪測定：稱取1. 0g面團放置于潔凈的紙套筒中，加入少量脫脂棉，向浸提燒 杯中加入80mL石油醚，用Soxtec Avanti2050自動脂肪檢測儀（福斯特卡托公司）提取樣 品中脂肪。浸提結束后，取出提取杯，并將提取杯置于l〇〇°C干燥箱中30min，在干燥器中冷 卻再稱重，計算脂肪含量。
[0049] 脂肪含量（％ ) = l/W! X 100 %
[0050] Wi-浸提前樣品重量，g
[0051] W2-浸提干燥后脂肪重量，g
[0052] 3、水分測定：水分測定采用GB5009. 3-2010。取潔凈鋁制稱量瓶，置于101-105°C 干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，加熱1. 〇h，取出蓋好，置干燥器內冷卻0. 5h，稱量，并重復干燥 至前后兩次質量差不超過2mg，即為恒重。稱取混合均勻的面團3-5g(精確至0. 0001g)，放 稱量瓶中，試樣厚度不超過5mm，加蓋，精密稱量后，置101-105°C干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶 邊，干燥2_4h后，蓋好取出，放入干燥器內冷卻0. 5h后稱量。然后再放入100_105°C干燥箱 中干燥lh左右，取出，放入干燥器內冷卻0. 5h后再稱量。并重復以上操作至前后兩次質量 差不超過2mg，即為恒重。
[0053] 水分含量（％ ) = 100X
[0054] 1?一稱量瓶和試樣的質量，g
[0055] m2-稱量瓶和試樣干燥后的質量，g
[0056] m廠稱量瓶的質量，g
[0057] 當水分含量> lg/100g時，計算結果保留三位有效數字；當水分含量< lg/100g 時，結果保留兩位有效數字。
[0058] 注：兩次恒重值在最后計算中，取最后一次的稱量值。
[0059] 4、灰分測定：灰分測定參照GB5009. 4- 2010的方法。具體步驟為：取大小適宜的 瓷坩堝置馬弗爐中，在550°C ±25°C下灼燒0. 5h，冷卻至200°C左右，取出，放入干燥器中冷 卻30min,準確稱量。重復灼燒至前后兩次稱量相差不超過0. 5mg為恒重。然后，取3-10g (精 確至O.OOOlg)樣品置于瓷坩堝中，先在電熱板上以小火加熱使樣品充分炭化至無煙，然后 置于馬弗爐中，在550°C ±25°C灼燒4h。冷卻至200°C左右，取出，放入干燥器中冷卻30min， 稱量前如發現灼燒殘渣有炭粒時，應向試樣中滴入少許水濕潤，使結塊松散，蒸干水分再次 灼燒至無炭粒即表示灰化完全，方可稱量。重復灼燒至前后兩次稱量相差不超過〇. 5mg為 恒重。按下式計算：
[0060] X! = 100 X / (m3_m2)
[0061] Xi-試樣中灰分含量，g/l〇〇g
[0062] 甘堝和灰分的質量，g
[0063] m2-?甘堝的質量，g
[0064] m3-?甘堝和試樣的質量，g
[0065] 注：在重復性條件下獲得兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的 5%。
[0066] 5、淀粉測定：按照A0AC996. 11的方法測定。取面團（10mg)加入到玻璃試管中 (16mmX 120mm)，輕敲試管，以確保所有的樣品都落到試管底部；添力口 0· 2mL80%乙醇到樣 品中增加其溶解性，用渦旋混合器混勻；立即加入3mL的耐高溫α-淀粉酶（100U/mL)，在 沸水浴中孵育6min(在第2、4、6min大力震蕩試管）；加入0. lmL淀粉葡萄糖酶（3300U/ mL)，用渦旋混合器混勻，50°C下水浴30min ;將全部試驗的試管轉移到100mL容量瓶中， 用洗瓶徹底沖洗干凈，用蒸餾水定容，混勻，等分溶液在3000r下離心10 m i η ;轉移等分 (0. lmL)后的稀釋溶液到玻璃試管中；添加3mL葡糖糖氧化酶（Glucoseoxidase plus peroxidase, G0P0D)到每個試管中（包括D-葡萄糖控制組和空白組），50°C下水浴20min ; D_葡萄糖控制組包括0. lmL D-葡萄糖溶液和3. OmL G0P0D試劑，空白組包括0. lmL水合 3. OmLGOPOD試劑；在510nm下測定樣品、D-葡萄糖控制組和空白組的吸光度。按下述公式 進行計算：
[0067] 淀粉含量（％ ) = (AfA2) X (F/W) XFVX0. 9
[0068] 八!一樣品的吸光度
[0069] A2-空白組的吸光度
[0070] F -100/控制組的吸光度
[0071] W-樣品重量，g
[0072] FV一最終定容的體積，mL
[0073] 6、膳食纖維含量測定：參照A0AC991. 43方法進行。
[0074] 具體方法為：稱取面團1.000±0.0058(精確到0.111^)于1001^燒杯中，加入401^ MES-TRIS(2-(N-嗎啉代）磺酸基乙烷-三羥（羥甲基）氨基甲烷）緩沖液，pH8. 2,攪拌至分 散均勻；加入50 μ L耐熱α -淀粉酶液，磁力攪拌器低速攪拌，并于沸水浴中孵育30min后， 冷卻至60°C，10mL蒸餾水沖洗燒杯內壁上殘渣；加入5mL0. 561M的HC1，并不斷攪拌，然后 用1M NaOH或HC1于60°C下調節pH值至4. 0-4. 7 ;加入100 μ L淀粉葡萄糖苷酶溶液，充分 混勻，60°C下振蕩孵育30min ;加入100μ L蛋白酶溶液，充分混勻，60°C下振蕩孵育30min ; 向燒杯中加入225mL預熱至60°C的95%乙醇（95%乙醇與待測混合液體積比4:1)，室溫下 沉淀lh ;將乙醇沉淀后酶解液轉移至坩堝中，用78%乙醇清洗燒杯中殘渣，一并轉入坩堝 中抽濾，再分別用78%乙醇、95%乙醇和丙酮清洗坩堝2次，然后將坩堝置于105°C烘箱中 放置過夜至恒重，記錄坩堝及殘渣重量（W 2)。測定殘渣中蛋白質、灰分的含量，其重量分別 記為P、A。
[0075] 膳食纖維含量（％ ) = 100X O^-WfP-AVW
[0076] W-樣品重量，g
[0077] W廠?甘堝和硅藻土的重量，g
[0078] 甘堝、硅藻土和殘渣的重量，g
[0079] P-殘渣中蛋白質的含量，g/100g
[0080] A-殘渣中灰分的含量，g/100g
[0081] 注：在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的 5%。
[0082] 測定結果如表1和表2所示。
[0083] 表1無面筋蛋白面團的基本成分分析
[0084]

【權利要求】
1. 一種改善無面筋蛋白面團發酵性能及營養特性的方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟： 1) 將谷胺酰轉氨酶、蛋白酶A及酵母活化； 2) 將食品膠溶于50-KKTC的水中，與無面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和鹽混合均 勻； 3) 將步驟1)活化的谷胺酰轉氨酶和蛋白酶A加入步驟2)的混合物中，混合攪拌均勻； 4) 將步驟1)活化的酵母加入步驟3)的混合物中，攪拌直至面團形成； 5) 將步驟4)的面團在36-40°C，濕度70-85%醒發40-90min。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，各原料按重量份計為：無面筋蛋白的全粉 20-60、蛋白5-20、淀粉10-40、糖0-6、鹽0-1、食品膠1-8、谷胺酰轉氨酶0· 0001-0. 1、蛋白 酶 A0. 001-0. 5、酵母 0. 5-3 和水 50-80。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟1)具體為：將谷胺酰轉氨 酶EC2.3.2.13和來自于米曲霉（Aspergillus oryzae)的蛋白酶A溶于28_32°C的水中配 制成TGase溶液，于28-50°C活化5-20min ;然后，將酵母溶于28-32°C的水中配制成酵母溶 液，于 28-40°C活化 5-20min。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2)具體為：將食品膠溶 于50-KKTC的水中配制成凝膠溶液，將無面筋蛋白的全粉、蛋白、淀粉、糖和鹽加水混合均 勻，然后向其中加入凝膠溶液，先在80-90rpm下攪拌3-5min，繼續在110-120rpm下攪拌 5_10min〇
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟4)中在110-120rpm下攪拌 5_10min〇
6. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述食品膠包括黃原膠、阿拉伯膠、卡 拉膠、瓜爾豆膠、羧甲基纖維素、羧丙基甲基纖維素、甲基纖維素、結晶纖維素 、β -環糊精、 瓊脂、明膠、海藻酸鈉、刺槐豆膠、魔芋膠、柑橘果膠、蘋果果膠、甘薯果膠、甜菜果膠中的一 種或幾種。
7. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述無面筋蛋白的全粉來自于馬鈴 薯、紅薯、木薯、玉米、蕎麥、藜麥、大米、南瓜、小米、紫米、山藥、紅薯葉、馬齒莧中的一種或 幾種；所述淀粉包括馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉中的一種或幾種；所述蛋 白包括馬鈴薯蛋白、甘薯蛋白、花生蛋白、大米蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、酪蛋白中的一種 或幾種；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 一種或幾種。
8. 根據權利要求1-7任一項所述方法制備的無面筋蛋白面團。
9. 由權利要求8所述無面筋蛋白面團制備的各類食品。
10. 權利要求8所述無面筋蛋白面團在食品制備中的應用。
【文檔編號】A21D2/36GK104146020SQ201410356339
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】木泰華, 劉興麗, 張苗, 孫紅男, 陳井旺 申請人:中國農業科學院農產品加工研究所