转谷氨酰胺酶介导的共蛋白效应增强作用提升了天贝面条的品质

《Food Chemistry》：Transglutaminase-mediated enhancement of co-protein effect improves okara noodle quality

提高高纤维小麦面食品质是谷物食品领域的研究热点。本研究通过添加转谷氨酰胺酶(TGase)改善Okara面条品质，发现TGase增强面筋蛋白网络结构，形成更紧密的蛋白体系，降低淀粉可消化性。实验通过流变学分析、SDS提取蛋白、亚基分析及游离氨基酸检测，证实TGase通过二硫键和γ-谷氨酰赖氨酸异肽键促进大豆蛋白与小麦面筋的协同效应，从而优化面条表观、烹饪品质和质地。

　　

谢乐|曾瑶英|赵良忠|彭静|卢璐|周文华

湖南省大豆制品加工与安全控制重点实验室，湖南特色食品绿色加工与装备工程技术研究中心，邵阳大学食品与化学工程学院，邵阳422000，中国

摘要

提高高纤维主食的质量是谷物食品领域的研究热点。本文研究了转谷氨酰胺酶（TGase）对豆腐皮面条质量和淀粉消化率的影响，并阐明了TGase介导的大豆蛋白与面筋协同作用如何增强热诱导的蛋白质网络。通过对外观、烹饪性能、质地和淀粉消化率的评估，发现TGase改善了豆腐皮面条的质量并降低了淀粉消化率。流变分析表明，TGase增强了豆腐皮面团的粘弹性，使其能够形成更紧密的蛋白质网络结构。对蛋白质网络结构、十二烷基硫酸钠（SDS）可提取蛋白、蛋白质亚基和游离氨基的分析表明，豆腐皮面条中存在大豆蛋白与面筋的协同作用。此外，TGase通过在同一加热时间内形成二硫键和ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸异肽键，进一步增强了这种协同作用，从而促进了更高聚合度的热诱导蛋白质网络的形成。

引言

豆腐皮面条是一种富含纤维的主食，但其淀粉消化率较低（谢乐等，2025年）。这类面条不仅具有较低的血糖生成指数，还能提升豆腐的经济价值（唐等，2021年）。然而，豆腐皮面条在口感、质地和弹性方面仍不如小麦面条（谢乐等，2023年）。尽管豆腐皮因高膳食纤维含量而通常导致淀粉消化率降低，但过量添加豆腐皮会破坏面筋网络，削弱淀粉颗粒周围的结构屏障，从而增加淀粉消化率（康等，2018年）。这些问题的主要原因是豆腐皮破坏了面条中的面筋网络（李等，2024年）。

为防止豆腐皮面条中面筋网络结构的恶化，研究者们采取了多种改良措施，包括改性处理（韩等，2021年；王等，2023年）、引入异源蛋白或面筋（兰布雷希特等，2018年）、水胶体（张等，2023年）、乳化剂（牛等，2017年）以及蛋白质交联（麦克尔查尔等，2019年）。这些研究通过优化工艺或调整配方来强化豆腐皮面条的面筋网络，从而提高面条质量。连续且致密的面筋网络对高品质豆腐皮面条至关重要（布鲁尼尔等，2010年；范等，2024年）。热处理会导致小麦蛋白质中的二硫键交联，引发蛋白质聚集（辛格和麦克里奇，2004年）。在90°C的温度下，通过SS–SH交换连接的面筋蛋白网络是提升煮熟后豆腐皮面条质量的主要因素（瓦格纳等，2011年）。然而，当面团中同时含有大豆蛋白时，大豆蛋白和小麦蛋白在混合和静置过程中通过物理相互作用以及共价和非共价键合产生大分子和中分子聚合物（马福里姆博等，2008年）。这种现象，即来自不同来源和类型的蛋白质之间的相互作用和反应影响复杂食品系统，被称为协同效应（埃里克森等，2012年）。具体而言，在面筋与卵清蛋白、牛血清白蛋白、脱脂蛋黄、蛋清、全蛋、小麦白蛋白或小麦球蛋白的混合物中观察到了协同效应，表现为蛋白质聚集的增强（兰布雷希特等，2018年）。刘等（2021年）发现，向高粱面条中添加外源蛋白可以重构蛋白质基质，从而改善其质地。然而，大豆蛋白与面筋在混合和加热过程中的协同效应并未表现出显著的协同或拮抗作用（兰布雷希特等，2018年）。因此，需要进一步研究以明确如何有效利用大豆蛋白与面筋之间的协同效应来提升面条质量。

许多研究报道了利用转谷氨酰胺酶（TGase）来增强面粉产品中面筋网络的结构。TGase是一种酰基转移酶，能够催化蛋白质中的谷氨酰胺残基和赖氨酸残基之间形成异肽键，从而实现蛋白质交联，形成结构更稳定的蛋白质网络（加里布扎赫迪等，2017年；马科阿和罗塞尔，2008年）。朱等（2022年）发现，将TGase和大豆蛋白共同添加到面条中，通过形成ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸键，有助于形成紧密的蛋白质网络，从而改善面条质地。巴斯曼等（2006年）发现，TGase催化的共价交联显著增强了弱化的面筋，有助于克服麸皮对面条蛋白质基质的负面影响。此外，TGase还能通过强化包裹淀粉颗粒的蛋白质网络，减少面条在烹饪过程中的水分损失（阮等，2020年；亚尔钦和巴斯曼，2008年）。然而，现有研究尚未探讨TGase在面条烹饪过程中对蛋白质网络热诱导形成的影响，以及含有多种来源和类型蛋白质的面条中的协同效应。此外，TGase改善豆腐皮面条质量的机制尚不明确。

本文通过烹饪、质地分析、淀粉消化率和淀粉消化动力学分析，研究了TGase对豆腐皮面条质量和体外淀粉消化率的影响。此外，还通过流变分析、蛋白质网络微观结构分析、十二烷基硫酸钠（SDS）可提取蛋白分析、蛋白质亚基和游离氨基分析，评估了TGase对豆腐皮面条中协同效应和热诱导蛋白质网络形成的影响。研究结果为TGase改善豆腐皮面条质量的机制提供了新的见解，并加深了对含有异源蛋白质系统中加热时蛋白质交联的理论理解。

尽管已付出大量努力来提高豆腐皮面条的质量，但在热加工过程中蛋白质-蛋白质相互作用与面条质量之间的机制联系仍不明确。特别是，转谷氨酰胺酶如何调节富含纤维的豆腐皮系统中大豆蛋白与小麦面筋之间的协同效应，以及这种调节如何影响淀粉消化率，尚未得到系统阐释。因此，我们假设转谷氨酰胺酶在混合和加热过程中增强了大豆蛋白与小麦面筋之间的协同效应，从而促进了豆腐皮面条中致密热诱导蛋白质网络的形成。在本研究中，协同效应特指不同来源蛋白质（例如大豆蛋白和小麦面筋）之间的相互作用形成的混合蛋白质聚集体，包括在面团混合和后续加热过程中的物理结合和共价交联，而不仅仅是不同蛋白质在食品系统中的简单共存。这种强化的网络为改善烹饪质量和质地提供了结构基础，同时限制了淀粉被消化酶分解的能力。为了验证这一假设，本研究结合了质量评估、流变分析、微观结构分析、蛋白质聚合分析以及体外淀粉消化率评估，建立了协同相互作用与面条质量之间的直接结构-功能关系。

材料

小麦面粉购自中国长沙的南尼湾食品厂，其水分含量为13.87%，蛋白质含量为12.34%，灰分含量为1.03%。豆腐皮粉来自湖南省大豆制品加工与安全控制重点实验室（邵阳），水分含量为13.27%，蛋白质含量为18.20%，灰分含量为3.24%。纯度约为90%（干重）的大豆蛋白分离物（SPI）购自源叶生物技术公司

质量特性

外观、烹饪质量和质地是评估面条质量的关键因素（牛等，2017年）。如图1A–D所示，不同浓度的豆腐皮添加显著（P<0.05）改变了含有TGase的豆腐皮面条的外观、烹饪质量和质地。

与不含TGase的豆腐皮面条相比，含有TGase的面条（图1A）更加均匀平整，横截面（图1B）更为光滑致密。豆腐皮面条的烹饪损失

结论

本研究表明，TGase增强了豆腐皮面条中大豆蛋白与面筋之间的协同效应。这种效应增强了面条中的热诱导蛋白质网络，提高了面条质量并降低了淀粉消化率。通过对外观、烹饪质量、质地和淀粉消化率的分析，发现TGase的添加减轻了由豆腐皮引起的面筋结构弱化导致的质量下降。流变分析、扫描电子显微镜（SEM）观察、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）分析以及SDS可提取蛋白的定量分析均证实了这一效果。

作者贡献声明

谢乐：撰写初稿、验证数据、软件应用、正式分析、数据整理、概念构思。曾瑶英：方法学设计、正式分析。赵良忠：资源调配、项目管理。彭静：撰写与编辑、方法学设计、正式分析。卢璐：撰写与编辑、方法学设计、正式分析、概念构思。周文华：监督工作、资源调配、项目管理。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了湖南省教育厅项目（23B0716）、邵阳市科技计划（2024PT6093）、湖南省自然科学基金（2024JJ3053、2025JJ60194）、湖南省科技创新计划（2023RC3156、2019TP1028、2020TP2002）等研究项目的支持。