《Food Chemistry》:Deamidated zein improves the rheological properties of gluten-free dough: insights from liquid lamella and interfacial mechanisms
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•经30 U/g蛋白质谷氨酰胺酶(PG)处理的醇溶蛋白脱酰胺产物所制备的无麸质面团具有最高的发酵高度。•脱酰胺醇溶蛋白改善了无麸质面团的流变学性质。•脱酰胺醇溶蛋白增强了无麸质面团网络结构的分支率和均匀性。•添加脱酰胺醇溶蛋白显著增强了面团液(DL)的界面特性。引言乳糜泻(C
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经30 U/g蛋白质谷氨酰胺酶(PG)处理的醇溶蛋白脱酰胺产物所制备的无麸质面团具有最高的发酵高度。
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脱酰胺醇溶蛋白改善了无麸质面团的流变学性质。
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脱酰胺醇溶蛋白增强了无麸质面团网络结构的分支率和均匀性。
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添加脱酰胺醇溶蛋白显著增强了面团液(DL)的界面特性。
引言
乳糜泻(CD)是一种因摄入麸质蛋白而引发的自身免疫性肠道疾病,其全球患病率约为1%。终身无麸质饮食是目前唯一有效的治疗方法(Itzlinger等人,2018)。荞麦因其营养均衡和抗性淀粉含量丰富而受到关注,但它缺乏麸质蛋白(Mir等人,2022),这导致无麸质食品存在比体积低、口感差等问题(Biduski等人,2023;Hoffmanová等人,2019;Huo等人,2023;Zhu等人,2023)。随着研究的推进,无麸质食品的品质主要通过新型食品加工技术(如挤压膨化和高压处理)或添加食品改良剂(如蛋白质和抗性淀粉)来提高。挤压米淀粉(ERS)可显著增加面包的比体积并降低其硬度(Yan等人,2024),而洋车前子纤维可改善荞麦面包的比体积和硬度,同时降低其血糖指数(GI)(Gao等人,2024)。在这些方法中,添加外源蛋白质是改善无麸质产品质量的较为便捷的方法之一。添加糖基化马铃薯蛋白可改善无麸质面团的粘弹性,并增强无麸质馒头的质构特性(Liu, Ji等人,2023)。先前的研究表明,无麸质产品的质量受蛋白质功能特性的强烈影响。
无麸质产品的质量显著受其发酵能力的影响,而发酵能力取决于面团的持气性能。调节气孔结构稳定性的两大理论为麸质网络结构理论和液膜理论。大多数研究旨在通过增强麸质蛋白网络结构来提高发酵面粉产品的质量(Zhao等人,2022)。将大豆7S球蛋白添加到米饭面包中可增强其弹性并降低其硬度(Yang等人,2025)。将糖基化马铃薯蛋白添加到无麸质馒头中可增加其发酵高度和比体积(Liu, Wan等人,2023)。近年来的研究发现,即使在发酵后期面团中的麸质-淀粉基体变得不连续,由于粘弹性液膜的存在,气室仍然可以保持稳定(Janssen等人,2018;Janssen, Wouters, Linclau等人,2020)。这种液膜可以防止气泡的聚并和 disproportionation( disproportionation 指大气泡增长而小气泡减小的不均匀过程),其蛋白质组分可与脂质、非淀粉多糖等组分相互作用,共同稳定气孔(Grenier等人,2021;Janssen等人,2021)。将木聚糖酶添加到面团中可有效增强面团液(DL)组分稳定气-水界面的能力,从而有助于面团气孔的稳定(Yue等人,2022)。因此,对于荞麦等无麸质体系,通过增强蛋白质在气-液界面的吸附能力和成膜性能来提高面团的发酵能力和最终产品质量至关重要(Kasapoglu & Acar,2025)。
醇溶蛋白(玉米醇溶蛋白)是玉米生产和加工的主要副产品之一(Kasapoglu & Acar,2025)。在一定条件下,将其添加到无麸质面团中可形成类似于麸质蛋白的粘弹性网络结构,从而提高无麸质面团的质量(Zhang等人,2021)。然而,由于醇溶蛋白的高疏水性和玻璃化转变温度(Tg),其在无麸质食品中的应用受到很大限制(Wang & Padua,2012)。脱酰胺法已成功应用于蛋白质改性,以改善其结构和功能特性(Chen等人,2021)。通过谷氨酰胺酶脱酰胺处理可改善豌豆蛋白分离物的功能特性和营养价值,增强了其在食品加工中的应用(Fang等人,2020)。蛋白质谷氨酰胺酶(PG)可显著增强大豆蛋白分离物、蛋清蛋白、椰子蛋白和月见草蛋白的溶解性、乳化性能和起泡能力(Hadidi等人,2020;Jiang等人,2021;Kunarayakul等人,2018)。
醇溶蛋白的酶法脱酰胺可改善其溶解性和界面活性(Huang等人,2023;Jovana & Ayelet,2021;Mattice & Marangoni,2021),但相关研究仅限于溶液体系,尚未在无麸质面团中得以验证。更重要的是,脱酰胺程度对增强蛋白质功能特性的影响程度如何影响无麸质面团质量(如流变学性质、发酵能力和界面性能)仍不清楚。目前,醇溶蛋白的应用主要采用蛋白质复配等方法(Fan等人,2026;Rolandelli等人,2023),对不同脱酰胺程度的醇溶蛋白对无麸质面团气孔稳定性的影响鲜有系统性探索。特别是,醇溶蛋白对面团液界面行为(如界面张力、膨胀模量和起泡性能)的贡献往往被忽视。
因此,本研究旨在通过使用不同浓度的PG(0–50 U/g)处理醇溶蛋白,获得一系列不同脱酰胺程度的产物,并系统研究其对荞麦无麸质面团发酵高度、馒头比体积和孔隙率、动态流变学性质及微观结构的影响。此外,还测定了面团液的干基/湿基得率、界面特性和微观形貌。本研究还旨在从麸质网络和液膜两个角度阐明脱酰胺程度与面团质量之间的关系,并揭示脱酰胺醇溶蛋白通过强化气-液界面膜来弥补麸质缺陷的内部机制。我们的研究结果应有助于提高无麸质面团的质量,并为拓展无麸质产品的高值化利用提供参考(Rolandelli等人,2023)。
部分节选
材料
醇溶蛋白(蛋白质含量95%)购自上海麦克林生化科技有限公司(上海,中国)。蛋白质谷氨酰胺酶(PG)(660 U/g)购自天野酶制品有限公司(日本)。荞麦粉(蛋白质含量20%)由内蒙古格林诺尔生物科技有限公司(内蒙古,中国)提供。酵母购自安琪酵母股份有限公司(湖北,中国)。戊二醛、罗丹明B和FITC购自上海麦克林公司
无麸质面团的发酵高度
面团的发酵高度与面粉制品的比体积密切相关,被认为是评价最终产品质量的重要参数(Cao等人,2021)。如图1A所示,添加脱酰胺醇溶蛋白可随时间显著增加荞麦无麸质面团的发酵高度。经30 U/g PG处理的醇溶蛋白面团表现出最大的发酵高度,表明该处理有助于稳定
结论
我们的研究结果表明,适度脱酰胺的醇溶蛋白可显著改善荞麦无麸质面团的流变学性质,使面团更加稳定并提高其抗变形能力,从而改善面团质量。此外,添加脱酰胺醇溶蛋白可显著增加荞麦无麸质面团中面团液(DL)的湿基得率和干基得率。适度脱酰胺可展开蛋白质构象,改善界面吸附动力学,显著
CRediT作者贡献声明
刘兴利:写作——审稿与编辑,验证,方法论,概念构思。袁亚如:写作——审稿与编辑,写作——原稿撰写,项目管理,方法论,数据整理,概念构思。刘佩山:方法论,调查研究。任晨辉:验证,方法论。张艳艳:资源,方法论,概念构思。张盈盈:可视化,方法论,形式分析。宋梦昆:写作——审稿与编辑。王伟宏:软件,资源,
资助
本工作得到了国家自然科学基金(32472388)、河南省高校科技创新人才支持计划(26HASTIT065)、中原科技创新领军人才(254200510024)、河南省重点研发推广项目(252102110117)的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的财务利益冲突或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金(32472388)、河南省高校科技创新人才支持计划(26HASTIT065)、中原科技创新领军人才(254200510024)以及河南省重点研发推广项目(252102110117)的资助。
刘兴利|袁亚如|刘佩山|任晨辉|张艳艳|张盈盈|宋梦昆|王伟宏|沈慧珊|张华