淘汰蛋鴨肉質(zhì)蛋白酶嫩化研究

秦衛(wèi)東， 馬利華， 陳學紅， 韋黎黎

(徐州工程學院食品學院，江蘇徐州 221008)

淘汰蛋鴨肉質(zhì)蛋白酶嫩化研究

秦衛(wèi)東， 馬利華， 陳學紅， 韋黎黎

(徐州工程學院食品學院，江蘇徐州 221008)

對木瓜蛋白酶和風味蛋白酶嫩化淘汰蛋鴨肉的效果進行了探討，比較了酶解條件下鴨胸肉的肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力的變化，并分析了肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力的相關性．結果表明:木瓜蛋白酶對鴨肉的酶解作用更強烈，達到相同的嫩化效果(即相同的肌原纖維小片化指數(shù)或剪切力值)所需的酶用量大約為風味蛋白酶的一半．嫩化后鴨肉的肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力之間存在著顯著的相關性，木瓜蛋白酶和風味蛋白酶的這種相關性分別為 －0.965和－0.950．

淘汰蛋鴨;嫩化;蛋白酶;肌原纖維小片化指數(shù);剪切力;相關性

嫩度是肉類重要的質(zhì)量屬性之一，肉類的嫩度主要受兩種肌肉組分的影響:結締組織和肌原纖維．結締組織對肉類嫩度的影響取決于其含量、類型和膠原蛋白中分子間交聯(lián)的程度．由于交聯(lián)程度隨動物的年齡而增大，所以從年老的動物得到的胴體要比年輕動物堅韌得多．徐幸蓮等比較了淘汰蛋雞和普通肉雞的肉質(zhì)差別，發(fā)現(xiàn)淘汰蛋雞肌肉的系水力較普通雞低，而剪切力明顯高于普通雞［1］．Northcutt等確認雞胸肉片的Warner-Bratzler剪切力隨雞年齡的增大而增加［2］．

大多數(shù)改進肉類質(zhì)量的方法都將會對肌肉組分的一種或多種產(chǎn)生影響．來源于植物、微生物的外源性酶由于蛋白質(zhì)水解活性可用于改善肉類的嫩度．美國聯(lián)邦政府確認5種植物和微生物外源酶在改進肉類嫩度方面是公認安全的，它們是:木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶、菠蘿蛋白酶、米曲霉蛋白酶和枯草芽孢桿菌蛋白酶．本研究以木瓜蛋白酶和米曲霉制備的風味蛋白酶對淘汰蛋鴨胸肉進行嫩化處理，比較2種蛋白酶嫩化對鴨胸肉的肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力的影響，并分析肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力之間的關系．

1 原料與方法

1.1 原料與試劑

淘汰蛋鴨:育齡600天以上的蛋鴨，由睢寧惠農(nóng)鴨業(yè)有限公司提供．蛋鴨宰殺后，取胸肉，于冷藏柜中4℃貯藏24 h用于嫩化實驗．

木瓜蛋白酶:200 000 U/g，廣西南寧龐博生物工程有限公司;風味蛋白酶:50 000 U/g，NOVO公司．

1.2 實驗方法

1.2.1 鴨肉的嫩化處理

按1 g肉樣與2 mL酶液的比例置于不同濃度的酶液中于冷藏柜中4℃浸泡1 h，進行嫩化處理．

1.2.2 肌原纖維小片化指數(shù)(MFI)的測定

按Veiseth等［3］的方法進行．取4 g樣品，放入小型植物組織搗碎機中，加40 mL 2℃的MFI緩沖液(100 mmol/L KCl、8.8 mmol/L KH2PO4、11.2 mmol/L K2HPO4、1 mmol/L CaCl2、0.1 mmol/L EDTA，pH7.0)，組織充分搗碎后用數(shù)個10 mL離心管冷凍離心(1 000 r/min、15 min、2 ℃)，棄去上清液，將沉淀用40 mL 2℃的MFI緩沖液懸浮，再離心(1 000 r/min、15 min、2 ℃)，棄去上清液，用 10 mL預冷后的MFI緩沖液將沉淀充分懸浮，將懸浮液用4層紗布過濾除去結締組織，再用10 mL MFI緩沖液洗滌離心管，并進行過濾．將過濾后的懸浮液用雙縮脲法測蛋白質(zhì)濃度，然后用MFI緩沖液稀釋懸浮液蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL．在540 nm測吸光度(A)，按下式計算MFI值:

1.2.3 剪切力的測定

將嫩化后的鴨肉在85℃加熱至中心溫度達到70℃并保持30 min，取出迅速冷至室溫，用吸水紙吸干表面水分后，用直徑1 cm的空心取樣器順著肌纖維方向取樣，然后在嫩度計(C－LM3B型數(shù)顯式肌肉嫩度儀，東北農(nóng)業(yè)大學工程學院)上測定其剪切力值．每個處理樣測定3次，求平均值．

2 實驗結果

2.1 淘汰蛋鴨肉酶解嫩化的效果

圖1 木瓜蛋白酶濃度對鴨肉MFI和剪切力值的影響Fig．1 Effects of papain concentrations on MFI and shear force value

木瓜蛋白酶嫩化鴨胸肉的結果如圖1．隨著酶用量的增加，肌原纖維小片化指數(shù)快速增大，當酶用量達到2.0 mg/mL時，肌原纖維小片化指數(shù)趨于恒定．另外，鴨肉的剪切力卻隨著酶用量的增加而降低，但降低速度較慢，至酶用量達到2.5 mg/mL時，剪切力幾乎不再下降，此時的剪切力值為3.44 kg/cm2．

與木瓜蛋白酶不同，風味酶處理鴨肉的肌原纖維小片化指數(shù)在酶用量達到0.4 mg/mL時增加速度變慢，而剪切力值在酶用量為0.5 mg/mL仍有下降的趨勢，如圖2．

圖2 風味酶質(zhì)量濃度對鴨肉MFI和剪切力的影響Fig．2 Effects of flavourzyme concentrations on MFI and Shear force value

2.2 肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力值關系的相關性

肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力是描述肉類嫩度的兩個指標，Culler等人［4］指出，肌原纖維小片化指數(shù)是牛排嫩度最好的預測指標．已有文獻報道，在牛排中肌原纖維小片化指數(shù)與其嫩度指標高度相關［5］．剪切力大小反映了牙齒咬切肉的程度，該數(shù)值與肉類的嫩度呈負相關關系［6］．

將木瓜蛋白酶和風味蛋白酶處理鴨肉的肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力值進行回歸，分別得到2個線性關系，如圖3和圖4，且具有較高的相關性(木瓜蛋白酶和風味蛋白酶分別為R2=0.930 6和R2=0.901 8)．

圖3 木瓜蛋白酶嫩化鴨肉的MFI和剪切力的關系Fig．3 Relationship between MFI and shear force value of duck breast tendered by papain

2.3 木瓜蛋白酶和風味蛋白酶嫩化鴨肉的比較

以殘留剪切力值為指標，比較木瓜蛋白酶和風味蛋白酶處理鴨肉的結果如圖5．達到相同殘留剪切力值(約為60%)時的風味蛋白酶用量幾乎為木瓜蛋白酶的2倍．

圖4 風味酶嫩化鴨肉的MFI和剪切力的關系Fig．4 Relationship between MFI and shear force value of duck breast tendered by flavourzyme

圖5 木瓜蛋白酶和風味酶質(zhì)量濃度與嫩化鴨肉的殘留剪切力值的關系Fig．5 Comparison of residual shear force value of duck breast tenderized by papain and flavourzyme

3 討論

3.1 鴨肉的酶法嫩化

本研究中木瓜蛋白酶在0.3 mg/mL質(zhì)量濃度下的肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力降低程度分別為38.4和38.20%，而由米曲霉(Aspergillus oryzae)制得的風味蛋白酶兩種指標則分別為27.6和29.95%，明顯低于木瓜蛋白酶．這一結果與Gerelt等［7］的結論一致．Ashie等［8］也確認，與米曲霉蛋白酶相比木瓜蛋白酶對肌原纖維蛋白顯示大約7倍的活力，并且米曲霉蛋白酶沒有水解膠原蛋白的能力．Sullivan等［9］比較了木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶、生姜以及Bacillus subtilis蛋白酶和Aspergillus oryzae蛋白酶時確認，只有木瓜蛋白酶能夠增加可溶性膠原蛋白的量，暗示著對膠原蛋白的水解．由于膠原蛋白也對肉類的嫩度產(chǎn)生影響，因此，膠原蛋白的水解必然會增大肉類的嫩度．本實驗中木瓜蛋白酶與風味蛋白酶嫩化鴨肉效果的差異似乎也與膠原蛋白的變化有關．

木瓜蛋白酶屬巰基蛋白酶，具有較寬的底物特異性，作用于蛋白質(zhì)中L－精氨酸、L－賴氨酸、甘氨酸和L－瓜氨酸殘基羧基參與形成的肽鍵．此酶屬內(nèi)肽酶，能切開全蛋蛋白質(zhì)分子內(nèi)部肽鏈生成分子量較小的多肽類．但是，木瓜蛋白酶作用于肉類時會不加選擇地斷裂肌肉蛋白質(zhì)，包括肌原蛋白和肌原纖維蛋白，有時會導致過度嫩化和糊狀感［8］．Gerelt等研究發(fā)現(xiàn)，用木瓜蛋白酶處理的肉可能會產(chǎn)生一定的苦味［7］．Takahashi等發(fā)現(xiàn)雞胸肉的肌原纖維小片化程度隨死后貯藏時間的增長而增大［10］．Chou等也指出鴨胸肉的肌原纖維小片化指數(shù)隨死后時間而變，這主要是由于鈣肌蛋白T的消失，繼而出現(xiàn)32～30 ku的組分［11］．但在本研究中，當木瓜蛋白酶用量達到2.0 mg/mL時，肌原纖維小片化指數(shù)趨于恒定，剪切力幾乎不再下降．這可能是由于嫩化作用是在低溫(4℃)下進行，未能達到木瓜蛋白酶的最適作用溫度所致．

3.2 肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力值之間的關系

許多研究確認了肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力值之間的關系．Olsen等［5］確認小牛牛排的肌原纖維小片化指數(shù)與Warner-Bratzler剪切力的相關性為－0.95，而與感官嫩度評價的相關性為 0.97．Shackelford等［12］報導了牛背長肌的肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力的相關性隨死后時間而變化，從第一天的－0.91到第14天的－0.40．馬美湖等［13］對牛二股頭肌給出了－0.736的肌原纖維小片化指數(shù)與相應剪切力的關系．李誠等［14］對豬腰大肌和背最長肌的剪切力與肌原纖維小片化指數(shù)的相關關系分別為 －0.998和 －0.978．Karumendu等［15］證實羊肉的肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力之間存在一定的負相關(－0.382)．本研究確定的兩種酶嫩化鴨肉的肌原纖維小片化指數(shù)與剪切力之間存在著顯著的相關性，分別為:木瓜蛋白酶R2=0.930 6(r=－0.965)、風味蛋白酶 R2=0.901 8(r= －0.950)．這一結果與上述研究基本保持一致．由于實驗用鴨的貯藏時間僅為1天，故相關關系保持較高的水平．

4 結論

木瓜蛋白酶和風味蛋白酶嫩化淘汰蛋鴨胸肉具有較好的效果，均可將鴨肉的剪切力降低至4 kg/cm2以下，但木瓜蛋白酶的用量較低，為0.2 mg/mL;而風味蛋白酶需要0.4 mg/mL．這種差異可能源于木瓜蛋白酶能夠水解膠原蛋白，風味蛋白酶卻無此能力．

肌原纖維小片化指數(shù)和剪切力是反映肉類嫩度的兩個指標，本實驗中確定兩者之間存在顯著的相關性．對于木瓜蛋白酶嫩化的鴨肉，兩者的相關性為－0.965，風味蛋白酶嫩化鴨肉時兩者的相關性為－0.950．

［1］徐幸蓮，周光宏，劉海斌．淘汰蛋雞與普通肉雞肌肉品質(zhì)的比較研究［J］．食品工業(yè)科技，2001，22(6):28-30．

［2］Northcutt J K，Buhr R J，Young L L，et al．Influence of age and postchill carcass aging duration on chicken breast fillet quality［J］．Poultry Science，2001，80(6):808-812．

［3］Veiseth E，Shackelford S D，Wheeler T L，et al．Technical note:comparison of myofibril fragmentation index from fresh and frozen pork and lamb longissimus［J］．Journal of Animal Science，2001，79(4):904-906．

［4］Culler R D，Parrish F C，Smith G C，et al．Relationship of myofibril fragmentation index to certain chemical，physical and sensory characteristics of bovine longissimus muscle［J］．Journal of food Science，1978，43(4):1177-1180．

［5］Olsen D G，Parrish F C．Relationship of myofibril fragmentation index to measures of beefsteak tenderness［J］．Journal of Food Science，1977，42(2):506-509．

［6］Caine W R，Aalhus J L，Best D R，et al．Relationship of texture profile analysis and Warner-Bratzler shear force with sensory characteristics of beef rib steaks［J］．Meat Science，2003，64:333-339．

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［8］Ashie I N A，Sorensen T L，Nielson P M，et al．Effects of Papain and a Microbial Enzyme on Meat Proteins and Beef Tenderness［J］．Journal of Food Science，2002，67(6):2138-2142．

［9］Sullivan G A，Calkins C R．Application of exogenous enzymes to beef muscle of high and low-connective tissue［J］．Meat Science，2010，85(4):730-734．

［10］Takahashi K，F(xiàn)ukazawa T，Yasui T．Formation of myofibrillar fragmentation and reversible contraction of sarcomeres in chicken pectoral muscle［J］．Journal of Food Science，1967，32:409-413．

［11］Chou R G，Lin K J，Tseng T F．Post-mortem changes in breast muscles of mule duck［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，1996，71(1):99-102．

［12］Shackelford S D，Moohmaraie M，Whipple G，et al．Predictors of beef tenderness:development and verification［J］．Journal of Food Science，1991，56:1130-1135．

［13］馬美湖，唐曉峰，林親錄．可溶性膠原蛋白含量、肌原纖維小片化指數(shù)和粗鈣激活因子活性的測定及其與牛肉嫩化效果之間的關系研究［J］．食品科學，2002，23(7):36-41．

［14］李誠，謝婷，付剛，等．豬肉宰后冷卻成熟過程中嫩度指標的相關性分析［J］．食品科學，2009，30(17):163-166．

［15］Karumendu L U，van de Ven R，Kerr M J，et al．Particle size analysis of lamb meat:Effect of homogenization speed，comparison with myofibrillar fragmentation index and its relationship with shear force［J］．Meat Science，2009，82:425-431．

(責任編輯:葉紅波)

Studies on Tenderization of Spent Laying Duck Meat by Protease

QIN Wei-dong， MA Li-hua， CHEN Xue-hong， WEI Li-li
(Food School，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221008，China)

The tendering effects of spent laying duck breast muscle by papain and Flavourzyme were researched，changes of myofibril fragmentation index(MFI)and shear force value at proteolysis by two proteiases were compared，and dependence between MFI and shear force value were analyzed．The results indicated that proteolytic degree of spent laying duck breast muscle by papain was more stronger than Flavourzyme，the papain concentrations required to reach same tenderizing effect(i．e．to reach same MFI or shear force value)was about the half of Flavourzyme．There were significant dependence between MFI and shear force value after the duck tenderization．For papain and Flavourzyme，the dependence were －0.965 and －0.950，respectively．

spent laying duck;tenderization;protease;MFI;shear force;dependence

TS251.5

A

1671-1513(2011)05-0012-04

2011-09-02

徐州市科技發(fā)展基金資助項目(XJ08108)．

秦衛(wèi)東，男，教授，主要從事畜禽加工方面的研究．

編者按:生物技術是食品制造的重要方法，而酶作為生物催化劑，被廣泛地應用于食品加工貯藏中，以提高或改善產(chǎn)品加工特性、品質(zhì)指標或得率．在“淘汰蛋鴨肉質(zhì)蛋白酶嫩化研究”文章中，蛋白酶被用于肉的嫩化，以提高其品質(zhì);同樣，在“TGase酶法交聯(lián)改善低溫花生粕分離蛋白功能特性的研究”一文中，用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶處理花生蛋白以提高其加工特性．

食品質(zhì)量與安全是食品工業(yè)永恒的主題，可喜的是，這兩個主題在本期中被得到了足夠的重視．(欄目主持人:宋煥祿教授)