轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)

遲玉杰 景言 李冰

摘 要：為了獲得高品質(zhì)的肉丸制品，以添加大豆組織蛋白的肉丸為研究對(duì)象，采用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)其進(jìn)行酶解改性。通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，研究不同酶解條件對(duì)大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：三因素對(duì)肉丸品質(zhì)的影響主次順序依次為酶添加量>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間，最佳工藝條件為酶添加量0.3%、反應(yīng)溫度53℃、反應(yīng)時(shí)間122min，在此條件下，產(chǎn)品的感官評(píng)分為22.5，比未改性產(chǎn)品的感官評(píng)分提高了0.8。綜上所述，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能顯著改善大豆組織蛋白肉丸的品質(zhì)，具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶；大豆組織蛋白；肉丸；品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS251 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2013）04-0005-05

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）是一種?；D(zhuǎn)移酶，可以催化相同或不同蛋白質(zhì)分子之間的交聯(lián)與聚合，形成新的共價(jià)鍵[1-2]，從而有效的改善蛋白產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，TG作為一種食品酶制劑[3-4]，在食品加工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。肉丸是一種具有悠久歷史的家常傳統(tǒng)肉制品，其風(fēng)味獨(dú)特，味美可口，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[5-7]。但隨著人們生活水平的不斷提高，健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們不在僅僅注重于肉類(lèi)食品的營(yíng)養(yǎng)與健康，對(duì)肉制品品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。因此，將TG酶應(yīng)用于改善肉類(lèi)制品的品質(zhì)上具有很現(xiàn)實(shí)的意義。目前，有關(guān)TG酶改善蛋白類(lèi)制品品質(zhì)的研究已相當(dāng)廣泛[8-12]，但其在肉類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上的研究還少有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以添加大豆組織蛋白的肉丸為研究對(duì)象，研究了TG酶對(duì)大豆組織蛋白肉丸的質(zhì)構(gòu)特性和感官指標(biāo)的影響，采用單因素和Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化了TG酶在大豆組織蛋白肉丸加工中的工藝條件，旨在為T(mén)G酶應(yīng)用于大豆組織蛋白肉丸生產(chǎn)上提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉 哈肉聯(lián)上肩肉（瘦肉率90%）；絲狀大豆組織蛋白 潮安縣天潤(rùn)食品有限公司；大豆分離蛋白 哈高科有限公司；變性淀粉、大豆油 九三集團(tuán)哈爾濱惠康食品有限公司；白糖 吉林省杞參食品有限公司；精鹽 黑龍江鹽業(yè)有限公司；TG酶-B（酶活100U/g） 泰州一鳴生物制品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；DS-A組織搗碎機(jī) 天津市歐若儀器儀表有限公司；電磁爐 廣東容聲電器股份有限公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆組織蛋白肉丸的制備

將豬肉清洗干凈后切成約0.5cm2小塊，每份100g小肉塊，放入絞肉機(jī)中打碎成肉糜，備用。將大豆組織蛋白用60℃水浸泡45min，浸泡后反復(fù)清洗3次，放入組織攪碎機(jī)或斬拌機(jī)中，攪打成絲后，瀝干后備用[13]。將肉糜和絲狀組織蛋白混合后加入淀粉、水、調(diào)味料以及TG酶，攪拌30min使料充分混合，并使它們交聯(lián)成一團(tuán)，便于成丸。腌制好的物料，手工擠捏成直徑約為3cm的均勻球形，投入90℃左右的熱水中煮制10min，待肉丸浮上水面，表明已熟透，便可用漏勺將丸子撈出，即為成品，將放涼的丸子進(jìn)行包裝后放入冰箱中-18℃冷凍。

1.3.2 指標(biāo)的測(cè)定及方法

1.3.2.1 感官評(píng)定

1.3.2.2 大豆組織蛋白肉丸的TPA測(cè)定

TPA測(cè)定條件：TPA測(cè)定前探頭速度：2.00mm/s，測(cè)定中探頭速度：5.00mm/s，測(cè)定后探頭速度：5.00mm/s，測(cè)定距離：10.00mm，壓縮比：50%，探頭兩次測(cè)定間隔時(shí)間：5.00s，探頭型號(hào)：P0.5[14]。其中硬度為第1次的峰值，咀嚼性為膠著性與彈性的乘積，膠著性是硬度與內(nèi)聚性的乘積，內(nèi)聚性是兩次壓縮的工作比，回復(fù)性是垂線(xiàn)2與3之間曲線(xiàn)與1與2之間曲線(xiàn)分別與橫坐標(biāo)所圍的面積比值，彈性是垂線(xiàn)4與5之間與1與2之間的時(shí)間比值[15]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以酶添加量0.2%、反應(yīng)溫度45℃、反應(yīng)時(shí)間90min為基準(zhǔn)條件，改變?nèi)我灰蛩厮?，其他不變，考察各單因素?duì)大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)的影響。各單因素試驗(yàn)水平表如表2所示。

1.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

采用軟件Design Expert 7.1 中Box-Behnken 模型優(yōu)化TG酶添加量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對(duì)大豆組織蛋白丸子感官指標(biāo)的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)要求，確定了3個(gè)因素的水平編碼表如表3所示。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均做3個(gè)平行樣，取其平均值。根據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)后，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次回歸擬合，求得回歸方程。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Design-Expert 8.0軟件（Stat Ease，Inc，Minneapolis，USA）；Origin7.5軟件；Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 TG對(duì)大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)的影響

2.1.1 TG添加量對(duì)大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)的影響

在反應(yīng)溫度45℃、反應(yīng)時(shí)間90min條件下，研究TG添加量在0.1%～0.5%范圍內(nèi)對(duì)大豆組織蛋白肉丸的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，大豆組織蛋白肉丸的感官評(píng)分和咀嚼性均隨著酶添加量的增加而增加，而在酶添加量為0.3%以后增長(zhǎng)趨勢(shì)近于平緩，其感官評(píng)分在0.3%～0.5%之間差異不顯著。這可能是因?yàn)槊柑砑恿康脑黾涌梢源龠M(jìn)蛋白之間的交聯(lián)作用，而過(guò)多的酶又受到底物濃度的限制，使其不能發(fā)揮全部的催化作用，導(dǎo)致增加趨勢(shì)變的平緩[16-17]。因此，選擇0.1%～0.3%的酶添加量作為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。

2.1.2 TG反應(yīng)溫度對(duì)大豆組織蛋白丸子品質(zhì)的影響

在酶添加量0.2%、反應(yīng)時(shí)間90min條件下，研究了TG反應(yīng)溫度在40～60℃范圍內(nèi)對(duì)大豆組織蛋白肉丸的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，感官評(píng)分和咀嚼性均隨著溫度升高而先升高后下降，并在溫度50℃時(shí)達(dá)到最好。其原因可能是，TG酶活隨著溫度升高而逐漸升高，并在50℃左右時(shí)使蛋白分子發(fā)生交聯(lián)作用的效果最好，在50℃后酶活受溫度影響逐漸降低，進(jìn)而造成大豆組織蛋白肉丸的咀嚼性和感官評(píng)分下降。因此，選擇45～55℃的反應(yīng)溫度作為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。

2.1.3 TG反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆組織蛋白丸子品質(zhì)的影響

Fig.4 Effect of hydrolysis time on sensory and texture qualities of meatballs

在酶添加量0.2%、反應(yīng)溫度45℃條件下，研究了TG反應(yīng)時(shí)間在60～180min范圍內(nèi)對(duì)大豆組織蛋白肉丸的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，大豆組織蛋白肉丸的咀嚼性隨著酶添加量的提高而提高，在時(shí)間120min后上升緩慢。而感官評(píng)分在120min達(dá)到最高后略有下降，且在150min后感官變化不顯著。其原因可能是，隨著酶反應(yīng)時(shí)間的增加，TG能促進(jìn)更多的蛋白分子發(fā)生交聯(lián)作用，使得產(chǎn)品凝膠性增強(qiáng)，提高大豆組織蛋白肉丸的感官評(píng)分和咀嚼性，但是隨著時(shí)間的增加，TG產(chǎn)生的蛋白共價(jià)交聯(lián)效果逐漸達(dá)到飽和[18-19]，而過(guò)長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間反而會(huì)影響大豆組織蛋白丸子的硬度和脆性等指標(biāo)，使產(chǎn)品的感官評(píng)分下降。因此，選擇90～150min反應(yīng)時(shí)間作為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平。

2.2 TG工藝條件優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)

按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

對(duì)表4試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的方差結(jié)果如表5所示。由方差分析結(jié)果可知，所得回歸模型極顯著（P<0.01），且失擬檢驗(yàn)不顯著（P>0.05），這說(shuō)明此回歸模型很理想，方程對(duì)試驗(yàn)擬合良好，故可用此回歸模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。由表5可知，一次項(xiàng)X1、X2、X3和二次項(xiàng)X12、X22、X32對(duì)感官評(píng)分有極顯著的影響，影響順序?yàn)閄3>X1>X2，即酶添加量>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間。交互項(xiàng)中X2X3對(duì)其有顯著的影響，這表明各因素對(duì)感官評(píng)分的影響并非簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系，而是呈二次關(guān)系，且三因素之間存在交互作用。在最終選擇因素水平時(shí)需考慮使感官評(píng)分達(dá)到最高值。

2.2.2 TG酶反應(yīng)條件對(duì)響應(yīng)面值的影響

響應(yīng)面圖形是特定的Y值對(duì)應(yīng)于X1、X2、X3構(gòu)成的一個(gè)三維空間在二維平面上的等高圖，可以直觀(guān)地反應(yīng)各因素對(duì)響應(yīng)值的影響，從而分析得到各因素之間的相互作用，且分析過(guò)程簡(jiǎn)單直觀(guān)，為進(jìn)一步研究不同酶解條件對(duì)大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)感官評(píng)分的影響提供了可靠的依據(jù)。由表5可以看出，大豆組織蛋白肉丸的感官評(píng)分受TG酶添加量影響最大，且因素影響大小順序?yàn)槊柑砑恿?反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間，而酶添加量和反應(yīng)時(shí)間之間存在交互作用。由圖5可以看出，反應(yīng)時(shí)間在135min左右感官評(píng)分最高，但在120～150min之間感官評(píng)分變化趨勢(shì)較小，而大豆組織蛋白丸子分別在添加量為0.25%和0.3%，溫度為42.5～45℃之間的感官評(píng)分較高。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，TG能很好的提高大豆組織蛋白肉丸產(chǎn)品的感官評(píng)分和質(zhì)構(gòu)特性，其原因可能是其原因可能是TG酶可以通過(guò)催化Glu-Lys鍵使蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)作用，從而形成復(fù)雜嚴(yán)密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)水分的包容束縛能力增強(qiáng)[20-22]，進(jìn)而增加了大豆組織蛋白肉丸的保水性，提高了產(chǎn)品的咀嚼性、彈性和脆性，使得感官評(píng)分增加。

通過(guò)響應(yīng)面分析結(jié)果得出，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶改善大豆組織蛋白肉丸品質(zhì)的最優(yōu)條件為酶添加量0.28%、反應(yīng)溫度53.26℃、反應(yīng)時(shí)間122.05min，在此條件下，大豆組織蛋白肉丸感官評(píng)分為22.6。為便于實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)定酶添加量0.3%、反應(yīng)溫度53℃、反應(yīng)時(shí)間122min，并在此條件下做了5批次的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)定感官評(píng)分的平均值為22.5，與理論預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差在（0.01±1）%以?xún)?nèi)，差異不顯著，說(shuō)明優(yōu)化得到的酶解條件準(zhǔn)確可靠，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶反應(yīng)條件是可行的。

3 結(jié) 論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面分析法對(duì)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，方差分析表明在選定范圍內(nèi)各因素對(duì)感官評(píng)分的影響順序?yàn)槊柑砑恿?反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間。經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化確定的最適酶解條件為酶添加量0.28%、反應(yīng)溫度53.26℃、反應(yīng)時(shí)間122.05min，大豆組織蛋白肉丸感官評(píng)分為22.6。為便于實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)定酶添加量0.3%、反應(yīng)溫度53℃、反應(yīng)時(shí)間122min，并在此條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定感官評(píng)分為22.5。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中肉丸的品質(zhì)還受到其他多種因素的影響，因此在實(shí)際生產(chǎn)中還需要根據(jù)具體情況來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，以期生產(chǎn)出高品質(zhì)的大豆組織蛋白肉丸。

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