TG酶協(xié)同超高壓處理對雞肉糜制品品質(zhì)的影響

才衛(wèi)川，張坤生*，任云霞

（天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津商業(yè)大學食品工程系，天津 3001 34）

TG酶協(xié)同超高壓處理對雞肉糜制品品質(zhì)的影響

才衛(wèi)川，張坤生*，任云霞

（天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津商業(yè)大學食品工程系，天津 3001 34）

為了提高雞肉糜制品的品質(zhì)，優(yōu)化加工工藝，把TG酶添加到肉糜制品中，然后經(jīng)超高壓處理，經(jīng)過二段加熱形成凝膠，測定其質(zhì)構(gòu)特性和保水率。結(jié)果表明，酶活度、壓強和保壓時間對雞肉糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性（硬度、咀 嚼性）和保水率影響顯著（P＜0.05）。通過Box-Behnken試驗設(shè)計所得結(jié)果和二次多項回歸方程確立了最優(yōu)的工藝條件，即：酶活度1.95 U/g、壓強450 MPa、保壓時間22 min。此條件下驗證實驗得到凝膠保水率可達到（90.1±0.5）%。酶活度與壓強和保壓時間交互作用顯著（P＜0.05），而壓強與保壓時間交互作用不顯著（P＞0.05）。研究表明，TG酶和超高壓結(jié) 合能夠促 進雞肉糜形成 良好的 凝膠，在雞肉糜加工中具有廣泛的應(yīng)用前景。

TG酶；超高壓；雞肉糜凝膠；質(zhì)構(gòu)；保水率

我國雞肉產(chǎn)量增長迅速，現(xiàn)已成為世界第二大雞肉生產(chǎn)國[1]。雞肉糜制品以其低脂肪和高蛋白著稱，深受消費者青睞，雞肉糜產(chǎn)品也更多地出現(xiàn)在肉制品市場。由于雞肉的肌纖維形成的凝膠彈性較差，雞肉糜制品的切片性和持水性也較差，在其加工生產(chǎn)過程中遇到了很多問題[2]。

為了改善雞肉糜制品的質(zhì)構(gòu)特性，多采用加入添加劑的方法改良雞肉糜產(chǎn)品的品質(zhì)。多聚磷酸鹽能夠影響肌纖維蛋白的溶解性，提高鹽溶蛋白熱誘導凝膠保持水分的能力，從而影響相關(guān)工藝過程并改善肉制 品的硬度、保水率等。肉制品中添加的磷酸鹽量應(yīng)該是在國家規(guī)定標準范圍內(nèi)（一般為肉質(zhì)量的0.1%～0.4%），過多的攝入磷酸鹽對人體有一定的危害性，而且原料肉中由于飼料等原因本身就含有一定量的磷酸鹽。所以，無磷化食品已成為近些年來相關(guān)學者研究的主要課題。南慶賢等[3]指出，對肌原纖維蛋白作適當處理，可能會起到添加磷酸鹽的效果。也有研究[4-5]提出用高壓處理技術(shù)，超高壓技術(shù)可增強肌纖維蛋白的溶解性，有利于保持或者

改善蛋白的凝膠功能特性，所以有利于低離子濃度、低鈉的肉制品生產(chǎn)[6]。宗瑜等[7]指出，增加TG酶的用量可以促進蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)作用，從而降低磷酸鹽的添加量，生產(chǎn)健康的低鹽肉制品。本實驗研究了TG酶協(xié)同超高壓處理對雞肉糜凝膠制品持水性、質(zhì)構(gòu)特性的影響，并通過響應(yīng)面方法優(yōu)化雞肉糜凝膠制品加工工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞胸肉、食鹽 大成萬達（天津）有限公司；直徑15 mm的聚乙烯腸衣購于本地雨潤公司生產(chǎn)線；真空包裝袋 天津華安塑料有限公司。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TGase，TG酶，酶比活力為100 U/g）江蘇無錫瑞陽生物有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

STEPHAN UMC5斬拌機 德國Stephan公司；C/705手動灌腸機 意大利La Minerva公司；HH-42恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；7S-600真空包裝機深圳市錦圳達機械設(shè)備有限公司；FA2004A電子天平上海精天儀器有限公司；HPP.L2-800/2.5超高壓設(shè)備天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；SMSTA TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 雞肉糜凝膠制備工藝

雞胸肉→剔除脂肪與結(jié)締組織→加入配料混勻→4 ℃條件下腌制10 h→低溫斬拌→灌腸成型→真空包裝→超高壓處理→蒸煮→冷藏→檢測

1.3.2 單因素試驗設(shè)計

1.3.2.1 不同酶活度條件下雞肉糜凝膠的制備

稱取占肉質(zhì)量1.5%的食鹽和不同質(zhì)量分數(shù)的TG酶分別與50 mL蒸餾水混合均勻，分別取占肉質(zhì)量0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的TG酶，未添加TG酶的作為對照組，后加入到每份300 g的碎肉中（樣品的平均酶活度分別為0.5、1、1.5、2、2.5 U/g），充分攪拌。用保鮮膜封住口，放置于4 ℃的冰箱內(nèi)腌制10 h，填充于聚乙烯腸衣中（Φ1.5 cm×15 cm），最大限度排除里邊的氣泡，稱其質(zhì)量A。真空包裝后放置于超高壓設(shè)備腔體內(nèi)，設(shè)定壓強400 MPa、保壓時間20 min、溫度25 ℃。

1.3.2.2 不同壓強條件下雞肉糜凝膠的制備

稱取占肉質(zhì)量1.5%的食鹽和1.5%的TG酶分別與50 mL蒸餾水混合均勻，后加入到每份300 g的碎肉中，充分攪拌。用保鮮膜封住口，放置于4 ℃的冰箱內(nèi)腌制10 h，填充于聚乙烯腸衣中（Φ1.5 cm×15 cm），最大限度排除里邊的氣泡，稱其質(zhì)量A。真空包裝后放置于超高壓設(shè)備腔體內(nèi)，壓強分別設(shè)定為200、400、600、 800 MPa，設(shè)定保壓時間20 min、溫度25 ℃，未經(jīng)過高壓處理的樣品作為對照組。

1.3.2.3 不同保壓時間條件下雞肉糜凝膠的制備

稱取占肉質(zhì)量1.5%的食鹽和1.5%的TG酶分別與50 mL蒸餾水混合均勻，后加入到每份300 g的碎肉中，充分攪拌。用保鮮膜封住口，放置于4 ℃的冰箱內(nèi)腌制10 h，填充于聚乙烯腸衣中（Φ1.5 cm×15 cm），最大限度排除里邊的氣泡，稱其質(zhì)量A。真空包裝后放置于超高壓設(shè)備腔體內(nèi)，設(shè)定壓強為400 MPa，保壓時間分別設(shè)定為10、15、20、25、30 min，溫度為25 ℃。

將以上高壓處理的樣品和對照組樣品放入80 ℃的恒溫水浴鍋中凝膠化40 min，取出冷卻后，置于4 ℃的冰箱內(nèi)冷藏12 h后檢測。

1.3.3 響應(yīng)面法試驗設(shè)計

本研究采用Box-Behnken模型，以酶活度、壓強和保壓時間3 個因子為自變量，分別以X1、X2、X3表示，并以1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平[8-10]。因素水平及編碼見表1。

表1 響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and coded levels used in response surface design

保水率與質(zhì)構(gòu)特性的變化趨勢存在高度的相關(guān)性，即當壓強達到一定的水平，其制品的保水率達到最優(yōu)化的同時，質(zhì)構(gòu)特性尤其是咀嚼性也同時達到優(yōu)化。本研究以樣品的保水率（water-holding capacity，WHC）作為評價指標（響應(yīng)值），采用以下回歸方程；

式中：b0為常數(shù)項，b1、b2、b3分別為線性系數(shù)，b12、b13、b23為交互項系數(shù)，b11、b22、b33為二次項系數(shù)。為了求得此方程的各項系數(shù)，需要17組試驗來求解。數(shù)據(jù)處理分析采用統(tǒng)計軟件Design-Expert 8.0.4來完成。

1.3.4 檢測方法

1.3.4.1 雞肉糜凝膠保水率的測定

WHC包括兩個指標：一是蒸煮損失率（cooking loss，CL）；二是非壓出水分（non-expressible water，NW）。

CL的檢測：室溫下剪去肉糜制品的腸衣，用吸水紙拭干腸衣和肉糜制品的表面水分，分別稱質(zhì)量為B和C，檢測重復3 次。

NW的檢測：參照Supavititpatana等[11]的方法，將

圓柱狀肉糜制品切成10 mm厚度，稱其質(zhì)量為D，夾于上下各兩層濾紙中，用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀的Hold Until Time測試模式進行擠壓后稱其質(zhì)量為E。測定參數(shù)為：探頭型號P50，保持10 kg壓縮力壓縮3 min，測前速率2.0 mm/s，測試速率0.5 mm/s，返回速率10.0 mm/s，觸發(fā)力Auto-10 g。各處理樣檢測重復3 次。

1.3.4.2 雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)的測定

從3 組平行試驗的凝膠樣品中分別切取3 個圓柱狀凝膠試樣（Φ1.5 cm×10 mm），對樣品的硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性進行測定。測定參數(shù)為：TPA 模式，探頭型號P36，壓縮比30%，測前速率2.0 mm/s，測試速率2.0 mm/s，返回速率10.0 mm/s，觸發(fā)力Auto-10 g，間隔時間2 s，數(shù)據(jù)獲取速率200 pps[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0、Excel 2003和Design-Expert 8.0.4進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 酶活度對雞肉糜凝膠制品質(zhì)構(gòu)及保水率的影響

表2 酶活度對雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table 2 Effect of TG dosage on texture characteristics of ground chicken ggeellss

由表2可知，起初雞肉糜凝膠硬度隨著TG酶活度 增加顯著增強（P＜0.05），當酶活度達到1.5 U/g時，凝膠硬度達到最大，TG酶促進蛋白之間的交聯(lián)作用，有助于提高樣品的凝膠硬度[13]。當酶活度繼續(xù)增大時，凝膠硬度變化不再明顯（P＞0.05），可能是凝膠已經(jīng)形成了穩(wěn)定蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著TG酶活度增加，樣品的彈性和內(nèi)聚性變化不顯著（P＞0.05）。而咀嚼性在數(shù)值上等于硬度、彈性和內(nèi)聚性的乘 積，同樣在酶活1.5 U/g后變化不在明顯。

圖1 酶活度對雞肉糜凝膠保水率的影響Fig.1 Effect of TG dosage on water-holding capacity of ground chicken gels

從圖1可知，與對照組相比，添加TG酶明顯增加了雞肉糜凝膠的保水率（P＜0.05），這是由于谷氨酞胺轉(zhuǎn)氨酶促進了肌原纖維蛋白之間的交聯(lián)作用，催化形成的凝膠有牢固的空間網(wǎng)絡(luò)，能包容大量水分，提高了產(chǎn)品的保水率[14-15]。當酶活度為1.5 U/g的時候，凝膠保水率達到最大，隨著酶活度的繼續(xù)增大，凝膠保水率的變化不顯著（P＞0.05），主要原因可能是蛋白質(zhì)底物質(zhì)量濃度是一 定的，雖然TG酶質(zhì)量濃度增大了，但是蛋白質(zhì)底物質(zhì)量濃度沒有相應(yīng)增大，因而不能促進更多蛋白質(zhì)分子的交聯(lián)，保水率也就沒有顯著性的提高。

2.1.2 壓強對雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)及保水率的影響

表3 壓強對雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table 3 Effect of pressure level on texture characteristics of ground chicken ggeellss

由表3可知，雞肉糜凝膠硬度隨著壓強的增大先增加后下降，在400 MPa時達到最大。這種先升后降的變化趨勢與超高壓處理牛肌肉[16]以及超高壓處理鱈魚肌肉[17]時所觀察到的現(xiàn)象相一致。超高壓處理導致雞肉糜凝膠硬度的增加應(yīng)與其增強肉糜顆粒之間的團聚性有關(guān)；而隨著工作壓強的升高（如：500 MPa），肌原纖維M-線消失，A-帶和I-帶明顯破壞[18-19]，肌原纖維小片化，這些是過高壓強導致凝膠硬度降低的主要因素。壓強變化對樣品的彈性和內(nèi)聚性影響不大（P＞0.05）。

圖2 壓強對雞肉糜凝膠保水率的影響Fig.2 Effect of pressure level on water-holding capacity of ground chicken gels

從圖2可知，與對照組相比，高壓處理顯著的增加了樣品的保水率（P＜0.05），這是由于超高壓處理引起肌纖維變細變長，致使纖維間空隙增加，除此之外，肌節(jié)在壓力作用下也會增長，使組成肌節(jié)的粗絲與細絲之間發(fā)生相互滑動，引起肌絲之間網(wǎng)絡(luò)空間加大，肌纖維間與肌絲間空隙的加大，使保留肌肉中水分的網(wǎng)絡(luò)空間加大，有利于維持對水分的保留。隨著壓強的增加， 樣品的保水率在400 MPa處達到最大。壓強繼續(xù)增大，樣品的保水率顯著降低（P＜0.05），這可能是因為過高的壓力使肌節(jié)斷裂破碎，肌絲網(wǎng)絡(luò)空間中的水分在壓力作用下被迫流向空隙，導致水分流失增大，降低保水率[20]。

2.1.3 保壓時間對雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)及保水率的影響

表4 保壓時間對雞肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)的影響Table 4 Effect of pressure-holding time on texture characteristics of ground chicken gels

由表4可知，保壓時間在10～20 min時，凝膠硬度顯著增加（P＜0.05），隨著時間的逐漸延長，凝膠的硬度會有所下降且變化不顯著（P＞0.05）。保壓時間同樣也不會引起樣品彈性和內(nèi)聚性的顯著變化（P＞0.05）。

圖3 保壓時間對雞肉糜凝膠保水率的影響Fig.3 Effect of pressure-holding time on water-holding capacity of ground chicken gels

由圖3可知，保壓時間在10～ 20 min之間，樣品的保水率是持 續(xù)增加的（P＜0.05），這是因為隨著時間的延長，樣品中肌原纖維蛋白的交聯(lián)作用也隨之增強，有利于水分 的保留。保壓時間在20～30 min之間，樣品的保水率明顯下降（P＜0.05），隨著時間逐漸延長，壓力破壞了蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)作用，會擠出一部分水分，導致樣品的保水率降低。

2.2 響應(yīng)面分析

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗設(shè)計原理，設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗。試驗結(jié)果見表5。試驗號1～12是析因試驗，13～17是中心試驗。17 個試驗點分為析因點和零點，其中析因點為自變量取值在X1、X2、X3所構(gòu)成的三維頂點上；零點為區(qū)域中心點，重復5 次以估計試驗誤差。

表5 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果Table 5 Box-Behnken experimental design and results

根據(jù)表5的結(jié)果，利用Design-Expert 8.0.4統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到擬合模型：WHC=3.966 25-0.702 5X1+0.140 2X2+5.175 75X3+ 0.027 95X1X2+0.732X1X3-0.000 695X2X3-7.19X12-0.000 199X2

2-0.142 5X32。對該回歸方程進行方差分析，由表6可看出：P=0.001 1＜0.01，表明回歸方程極顯著，不同處理組的差異極顯著；而失擬項的P=0.180 2＞0.05，故其不顯著；該模型的決定系數(shù)R2=0.946 5，說明它能解釋94.65%響應(yīng)值的變化規(guī)律，僅有總變異的5.35%不能用此模型來解釋，因此該方程擬合程度良好，試驗誤差較小，可以用來對雞肉糜凝膠WHC進行分析和預測。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Analysis of variance for the fitted regression model

2.3 雞肉糜凝膠保水率的響應(yīng)面分析

酶活度（X1）、壓強（X2）、保壓時間（X3）之間的交互作用對雞肉糜凝膠WHC的影響如圖4～6所示。

圖4 酶活度和壓強對雞肉糜凝膠保水率的響應(yīng)面（a）和等高線（b）圖Fig.4 Response surface and contour plots showing the effects of TG dosage and pressure on water-holding capacity of ground chicken gels

通過圖4a可以看出，當保壓時間不變時，在不同的酶活度水平下隨著壓強的的增大，雞肉糜凝膠的保水率急劇增加，表現(xiàn)為上升曲線較陡。當保壓時間和酶活度分別為20 min和1.5 U/g、壓強為300 MPa時，雞肉糜凝膠的保水率為87.77%，當壓強為420 MPa時，雞肉糜凝膠的保水率增大到90.77%。隨著壓強繼續(xù)增大，保水率有所下降；當壓強維持在400 MPa時，凝膠保水率隨酶活度的增大而增加，并在酶活度為1.75 U/g時達到最大值91.1%，隨后變化不顯著。通過圖4b可知，酶活 度和壓強之間的交互作用對雞肉糜凝膠保水率的影響顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為等高線圖形較扁平。

通過圖5a可以看出，當壓強保持不變時，在不同的酶活度水平下，保壓時間在10～21 min內(nèi)逐漸增加時，凝膠保水率也隨之增大，當酶活度為1.5 U/g、保壓時間為21 min時，保水率達到最大值90.81%，隨后趨勢有所下降；當保壓時間固定為20 min，酶活度為1 U/g時，凝膠保水率的值最小為87.08%，隨著酶活度的增加，凝膠保水率也隨之增加，并在酶活度為1.73 U/g時 達到最大值91.1%，隨后變化不顯著。通過圖5b可知，酶活度和保壓時間的交互作用對雞肉糜凝膠保水率的影響顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為等高線圖形較扁平。

圖5 酶活度和保壓時間對雞肉糜凝膠保水率的響應(yīng)面（a）和等高線（b）圖bFig.5 Response surface and contour plots showing the effects of TG dosage and pressure-holding pressure time on water-holding capacity of ground chicken gels

圖6 壓強和保壓時間對雞肉糜凝膠保水率的響應(yīng)面（a）和等高線（b）圖Fig.6 Response surface and contour plots showing the effects of pressure and holding pressure time on water-holding capacity of ground chicken gels

從圖6a可知，當酶活度保持不變時，在不同的壓強條件下，隨著時間的變化，樣品的保水率先上升再下

降。酶活度1.5 U/g、壓強400 MPa、保壓時間15 min時，樣品的保水率85.62%；保壓時間升到21 min時，保水率達到最大值90.9%；保壓時間25 min時，樣品保水率下降到88.57%。從圖6b可知，壓強和保壓時間的交互作用對雞肉糜凝膠保水率影響不顯著（P＞0.05），表現(xiàn)為等高線接近圓形。

以上3 個因素對雞肉糜凝膠保水率的影響從大到小依次為：X1（酶活度）＞X3（保壓時間）＞X2（壓強），即酶活度對雞肉糜凝膠保水率的影響最為顯著。利用Design-Expert 8.0.4軟件獲得了各個因素的最佳條件組合為酶活度1.95 U/g、壓強450 MPa、保壓時間22 min，在此條件下，凝膠保水率可達到91.99%。為了檢驗?zāi)Ｐ皖A測的準確性，在此添加量的條件下，做3 組平行實驗所得結(jié)果為（90.1±0.5）%，由此可得，采用響應(yīng)面分析法對雞肉糜凝膠品質(zhì)的優(yōu)化是行之有效的。

3 結(jié) 論

本實驗在單因素試驗的基礎(chǔ)上通過響應(yīng)面法優(yōu)化雞肉糜凝膠制備工藝，以雞肉糜凝膠保水率作為響應(yīng)值，設(shè)計了三因素三水平的響應(yīng)面試驗。結(jié)果表明酶活度、保壓時間、酶活度的平方項、壓強的平方項對雞肉糜凝膠保水率的影響是極顯著的（P＜0.01）。并得到雞肉糜凝膠制備的最優(yōu)工藝條件：酶活度1.95 U/g、壓強450 MPa、保壓時間22 min。此條件下驗證實驗得到凝膠保水率可達到（90.1±0.5）%。本研究為雞肉糜凝膠的制備提供了一定的指導。

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Effects of Combined Transglutaminase and High Pressure Treatment on the Quality of Ground Chicken Products

CAI Wei-chuan, ZHANG Kun-sheng*, REN Yun-xia
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, Department of Food Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Addition of transglutaminase (TG) combined with ultra high pressure (UHP) processing was applied to improve the quality of gr ound chicken products. The experimental conditions were optimized for better texture characteristics and water-holding capacity of heat-induced gels of UHP processed samples from a two-step heating procedure. The results showed that TG activity, pressure and dwelling time had significant effects on texture properties (hardness and chewiness) and water-holding capacity of heat-induced ground chicken gels (P ＜ 0.05). Based on the quadratic regression model established using a Box-Behnken response surface design, the optimal experimental conditions were determined as 1.95 U/g, 450 MPa and 22 min for TG activity, pressure and dwelling time, respectively. Experiments carried out under the optimized conditions led to a water-holding capacity of (90.1 ± 0.5)%. The interactions of TG activity with pressure and with dwelling time were significant (P ＜ 0.05), but the interaction between pressure and dwelling time was not significant (P ＞ 0.05). This study shows that TG combined with ultra high pressure can promote t he formation of the excellent quality of ground chicken gels and has promising applications in ground chicken processing.

TG; high pressure; ground chicken gel; texture; water-holding capacity (WHC)

TS251.1

A

1002-6630（2014）18-0022-06

10.7506/spkx1002-6630-201418005

2013-12-22

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD37B06-07）

才衛(wèi)川（1989—），男，碩士研究生，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：caiwc131313@163.com

*通信作者：張坤生（1957—），男，教授，博士，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：zhksheng@tjcu.edu.cn