牛肉汁酶法制備工藝研究

李　勇，張　庭，時培寧，葛智超，張　帆

(1.徐州工程學院，江蘇 徐州　221018；2.江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江　212013)

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牛肉汁酶法制備工藝研究

李勇1，張庭2，時培寧1，葛智超1，張帆1

(1.徐州工程學院，江蘇 徐州221018；2.江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江212013)

摘要：為研制牛肉汁調(diào)味料，確定牛肉汁的工藝制作流程，并對產(chǎn)品的氨基氮、總氮含量進行了測定；采用單因素實驗與正交試驗優(yōu)化工藝參數(shù)與牛肉汁配方.研究結(jié)果表明，使用木瓜蛋白酶酶解牛肉效果最佳；牛肉汁酶解最佳條件是底物質(zhì)量濃度300 g/L、溫度55 ℃、pH值7.0、加酶量0.7%、酶解時間5 h，此時的氨基氮含量達4.65 g/kg.最佳配方為食鹽10%、蔗糖10%、味精3%、乙基麥芽酚5‰的牛肉汁產(chǎn)品風味濃郁、色澤棕黃，可推廣生產(chǎn).

關(guān)鍵詞：牛肉；木瓜蛋白酶；牛肉汁調(diào)味料

牛肉是高蛋白、低脂肪的營養(yǎng)食品，具有滋味健胃、化痰息風、強健筋骨等功效，為人們所喜愛，其消費量在我國肉類產(chǎn)品中僅次于豬肉.牛肉富含多種生理功能的肉堿，有著較高的營養(yǎng)價值，每100 g牛肉含蛋白質(zhì)20.2 g、脂肪2.3 g、碳水化合物1.2 g、膽固醇58 mg、灰份1.1 g、維生素A 6 mg、視黃醇 6 mg、硫胺素0.07 μg、核黃素0.13 mg 、尼克酸6.3 mg、維生素E 0.35 mg、鈣9 mg、磷 172 mg、鉀284 mg 、鈉 54 mg、鎂21 mg、鐵2.8 mg 、鋅3.7 mg、硒10.55 μg、銅0.16 mg、錳0.04 mg、碘10.4 mg[1].關(guān)于牛肉市場的消費趨勢，石自忠等[2]通過構(gòu)建市場模型，對2013—2020年我國牛肉市場的主要指標進行研究，認為2013年人均消費量為2.60 kg，2020年將達到3.98 kg，年均增長率為6.28%.目前，我國市場上出現(xiàn)的牛肉產(chǎn)品大體分為醬牛肉、牛肉干、牛肉醬、發(fā)酵型牛肉香腸、重組牛肉、牛肉方便食品等，而關(guān)于牛肉汁產(chǎn)品研究的報道極少.1870年,約翰斯頓為拿破侖三世的軍隊創(chuàng)造性地生產(chǎn)了耐保藏牛肉汁，被稱為“約翰斯頓的流體牛肉”;1888年,由多家公司生產(chǎn)肉汁充當?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)的“戰(zhàn)爭食物”;1971年,聯(lián)合利華收購肉汁公司成為較大肉汁生產(chǎn)商，目前歐洲肉汁消費量仍較大[3-8].故而，為滿足市場需求和填補相關(guān)的國內(nèi)研究空白，對牛肉汁產(chǎn)品制備進行了實驗研究.使用酶解法制成的牛肉汁調(diào)味料與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，具有外觀好、風味佳、營養(yǎng)價值高、易被人體吸收、食用方便等許多優(yōu)點.

1材料與方法

1.1實驗原料與儀器

實驗原料:牛肉，購自江蘇省徐州市易初愛蓮超市，冷藏備用；生姜、香辛調(diào)味料、乙基麥芽酚、食鹽、蔗糖等，均為市售.

實驗試劑：胰蛋白酶，4000 u/g，蘇州天綠生物制品廠；木瓜蛋白酶，65 000 u/g，廣西海發(fā)生物酶制品廠；中性蛋白酶、胃蛋白酶，徐州開米克生物科技有限公司；濃鹽酸、無水乙醇、甲醛溶液、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、硼酸、乙基麥芽酚等，均為市售.

實驗儀器與設(shè)備：GZH-DH.600-Ⅱ電熱恒溫干燥箱，上海躍進醫(yī)療器械廠；HH.BH.600-S-Ⅱ電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海躍進醫(yī)療器械廠；878-A多功能粉碎機、DL-5低速大容量離心機，上海安亭科學儀器廠；YXT-22高速離心機，中外合資深圳天南海北有限公司；JA2003N電子天平、PHS-3C精密pH計、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋等.

1.2實驗方法

1.2.1工藝流程及操作要點

1)工藝流程.

參照文獻[9]，并結(jié)合牛肉的肉質(zhì)特點，經(jīng)過多次試驗，確定出牛肉汁制作工藝流程.具體如下：

牛肉原料→稱重→分割→成熟→清洗→切片→蒸煮→打漿→調(diào)pH值→酶解→滅酶→離心→過濾→調(diào)配→均質(zhì)→定量灌裝→封口→殺菌→冷卻→產(chǎn)品檢驗→成品

2)操作要點.

牛肉的預(yù)處理：將從市場上買來的牛肉切成1～2 kg重的牛肉塊，在5～7 ℃的冷藏箱成熟4 d，清洗后備用.成熟的牛肉也可放于冰箱中，冷凍備用.

切片：清洗后的牛肉切成1～2 mm的薄片備用.

蒸煮：肉片加水4倍，設(shè)定電磁爐溫度在220 ℃ 檔位，蒸煮20 min，使蛋白質(zhì)變性易于酶解，并達到滅菌的效果.在蒸煮時加入蔥、姜、茴香等香辛料，利于提香.

打漿：將蒸煮后牛肉進行稱量，去除香辛料，用多功能粉碎機將煮熟的牛肉及湯打漿.牛肉湯不足時可加入純凈水.

調(diào)pH值：用一定濃度的NaOH和一定濃度的 HCl，通過pH計測定，調(diào)整漿液的pH值.

酶解與滅酶：55～60 ℃下保溫牛肉漿液，并分別加入胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，對牛肉漿進行保溫酶解.酶解結(jié)束后迅速升溫到98 ℃，保持10 min，以達到滅酶的目的.

離心：用DL-5型低速離心機4000 r/min進行離心,保持15 min后，取中間清液.由于牛肉的脂肪含量比較高，所以牛肉酶解液經(jīng)高速離心后可分為3層：上層為油脂層；中層為清夜；下層為沉淀，棄去沉淀，合并清液與油脂得懸濁液.

調(diào)配：考慮到調(diào)味料應(yīng)具備其獨特的鮮香味，懸濁液中添加食鹽、味精、乙基麥芽酚、糖等進行調(diào)配，得調(diào)配液.

均質(zhì)：調(diào)配液加熱到60 ℃，在30 MPa下均質(zhì)1次.

灌裝封口：將調(diào)配后的料液灌裝于240 mL玻璃瓶中，用金屬蓋封口.

殺菌與冷卻：將含鹽量較高的牛肉汁于 95 ℃下保溫15 min，殺菌，再冷卻至常溫.

成品檢驗：對成品牛肉汁的感官指標、氨基氮等理化指標及衛(wèi)生指標進行檢驗.

1.2.2氨基氮含量的測定

按GB/T 5009.39—2003《醬油衛(wèi)生標準的分析方法》中規(guī)定的方法，使用甲醛滴定法測定氨基氮的含量[10].

1.2.3產(chǎn)品質(zhì)量感官評價方法

借鑒文獻[11]中的食品感官鑒評方法，對牛肉調(diào)味料的感官進行評價.具體指標見表1.

表1　牛肉調(diào)味料的感官指標

2結(jié)果與分析

2.1牛肉酶解最佳條件選擇結(jié)果與分析

分別使用中性蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶對牛肉漿進行酶解.初步實驗結(jié)果表明，木瓜蛋白酶酶解時的氨基氮含量高，且風味好，故而后面都使用木瓜蛋白酶進行酶解實驗.

2.1.1pH對酶解效果的影響

牛肉原材料經(jīng)清洗、稱重、蒸煮、打漿等操作，并經(jīng)過多次實驗，確定在底物質(zhì)量濃度300 g/L、酶解時間4 h、加酶量0.5%、酶解溫度55 ℃的條件下，選擇漿液不同pH值，測定酶解效果.如圖1所示.

由圖1可知， pH值為7.0時的木瓜蛋白酶的酶解效果最好.

2.1.2加酶量對酶解效果的影響

在以上實驗的基礎(chǔ)上，在底物質(zhì)量濃度300 g/L、酶解時間4 h、pH值7.0、酶解溫度55 ℃的條件下，選擇不同加酶量，測定酶解效果.如圖2所示.

圖1　酶解液初始pH對氨基氮含量的影響

圖2　加酶量對木瓜蛋白酶酶解的影響

由圖2可知，加酶量為0.9%時的木瓜蛋白酶的酶解效果最好.但從經(jīng)濟上考慮，加酶量從0.5%～0.7%的升幅要小于從0.3%～0.5%的升幅，因此選用加酶量為0.7%的這個條件.

2.1.3溫度對酶解效果的影響

在上面實驗的基礎(chǔ)上，在底物質(zhì)量濃度300 g/L、酶解時間4 h、pH值7.0、加酶量0.7%的條件下，選擇不同酶解溫度測定酶解效果.如圖3所示.

由圖3可知，酶解溫度為55 ℃時的木瓜蛋白酶的酶解效果最好.

2.1.4酶解時間對酶解效果的影響

在以上實驗的基礎(chǔ)上，在底物質(zhì)量濃度300 g/L、酶解溫度55 ℃、pH值7.0、加酶量0.7%的條件下，選擇不同酶解時間測定酶解效果.如圖4所示.

圖3　溫度對氨基氮含量的影響

圖4　酶解時間對氨基氮含量的影響

由圖4可知，酶解時間為7 h時的木瓜蛋白酶的酶解效果較好.但從經(jīng)濟上考慮，增大循環(huán)次數(shù)獲得更多的經(jīng)濟效應(yīng)，酶解時間從4～5 h的升幅要小于從3～4 h的升幅，因此選用酶解時間為4 h的這個條件.

2.2酶解條件優(yōu)化的實驗結(jié)果與分析

通過以上4項單因素試驗測定，確定了正交試驗條件，以提高產(chǎn)品質(zhì)量.結(jié)果見表2.

表2　木瓜蛋白酶水解的正交試驗結(jié)果

續(xù)表2

由表2可知，木瓜蛋白酶酶解的最佳組合為A3B2C3D2，即酶用量為0.7%，底物質(zhì)量濃度為300 g/L，pH值為7.0，水解時間為5 h，溫度為55 ℃.從對極差R的分析可知，各因素對木瓜蛋白酶酶解效果影響的順序是：溫度>時間>加酶量>pH.由于酶用量對試驗的影響不大，考慮到經(jīng)濟因素，選擇了實驗最佳組合中的水平，即0.7 %.溫度對氨基氮含量的影響最大，是將來生產(chǎn)時需要注意的重點.

2.3調(diào)配實驗結(jié)果與分析

酶解液經(jīng)滅酶、放涼，用低速離心機離心15 min，取中間清液.由于牛肉的脂肪含量比較高，所以牛肉酶解液經(jīng)離心后可分為3層：上層為油脂層，中層為清夜，下層為沉淀.將上層和中層的酶解液用于調(diào)配.

為了增加成品牛肉汁的復(fù)合風味，選擇食鹽、白砂糖、味精、乙基麥芽酚等基料調(diào)配牛肉汁風味，以色、香、味、形4項指標來評判牛肉汁質(zhì)量.其正交試驗結(jié)果見表3.

表3　牛肉汁調(diào)配正交試驗結(jié)果

由表3可知，試驗總分最高的為357分.通過分析可知各因素對酶解液風味影響的順序為A>D >C>B，最佳酶解組合為A1B2C2D3.于是，將牛肉汁的最佳調(diào)配條件確定為食鹽10%、蔗糖10%、味精3%、乙基麥芽酚5‰.

2.4成品滅菌參數(shù)的確定

將調(diào)配好的牛肉汁分別灌裝于包裝瓶中封口，95 ℃下保溫15 min，滅菌，且于37 ℃下進行保溫檢查，未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象.

3結(jié)語

1)牛肉汁加工工藝流程為：牛肉原料→稱重→分割→成熟→清洗→切片→蒸煮→打漿→調(diào)pH值→酶解→滅酶→離心→過濾→調(diào)配→均質(zhì)→定量灌裝→封口→殺菌→冷卻→產(chǎn)品檢驗→成品.

2)分別探究了中性蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等酶解牛肉的效果，發(fā)現(xiàn)木瓜蛋白酶酶解后游離氨基氮的含量較高，且風味好.

3)通過單因素實驗與正交試驗，研究了酶用量、pH、酶解時間、酶解溫度等4因素對酶解的影響，確定了木瓜蛋白酶水解的最佳條件為：在底物質(zhì)量濃度為300 g/L的條件下，酶用量為0.7%，pH值為7.0，水解時間為5 h，溫度為55 ℃.最佳組合實驗中的氨基氮含量高達4.65 g/kg.

4)牛肉汁的最佳調(diào)配條件為食鹽10%、蔗糖10%、味精3%、乙基麥芽酚5‰.本實驗獲得了風味濃郁、色澤棕黃的牛肉汁產(chǎn)品.

5)牛肉汁的含鹽量≥10%時，可以達到抑菌的要求；95 ℃下保溫15 min，滅菌，且在37 ℃下進行保溫檢查，未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象.

參考文獻：

[1] 孟祥河，段善海，王曉忠，牛肉酶法水解的研究[J].食品科技,2001(4):13-15.

[2] 石自忠,王明利,胡向東.中國牛肉市場模型構(gòu)建與基礎(chǔ)模擬[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,2015,20(3):278-290.

[3] 臧明伍,王宇,韓凱,等.北京清真醬牛肉揮發(fā)性風味化合物的研究[J].食品工業(yè)科技,2010(8):70-73.

[4] 韓凱,王宇,臧明伍.殺菌方式對醬牛肉鳳味的影響[J].肉類研究,2010(11):51-53.

[5] 高虹.發(fā)酵型重組牛肉干工藝及其產(chǎn)品特性的研究[D].杭州:浙江工商大學,2011.

[6] 孟岳成,高虹,陳杰,等.多味復(fù)合牛肉醬的研制[J].中國調(diào)味品,2010(6):68-70.

[7] 張鳳寬,易小艷,尤麗新,等.發(fā)酵牛肉香腸生產(chǎn)藝優(yōu)化[J].食品科學,2011,32(16):182-186.

[8] 張盟.發(fā)酵型重組牛肉脯和牛肉干的開發(fā)研究[D].大慶:黑龍江八一農(nóng)墾大學,2012.

[9] 李勇,王書蘭,陳尚龍,等.蛋菌復(fù)合飲料研究與產(chǎn)品開發(fā)[J].徐州工程學院學報(自然科學版),2013,28(4):33-38.

[10] 尚麗娟.調(diào)味品生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2012:359-368.

[11] 張水華,孫君社,薛毅.食品感官鑒評[M].廣州:華南理工大學出版社,2003:93-95.

(編輯徐永銘)

The Enzymatic Preparation Study on Beef Juice

LI Yong1,ZHANG Ting2,SHI Peining1,GE Zhichao1,ZHANG Fan1

(1.Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018, China;2.College of Food and Biological Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Abstract:For the development of beef sauce seasoning,the production process flow was determined,and the amino nitrogen,total nitrogen content of the product were tested;the process parameters and beef sauce recipes were optimized by using the single factor experiment and orthogonal experiment.The results show that the best solution of beef is the use of papain and the sauce hydrolysis optimum conditions are as follows:the substrate concentration of 300 g/kg,the temperature of 55 ℃,pH 7.0,enzyme dosage 0.7%,reaction time of 5 h,amino nitrogen content of 4.65 g/kg.The best recipe of the beef juice product which contains salt containing 10%,sucrose 10%,MSG 3% and ethyl maltol 5 ‰.It possesses the rich flavor and brownish color and is worth to be promoted in production.

Key words:beef; papaya protease; beef juice seasoning

收稿日期：2016-04-08

基金項目：江蘇省科技計劃項目(BN2014009,BN2014089)

作者簡介：李勇(1962-)，男，教授，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究.

中圖分類號：TS251.5+2

文獻標志碼：A

文章編號：1674-358X(2016)02-0074-05