油炸兔肉酶法預(yù)處理及改良劑配方優(yōu)化

宋麗坤， 李 誠*， 楊 勇， 劉愛平， 卓永賢， 彭翔東， 付 剛， 黃子芮

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安625014；2.四川哈哥集團有限公司，四川 樂山 614000）

油炸兔肉酶法預(yù)處理及改良劑配方優(yōu)化

宋麗坤1， 李 誠*1， 楊 勇1， 劉愛平1， 卓永賢2， 彭翔東2， 付 剛1， 黃子芮1

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安625014；2.四川哈哥集團有限公司，四川 樂山 614000）

以鮮兔肉為原料，利用蛋白酶預(yù)處理后，再使用改良劑來協(xié)同改善油炸兔肉產(chǎn)品口感。首先選用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶對原料進行前處理，通過單因素和正交試驗確定最佳酶解條件為：木瓜蛋白酶和胰蛋白酶用量復(fù)配比為300∶150，溫度為45℃，時間為60 min。然后再使用大豆蛋白、變性淀粉、小蘇打作為改良劑對產(chǎn)品品質(zhì)進行改善，最終確定最佳的改良劑配方為小蘇打添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%，變性淀粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，大豆蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。各因素的顯著性次序為：大豆蛋白量>變性淀粉量>小蘇打量。

油炸兔肉；改良劑；蛋白酶；加工工藝

我國是家兔養(yǎng)殖、兔肉生產(chǎn)加工、消費和貿(mào)易大國，其中油炸兔肉加工比較普遍[1]。但在傳統(tǒng)的油炸兔肉產(chǎn)品中，肉品的保水性不高，在油炸過程中，食品中大量的水分流失會造成肉質(zhì)干硬、彈性不夠、口感粗糙、難咽難嚼等現(xiàn)象[2]，不宜于老年人和兒童人群的食用。而單純通過提高油炸兔肉的水分含量來改善其品質(zhì)特性，會使產(chǎn)品因水分含量的增高而出現(xiàn)不夠香脆、難以保藏等問題，利用外源蛋白酶酶解處理如今已成為人們普遍使用的改善肉制品品質(zhì)的手段之一[3]。木瓜蛋白酶[4-7]和胰蛋白酶[8-9]對肉制品具有嫩化作用，不僅可以改善油炸兔肉產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)，還可以增加保水性，提高出產(chǎn)率[10-11]。所以通過酶法預(yù)處理和優(yōu)化改良劑配方對油炸兔肉產(chǎn)品的肉品品質(zhì)改善具有重要意義。作者研究了木瓜蛋白酶、胰蛋白酶嫩化兔肉的最佳工藝條件，分析酶解處理后蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量大小及兔肉微觀結(jié)構(gòu)的變化。同時，利用小蘇打、大豆蛋白[12]、變性淀粉[13]作為品質(zhì)改良劑對產(chǎn)品口感進行改善，優(yōu)化改良劑配方。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮兔：購買于雅安鮮活批發(fā)市場；食鹽、雞蛋、味精、蜂蜜、香辣醬、胡椒粉、花椒粉、食用色拉油、香油等：雅安市售；木瓜蛋白酶（100 000 U/g）、胰蛋白酶（3 500 U/g）：諾奧科技發(fā)展有限公司；大豆蛋白、小蘇打、變性淀粉：均為食品級；鹽酸、無水乙醇、無水乙醚、石油醚、多聚甲醛：均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SC-3610低速離心機：安徽中科中佳公司；BT-124S電子天平：北京賽多利斯公司；DHG-9245A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科技有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器公司；CX21顯微鏡：奧林巴斯公司；TA.XTPlus物性測試儀：英國Stable Micro System公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程 原料肉處理→嫩化→腌制→預(yù)煮→冷卻→成型切丁→真空油炸→包裝→殺菌→品質(zhì)評定。

1.3.2 原料兔肉預(yù)處理操作要點

1）原料肉選擇：選擇健康無病的肉兔，按常規(guī)方法宰殺、清洗去血污、剔骨頭、修整，除去內(nèi)臟、可見的脂肪、結(jié)締組織、筋腱等。

2）酶處理：將整理好的兔肉在一定的溫度、時間下對其進行酶解處理，處理方式為浸泡。

3）改良劑處理：先加入食鹽與兔肉全部混合均勻后，再加入一定量的品質(zhì)改良劑，進行腌制。

1.3.3 酶處理條件優(yōu)化 單因素實驗：木瓜蛋白酶、胰蛋白酶分別采用4個不同的添加量，木瓜蛋白酶酶活單位/兔肉肉用量梯度為 200、250、300、350 U/g，胰蛋白酶酶活單位/兔肉肉用量梯度為50、100、150、200 U/g； 作用溫度為 45、55、65、75 ℃，作用時間為30、60、90、120 min。處理后對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率、剪切力進行測定。根據(jù)木瓜蛋白酶、胰蛋白酶實驗結(jié)果得出的合適的用量、作用溫度、作用時間，以含水量、持水率、剪切力為主要評定指標(biāo)，確定復(fù)合蛋白酶的最優(yōu)作用條件。

1.3.4 品質(zhì)改良劑優(yōu)化 單因素實驗：小蘇打的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別設(shè)定為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%；變性淀粉的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別設(shè)定為5%、10%、15%、20%；大豆蛋白的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別設(shè)定為3%、4%、5%、6%，經(jīng)感官評價確定小蘇打、變性淀粉、大豆蛋白添加量的適當(dāng)水平范圍。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用正交試驗優(yōu)化改良劑配方，選擇三因素三水平L9（34）的正交試驗，以感官評價為主要指標(biāo)，確定最佳配方。

1.3.5 測定指標(biāo)

1）水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定：參照GB/T9695.15-2008測定。

2）持水力測定：參照楊寶進等[14]的測定方法。

3）肌纖維結(jié)構(gòu)觀察：參照王水清等[16-17]的測定方法。

4）剪切力測定：采用食品質(zhì)構(gòu)儀進行測定[15]。探頭：HDP/BS，測試前速度 1.00 mm/s；測試后速度 0.5 mm/s；時間 5.00 s；測試速度 0.50 mm/s。室溫下進行檢測，每組試驗重復(fù) 4次，試驗結(jié)果為 4次測定結(jié)果的平均值。

5）SDS-PAGE電泳：稱取肉樣 10 g，加入 0.03 mol/L的磷酸緩沖液150 mL均質(zhì)后，在4℃放置30 min，10 000 g離心20 min。取沉淀加入75 mL 0.1 mol/L的磷酸緩沖液混合均勻，4℃下磁力攪拌30 min，同溫度下10 000 g離心20 min，取上清液。分離膠質(zhì)量濃度為10 g/dL，濃縮膠質(zhì)量濃度為5 g/dL。取待測蛋白質(zhì)和2×樣品緩沖以1∶1混合，沸水中煮10min，上樣量 10 μL。 電泳電壓為 100 V，時間 4 h。

6）感官評定標(biāo)準(zhǔn)：通過查閱相關(guān)資料，并結(jié)合本實驗實際情況，制定如下所示的感官評價方案，成立10人感官評價小組（男女各5人）分別對產(chǎn)品的質(zhì)地、色澤、滋味和氣味4項指標(biāo)進行評價，確定產(chǎn)品整體可接受性，總分100分，各項感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel和SPSS19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理和正交分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木瓜蛋白酶酶解單因素實驗

2.1.1 酶解用量對剪切力的影響 從圖1可以看出，木瓜蛋白酶對兔肉具有顯著的嫩化效果，當(dāng)木瓜蛋白酶用量從0增加到300 U/g時，兔肉剪切力隨著木瓜蛋白酶用量的增加而下降，當(dāng)木瓜蛋白酶用量從300 U/g增加到350 U/g時，兔肉的剪切力開始變大。

圖1 木瓜蛋白酶用量對剪切力的影響Fig.1 Effect of papain quantity on shear force

從圖2可以看出，木瓜蛋白酶用量在200 U/g時，兔肉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和持水率較低，隨著木瓜蛋白酶用量的逐漸增加，其水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和持水率逐漸增加，當(dāng)木瓜蛋白酶用量在250 U/g到300 U/g時，兔肉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和持水率達(dá)到較高水平，之后又隨著木瓜蛋白酶用量的增加而降低。而木瓜蛋白酶用量過大造成剪切力上升，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率下降的原因可能是肌動球蛋白的過度裂解和結(jié)締組織過分降解造成的。由于嫩化過度，兔肉的完整形態(tài)遭到破壞，汁液流失，保水性降低，某些老化物質(zhì)增加，硬度增加[8]。因此，綜合考慮木瓜蛋白酶用量對兔肉品質(zhì)的影響，木瓜蛋白酶用量在300 U/g左右時，其對兔肉的嫩化效果最好。

圖2 木瓜蛋白酶用量對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.2 Effect of papain quantity on water content and water holding capacity

2.1.2 酶解溫度對剪切力的影響 從圖3-4可知，當(dāng)木瓜蛋白酶作用溫度從45℃升到65℃時，隨著溫度的升高，剪切力逐漸降低，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率也逐漸變大，而在55～65℃時變化顯著。當(dāng)作用溫度超過65℃時，剪切力又逐漸變大，這可能是由于溫度過高導(dǎo)致木瓜蛋白酶部分失活[18]，致使兔肉嫩化效果變差，或者是由于溫度過高，松散的肌肉過度收縮，使肉變硬[19-20]。由此可以看出，作用溫度在55～65℃時，木瓜蛋白酶對兔肉的影響較大。

2.1.3 酶解時間對剪切力的影響 從圖5-6可知，當(dāng)木瓜蛋白酶的作用時間從0-120 min遞增時，隨著作用時間的延長，兔肉的剪切力不斷減小，在90 min內(nèi)木瓜蛋白酶對兔肉的影響較大，剪切力隨著時間的增加而大幅度減小，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的變化較大；在60 min左右時，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率達(dá)到最大。當(dāng)作用時間從90 min增加到120 min時，剪切力繼續(xù)下降，而水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率基本沒有變化。說明此時木瓜蛋白酶對兔肉嫩度的影響逐漸減小，由于酶解時間過長，肌肉結(jié)構(gòu)的完整形態(tài)遭到了破壞，肌纖維幾乎完全破裂，并不能真實反映肉的嫩度[15]。

圖3 木瓜蛋白酶作用溫度對剪切力的影響Fig.3 Effect of papain working temperature on shear force

圖4 木瓜蛋白酶作用溫度對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.4 Effect of papain working temperature on water content and water holding capacity

圖5 木瓜蛋白酶作用時間對剪切力的影響Fig.5 Effect of papain working time on shear force

圖6 木瓜蛋白酶作用時間對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.6 Effect of papain working time on water content and water holding capacity

2.2 胰蛋白酶酶解單因素實驗

2.2.1 酶解用量對剪切力的影響 從圖7-8可以看出，胰蛋白酶用量對兔肉的嫩化效果同木瓜蛋白酶作用效果相似。當(dāng)胰蛋白酶用量從0增加到200 U/g時，兔肉的剪切力變化呈先下降后上升的趨勢，且在150 U/g時，剪切力最小，持水率最大。綜合胰蛋白酶對剪切力、持水率、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響的考慮，初步確定胰蛋白酶用量在150 U/g左右時，其對兔肉的嫩化效果最好。

圖7 胰蛋白酶用量對剪切力的影響Fig.7 Effect of trypsin quantity on shear force

圖8 胰蛋白酶用量對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.8 Effect of trypsin quantity on water content and water holding capacity

2.2.2 酶解溫度對剪切力的影響 從圖9-10可知，胰蛋白酶作用溫度在65℃時，對剪切力的作用效果最好，在55℃升到65℃時，兔肉的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率均處于較高的水平。所以綜合考慮，胰蛋白酶的作用溫度在55～65℃時，其對兔肉的嫩化效果最為明顯。

圖9 胰蛋白酶作用溫度對剪切力的影響Fig.9 Effect of trypsin working temperature on shear force

圖10 胰蛋白酶作用溫度對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.10 Effect of trypsin working temperature on water content and water holding capacity

2.2.3 酶解時間對剪切力的影響 從圖11-12可知，當(dāng)胰蛋白酶的作用時間從0～120 min遞增時，隨著作用時間的延長，兔肉的剪切力不斷減小，而水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率在60～90 min時處于較高水平，又由于隨著嫩化時間的增長，肌肉結(jié)構(gòu)遭到完全破壞，并不能真實的反應(yīng)兔肉的真實嫩度。所以綜合作用時間對剪切力、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響，可以看出，當(dāng)作用時間在60～90 min時，胰蛋白酶對兔肉的嫩化效果比較明顯。

圖11 胰蛋白酶作用時間對剪切力的影響Fig.11 Effect of trypsin working time on shear force

圖12 胰蛋白酶作用時間對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、持水率的影響Fig.12 Effect of trypsin working time on water content and water holding capacity

2.3 雙酶作用條件優(yōu)化

正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2-5。

表2 復(fù)合蛋白酶正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Orthogonal experiment design and results of protease complex

續(xù)表2

表3 復(fù)合蛋白酶正交設(shè)計各因素方差分析表Table 3 Variance analysis of orthogonal factors

表4 各因素回歸系數(shù)分析表Table 4 Variance analysis of regression coefficients

表5 各因素相關(guān)性矩陣Table 5 Correlation matrix

由方差分析、回歸分析得到：以水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為測定指標(biāo)時，酶量、溫度的P值均小于0.05，在此水平下差異顯著，具有統(tǒng)計學(xué)意義。三個因素對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響大小依次是：溫度>酶量>時間。F=5.664，P值小于0.05，說明擬合的線性回歸方程有統(tǒng)計學(xué)意義，建立水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y1）與酶量（X1）、溫度（X2）、時間（X3）三個因素的回歸模型方程為：

以持水率為測定指標(biāo)時，酶量、溫度、時間的P值均大于0.05，且F=1.986，P值大于0.05，沒有統(tǒng)計學(xué)意義，不考慮各因素與持水率之間的線性關(guān)系。以剪切力為測定指標(biāo)時，酶量、時間的P值均大于0.05，而溫度P值小于0.05，所以溫度在此水平下差異顯著，具有統(tǒng)計學(xué)意義。三個因素對剪切力的影響大小依次是：溫度>酶量>時間。F=6.793，P值小于0.05，說明擬合的線性回歸方程有統(tǒng)計學(xué)意義，建立剪切力（Y2）與酶量（X1）、溫度（X2）、時間（X3）三個因素的回歸模型方程為：

Y2=3 525.704+6.182Y2-65.339Y2+2.383Y3

從表5中可以看出，除用量與剪切力、溫度與剪切力、溫度與水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、用量與持水率、溫度與持水率的相關(guān)系數(shù)大于0.3以外，其他相關(guān)系數(shù)均小于0.3，所以各影響因素之間不存在相關(guān)性，可以排除各因素之間的交互作用。

通過正交化，獲得的最佳酶解條件是：木瓜蛋白酶和胰蛋白酶用量復(fù)配比為300∶150，作用溫度為45℃，作用時間為60 min。并通過驗證實驗，此條件下得到的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.03%，持水率為78.13%，剪切力為 2 897 g·s。

2.4 酶解對相對分子質(zhì)量大小的影響

圖13中1、2、3、4分別為未處理、木瓜蛋白酶處理、胰蛋白酶處理、復(fù)合蛋白酶處理的樣品，經(jīng)蛋白酶處理后，2、3、4樣品均發(fā)生了降解，相對分子質(zhì)量大小明顯發(fā)生了變化。樣品2的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量主要集中在35 000～75 000之間，而樣品3的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量比較分散，相對分子質(zhì)量大小不一，這與木瓜蛋白酶、胰蛋白酶對肌纖維結(jié)構(gòu)的不同降解作用有關(guān)。樣品4為復(fù)合蛋白酶作用效果圖，蛋白質(zhì)主要為小相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)，與預(yù)測結(jié)果相符。

圖13SDS-PAGE電泳圖Fig.13 SDS-PAGE electrophoresis

2.5 肌肉組織結(jié)構(gòu)觀察

采用組織學(xué)HE染色法對兔肉進行冰凍切片染色，在高倍顯微鏡下對染色結(jié)果進行觀察，結(jié)果見圖14-17。

圖14肌肉纖維完整，結(jié)構(gòu)緊密有致，肌原纖維間隙均一，排列有序。圖15和圖16肌肉纖維結(jié)構(gòu)之間有明顯縫隙和空洞，肌間隙變大，排列疏松、交錯，這與測得的兔肉剪切力下降、嫩度增大結(jié)果相吻合。圖17肌肉纖維斷裂，結(jié)構(gòu)遭到破壞，排列雜亂無序。

2.6 品質(zhì)改良劑優(yōu)化實驗結(jié)果

從方差分析中：大豆蛋白添加量的P值小于0.05，在此水平下差異顯著，具有統(tǒng)計學(xué)意義。3個因素對口感的影響大小依次是：大豆蛋白>變性淀粉>小蘇打。F=2.813，P>0.05，說明三個因素與口感之間的線性關(guān)系并不顯著。通過正交優(yōu)化，由k1j、k2j、k3j可確定各因素的最優(yōu)水平為A2B2C2，即小蘇打添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%，變性淀粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，大豆蛋白添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。經(jīng)過驗證實驗，結(jié)果與實驗吻合，見表6-8。

圖14 未處理樣品Fig.14 Untreated samples

圖15 木瓜蛋白酶處理樣品Fig.15 Papain treatment samples

圖16 胰蛋白酶處理樣品Fig.16 Trypsin treatment of samples

圖17 木瓜蛋白酶和胰蛋白酶處理樣品Fig.17 Papain and trypsin treated samples

表6 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 6 Orthogonal experiment design and results

表7 正交設(shè)計各因素方差分析表Table 7 Variance analysis of orthogonal factors

表8 各因素回歸系數(shù)分析表Table 8 Variance analysis of regression coefficients

3 結(jié) 語

利用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶對兔肉進行了預(yù)處理，得出最佳酶處理條件：木瓜蛋白酶和胰蛋白酶用量復(fù)配比為300∶150，作用溫度為45℃，作用時間為60 min。從SDS-PAGE電泳圖中可知，經(jīng)蛋白酶處理過的樣品，蛋白質(zhì)發(fā)生了降解，相對分子質(zhì)量大小發(fā)生了變化。另外，通過對酶處理后的肌肉纖維結(jié)構(gòu)進行觀察，發(fā)現(xiàn)未處理樣品肌肉纖維結(jié)構(gòu)緊密，排列有序；經(jīng)木瓜蛋白酶、胰蛋白酶處理過的樣品肌間隙變大，排列疏松、交錯；經(jīng)復(fù)合酶處理過的樣品肌纖維斷裂，排列雜亂、無序。然后再以大豆蛋白、變性淀粉、小蘇打作為改良劑對產(chǎn)品品質(zhì)進行改善，確定最佳的改良劑配方為小蘇打質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%，變性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%，大豆蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。各因素的顯著性次序為：大豆蛋白>變性淀粉>小蘇打。

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Optimization of Enzymatic Pretreatment Process and Modifier Formula for Fried Rabbit Meat

SONG Likun1， LI Cheng*1， YANG Yong1， LIU Aiping1，ZHUO Yongxian2， PENG Xiangdong2， FU Gang1， HUANG Zirui1
（1.College of Food，Sichuan Agriculture University，Yaan 625014，China；2.Sichuan Hage Group Co.Ltd，Leshan 614000，China）

In this work，the taste of fried rabbit meat products was mproved by enzymatic pretreatment process and using amendment.The enzymatic pretreatment was carried out by using papain and trypsin.By using one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods，the optimal enzymatic pretreatment conditions were obtained as follows：the dosage ratio of papain and trypsin 300∶150，temperature 45 ℃，time 60 min.The product quality was improved by using soy protein，modified starch and baking soda，the optimal modifier formula was determined as 0.6%baking soda，10%modified starch and 4%soy protein.The sequence of the significance of these factors is as follows：soy protein dosage＞modified starch dosage＞baking soda dosage.

fried rabbit meat，modifier formula，protease，processing technology

TS 251.1

A

1673—1689（2017）09—0966—09

2015-04-07

國家星火計劃項目（2012GA810004）。

*通信作者：李 誠（1964—），男，四川三臺人，農(nóng)學(xué)碩士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事畜產(chǎn)品加工與安全控制方面的研究。E-mail：lichenglcp@163.com

宋麗坤，李誠，楊勇，等.油炸兔肉酶法預(yù)處理及改良劑配方優(yōu)化[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2017，36（09）：966-974.