添加谷氨酰胺转氨酶对鲊广椒肉丸品质的影响

邹金，罗晶晶，王玉荣，王强，张振东，郭壮

（湖北文理学院食品科学技术学院鄂西北传统发酵食品研究所，湖北襄阳441053）

作为极具西南地区少数民族特色的传统发酵食品，鲊广椒以玉米粉和红辣椒为主要原料，在乳酸菌的作用下发酵而成[1]。虽然鲊广椒具有广泛的食用人群，但目前尚无较为成熟的产业化产品。肉丸因制作工艺简单和食用多样化而深受消费者喜爱，目前报道的有玉米膳食纤维保健肉丸[2]和紫苏籽肉丸[3]等多种产品形式。在前期研究中，本课题组论证了鲊广椒肉丸制作的可行性，但发现制作的产品存在色泽暗淡和硬度小的不足。

作为一种催化蛋白质分子内与分子间交联反应的生物酶，谷氨酰胺转氨酶（glutamine transaminase，TG酶）可以促进蛋白质形成紧致的凝胶结构，增强对基质内水分的束缚力，且因具有粘合力极强、pH值稳定性好和热稳定性强的特点而被广泛应用于肉制品和乳制品加工等领域[4-6]。

本研究按照0.33%、0.67%和1.0%的质量比将TG酶与鲊广椒和猪肉糜进行混合，在鲊广椒肉丸制备的基础上，使用电子舌、色度仪、质构仪及核磁共振与成像分析仪对肉丸滋味、色泽和质构指标进行了数字化评价，并对其水分迁移情况进行了探讨，以期为后续鲊广椒肉丸品质的改善和产业化生产提供数据支撑和理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪后腿瘦肉、肥膘：襄阳市万山农贸市场；鲊广椒：鄂西北传统发酵食品研究所制作；老抽、葱酥、食盐、白糖、味精：自襄阳市武商量贩超市；5-呈味核苷酸二钠：星湖生物科技股份有限公司；肉香王香精（食品级）、复配水分保持剂（食品级）：连云港西都生化有限公司；谷氨酰胺转胺酶（100 U/g）：泰兴市东圣食品科技有限公司；金龙鱼食用调和油：益海嘉里粮油工业有限公司；氯化钾、乙醇：西陇科学股份有限公司；酒石酸：天津市光复精细化工研究所。

LD-Y300A高速万能粉碎机：上海顶帅电器有限公司；ZICA12多功能绞肉灌肠机：临沂佰斯特食品机械有限公司；BPC-150F生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：金坛市城东新瑞仪器厂；BS224S电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；UltraScan PRO全自动多功能色度仪：美国Hunterlab公司；NMI20-025V-I型核磁共振成像分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；LXJ-IIB型低速大容量多管离心机：上海安亭科学仪器厂；SA 402B味觉分析系统：日本Insent公司；TA.XT Plus物性测试仪：英国Stable Micro System公司；PGJ-10-AS纯水仪：武汉品冠仪器设备有限公司；8411型电动振筛机：上虞市道墟星峰仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 鲊广椒肉丸的制作工艺流程

根据陈奕岑等的方法做适当修改[7]，主料与辅料添加量如下：瘦肉糜559.36 g、肥肉糜139.24 g、复配水分保持剂2.16g、5-呈味核苷酸二钠0.44 g、食盐14.56g、白糖12.88 g、味精2.56g、肉香王香精1.6g、老抽4.32g、葱酥17.12 g、鲊广椒72 g和冰水48 g。TG酶添加量（质量分数）分别为：0.33%、0.67%和1.0%，同时设置空白对照组。

取新鲜洗净沥干的猪后腿瘦肉，在去除可见结缔组织的基础上将其搅打成糜备用。肥膘去皮搅打成糜备用，鲊广椒粉碎过80目筛网备用。将瘦肉糜、肥肉糜与辅料混合拌匀，均分为4份，然后加入TG酶搅拌均匀，于37℃进行40 min保温处理后制成直径为2 cm的肉丸，并置于55℃中水煮定型3分钟后，于98℃中水煮5 min，冰水冷却至常温制得鲊广椒肉丸。

1.2.2 TG酶添加对鲊广椒肉丸滋味影响的评价

称取切碎的鲊广椒肉丸50g于烧杯中，加入100mL蒸馏水混合，4℃浸泡12小时后过滤，滤液备用。传感器活化后，参考王玉荣等的方法对浸泡液各滋味指标进行测定[8]。CAO、AE1、COO、AAE和CTO测试传感器分别在肉丸浸泡液和参比溶液中测得电势Vs和Vr，两者的差值即为酸、涩、苦、鲜和咸味的基本味，经洗涤后COO、AE1和AAE测试传感器在参比溶液中测得电势Vr'，其与Vr的差值即为苦、涩和鲜味回味的相对强度值。以不添加TG酶的鲊广椒肉丸为对照组，并将其各滋味指标相对强度定义为0，每组肉丸重复测试4次，取后3次数据纳入分析。

1.2.3 TG酶添加对鲊广椒肉丸色泽影响的评价

校正色度仪，参考王金路的方法对不同TG酶添加量鲊广椒肉丸明亮度（L*）、红绿度（a*）和黄蓝度（b*）指标进行测定[9]，每组鲊广椒肉丸重复测试6次，色差计算公式如下：

式中：ΔL*、Δa*和Δb*分别为处理组和对照组样品明亮度、红绿度和黄蓝度的差值。

1.2.4 TG酶添加对鲊广椒肉丸保水性影响的评价

参考张明成等的方法并做适当修改[10]。肉糜保温结束后，首先称取成型的鲊广椒肉丸质量，记为m1；在经定型、水煮和冷却工艺处理的基础上，再次对吸干表面水分的鲊广椒肉丸进行称重，记其质量为m2；然后将完成二次称重的鲊广椒肉丸置于-20℃冻藏12 h，对在室温下解冻并吸干表面水分的鲊广椒肉丸进行第3次称重，记其质量为m3，鲊广椒肉丸蒸煮和冻融损失率计算公式分别为：

1.2.5 TG酶添加对鲊广椒肉丸质构影响的评价

参考方媛媛等的方法[11]并做适当修改。将鲊广椒肉丸切成长方体（2 cm×1 cm×1 cm）后置于基座工作台上，选择P/100探头，使用质构仪的全质构（texture prafile analysis，TPA）模式对肉丸硬度、粘性、弹性、胶着性、粘聚性、回复性和咀嚼度指标进行测定，设置参数如下：测试前速度1.5 mm/s；测试速度1 mm/s；测试后速度1 mm/s；压缩比45%；2次下压时间间隔5s；触发力5g。每组肉丸重复测试6次，取其平均值并计算标准差。

1.2.6 TG酶添加对鲊广椒肉丸水分迁移影响的评价

参考Han等的方法做适当修改[12]。称取10 g食用油对核磁共振与成像分析仪进行校正得到O1（射频信号频率偏移量）和P1（90度射频脉宽），继而将切成长方体（2 cm×1 cm×1 cm）的鲊广椒肉丸称重后置于核磁管中，利用 CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）脉冲序列采集每组鲊广椒肉丸水分中的1H信号。信号采集后，利用T2_InvfitGeneral软件对信号进行反演，得到鲊广椒肉丸水的T2弛豫谱，每组肉丸重复测试4次。

校正参数：队列为Q-FID（硬脉冲序列）；射频信号频率主值为20 MHz；模拟增益为20 db；数字增益为3；前置放大增益为0；射频信号频率偏移量为534 784.11 Hz；射频延时为0.08 ms；90度射频脉宽为4.48 μs；接收机带宽为 100 kHz；采样点数为 1 024；重复采样次数为2；重复采样等待时间为2 000 ms。

测试参数：队列为Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列；测定温度（32.00±0.01）℃；射频信号频率主值为20 MHz；模拟增益为20 db；数字增益为3；前置放大增益为1；射频信号频率偏移量为534 784.11 Hz；射频延时为 0.25 ms；90度射频脉宽为 4.48 μs；180度射频脉宽为10.48 μs；接收机带宽为100 kHz；采样点数为100 004；重复采样次数为4；回波时间为0.200 ms；回波个数为5 000；重复采样等待时间为2 500 ms；信噪比=470.96。

1.3 数据分析

使用方差分析（analysis of variance）对不同TG酶添加量鲊广椒肉丸滋味、色泽、保水性和质构进行显著性分析，使用基于非加权组平均法（unweighted pairgroup method with arithmetic means，UPGMA） 聚类分析对不同TG酶添加量鲊广椒肉丸品质整体差异进行评价。使用Matlab 2010b软件进行数据分析，使用Origin 8.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 TG酶添加对鲊广椒肉丸滋味的评价

鲊广椒作为一种以乳酸菌为优势菌进行发酵形成的传统食品，将其应用于肉丸中，赋予了肉丸极具特色的滋味。本研究采用步骤1.2.2中的方法测定不同处理鲊广椒肉丸滋味指标的相对强度值，进而探讨了添加TG酶是否会影响鲊广椒肉丸的滋味，其结果如表1所示。

表1 TG酶添加对鲊广椒肉丸滋味的影响Table 1 Effect of addition of glutamine transaminase on the taste of Zhaguangjiao meatball

由表1可知，添加TG酶对鲊广椒肉丸酸味、涩味、鲜味和苦的回味无显著性影响（P>0.05），而添加量仅为0.33%时，即可使鲊广椒肉丸苦味、咸味和涩味回味发生显著性变化（P<0.05）。有研究表明，在使用电子舌测定两个食品滋味指标时，若二者在同一指标上相对强度值差值小于1，则其差异无法通过感官鉴评法予以分辨[13]。由此可见，使用TG酶虽然对鲊广椒肉丸部分滋味指标有影响，但其差异性不足以通过感官鉴评区分。

2.2 TG酶添加对鲊广椒肉丸色泽影响的评价

色泽是影响消费者对鲊广椒肉丸喜爱程度的重要指标，本研究使用色度仪对不同TG酶添加量鲊广椒肉丸明亮度、红绿度和黄蓝度进行测定，并计算色差，其结果如表2所示。

表2 TG酶添加对鲊广椒肉丸色泽的影响Table 2 Effect of addition of glutamine transaminase on the color of Zhaguangjiao meatball

由表2可知，TG酶添加量为0.67%时可显著提高肉丸的黄蓝度（P<0.05），达到1.0%时可显著提高肉丸的白度（P<0.05），而添加TG酶对鲊广椒肉丸红绿度无显著影响（P>0.05）。由表2亦可知，随着TG酶添加量的增大，肉丸与对照组的色差值逐渐增大。

2.3 TG酶添加对鲊广椒肉丸保水性影响的评价

通过测定鲊广椒肉丸的蒸煮和冻融损失率，本研究探讨了添加TG酶对鲊广椒肉丸保水性的影响，其结果如图1所示。

图1 TG酶添加对鲊广椒肉丸保水性的影响Fig.1 Effect of addition of glutamine transaminase on the waterholding capacity of Zhaguangjiao meatball

由图1可知，当TG酶添加量为0.33%和0.67%时，鲊广椒肉丸的蒸煮损失率与对照组差异不显著（P>0.05），而当添加量达到1.0%时，肉丸的蒸煮损失率显著减小（P<0.05）。究其原因可能在于鲊广椒中富含的大量淀粉在水煮过程中吸收水分，从而使鲊广椒肉丸熟制后的质量增大。TG酶催化肉制品中的蛋白质分子发生共价交联反应，形成了牢固的网络结构，使得淀粉在蒸煮过程中吸水率下降，从而导致了肉丸蒸煮损失率降低。此外，TG酶添加对鲊广椒肉丸冻融析水率无显著影响（P>0.05）。

2.4 TG酶添加对鲊广椒肉丸质构影响的评价

由于TG酶具有催化蛋白质发生交联反应的作用[14]，在完成TG酶添加对鲊广椒肉丸保水性评价的基础上，本研究进一步使用质构仪探讨了添加TG酶是否会影响鲊广椒肉丸的质构，其结果如表3所示。

表3 TG酶添加对鲊广椒肉丸质构的影响Table 3 Effect of addition of glutamine transaminase on the texture of Zhaguangjiao meatball

由表3可知，TG酶添加量为0.33%时即可显著降低鲊广椒肉丸的粘性（P＜0.05），达到0.67%时鲊广椒肉丸的胶着性、粘聚性和回复性显著增大（P＜0.05），而达到1.0%时鲊广椒肉丸的硬度和咀嚼度显著增大（P＜0.05）。此外，添加TG酶对鲊广椒肉丸弹性无显著影响（P＞0.05）。

2.5 TG酶添加对鲊广椒肉丸水分迁移的评价

本研究进一步采用低场核磁共振技术对鲊广椒肉丸中水分的分布及迁移情况进行了分析，不同TG酶添加量鲊广椒肉丸T2弛豫谱图如图2所示。

图2 不同TG酶添加量鲊广椒肉丸T2弛豫谱图Fig.2 Effect of addition of glutamine transaminase on T2relaxation spectra of Zhaguangjiao meatballs

由图2可知，鲊广椒肉丸T2弛豫谱有5个峰。肉制品中不易流动水大部分分布在蛋白凝胶空隙中，弛豫时间在35 ms左右；其余水分则为在肉中可自由流动的自由水和与蛋白质结合的结合水，弛豫时间分别在200 ms～350 ms和0～5 ms以内。任小青通过探讨冷藏时间对不同包装猪肉糜弛豫时间的影响[15]，发现肉制品中的水分分为 3 大类：结合水（0 ms＜T2＜10 ms）、不易流动水（10ms≤T2＜100ms）和自由水（T2≥100ms），该试验结果与本研究相同。值得一提的是，因与蛋白质结合紧密程度不同，鲊广椒肉丸中结合水在T2弛豫谱中呈现3个峰，其中按结合强弱依次分为化合水、邻近水和多层水[16]。TG酶添加对鲊广椒肉丸水分T2弛豫时间的影响如图3所示。

图3 TG酶添加对鲊广椒肉丸水分T2弛豫时间的影响Fig.3 Effect of addition of glutamine transaminase on T2 relaxation time of water of Zhaguangjiao meatballs

由图3可知，鲊广椒肉丸中结合水与不易流动水的弛豫时间并不随着TG酶添加量的增大而发生显著性变化（P＞0.05），添加0.33%、0.67%和1.0%的TG酶均可显著缩短自由水的弛豫时间（P＜0.05）。究其原因可能在于TG酶催化鲊广椒肉丸中的蛋白质分子，使其形成稳固的结构，并增强对肉丸内水分的束缚力，进而使得自由水弛豫时间缩短。添加TG酶对鲊广椒肉丸各类型水分相对含量的影响如图4所示。

图4 TG酶添加对鲊广椒肉丸各类型水分相对含量的影响Fig.4 Effect of addition of glutamine transaminase on the relative abundance of water in Zhaguangjiao meatball

由图4可知，鲊广椒肉丸中90%以上水为不易流动水，结合水占6%左右，而自由水不足3%。由此可见，鲊广椒肉丸的质构主要受不易流动水的影响。此外，TG酶的添加可降低鲊广椒肉丸中自由水的含量。

2.6 TG酶添加对鲊广椒肉丸整体品质的影响

在对鲊广椒肉丸滋味、色泽、保水性和质构进行差异性分析的基础上，本研究使用聚类分析法对不同处理组鲊广椒肉丸的整体品质进行了评价，其结果如图5所示。

图5 基于UPGMA聚类的TG酶添加对鲊广椒肉丸品质影响的评价Fig.5 Effect of addition of glutamine transaminase on the product quality of Zhaguangjiao meatball based on the UPGMA

由图5可知，添加0.33%TG酶的鲊广椒肉丸品质与对照组相似，而TG酶添加量达到0.67%～1.0%时，鲊广椒肉丸品质得到明显改善。

3 结论

添加TG酶可显著改善鲊广椒肉丸的品质，当TG酶添加量达到1.0%时鲊广椒肉丸的硬度、咀嚼度和白度显著增大，而蒸煮损失率显著降低。究其原因在于，随着TG酶添加量的增大，蛋白质分子间的交联作用增强，进而使得自由水弛豫时间缩短，对水分束缚力变大。此外，TG酶添加量达到0.67%～1.0%时，鲊广椒肉丸品质得到明显改善，虽然添加1.0%TG酶对鲊广椒肉丸滋味品质有影响，但其差异性不足以通过感官鉴评区分。