木瓜蛋白酶对牛肚嫩化品质效果的影响研究
2019-10-21
安阳市食品药品审评中心 河南安阳 455000
随着人们生活水平和生活质量的提高，人们对肉类的品质要求越来越高，在肉类的众多品质指标中，其中代表质地品质的嫩度是一种极其重要的指标，是消费者评判肉质优劣最常用的指标和影响消费的重要因素[1]。肉的嫩度是指在食用时口感的老嫩，反映了肉的质地，它是由肌肉中各种蛋白质的结构特性决定的[2]。剪切力值是反应肌肉嫩度的最主要指标，值越小，肌肉越嫩[3]。如何提高肉的嫩度是众多学者研究的热点，他们分别从宰前和宰后两个方面进行研究，宰前主要从猪品种、年龄、性别、营养状况等方面研究；宰后主要从加工方法和加工过程中的生物化学变化等方面进行研究[4]。
目前，提高肉的嫩化主要方法有生物嫩化法、化学嫩化法、物理嫩化法等[5]。蛋白酶嫩化法是目前较先进的嫩化法，具有操作简便、所用时间短、条件温和、专业性强，且成品无有害成分残留等特点[6]。
本文采用木瓜蛋白酶嫩化牛肚，并用正交法优化其嫩化工艺，以期为牛肚嫩化提供一种新的嫩化方法。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
牛肚，购于双汇专卖店；木瓜蛋白酶(6 000U/g)，南宁庞博生物技术有限公司。
1.2 仪器与设备
TA-XT2i物性仪，英国Stable MicroSystem公司；
HH-M4数显恒温水浴锅，上海赫田科学仪器有限公司；
BSA124S电子分析天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；
数字显示温度计，美国Delta TRAK公司；
PHB-4便携式pH计，上海圣科仪器设备有限公司；
GR-20真空滚揉机，诸城市美邦机械有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 牛肚嫩化的处理方法
将从双汇专卖店购买的牛肚，经修正、整理，去除不整齐部分，将其切成大小约为1cm×1cm×3cm的肉块，配置用磷酸缓冲液调节不同pH值的木瓜蛋白酶溶液，置于100mL烧杯中，恒温水浴锅中保温，将浸泡在蛋白酶液中的牛肚进行注射蛋白酶液处理(按肉重的5mL/100g注射)，然后用自封袋密封，置于滚揉机滚揉20min，最后置于水浴锅中保温，取出待测。
1.3.2 剪切力的测定
取适量大小的肉块置于蒸煮袋中，把袋子中的空气排出干净，封袋密封，在80℃恒温水浴锅中加热，当猪肉块中心温度达到70℃时，维持20min，冷却至室温时，取样。然后沿着肌纤维方向切取1cm厚，1cm宽的肉条，在TA-XT2i型物性仪上测定其剪切力。重复测量3次并取平均值。
剪切力测定参数如下。
探头HDP/BSW；
测试模式TPA；
测试前速度2.00mm/s，测试速度2.00mm/s，测试后速度10.00mm/s；
下压距离30.00mm；
负载类型Auto-20g；
数据获得率500PPS；
样品规格3cm×3cm×5cm。试验平行3次。
1.3.3 单因素试验设计
本试验根据预试验结果，对影响剪切力的酶添加量、pH值、嫩化温度、嫩化时间4个因素进行单因素试验，每次称取5份样品进行嫩化处理，在固定其中3个因素水平的条件下，对剩余1个因素进行5个水平的试验，以剪切力为指标进行单因素试验。
1.3.3.1 不同酶添加量对剪切力的影响
准确称取10g牛肚样品，经磷酸缓冲溶液调节pH值为6，添加木瓜蛋白酶量分别为200、300、400、500、600U/g，嫩化温度50℃，嫩化时间20min，对牛肚样品按1.3.1的方法进行嫩化处理，然后测定其剪切力。
1.3.3.2 不同pH值对剪切力的影响
准确称取10g牛肚样品，经磷酸缓冲溶液分别调节pH值为4、5、6、7、8，添加木瓜蛋白酶量为400U/g，嫩化温度50℃，嫩化时间20min，对牛肚样品按1.3.1的方法进行嫩化处理，然后测定其剪切力。
1.3.3.3 不同嫩化温度对剪切力的影响
准确称取10g牛肚样品，经磷酸缓冲溶液调节pH值为6，添加木瓜蛋白酶量为400U/g，嫩化温度分别为30、40、50、60、70℃，嫩化时间20min，对牛肚样品按1.3.1的方法进行嫩化处理，然后测定其剪切力。
1.3.3.4 不同嫩化时间对剪切力的影响
准确称取10g牛肚样品，经磷酸缓冲溶液调节pH值为6，添加木瓜蛋白酶量为400U/g，嫩化温度为50℃，嫩化时间分别为10、15、20、25、30min，对牛肚样品按1.3.1的方法进行嫩化处理，然后测定其剪切力。
1.3.4 木瓜蛋白酶嫩化处理的正交试验设计
在单因素试验的基础上，选取酶添加量、pH值、嫩化温度、嫩化时间这4个因素，选取L9(34)设计正交试验，探讨木瓜蛋白酶嫩化处理工艺的最佳工艺参数。
2 结果与分析
2.1 木瓜蛋白酶嫩化处理的单因素研究
2.1.1 不同酶添加量对剪切力的影响
由图1可知，随着木瓜蛋白酶添加量的增加，剪切力先减小后增大。这是因为，随着木瓜蛋白酶量的增加，酶对肉的组织降解作用加大，剪切力变小，嫩度较好；当酶用量过大时，肉的蛋白过度裂解和结缔组织过分降解，使肌肉的超微网状结构破坏，导致松散的肌肉过度收缩，汁液流出，造成肉的硬度升高，剪切力增大，嫩度下降。本试验最佳的酶添加量为400U/g。
图1 酶添加量对剪切力的影响Fig.1 Effect of papain quantity on shear force
2.1.2 不同pH值对剪切力的影响
由图2可知，随着pH值的不断增大，剪切力先减小后增大。当pH值为6时，剪切力最小，肉的嫩度最好。这是因为pH为6时，是木瓜蛋白酶的最适pH值，酶活力最大，酶解最彻底，剪切力最小，嫩化效果最好，pH值过大和过小都影响酶活力。因此，本试验最佳的pH值为6。
图2 pH值对剪切力的影响Fig. 2 Effect of pH on shear force
2.1.3 不同嫩化温度对剪切力的影响
由图3可知，随着嫩化温度的增加，剪切力先减小后增大。这是因为，随着温度的升高，酶解作用不断增强，酶活力不断加大，当嫩化温度为50℃时，酶活力最大，酶解更彻底，剪切力变小，嫩化效果最好；当酶解温度过低或过高时，酶活力受到一定程度的抑制，导致酶活力下降，剪切力增大，嫩化效果不佳。因此，本试验的最佳嫩化温度为50℃。
图3 嫩化温度对剪切力的影响Fig. 3 Effect of treating temperature on shear force
2.1.4 不同嫩化时间对剪切力的影响
由图4可知，随着嫩化时间的增加，剪切力逐渐减小并趋于平缓。这是因为随着嫩化时间的增加，木瓜蛋白酶酶解作用逐渐加强，使其剪切力不断降低，当嫩化时间超过25min后，肉被基本酶解完全，再继续增加时间，酶解作用也不会明显增加，剪切力也不会明显降低而趋于平缓。因此，本试验最佳的嫩化时间为25min。
图4 嫩化时间对剪切力的影响Fig. 4 Effect of treating time on shear force
2.2 木瓜蛋白酶嫩化处理工艺条件的优化研究
2.2.1 正交试验及分析
在上述单因素试验的基础上，选取酶添加量、pH值、嫩化温度、嫩化时间为试验因素，选取L9(34)进行正交设计，以剪切力为指标，探讨木瓜蛋白酶嫩化处理工艺的最佳工艺参数。试验水平设计见表1，正交试验结果及分析见表2，方差分析见表3。
表1 正交试验因素水平表
表2 正交试验结果
表3 方差分析结果
由表2正交试验分析结果可知，各因素对剪切力的影响程度为：B>D>C>A，最优组合为A3B1C1D3。
由表3分析可知，在显著水平P=0.05时，pH值对嫩化剪切力的影响较大，达到了显著水平，其他因素的影响不显著，经对R值的分析，木瓜蛋白酶嫩化处理工艺的最佳工艺条件为：A3B1C1D3，即pH值5，嫩化时间30min，嫩化温度40℃，酶添加量500(U/g)。
2.2.2 验证试验
对通过正交试验得出的最佳工艺条件进行最优化验证试验，3次平行试验的牛肚剪切力为4 857g·s。
3 结论
本试验采用木瓜蛋白酶对牛肚进行嫩化处理，并对其工艺进行优化，得到最佳工艺条件为：pH值5，嫩化时间30min，嫩化温度40℃，酶添加量500(U/g)，在此工艺条件下，牛肚剪切力为4 857g·s。本试验为牛肚的嫩化处理提供一种新的方法。
