高效谷氨酰胺转胺酶在火腿肠加工中的应用研究.pdf

生 C h i n a F o o d A 垒 v ： ! = 2 = = = ： ： ： ： 高效谷氨酰胺转胺酶在火腿肠加工中的应用研究 王升 ，刘汉灵 ，叶进容 ，曾吉伟 ，黄月桂 ，黄菊 ( 1 广西大学化工学院 ，南宁5 3 0 0 0 4 ；2 南宁庞博生物有限公司，南宁5 3 0 0 0 4 ) 摘要：在火腿肠加工中添加一定量的微生物谷氨酰胺转胺酶，采用质构仪分析测定其组织凝胶破断强 度。实验结果表明，将谷氨酰胺转胺酶加入火腿肠中，5 5 下酶作用 5 5 m i n ，再经过蒸煮等j 二 艺，火腿肠的 破断强度比对照组显著提高，产品的粘弹性得到了显著改善。同时在工艺不变的情况下，调整火腿肠和淀粉等 辅料的比例，当谷氨酰胺转胺酶加入量增加3 时，与原配方相比，产品的质地和感官指标不变，成本降低。 关键词：谷氨酰胺转胺酶；火腿肠；肉肠；凝胶破断强度 中图分类号 ： 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 6 2 5 1 3 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 1 7 2 0 4 Ap p l i c a t i o n o f h i g h a c t i v it y t r a n s g i u t a mi n a s e i n s a u s a g e p r o d u c t s W ANG S h e n g ，LI U Ha n 1 i n g ，YE J i n r o n g ， Z ENG J i we i ，HUANG Yu e - g u i ，HUANG J u ( 1 G u a n g x i U n i v e r s i t y ，N a n n i n g 5 3 0 0 0 4 ； 2 G u a n g x i N a n n i n g P a n g b o E n g i n e e r i n g C o ，L T D，N a n n i n g 5 3 0 0 0 4 ) A b s t r a c t ：T h e m i c r o b i a l t r a n s g l u t a m i n a s e( T G)w a s u s e d t o p r e p a r e s a u s a g e p r o d u c t s a c c o r d i n g t o t h e t o t a l p r o t e i n c o n t e n t s i n s a u s a g e r a w ma t e ri a l s ，a n d t h e c h a n g e s o f t h e g e l s t r e n g t h o f s a u s a g e p r o d u c t s w e r e me a s u r e d w i t h a t e x t u r e a n a l y z e r t o i n v e s t i g a t e t h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s a n d t h e e f f e c t s o f t h e e n z y ma t i c c a t a l y s i s o n t h e f u n c t i o n a l i mp r o v e me n t o f s a u s a g e t e x t u r e T h e r e s u h s s h o w e d t h a t a f t e r a n e n z y ma t i c r e a c t i o n a t 5 5 f o r 5 0 mi n f o l l o we d a n o p e r a t i o n e v a p o r a t i o n，t h e t e x t u r e s t r e n g t h o f s a u s a g e p r o d u c t s t r e a t e d b y t h e e n z y me h a d b e e n i n c r e a s e d h i g h e r c o mp a r e d t o t h a t o f t h e c o n t r o l ，a n d t h a t t h e e l a s t i c i t y o f t h e p r o d u c t s w a s i mp r o v e d s i g n i f i c a n t l y F u r t h e r mo r e，wi t h t h i s o p e r a t i n g t e c h n o l o g y， b o t h t h e t e x t u r e a n d t h e s e n s o r y c h a r a c t e ri s t i c s o f s a u s a g e p r o d u c t s t r e a t e d b y T G wi t h a n r e d u c i n g p r o p o rt i o n o f mr a t a n d i n c r e a s i n g t h a t o f s t a r c h f r o m t h e o r i g i n a l 1 t o 3 d i d mo t s h o w e d a n y n o t i c e a b l e d i f f e r e n c e s i n c o mp a r i s o n t o t h o s e o f t h e c o n t r o 1 Th i s r e s e a r c h i n d i c a t e d t ha t TG e n z y ma t i c t r e a t me n t wa s e f f e c t i v e for s a u s a g e p r o d u c t i o n a nd c o u l d b e n e f i c i a l l y r e d uc e t h e c o s t o f s a u s a g e pr o d u c t s p r e pa r e d Ke y wo r d s ：t r a n s g l u t a mi n a s e ；s a u s a g e；g e l s t r e n gth 谷 氨 酰胺 转 胺 酶 ( E C 2 3 2 1 3 ，t r a n s g l u t a m i a n s e ，T G ) ，又称转谷氨酰胺酶 ，能催化蛋白 质分子内的交联 、分子问的交联 、蛋 白质和氨基 酸之间的连接 以及蛋 白质分子 内谷氨酰胺基的水 解，提高蛋白质的营养价值。它可以催化酪蛋 白，乳球蛋 白、肌球蛋 白、大豆蛋 白等蛋白质的 谷氨酰胺残基上的 y 一酰胺基 和赖 氨酸基上 的 一 ( 一 谷氨酰基)赖氨酸共价键，赋予蛋白质 特有的质构和 口感 。1 9 8 9年，世界上首次报道发 现微生物转谷氨酰胺酶 M T G，与动物来源的谷氨 收稿 日期 ：2 0 1 11 O一1 4 作者简介：王开 ( 1 9 8 2一) ，男 ，学士，研究方 向为生物酶制剂开发 与应用 。 酰胺转胺酶相比，利用微生物所生产的酶，其作 用 p H 、温度、底物专一性具有较广的范围， 产酶周期短及纯化工艺简单 ，因而酶制剂 的生产 成本较低 ，有利于它在食品工业 与其它行业 中的 应用。微生物转谷氨酰胺酶 以其独特的优势 ，在 提高加工食品的口感、质地、外观、营养等功能 方面得 到 广 泛应 用 ，具 有 广 阔 的 市 场 开 发 前 景 。 我 国是世界上第一 肉类生产大国，也是 肉类 产品消费总量最多的国家。 目前我 国肉制品加工 还存在许多问题，主要原因是原料肉的价格高居 不下 ，从而导致 肉制品的价格偏 高。而且 肉制 品 加工中，剔骨肉或碎 肉由于品质上 的原 因，无法 将其完全利用。肉制品的质量主要是指其风味质 地 口感色泽等，肉制品的色泽和风味主要是其 中 的辅料决定的，通过加入添加剂 ，生产出色泽诱 人 ，香味浓厚的产 品不成问题 。质地 和 口感则 由 其主料即肉的添加量来决定，肉的添加量多，质 地和口感 必然不错 ，但多加 肉必然会增加成本 ， 消费者也较难接受价格太贵的产品。T G酶作为一 种新型的食 品添加剂 ，它能使产品在 肉的添加量 减少时 ，还维持原来的质地 和 口感。一些脱骨碎 肉经 T G酶重组后 ，可 以完全被利用 ，并恢复或 达到与普通肉相同的功能性质。因此，在肉制品 中应用T G酶可提高原料肉的利用率及改善肉制 品的品质 。本文通 过加入 复配好 的 T G酶 产 品， 以改善和提高火腿肠凝胶性 、弹性 和 口感 ，并对 其作用条件进行优化，使其在工厂实际应用中的 效果更突出。 l 材料 与方法 1 1 实验材料与设备 T G B O 1( 南宁庞博生物工程有限公司，活 力为 8 0 u g ) ；新鲜瘦猪 肉 ( 市售 ) ；大豆蛋 白粉 ( 河南省安阳市升华植物蛋白有限责任公司) ；马 铃薯淀粉 ( 天津市侨柏工贸有限公司 ) ；复合 磷 酸盐 ；N ac a r b o b e n z o x y l Lg l ut a mi n y l g l y c i n e( N aC B ZG l nG l y ，美国 S i g m a 公 司) ；L g l u t a mi c a c i d一 一mo n o h y d r o x a m i c a c i d( L一谷 氨酸 一 一单氧肟酸 ；G l uMH A ( 美 国 S i g m a公 司) ；三氯乙酸；F e C 1 ， ；氯化羟胺；其他试验材 料均为分析纯或食品级、生化级试剂。 微型斩拌 器 ：飞利浦 HR 7 6 3 3 ；电热恒温水 浴锅 ( 国华 电器有限公司) ；Q T S一2 5质构分析 仪 ( 农业部农产品质量监督检测中心) 。 1 2 T G酶酶活的检测 参照 F o l k比色法 j 。以 C B Z G l nG l y和氯 化羟胺作为酶作用底物 。以 G l uMH A制作标准 曲线。在 3 7 、p H 6 0的条件下，1 m i n 催化底物 生成 1 p m o l C B ZG l u ( G l y ) 一 一 单氧肟酸产物 所需的酶量定义为 1 个酶活单位 ( u) 。 1 3 火腿肠的制作 1 3 1 火腿肠配方 瘦 肉4 0 、肥肉 1 7 、淀粉 8 、大豆分离 蛋 白4 、盐 1 8 、冰 2 5 、糖 0 7 、复合磷 酸盐 0 0 4 、亚硝酸钠 0 0 1 、味精 0 6 、白 胡椒粉 0 1 4 、料酒 2 5 。 1 3 2 火腿肠加工工艺 ( 1 )绞肉：将处理好 的肥 肉和瘦 肉分别放在 绞肉机中，绞成直径为 3 ra m的肉丁。 ( 2 )腌制 ：在绞碎 的瘦 肉中，按配方加入食 盐 、亚硝酸钠 、磷酸盐 、糖 ，搅拌均匀后放人冰 箱 ( 0 C4 c lC)中腌制 2小时。 ( 3 )斩拌 ：将腌制好的肉糜加入斩拌机 中斩 拌 ，加入 T GB 0 1 、淀粉 、大豆蛋 白粉 以及其他 辅料 ，斩拌 2 0 mi n使其乳化均匀。 ( 4 )充 填 成 型 ：将 拌 好 的 肉 泥 用 直 径 为 2 0 m m的胶原蛋白肠衣充填成型。 ( 5 )酶反应 ：将灌好 的火腿肠置于一定的温 度和时间下进行酶反应。 ( 6 )蒸煮熟化 ：酶反应后将温度迅速升温至 然后9 0 C 以上蒸煮2 5 m i n ，冷却得成品。 1 4 测定方法 1 4 1 产品破断强度的测定 用 Q T S一2 5质构仪对样 品进行检测分析 j 。 将直径为 1 8 m m 的样品切成 2 5 m m长的小段 ，选 用直径为 7 mm的圆柱型探头 ，探头的下压速度设 定为 3 0 m m m i n ，压缩距离为 1 5 m m，探头的复位 速度为最大。每个样品至少测定 3 次，计算平均 值。 1 4 2 感官评价 评价指标：包括质地 ( 软硬程度、切片性、 弹性、韧性、断面的水分与脂肪结合程度等) 、 生 C h i n a F o o d A v e s 垒旦 ： ! ： = = = ： 兰 ： ： ： 风味 ( 咸淡 、甜度 、化学调料味 、蒸煮味 、杂味 异味等) 、口感 ( 咀嚼性 、粗糙程度等) 、综合评 分 ( 包括外观效 果等 各 指标 的整体 评价 )共 4 项 。 1 5 T GB 0 1添加量及作用条件的确定 1 5 1 T G添加量对火腿肠凝胶强度的影响 采用 0 0 5 、0 1 、0 2 和 0 3 ( 以总 重计 )4种添加量 分别进行 实验 ，并与不加 T G 酶的空白对照进行比较。 1 5 2 T G反应时间对火腿肠凝胶强度的影响 在加酶量为 0 1 ( 以总重计) ，反应温度为 5 5 的条件下 ，分别设定酶催化作用时间 3 0 rai n 、 4 5 m i n 、6 0 mi n和 7 5 m i n ，比较 4种酶作用时间对 火腿肠质量 的影响程度。 1 5 3 T G反应温度对火腿肠凝胶强度的影响 在加 酶量 为 0 1 ，反应时间为 5 5 ra i n的条 件下 ，分别在 3 5 、 4 5 、5 5 c IC、6 5 c c以及 7 5 C 下进行酶催化反应 ，并分析 比较所得到的火腿肠 产品的凝胶强度变化。 1 5 4 改变配方后加入 T G酶 ，火腿肠凝胶强度 的变化 在 T G酶的作用下 ，保持其 他原辅料及加 工 工艺条件不变 ，调整火腿肠的配方 ，即在减少 添 加量同时提高淀粉 的加入 比例。分别 选择 1 、 2 、3 、4 四种加入量进行实验 ，然后 同原配 方进行 比较。 2 结果和讨 论 2 1 T G酶添加量对肉肠产品物性的影响 从图 1中可以看 出，当加酶量逐渐增加 ，火 腿肠的凝胶强度逐渐增加 ，其中在添加量 0 0 5 0 1 之间，凝胶强度 的增 幅最大 ，而且这 个 比例添加 ，成本增加不会太高。本实验选择 的添 加量 为 0 1 。 2 2 T G酶反应时间对 肉肠产 品物性的影响 研究 了酶 反应 时间对 火腿肠 凝胶 强度 的影 响。如图2 所示，不加酶，火腿肠的凝胶强度普 遍都比较低。加入0 1 T G酶后，火腿肠的凝胶 强度得到改善，随着反应时间的增加 ，凝胶强度 逐渐： Ni l ，其中以5 56 5 m i n增幅最大。反应时 问过长会增加能源损耗 ，综合考虑 ，本实验 的反 i 4 0 o 1 3 oo 1 2o o 1 1 0 0 爆 甾1 0 0 0 9 o 0 8 o o O 0 o O O5 0 1 0 O 1 5 0 2 O 加酶量， ( ) 图 1 加酶量与产 品物性 的关 系 应时间为 5 5 mi n 。 l 3 o o 1 2 o o 3 0 40 5 O 6 0 7 0 8 0 酶反应时间 图 2 酶反应 时间和产品物性的关系 2 3 T G酶反应温度对 肉肠产品物性的影响 一 般 T G酶 的最 适作 用温 度为 4 5 c c，5 O 5 5 活性最 高。随着温度的再次升高，会逐渐失 活。考察 了酶反应温度对火腿肠 物性 的影响，如 图3所示 ，随着温度的升高 ，火腿肠的凝胶强度 逐渐增加 ，5 5 和 6 5 达到最大。温度再升高则 会影响其凝胶强度。温度超过 6 5 后，一方面 T G酶逐渐失活 ，另一方面 ，温度过高会使蛋 白质 变性，这样体系的水分活度下降，对 T G酶的反 应造成一定的空间阻碍。本实验选择的合适反应 温度为 5 5 。 O O O O 吣 吣 鲫 蕊甾 l 5 0o 1 4 00 l 3 0o 1 2 00 鐾 l l0 o 蜷l o 0 o 9 oo 8 00 一样品 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 温度， 图 3 酶反应温度和产品物性的关 系 2 4 改变原火腿肠配方后实际应用效果的研究 T G酶不仅能改善火腿肠制品的凝胶强度 ，提 升产品本身的档次 ，还可 以在配方中适 当增加低 成本辅料的添加量 ，依然可使火腿肠保持较好的 肉味口感 ，从而来降低火腿肠产 品原料成本 。实 验中选择的低成本辅 料为玉米淀粉 。如 图 4 ，1 为对照组 ，2 是维持原配方 ，加 T G酶 ，但不 多 加淀粉的火腿肠 。3 6 分别是在 2 的基础上分 1 2 3 4 5 6 实验组号 ( # ) 图4 多加入淀粉后产品凝胶强度的变化 别多加 1 4 的淀粉的火腿肠。从图中可以看 出，多添加 1 3 的淀粉 ，同时加入 T G酶， 得到的火腿肠的凝胶强度 比对照组的高 。也就是 说 ，加入 T G酶 ，可以同时多加入 1 3 的淀 粉，这样即可以保持火腿肠的质量，又降低了成 本。 3 结论 本实验综合 考虑了影 响 T G酶作用结果的各 方面因素，实验得出应用该酶较为理想的实验条 件为，酶的添加量 0 1 ( 以总重计) 、反应时间 5 5 m in 、温度为5 5 6 5 C时，酶的作用效果最好， 火腿肠的凝胶强度得到显著提高。 在 T G酶的作用下，改变香肠配方中淀粉及 大豆蛋白粉的加人 比例 ，当添加量不超过 3 时 产品的凝胶强度不低于原配方 ，保证了在产 品质 量和风味感官效果不下降的同时可以达到降低成 本的 目的。以上实验结果表 明，在 T G酶的催 化 作用下 ，火腿肠 中的蛋 白质 能进