（食品科学专业论文）转谷氨酰胺酶以及非肉蛋白在肉类加工中的应用研究.pdf

西华大学硕士学位论文 转谷氨酰胺酶以及非肉蛋白在肉类 加工中的应用研究 食品科学专业 研究生张卫佳指导教师蒋其斌 本文主要研究了转谷氨酰胺酶浓度、反应温度、时间以及非肉蛋白的添加 对重组碎羊肉粘合性的影响，确定了转谷氨酰胺酶的最佳工艺参数，优选出最 佳的非肉蛋白，并针对各种因素对转谷氨酰胺酶的作用效果、肉粒的粘合问题 以及非肉蛋白对碎牛肉粘合效果的影响进行了探讨。 运用转谷氨酰胺酶处理碎牛肉，采用三因素( 温度、时间和添加浓度) 三水 平设计试验，以保形性为指标，确定了转谷氨酰胺酶的最佳工艺参数为：温度 l o 、添加浓度0 0 5 、作用时间2 4 0 m i n 。 在原料肉中添加0 0 5 转谷氨酰胺酶，分别与0 ，0 2 ，0 “，0 6 ，0 8 ， 1 o 卵清蛋白、蛋黄蛋白、乳清蛋白、酪蛋白、淀粉、大豆分离蛋白组成六个 试验组在l o 条件下催化反应2 4 0 m i n ，经过成型、解冻，以保形性作为指标， 并用电子显微镜( s e m ) 观察其微观结构结果显示：卵清蛋白( 1 o ) 、蛋黄蛋白 ( 0 4 ) 、大豆分离蛋白( o 8 ) 和酪蛋白( o 2 ) 都可以提高原料肉的保形性。s e m 分析结果表明，转谷氨酰胺酶的加入使碎肉形成致密的凝胶网络结构，在六个 实验组中转谷氨酰胺酶与酪蛋白结合效果更好。 运用转谷氨酰胺酶协同卵清蛋白、蛋黄蛋白、大豆分离蛋白和酪蛋白处理 碎牛肉，采用五因子二次回归正交旋转设计试验，以保形性为指标，结果表明 它们相互之间具有协同增效作用，并确定了转谷氨酰胺酶协同非肉蛋白处理碎 肉的最优配方为：转谷氨酰胺酶0 0 5 ，卵清蛋白1 o 、蛋黄蛋白0 4 酪蛋 白0 2 、大豆分离蛋白o 8 。 将优选出来的配方与空白处理做对比，测定其流变学特性。研究表明，将 西华大学顾士学位论文 碎牛肉与0 0 5 转谷氨酰胺酶和0 2 酪蛋白混合，在1 0 c 下保温反应2 4 0 m i n 即可获得良好的粘合性，这是一个用鲜肉原料制造重组肉品的有效方法。 关键词：碎牛肉转谷氨酰胺酶非肉蛋白保形性 西华大学硕十学位论文 e f f e c t so f t r a n s g l u t a m i n a s e a n dn o n - m e a tp r o t e i n s i nt h ep r o c e s s i n go fm e a tp r o d u c t s s p e c i a l i t y f o o ds c i e n c e p o s t g r a d u a t ez h a n g w e i j i as u p e r v i s o rj i a n g q i b i n t h ep a p e rw a sa i m e da ts t u d y i n gt h ee f f e c to ft r a n s g l u t a m i n a s ec o n c e n t r a t i o n , t e m p e r a t u r e ，r e a c t i o np e r i o da n dt h ea d d i t o no f n o n - m e a tp r o t e i n0 1 1t h ec o h e s i v eo f r e s t m c t u r e db e e fm e a t t h e p u r p o s e o ft h es t u d yi st od e t e r m i n et h e o p t i u m p a r a m e t e r s ，t h e b e s ts u i t a b l en o n m e a t p r o t e i n i na d d i t i o n ，t h e e f f e c t o f t r a n s g l u t a m i n a s e ，t h ec o h e s i v ep r o b l e mo f t h em i c e dm e a ta n dt h ec o h e s i v e e f f e c to f n o n - m e a tp r o t e i nw e r ea l s od i s c u s s e di nd e a t a i l t r a n s g l u t a m i n a s ew a su s e dt od e a lw i t hm i n c e db e e fa c c o r d i n gt ot h r e ef a c t o r s ( c o n c e n w a t m n ，t e m p e r a t u r e a n dr e a c t i o n p e r i o d ) q u a d r a f i cr o t a t i o nd e s i g n w i t h s h a p e - h o l dc a p a c i t ya so n l yg u i d e t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so ft r a n s g l u t a m i n a s e r e a c t i o nw e r eg i v e na s a e m p e r a t u r e1 0 ，c o n c e n t r a t i o no 0 5 ，t i m e2 4 0 m i n s i xr e s e a r c hg r o u p sw e r em a d ea t 1 0 。c b y0 0 5 t r a n s g l u t a m i n a s ea n d0 ， o 2 ，0 4 ，0 6 ，0 8 a n d l o d i f f e r e n tn o n - m e gp r o t e i n sr e s p e c t i v e l y , s u c ha s e g g w h i t ep r o t e i n ，v e t e l l i n ep r o t e i n ，w h e yp r o t e i ni s o l a t e ，m o d i f i e dc a s e i n ，s t a r c ha n d i s o l a t e ds o yp r o t e i n a f t e r2 4 0 m i nr e a c t i o n , t h es a m p l ew e r ef r o z e na n dt h a w e dt o t e s tt h e b i n d i n gp r o p e r t i e sa n do b s e r v et h e i rm i c r o s t m c t u r ew i t hs c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p e ( s e m ) t h er e s u l ts h o w e dt h a to p t i m a lp a r a m e t e r s a c h i e v i n g t h e d e s i r a b l eb i n d i n gp r o p e r t yo ft h em i n c e db e e fw e r ee g g - w h i t ep r o t e i n ( 1 o ) ， 一 耍竺奎堂堡主兰垡笙奎 v e t e l l i n ep r o t e i n ( 0 4 ) ，i s o l a t e ds o yp m t e i n ( o 8 0 o ) ，m o d i f i e dc a s e i n ( 0 2 1 s c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p ei n d i c a t e dt h a tt h ea d d i t i o no ft r a n s g l u t a m i n a s ec o u l dm a k e m i n c e dm e a tf o r mu n i f o r mg e ln e 铆。屯a n dt h ee 丘b c to f m o d i f i e dc a s e i nb i n dw e l l i nt h es i xg r o u p s ， m i n c e db e e fw a sa d d e dw i t hv a r i o u sl e v e l so ft r a n s g l u t a m i n a s e ，e g g w h i t e p r o t e i n ，v e t e l l i n ep r o t e i n ，i s o l a t e ds o yp r o t e i na n dm o d i f i e dc a s e i n ，a n dk e p ta t1 0 。c f o r2 4 0 m i n t h es a m p l e sw e r em e a s u r e df o rt h e i rs h a p e - h o l dc a p a c i t y i th a sb e e n s h o w no p t i m u mi n g r e d i e n tl e v e l so f0 0 5 t r a n s g l u t a m i n a s e 1 0 e g g w h i t e p r o t e i n ，0 4 v e t e l l i n ep m t e i i l ，0 2 m o d i f i e dc a s e i na n d0 8 i s o l a t e ds o yp r o t e i n w e r en e e dt or e s t r u c t u r e dm i n c e db e e f r o l l s c o m p a r ew i t hc k ，t h eo p t i m a lg r o u p sw e r em e a s u r e dt h e t h e o l o g i c a l p r o p e r t i e s t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h eo p t i m a lp a r a m e t e r sa c h i e v i n gt h ed e s i r a b l e b i n d i n gp r o p e r t yo ft h em i n c e db e e fw e r e0 0 5 t r a n s g l u t a m i n a s e 0 2 m o d i f i e d c a s e i n ，a n dh e l da t10 f o r2 4 0 m i n t h i sr e s u l t s u g g e s tu s e f u lm e t h o df o r p r o d u c i n gr e s t m c t u r e dm e a tw h i c hc a l lb em a n u f a c t u r e di nt h er a ws t a t e k e yw o r d s ：m i n c e db e e fp r o d u c t s t r a n s g l u t a m i n a s e n o n - m e a tp r o t e i n s s h a p ep r e s e r v i n gp r o p e r t y 西华大学硕士学位论文 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论 文中做了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归西华大学所有，特此声明。 作者签名 导师签名 第5 5 页共5 6 页 2 0 0 8 年5 月1 日 2 0 0 8 年5 月1 日 谣华大学硕士学位沦文 1 引言 消费者对加工肉制品的可接受性主要取决于产品的质量，尤其是产品的质 地、风味以及贮藏稳定性。确保高品质肉制品的基本因素之一就是要在产品的 加工过程中使不同的蛋白成分相互作用，主要目的就是要改善产品的物理特性 ( 尤其是和质地相关的特性) 、风味和蒸煮性。近几年来，低脂肉制品越来越受 到人们的青睐，值得关注的是用非肉蛋白和水结合代替部分脂肪能大量降低产 品的脂肪含量，使产品在质量和经济性之间得到最佳平衡。 在肉制品加工中一个重要的问题是如何重组低价值的碎肉，提高制品的外 观、风味和质构，提高产品附加值。许多植物蛋白被作为功能成分添加到碎肉 制品和乳化肉制品中，然而大豆分离蛋白是应用最广泛的一种非肉蛋白，它的 功能特性在某种程度上主要依赖于它自身和肌肉蛋白的相互作用。然而，大豆 分离蛋白却明显的抑制变性，从而导致大豆分离蛋白含有的两种球蛋白( b 伴球 蛋白和大豆豆球蛋白) 在正常的肉制品处理条件下( 温度6 5 7 3 ，p h 5 5 6 0 ， 离子强0 1 o 6 ) 并不能表现出理想的结构变化，而且不能和肌肉蛋白发生相互 作用。这种相互作用的缺乏导致大豆分离蛋白功能作用( 改善碎肉制品和乳化 肉制品的凝聚性和物理稳定性) 的削弱。 转谷氨酰胺酶在肉制品重组过程中可以发挥重要作用，因此使用转谷氨酰 胺酶最多的是肉制品工业。从1 9 8 6 年开始使用转谷氨酰胺酶生产重组肉制品。 转谷氨酰胺酶( t r a n s g l u t a m i n a s e ，t g ) 可以在低温条件下通过分子间“谷氨酰) 赖氨酸发生交联反应，进行重组；并且可以将各种非肉蛋白质交联到肉蛋白质 上，从而提高肉制品口感、风味、组织结构和营养性。直到最近几年，转谷氨 酰胺酶方成功地应用到食品加工中，例如，重组肉制品的生产，可食膜的生产 和乳化肉制品的生产。 大豆分离蛋白( s o yp r o t e i ni s o l a t e s ，s p i ) 的主要成分是b 伴大豆球蛋白 ( p c o n g l y e i n i n ) 和大豆豆球蛋白( g l y c i n i n ) 。t g 是一种酰基转移酶，催化伯氨与 蛋白质或者多酰链上谷氨酰胺侧链的酰氨基发生反应。在这一反应体系中，酰 或蛋白质中谷氨酰胺残基上的羟酰胺作为酰基的供体，而伯氨、水以及蛋白质 上的l y s 都可以作为酰基的受体。t g 可以催化蛋白分子内和分子间的交联和 聚合，由于是共价结合，其稳定性好，增强了蛋白质网络强度。分子外相互作 第1 页共5 6 页 西华大学倾士学位沧文 用是可逆的，而分予内的相互作用是不可逆的。前人对于谱图的研究表明：当 t g 作用于肌原纤维蛋白时，t g 诱导产生的条带主要在2 0 0 k d 和4 5 k d 附近， 这主要是由于分子外“一谷氨酰) 赖氨酸单肽键的形成使得肌动蛋白和肌球蛋 白的紧密度有一个显著的增加，从而产生较快的电泳迁移率，这种类型的分子 外交联主要发生在肌动蛋白的g l n - 4 l 和l y s 5 0 之间。当t g 作用于大豆分离 蛋白时，会增加反应基团( l y s - n h 2 和g l n c o n i - 1 2 ) 对t g 的敏感性。由于大豆 分离蛋白本身的亚基不产生紧密的结构( 即分子外结合) ，所以大豆分离蛋白成 分的消失主要归因于其分子内交联成大分子的聚合物或不可溶的聚集体而不 能进入浓缩胶( s d s p a g e 电泳1 。 蛋白质的凝胶性能与分子中二硫键和共价键有着重要的关系，当化学键参 与到蛋白质分子中，可以限制蛋白质分子链的流动，从而可以加强蛋白质凝胶 的弹性和硬度。肉制品的保形性是一项重要的质量指标，它不仅影响制品的色 香味、营养成分、多汁性、嫩度等食用品质，而且具有重要的经济价值。利用 肌肉系水力这一潜能，在加工过程中可以添加水分，提高出品率。t g 通过交 联m p i s p i 混合蛋白凝胶，能消除s p i 对肌肉蛋白凝胶的负作用，并且能够在 一定的m p i 蛋白浓度下产生硬度较大的混合蛋白凝胶。e 1 一f a d i l 等发现t g 催 化形成的g l u l y s 键可提高凝胶的保形性，这主要是因为所形成的交联键使蛋 白质形成复杂的、严密的空间网络结构，从而对水分的包容束缚能力增强。为 了使t g 的添加能很好的增加m p i s p i 混合蛋白凝胶硬度、保形性等理化性质， 本研究通过对t g 的浓度、反应时间、反应温度几个因素的调控，最终获得一 些最佳参数，以期对t g 在重组肉制品中的应用提供理论依据。 第2 页燕5 6 页 西华大学硕士学位论文 2 综述 2 1 牛肉的营养价值 牛肉是我国主要的肉产品之一，是仅次于猪肉的第二大肉类食品，富含 蛋白质，含有八种必需氨基酸，其氨基酸模式与人体组成相近，生物价高，优 于植物蛋白，而脂肪含量低，所以味道鲜美，受人喜爱，享有“肉中之王”之 称。 牛肉营养丰富。含有很高的蛋白质和丰富的维生素，容易被消化。多吃牛 肉能在提高身体素质的同时提高抗疾病能力。对生长发育及手术后、病后调养 的人等方面特别适宜。寒冬食牛肉，有暖胃作用，为寒冬补益佳品。中医认为， 牛肉有补中益气、滋养脾胃，强健筋骨、化痰息效。适用于中气下陷、气短体 虚、筋骨酸软、贫血久病及面黄目眩之人食用。特别是牛肉来源的肽类能元素， 一方面是血红蛋白、肌红蛋白的重要成分，又是细胞色素中的功能成分，铁元 素吸收增加可使细胞氧气供应充足，增强代谢活动，加速脂肪分解，提高a t p 水平，起到减肥，增加食欲的效果，另外二价铁离子还是肉碱合成酶所必须的。 而在牛肉屠宰加工过程中，常产生大量的肉类副产品。如剔骨碎肉、肉渣、脂 肪等，给企业带来极大的浪费，因此如何提高这些副产品的附加值成为急待解 决的问题。目前对于这些肉类副产品最常用的利用方法是使之成为重组肉。重 组肉是指借助于机械和添加辅料( 食盐、磷酸盐、大豆蛋白、淀粉、卡拉胶等) 以提取肌肉纤维中基质蛋白和利用添加剂的粘合作用，使肉颗粒或肉块重新组 合，经冷冻后直接出售或者经预热处理保留和完善其组织结构的肉制品。 2 2 重组肉制品的国内外研究动态 2 2 1 熟肉制品加工方面 国外对于重组肉制品的研究较早，但大多数都集中在熟肉制品的研究方 面。例如：m a c f a r l a n e ( 1 9 7 7 ) 1 】由牛肉中萃取盐溶性蛋白质，成功制造了重组型 牛排。并减少了食盐用量。i c e m a n ( 9 8 2 ) 2 】利用淘汰鸡肉试制重组肉排，而提 高廉价淘汰鸡的经济利用性。s a k a m o t o 和s o d a ( 1 9 9 1 ) 应用转谷氨酰胺酶处理碎 肉，将碎肉、淀粉、调味料和转谷氨酰胺酶混合，成型，从而做成肉丸、烧麦 等大大地提高肉的利用率，且外观、质地、风味、口感也得到了极大 第3 页共5 6 页 两华大学硕士学位论文 的改善。 目前，国外学者对于重组肉制品的研究则致力于提高制品的出品率和耐存 性等特性方面。k u r t h ( 1 9 8 9 ) f 3 1 报道t g 催化酪蛋白与肌球蛋白比催化大豆蛋白 或玉米谷蛋白与肌球蛋白形成交联的程度高。n i e l s e n ( 2 0 0 1 ) 研究了由焦磷酸 盐、六偏磷酸盐、三聚磷酸盐、磷酸三钠和酸性焦磷酸盐组成的几种复合磷酸 盐对机械脱骨鸡肉肉糜的影响，结果表明，复合磷酸盐可显著提高肉糜凝胶强 度和保水性。j u nl e e ( 2 0 0 0 ) t 4 】研究了肌醇六磷酸钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠对 重组牛肉理化性质的影响。结果表明，与对照组相比，肌醇六磷酸钠、焦磷酸 钠和三聚磷酸钠可以提高制品的p h 。盐溶蛋白的含量和粘结强度。但是熟肉制 品的肉色较差。t a s i ( 1 9 9 8 ) 【5 】研究了四种温度( 3 5 。c ，4 5 ，5 5 和6 5 。c ) 下含有五 种黏合剂f 即大豆分离蛋白、酪蛋白酸钠、改性玉米淀粉、角叉藻聚糖和水解 燕麦粉) 的重组牛肉的吸水性。结果表明，重组牛肉的吸水特性受薪合剂、加 热温度和他们的相互作用的影响很大。s h a o w e i ( 1 9 9 9 ) 州将t g 用于未充分开发 利用的鲤鱼和鲜鱼生产鱼糜产品，提高了凝胶强度，获得了理想的凝胶特性， 开发了蛋白资源。k e r r y ( 1 9 9 9 ) 7 】以禽胸脯肉为原料，加入大豆蛋白和t g ，提 高了产品的出品率。j i a n g ( 2 0 0 0 ) 喁】研究表明，单独使用t g 尽管可以提高凝胶 形成的能力，但是仍旧不能满足商品需求，发现同0 i n a 2 s 0 3 和0 o l m m 的 e 一6 4 联合使用可显著提高带鱼鱼糜凝胶形成能力。s u r e s h ( 2 0 0 1 ) 【钆 研究了重 组猪肉卷中含有磷酸钠和海藻酸钙凝胶的乳酸钙的使用。结果表明磷酸钠可提 高熟猪肉卷的粘合强度，而海藻酸钙可提高生猪肉卷的粘合强度。含有1 7 5 氯化钠、o 3 磷酸钠、o 3 乳酸钙和o 7 海藻酸钠、o 1 2 5 碳酸钙、0 3 乳 酸钙的制品的硬度和粘着力较好。v e n u g o p a l ( 2 0 0 2 ) ” 1 4 】从鳖鱼肉冻中制取重组 耐贮存的肉排。 我国肉制品的总量占肉类总量的4 ，而国外发达国家则占到4 0 7 0 ， 说明我国肉制品深加工方面还具有很大的潜力【l 。我国对于重组肉制品的研究 较晚，目前多集中在重组肉制品的开发和工艺研究方面。 莱阳农学院孙京新( 1 9 9 9 ) 1 6 】实验结果表明：o 0 5 转谷氨酰胺酶与1 o 酪 蛋白钠联合反应时1 h ，可获得较理想的重构小牛肉块的效果。显示了提高碎肉 ( 如剔骨肉) 价值的潜力。江波( 2 0 0 0 ) d t 发现在火腿肠中添加6 5 7 u 垃蛋白质的 第4 页共5 6 页 两华大学硕士学位论文 t g 2 5 反应6 0 m i n ，再于8 5 下蒸煮6 0 r a i n ，则火腿肠组织的凝胶破坏力比对 照组提高了6 0 ，凝胶强度比对照组提高3 0 。在5 0 m g m l 肌球蛋白溶液中加 入0 0 2 u g 蛋白质的t g ，于3 7 ，p h 7 0 条件下保温6 0 m i n ，形成可倒置的凝 胶，经扫描电子显微镜( s e m ) 观察，发现此凝胶形成了致密的三维网状结构。 赵全( 2 0 0 0 ) i l8 】制备了酪蛋白酸钠鸡脂，酪蛋白酸钠鸡皮鸡脂乳剂，并对其 预制工艺条件通过正交设计实验，找出了预制乳剂的最佳工艺条件，其中以6 0 ，1 3 3 0 r p m 制备l o m i n 的酪蛋白钠鸡皮鸡脂乳剂鸡肉( 味) 灌肠制品中的 实用效果最好，可明显改善制品的组织结构和质感。欧京义( 2 0 0 0 ) j 9 】对碎、小 虾仁重组大虾仁的工艺进行初步研究，研究结果表明，t g b 涂粉8 ，4 5 冷藏3 4 h 、加热1 1 0 1 3 m i n ，所得成品的外形好、脱模容易，抗压力6 8 4 9 ， 与真虾仁相近，可以作为虾仁粘合剂。马美湖( 2 0 0 0 ) 【2 0 】加工处理牛酮体中肉 质较差的部位肉( 牛胸肉、牛前肉、牛脯肉) ，进行嫩化型脆嫩牛肉干的加工研 究，取得了良好的效果。楼明( 2 0 0 0 ) 2 1 】对新型添加的果蔬牛肉肉脯的加工工 艺作了初步研究，结果表明在牛肉糜中分别添加2 食盐、1 4 蔗糖、适量的焦 磷酸钠于4 l o 下腌制1 2 h ，再向肉糜中添加1 0 1 5 的果蔬颗粒和5 淀粉， 经8 5 干制3 4 h 至熟化，即可获得色、香、味、形俱佳的肉糜肉脯。吕心泉 ( 2 0 0 2 ) 2 2 j 采用碎牛肉为原料，并配以各种辅料，研制出一种色泽、口感、风味 均被人们接受的重组肉干。严青( 2 0 0 2 ) 2 3 】研究了t g 对淡水鱼糜凝胶强度的影 响。结果表明，t g 的用量、作用时间和作用温度对鱼糜凝胶强度有明显的影响。 在自然p h 值下，用l o u g 蛋白质的t g 于4 2 c 处理2 h ，鱼糜的凝胶强度达到 最大，比未加酶的凝胶强度增加近l 倍。 2 2 2 生肉制品加工方面 国内外对于重组生肉制品的报道却近乎空白。s a k a m o t o ( 1 9 9 4 ) 【2 4 】提出生 产新鲜重组肉制品的方法，该法不需加热，只需加入食盐或磷酸盐，在t g 作 用下将碎肉粘结在一起。徐幸莲( 2 0 0 2 ) 2 5 】在对原料肉中添加0 、5 、l o g k g 大 豆分离蛋白、乳清浓缩蛋白、酪蛋白、明胶蛋白和卵清蛋白组成5 个试验组。 结果显示，每公斤原料肉中添加食盐2 0 9 ，大豆分离蛋白4 0 克，t g 5 9 ，在4 c 条件下反应2 5 h ，可以使原料肉获得较强的黏结能力。这种重组肉制品主要 第5 页共5 6 页 西华大学硕士学位论文 有： ( 1 ) 碎肉制品脂肪是肉制品中的重要组成部分，它能改善肉制品的质构 和增加风味，碎肉制品的生产取决于瘦肉能否在一定条件下，与肥肉形成具有 热稳定性的乳化肉糜。通过添加大豆分离蛋白，能将瘦肉和肥肉有机的结合起 来，这样，制品中可适当的增加肥肉和边角料肉的比例，达到企业增效要求。 t s p 能形成肉质口感，增强吸水性，提高产品得率，代替肉的比例可达2 0 3 0 ，目前己是碎肉制品加工必不可少的原料。s p c 和s p i 尽管成本高，但其功 能特性己成为高档肉制品中不可缺少的添加剂。在碎肉类制品使用t s p ，s p i ， 主要是利用其吸水( 油) 特性，作为添加物料来改善产品质地( 减少脂肪游离) 、 增加得率、降低成本、提高营养价值。在乳化类肉糜、火腿肠、午餐肉等制品 中添加s p i ，s p c 和t s p ，主要是利用其功能性( 乳化能力及稳定性、持水性、持 油性、凝胶性) 和填充性减少淀粉等物料添加，提高产品质地、得率和蛋白质 指标，增加脂肪添加量和产品热加工稳定性，减少产品脂肪游离及蒸煮损失。 ( 2 ) 块状肉制品西式火腿( 盐水火腿) 在加工过程中，肌肉组织的完整性 被破坏，这就要求添加的大豆蛋白具有良好的溶解性、分散性，因此一般只用 大豆蛋白，将s p l 分散在配制的盐水中，通过真空注射和揉腌，使这些配料均 匀的分散到肉块里，以提高制品的完整性和切片率，减少损耗，制品可增重 3 0 3 5 。在块肉类精制品中使用s p i 和s p c ，主要是提高产品质地、得率以 及营养指标，使产品切面、形和组织结构得到明显改善。蛋白制品添加量主要 受蛋白质的量、具体品种及热加工后的滋味、气味和色泽影响，这一点在应用 中极为重要。 ( 3 ) 仿肉制品大豆分离蛋白优良的功能特性创造了新食品，用大豆分离 蛋白制品生产不含肉成分的仿肉制品，并且具有天然肉制品的口感和风味。这 些蛋白制品主要是t s p 和s p i ，它们能形成类似瘦肉特有的纤维结构，复水后 具有一定的强度、弹性和质构力，能大量的吸附风味、调味物质，耐蒸煮，提 高制品的稳定性，加工的制品主要有鸡肉、香肠、火腿、腊肉、牛肉等仿肉制 品。 2 3 立论依据 第6 页共5 6 页 两华大学硕士学位论文 2 3 1 盐溶性蛋白的粘合 肉中的盐溶性蛋白主要有肌球蛋白、肌动蛋白、肌动肌球蛋白以及其他四 种含量较小的蛋白( 肌球蛋白x 、肌溶蛋白、肌白蛋白、肌红蛋白) 。在有盐( 或 盐水溶液) 存在下，这些存在于肌肉细胞中的收缩性蛋白，就可以溶解到盐水 中而被抽提出来，形成肉的乳胶，乳胶便能把肉块粘合在一起。 很多非肉蛋白具有起泡性、乳化性、乳化稳定性、持水( 油) 性、凝胶性、 溶解性、吸脂性等一系列独特的功能特性。这些功能直接与产品加工的工艺参 数有关，乳化性是蛋白制品中在一定条件下与油脂及水混合后形成乳化的性 能，乳化稳定性是指油( 脂) 水乳化液保持稳定的能力，持水( 油) 性是指蛋白制 品在一定条件下承受热加工后保持水分( 油脂) 的能力，凝胶性是指蛋白制品在 一定浓度下热处理后冷凝时形成胶体状组织的性能，溶解度是指蛋白制品在水 或特定的溶液中可溶性蛋白占总蛋白含量的百分比。这些特性在其所添加的食 品中可得以充分体现，从而达到有效改善食品品质的目的，如改善口感、增加 弹性、增加保水性、增加吸油性、提高贮存性等。因此了解非肉蛋白的功能特 性及其影响因素尤为重要。 2 3 2 i g 2 3 2 1t g 的性质 t g 是一种球状单体蛋白，亲水性高，活性一般在2 2 。6 u m g ，分子量为4 0 k d ， 等电点为8 9 ，最适温度为1 5 ，最适p h 为6 7 ，对热稳定，对钙不具依赖 性，有利于其在食品加工中的应用。大多数金属离子对该酶活性无影响或影响 不大，但是z n ”对其有很强的抑制作用。该酶活性易受p c m b ( 对氯汞苯甲酸) 、 n _ 乙基一顺丁烯乙酸亚胺抑制，但e g t a ( 乙二醇四乙酸醋) 可消除其活性。t g 的 作用效果与所添加的盐浓度、脂肪、蔗糖和马铃薯淀粉的量有关，即蛋白凝胶 强度随盐和淀粉的添加而增大，但受所添加的脂肪和蔗糖的抑制，微生物源t g 稳定强，不依赖c a 2 + ，且催化蛋白交联反应时，所需底物浓度低，产物交联程 度高【2 6 - 3 0 。 t g 可以催化蛋白质之间发生交联反应，使蛋白质改性，改性后的蛋白质的 塑性、持水性和功能性得到改善：保护了食品中的赖氨酸免受各种化学反应的 第7 页苁5 6 页 两华大学硕+ 学位论文 破坏；可用于包埋脂类或脂溶性物质；在形成凝胶过程中，不需要热处理等等。 由于这种酶对蛋白质的性质有明显的改良作用，在食品中的应用受到重视。 s a k a m o t 等研究了t g 对固体酪蛋白、大豆分离蛋白( s p i ) 、明胶蛋白、蛋清蛋 白、蛋黄蛋白等性质的影响，证明它可以明显提高这些蛋白的凝胶性，并研究 了各种蛋白在t g 中获得最佳凝胶强度的条件。改变食品质构是t g 应用最广泛 的方面。通过t g 的催化作用使蛋白质之间发生交联反应，从而提高蛋白质的 水溶性、起泡性、可搅拌性、热稳定性、乳化性等功能特性，进而改善蛋白质 食品的质构、外观及风味：也能使小块食品结合在一起，如把低价值的肉或鱼 肉的碎片配料结合在一起，在酶作用下，改变它们的结构、形状、特性，同时 一制成多种食品，大大提高它们的市场价值。 2 3 2 2t g 的类型 1 9 8 9 年日本味之素公司的a n d o 3 l 】从土壤中筛选到一株命名为 s t r e p t o v e r t i c i l l u m - 8 1 1 2 的菌株，它可产生胞外t g 。1 9 9 3 年4 月该公司开发了 以t g 为主体的食品酶制剂t g k ( 用于水产品) 、t g s ( 用于肉制品) 和t g b ( 用 于粘着食品) 三个品种，并投放市场。t g k 酶制剂馆约含1 0 0 单位酶活力，在 鱼糕和鱼丸等水产品中用量为0 0 5 o 2 ，就可提高火腿的弹性。t g s 酶制 剂1 9 约含6 0 单位酶活力，在猪肉和鱼肉中添加1 能使碎肉粘合成大块肉【3 2 _ 3 7 1 。 由于t g 催化的在蛋白质分子内和分子间形成的异酰键属于共价键，在一 般的非酶催化条件下很难断裂，所以用该酶处理碎肉使成型后虽经冷冻、切片、 烹饪等也不会重新散开。肉类蛋白质之间发生交联后，使得肉制品更加富有弹 性，形成良好的口感，而且该酶对肉制品的其他风味也不会产生影响 弼1 。 2 3 2 3t g 的作用机理 转谷氨酰胺酶是一种催化酰基转移的酶，其作用特点如下 3 9 】： 廷) r g l u - c o n i t 。+ n h 。一r + r g l u c o n i t t t + n h 。 ( 9r g l u c o n h ：+ n h ：一l y s r ，r g 1 u c 0 一n h l y s r + n 心 ( 9r g l u c o - n h 2 + h 。o + r g l u - c o o h + n h 3 以肽链中谷氨酰胺残基的y 一羧酰胺基作为酰基供体。当酰基受体为伯胺 第8 页兆5 6 _ 贞 西华大学硕士学位论文 基时，形成蛋白质分子和小分子伯胺之间的连接，该反应可将一些限制性氨基 酸引入蛋白质以提高其营养价值；酰基受体为多肽链中赖氨酸残基的e 一氨基 时，形成蛋白质分子内和分子间的一( y 一谷氨酰) 赖氨酸异肽键，使蛋白质分 子发生交联，从而改变食物的质地和结构，改善蛋白质的溶解性、起泡性、乳 化性、流变性等许多性质；水成为酰基受体时，谷氨酰胺残基脱去氨基生成谷 氨酸残基，该反应可用于改变蛋白质的等电点及溶解度；此外，该酶可分解谷 氨酰胺生成谷氨酸和氨，而谷氨酸在食品鲜味上起着重要作用，因此通过添加 该酶可增强食品的风味。 微生物转谷氨酰胺酶催化蛋白质形成聚合物的交联程度与底物蛋白的构 象有关，即m t g 的作用有一定限制性，并不是所有包含g l u 和l y s 残基的蛋白质 分子间就可形成交联聚合物。已报道的m t g 的良好底物蛋白有酪蛋白、肌球蛋 白、乳清蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白等。 2 3 2 4t g 的功能 拓宽原料来源，提高原料利用率。在重组肉制品中使用t g ，可以充分利 用肉制品加工中的副产品( 如机械脱骨碎肉、明胶、血蛋白等) ，在低温条件下 发生交联，进行重组，大大提高产品的附加值【4 1 1 。 改善肉制品的质构。即使降低生产过程中的蛋白添加量，也能够很好地 保持产品的原始风味和切片性。 提高产品的出品率。肉制品的保水性影响其色香味、营养成分、多汁性 和嫩度等食用品质。由于酶的使用降低了产品的蒸煮损失，也可避免脱水收缩 现象的发生。 开发保健肉制品。t g 可以将各种非肉蛋白质交联到肉蛋白质上，交联的 蛋白质可以作为脂肪替代物，还可以在低盐( 食盐和磷酸盐) 的情况下保持很好 的凝胶结构。所以在t g 的作用下，可以生产出“低脂肪、低盐、低糖、高蛋白” 的肉制品，用以满足人们的健康需求。 2 3 3 非内蛋白的理化性质 重组肉制品中肉片间的连结受盐溶性肌原纤维蛋白热诱导凝胶的影响。在 第9 页兆5 6 页 西华大学硕十学位论文 加热之前，将食盐和聚合磷酸盐添加到肉制品中，以溶解肌原纤维蛋白。细切 的肉糜制品，如波罗尼亚香肠、法兰克福香肠和仿蟹肉中，它们的结构和质构 的形成也依赖于肌原纤维蛋白质的热胶凝。有时，此类肉制品会另外加入脂肪、 淀粉亲水胶体、非肉源蛋白质等配料，形成多组分凝胶，肉糜之间的连接就 取决于肌原纤维蛋白热诱导凝胶的形成。由此可以看出，凝胶是由多种成分组 成，是由变性的肌球蛋白或肌动蛋白形成的凝胶网络捕获了其它成分，这种凝 胶决定最终产品的质地。在加热期间，适量脂肪通常具有稳定凝胶网络的作用。 脂肪作为凝胶的“填充物”，可使肉糜的收缩减少。在不影响乳化力的前提下， 切得越细，脂肪分散越好，肉糜基质的品质越强 4 2 1 。 非肉蛋白通常用于提高肉制品的质地。总体来说，他们作为另一种凝胶系 统来提高产品产量和质地特性。非肉蛋白通过填充或改变凝胶系统的构造而影 响肉制品的结构。非肉蛋白可直接与肉蛋白相互作用，填满凝胶基质的空隙， 或在基质结构上作为不连续的凝胶相【4 3 。z i d g l e r 和f o e g e d i n g ( 1 9 9 0 ) h 4 】和 l a m e r ( 1 9 9 1 ) 指，在混合凝胶系统中可形成三种类型的凝胶，即填充型、复合 型和混合型。填充型凝胶是指添加的成分以原始凝胶网络形式填充在肉蛋白凝 胶网络。复合凝胶是指组分之间相互作用，产生组分间的物理缔合，共同凝胶 化。混合型指肌肉蛋白质形成的连续相和非肉蛋白质形成的连续介质彼此穿插 共同形成一个混合连续相。因为肉蛋白和非肉蛋白( 如植物蛋白或乳蛋白) 形成 热凝胶的温度不同，导致不同蛋白质之间很少发生聚集，而较多以相互渗透方 式形成混合凝胶。 目前，乳清蛋白和大豆蛋白等非肉蛋白已被肉品生产者广泛应用。1 9 9 8 年 m c c o r d l 4 5 - 5 0 等研究了在9 04 c 加热条件下乳清浓缩蛋白、乳清分离蛋白及大豆分 离蛋白对猪肉盐溶性蛋白的影响。结果发现，非肉蛋白将降低凝胶强度，但保 水性和成品率提高，因此可用于生产。然而，非肉蛋白作为另一种凝胶系统来 提高热诱导凝胶特性的作用机理还不清楚。人们还不知道加入非肉蛋白后盐溶 性蛋白形成的凝胶网络是非肉蛋白直接与盐溶性蛋白相互作用的结果还是非 肉蛋白通过改变盐溶性蛋白的分子环境间接作用的结果。另外，有关混合蛋白 凝胶的研究显示：在单体蛋白凝胶特性研究的基础上来预测混合蛋白系统形成 凝胶的能力是不可能的。s c h o e n ( 1 9 7 7 ) 斟垮旨出：从加工的角度讲，蛋白质功能 第1 0 页共5 6 页 西华大学硕士学位论文 特性的研究目标应放在混合系统中蛋白质之间是如何相互作用的，而不仅仅是 简单的添加。 2 4 t g 在肉制品中的应用研究 2 4 1 改善肉制品的质构 良好的质构不仅是评定产品质量的主要指标，而且是影响消费者选择的关 键因素。许多作者报道了t e a s e 具有改善肉制品质构的功能。t s e n g 等人研究了 猪血浆转谷氨酰胺酶对低盐鸡肉丸质量的影响，结果发现转谷氨酰胺酶的添加 使鸡肉丸的硬度呈现显著增加。王森等人研究发现，与对照组相比，添j 3 1 t g 可 以显著改善火腿肠的硬度、脆度、咀嚼性等多个感官指标，使火腿肠制品的品 质得到提高。 2 4 2 提高产品出品率 肉制品的保水性是一项重要的质量指标，它不仅影响肉制品的色香味、营 养成分、多汁性、嫩度等食用品质，而且具有重要的经济价值。利用肌肉系水 力这一潜能，在加工过程中可以添加水分，提高出品率。j f k e r y t 以禽胸脯肉 为原料，加入大豆蛋白和t e a s e ，制成肉饼，测定其蒸煮损失，发现随着t e a s e 添加量的增加，蒸煮损失呈逐渐下降趋势。分析其原因，主要是一“一谷氨酰) 赖氨酸的g l 肽键提高了制品中凝胶网络的稳定性，使凝胶抗热能力增强，从 而产品能够在热处理中降低蒸煮损失，提高产品出率。此外利用t e a s e 处理香 肠制品，可以避免香肠脱水收缩现象的发生。 2 4 3 拓宽原料来源，提高原料利用率 在肉类消费结构中，牛、羊、禽肉己由8 0 年代中期的1 5 上升到目前的3 5 ， 这类肉脂肪含量低，蛋白质含量高，是天然的保健肉制品。大力开发优质牛、 羊、禽肉制品，是今后丰富肉制品市场需要解决的问题，但往往由于原料肉本 身品质的缺陷，而限制了其产品的开发。如以鸡肉为原料生产香肠，就很难获 得强的凝胶体系，所以产品的质构一般较差。m i c h i om u g u m m a 以鸡肉为原料， 通过添加t e a s e 作对比，发现添) j i t e a s e 的鸡肉肠的抗裂强度显著提高，并通过 第1 1 页共5 6 贞 两华大学硕+ 学位论文 电泳分析e 一( y 一谷氨酰) 赖氨酸的含量验证了t e a s e 作用的结果。 p s e 肉是一种异常肉，常见于猪肉、火鸡肉中，牛、牛肉处理不当也会发 生。此种肉颜色苍白，组织脆弱，肌肉持水性差，大大限制了在生产中的应用。 关于p s e 肉，除了在生产、屠宰中加以控制外，如何利用p s e 肉也是必然要考虑 的问题。美国的m i l k o w s k i 幂t j 用t e a s e 处理p s e 肉用于生产肉制品己取得专利。实 验证明，此种方法特别适合对猪肉或火鸡胸脯肉进行处理，然后加工成罐装或 其它包装的火腿，产品的粘结能力、保水性大大提高，赋予了制品结实的质构。 血液作为肉中的天然营养成分，一般应用于生化制药方面，而很少用于肉 制品中，主要由于血液中的成分不稳定，易氧化变质，进而影响产品的质量。 t g 可以与血液中血红蛋白结合，重新添加到肉制品中，不仅可以改善制品的色 泽，还可以作为抗氧化剂使产品品质维持稳定，延长货架期，此外也最大限度 地保留了肉中的天然营养成分。 2 4 4 开发保健肉制品 食盐、磷酸盐在肉制品加工中起着关键性的作用，直接影响着产品的风味、 质地；但是长时间摄入过量的钠盐会危害人体的健康，如何既能保持产品的良 好品质，又能降低其用量，是近年来肉制品研究的热点之一，t g 为该产品的开 发提供了一个新思路。 以低盐维也纳香肠的生产为例：原料为猪肉，分别加入不同剂量的食盐和 t g 。结果表明，即使食盐用量降低到普通香肠的1 4 ，产品仍能获得同样的弹 性。说明t g 能大大增强凝胶效果，弥补低盐造成的凝胶减弱，使产品具有与高 盐同样的质构特征。 t a k a g a k i 的研究表明，添d n o 2 5 t g - s 的火腿的质构与添加o 3 磷酸盐的 火腿的质构无显著差别。说明在肉制品加工中，如果添加t g ，由于该酶可促使 蛋白质之间发生交联作用，提高肉质的弹性，可起到减少磷酸盐的用量的作用。 此外，还有人对酶处理后的肉制品的色泽度进行了检测，结果证明色泽度也随 着酶的添加呈直线上升。 另外，t a k a g a k i 的另一研究表明t g 交联蛋白质可作为脂肪的取代物，用于 开发低脂食品。他们用t g 对明胶进行修饰，使其具有固体脂肪的性质，部分取 第1 2 页共5 6 页 西华大学硕士学位论文 代猪油，制作汉堡包，结果发现与