轉谷氨酰胺酶改善大豆組織蛋白肉丸品質

遲玉杰 景言 李冰

摘 要：為了獲得高品質的肉丸制品，以添加大豆組織蛋白的肉丸為研究對象，采用轉谷氨酰胺酶對其進行酶解改性。通過單因素試驗和響應面優化試驗，研究不同酶解條件對大豆組織蛋白肉丸品質的影響。結果表明：三因素對肉丸品質的影響主次順序依次為酶添加量>反應溫度>反應時間，最佳工藝條件為酶添加量0.3%、反應溫度53℃、反應時間122min，在此條件下，產品的感官評分為22.5，比未改性產品的感官評分提高了0.8。綜上所述，轉谷氨酰胺酶能顯著改善大豆組織蛋白肉丸的品質，具有較高的開發利用價值。

關鍵詞：轉谷氨酰胺酶；大豆組織蛋白；肉丸；品質

中圖分類號：TS251 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）04-0005-05

轉谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）是一種?；D移酶，可以催化相同或不同蛋白質分子之間的交聯與聚合，形成新的共價鍵[1-2]，從而有效的改善蛋白產品的品質。因此，TG作為一種食品酶制劑[3-4]，在食品加工業中具有廣闊的應用前景。肉丸是一種具有悠久歷史的家常傳統肉制品，其風味獨特，味美可口，深受消費者喜愛[5-7]。但隨著人們生活水平的不斷提高，健康意識的不斷增強，人們不在僅僅注重于肉類食品的營養與健康，對肉制品品質的要求也越來越高。因此，將TG酶應用于改善肉類制品的品質上具有很現實的意義。目前，有關TG酶改善蛋白類制品品質的研究已相當廣泛[8-12]，但其在肉類產品開發上的研究還少有報道。本實驗以添加大豆組織蛋白的肉丸為研究對象，研究了TG酶對大豆組織蛋白肉丸的質構特性和感官指標的影響，采用單因素和Box-Behnken響應面法優化了TG酶在大豆組織蛋白肉丸加工中的工藝條件，旨在為TG酶應用于大豆組織蛋白肉丸生產上提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉 哈肉聯上肩肉（瘦肉率90%）；絲狀大豆組織蛋白 潮安縣天潤食品有限公司；大豆分離蛋白 哈高科有限公司；變性淀粉、大豆油 九三集團哈爾濱惠康食品有限公司；白糖 吉林省杞參食品有限公司；精鹽 黑龍江鹽業有限公司；TG酶-B（酶活100U/g） 泰州一鳴生物制品有限公司。

1.2 儀器與設備

電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；DS-A組織搗碎機 天津市歐若儀器儀表有限公司；電磁爐 廣東容聲電器股份有限公司；TA-XT2i質構儀 英國SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆組織蛋白肉丸的制備

將豬肉清洗干凈后切成約0.5cm2小塊，每份100g小肉塊，放入絞肉機中打碎成肉糜，備用。將大豆組織蛋白用60℃水浸泡45min，浸泡后反復清洗3次，放入組織攪碎機或斬拌機中，攪打成絲后，瀝干后備用[13]。將肉糜和絲狀組織蛋白混合后加入淀粉、水、調味料以及TG酶，攪拌30min使料充分混合，并使它們交聯成一團，便于成丸。腌制好的物料，手工擠捏成直徑約為3cm的均勻球形，投入90℃左右的熱水中煮制10min，待肉丸浮上水面，表明已熟透，便可用漏勺將丸子撈出，即為成品，將放涼的丸子進行包裝后放入冰箱中-18℃冷凍。

1.3.2 指標的測定及方法

1.3.2.1 感官評定

1.3.2.2 大豆組織蛋白肉丸的TPA測定

TPA測定條件：TPA測定前探頭速度：2.00mm/s，測定中探頭速度：5.00mm/s，測定后探頭速度：5.00mm/s，測定距離：10.00mm，壓縮比：50%，探頭兩次測定間隔時間：5.00s，探頭型號：P0.5[14]。其中硬度為第1次的峰值，咀嚼性為膠著性與彈性的乘積，膠著性是硬度與內聚性的乘積，內聚性是兩次壓縮的工作比，回復性是垂線2與3之間曲線與1與2之間曲線分別與橫坐標所圍的面積比值，彈性是垂線4與5之間與1與2之間的時間比值[15]。

1.3 試驗設計

1.3.1 單因素試驗設計

以酶添加量0.2%、反應溫度45℃、反應時間90min為基準條件，改變任一因素水平，其他不變，考察各單因素對大豆組織蛋白肉丸品質的影響。各單因素試驗水平表如表2所示。

1.3.2 響應面優化試驗

采用軟件Design Expert 7.1 中Box-Behnken 模型優化TG酶添加量、反應時間、反應溫度對大豆組織蛋白丸子感官指標的影響。根據單因素試驗結果與實際生產要求，確定了3個因素的水平編碼表如表3所示。每個試驗點均做3個平行樣，取其平均值。根據試驗方案進行試驗后，對試驗數據進行二次回歸擬合，求得回歸方程。

1.4 統計分析

應用Design-Expert 8.0軟件（Stat Ease，Inc，Minneapolis，USA）；Origin7.5軟件；Microsoft Excel 2003處理數據。

2 結果與分析

2.1 TG對大豆組織蛋白肉丸品質的影響

2.1.1 TG添加量對大豆組織蛋白肉丸品質的影響

在反應溫度45℃、反應時間90min條件下，研究TG添加量在0.1%～0.5%范圍內對大豆組織蛋白肉丸的影響，結果如圖2所示。由圖2可知，大豆組織蛋白肉丸的感官評分和咀嚼性均隨著酶添加量的增加而增加，而在酶添加量為0.3%以后增長趨勢近于平緩，其感官評分在0.3%～0.5%之間差異不顯著。這可能是因為酶添加量的增加可以促進蛋白之間的交聯作用，而過多的酶又受到底物濃度的限制，使其不能發揮全部的催化作用，導致增加趨勢變的平緩[16-17]。因此，選擇0.1%～0.3%的酶添加量作為響應面試驗的因素水平。

2.1.2 TG反應溫度對大豆組織蛋白丸子品質的影響

在酶添加量0.2%、反應時間90min條件下，研究了TG反應溫度在40～60℃范圍內對大豆組織蛋白肉丸的影響，結果如圖3所示。由圖3可知，感官評分和咀嚼性均隨著溫度升高而先升高后下降，并在溫度50℃時達到最好。其原因可能是，TG酶活隨著溫度升高而逐漸升高，并在50℃左右時使蛋白分子發生交聯作用的效果最好，在50℃后酶活受溫度影響逐漸降低，進而造成大豆組織蛋白肉丸的咀嚼性和感官評分下降。因此，選擇45～55℃的反應溫度作為響應面試驗的因素水平。

2.1.3 TG反應時間對大豆組織蛋白丸子品質的影響

Fig.4 Effect of hydrolysis time on sensory and texture qualities of meatballs

在酶添加量0.2%、反應溫度45℃條件下，研究了TG反應時間在60～180min范圍內對大豆組織蛋白肉丸的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，大豆組織蛋白肉丸的咀嚼性隨著酶添加量的提高而提高，在時間120min后上升緩慢。而感官評分在120min達到最高后略有下降，且在150min后感官變化不顯著。其原因可能是，隨著酶反應時間的增加，TG能促進更多的蛋白分子發生交聯作用，使得產品凝膠性增強，提高大豆組織蛋白肉丸的感官評分和咀嚼性，但是隨著時間的增加，TG產生的蛋白共價交聯效果逐漸達到飽和[18-19]，而過長的反應時間反而會影響大豆組織蛋白丸子的硬度和脆性等指標，使產品的感官評分下降。因此，選擇90～150min反應時間作為響應面試驗的因素水平。

2.2 TG工藝條件優化試驗

2.2.1 響應面法優化試驗

按照試驗設計方案進行試驗，結果如表4所示。

對表4試驗結果進行統計分析，得到的方差結果如表5所示。由方差分析結果可知，所得回歸模型極顯著（P<0.01），且失擬檢驗不顯著（P>0.05），這說明此回歸模型很理想，方程對試驗擬合良好，故可用此回歸模型對試驗結果進行分析。由表5可知，一次項X1、X2、X3和二次項X12、X22、X32對感官評分有極顯著的影響，影響順序為X3>X1>X2，即酶添加量>反應溫度>反應時間。交互項中X2X3對其有顯著的影響，這表明各因素對感官評分的影響并非簡單的線性關系，而是呈二次關系，且三因素之間存在交互作用。在最終選擇因素水平時需考慮使感官評分達到最高值。

2.2.2 TG酶反應條件對響應面值的影響

響應面圖形是特定的Y值對應于X1、X2、X3構成的一個三維空間在二維平面上的等高圖，可以直觀地反應各因素對響應值的影響，從而分析得到各因素之間的相互作用，且分析過程簡單直觀，為進一步研究不同酶解條件對大豆組織蛋白肉丸品質感官評分的影響提供了可靠的依據。由表5可以看出，大豆組織蛋白肉丸的感官評分受TG酶添加量影響最大，且因素影響大小順序為酶添加量>反應溫度>反應時間，而酶添加量和反應時間之間存在交互作用。由圖5可以看出，反應時間在135min左右感官評分最高，但在120～150min之間感官評分變化趨勢較小，而大豆組織蛋白丸子分別在添加量為0.25%和0.3%，溫度為42.5～45℃之間的感官評分較高。由實驗結果可以看出，TG能很好的提高大豆組織蛋白肉丸產品的感官評分和質構特性，其原因可能是其原因可能是TG酶可以通過催化Glu-Lys鍵使蛋白質發生交聯作用，從而形成復雜嚴密的空間網絡結構，對水分的包容束縛能力增強[20-22]，進而增加了大豆組織蛋白肉丸的保水性，提高了產品的咀嚼性、彈性和脆性，使得感官評分增加。

通過響應面分析結果得出，轉谷氨酰胺酶改善大豆組織蛋白肉丸品質的最優條件為酶添加量0.28%、反應溫度53.26℃、反應時間122.05min，在此條件下，大豆組織蛋白肉丸感官評分為22.6。為便于實際生產，設定酶添加量0.3%、反應溫度53℃、反應時間122min，并在此條件下做了5批次的驗證實驗，測定感官評分的平均值為22.5，與理論預測值相對誤差在（0.01±1）%以內，差異不顯著，說明優化得到的酶解條件準確可靠，利用響應面分析法優化轉谷氨酰胺酶反應條件是可行的。

3 結 論

在單因素試驗基礎上，通過響應面分析法對轉谷氨酰胺酶反應條件進行了優化，方差分析表明在選定范圍內各因素對感官評分的影響順序為酶添加量>反應溫度>反應時間。經響應面優化確定的最適酶解條件為酶添加量0.28%、反應溫度53.26℃、反應時間122.05min，大豆組織蛋白肉丸感官評分為22.6。為便于實際生產，設定酶添加量0.3%、反應溫度53℃、反應時間122min，并在此條件下做驗證試驗，測定感官評分為22.5。此外，在實際生產中肉丸的品質還受到其他多種因素的影響，因此在實際生產中還需要根據具體情況來調整生產工藝，以期生產出高品質的大豆組織蛋白肉丸。

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