轉谷氨酰胺酶對牛肉丸質構特性的影響

龍 譚 夏延斌 于 麗 蔡文韜

LONG Tan XIA Yan－bin YU Li CAI Wen－tao

（湖南農業(yè)大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128）

（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

牛肉丸是中國的一種傳統(tǒng)美食，因其獨特的口感和風味，深受廣大消費者的喜愛。傳統(tǒng)的牛肉丸通過原料肉修整、擂潰、制丸、煮制等工藝加工而成，牛肉丸質構特性是衡量其品質的重要指標，品質優(yōu)良的牛肉丸具有良好的凝膠特性，因此，如何加工出凝膠強度高、彈性好、美味的牛肉丸是工業(yè)化生產(chǎn)需要解決的關鍵問題。很多研究［1，2］指出，肉糜類產(chǎn)品成型時質構的優(yōu)劣受到很多因素的影響，如多糖類物質的濃度及分子狀況、蛋白質的濃度及分子狀況、一些加工工藝參數(shù)的影響等。

轉谷氨酰胺酶是一種允許在食品中應用的食品加工助劑，其主要作用是催化食品體系中蛋白質間的酰基轉移反應，促使蛋白質分子中賴氨酸的ε－氨基與谷氨酸的γ－羥酰胺基形成共價鍵，從而改善制品的質構特性，賦予制品更加優(yōu)良的品質［3－5］。在肉制品加工中，轉谷氨酰胺酶主要用于肉糜制品、重組肉制品的生產(chǎn)，研究［6－8］表明，通過加入轉谷氨酰胺酶，肉糜制品與重組肉制品的質構特性得到顯著改善。轉谷氨酰胺酶在牛肉制品中的應用研究很少，段茂華［9］運用轉谷氨酰胺酶與蛋白酶協(xié)同處理鮮牛肉，顯著改善了牛肉的加工特性；董建國等［10］運用超高壓技術結合轉谷氨酰胺酶處理碎牛肉，有效提高了牛肉凝膠的硬度、凝膠強度和咀嚼性，但牛肉的彈性顯著下降。本研究以轉谷氨酰胺酶添加量、反應溫度、反應時間3個因素作為研究對象，以牛肉丸彈性、凝膠強度、咀嚼性為指標，優(yōu)化牛肉丸加工過程中轉谷氨酰胺酶的反應條件。以研制出口感好、質構特性佳的牛肉丸為目的，為牛肉丸的產(chǎn)業(yè)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃牛后腿肉、生姜、料酒、五香粉、胡椒粉、肉豆蔻粉、食鹽、白糖：市售；

木薯淀粉、大豆分離蛋白：山東禹王實業(yè)有限公司；

卡拉膠：鄭州億之源化工產(chǎn)品有限公司；

復合磷酸鹽：三聚磷酸鹽∶焦磷酸鹽為3∶2，湖北興發(fā)化工集團；

轉谷氨酰胺酶：125 U／g，上海東圣食品有限公司。

1.2 儀器與設備

絞肉機：BJBJ－60型，石家莊曉進食品機械有限公司；

斬拌機：BZBJ－O型，杭州艾博科技工程有限公司；

精密電子天平：TE212－L型，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；

電子天平：TP－5200B型，湘儀天平儀器設備有限公司；

水浴鍋：CJ－800L型，上海醫(yī)療器械七廠；

質構分析儀：TA－XT2i型，英國Stable System公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

牛肉→預處理→絞碎→配料→斬拌→制丸成型→凝膠化→煮制→冷卻→冷藏

1.3.2 牛肉丸基本配方 原料肉500 g（瘦肉350 g，肥膘150 g）、食鹽12.5 g、三聚磷酸鹽1.2 g、焦磷酸鹽0.8 g、白糖10 g、卡拉膠1 g、大豆分離蛋白10 g、木薯淀粉75 g、冰水100 m L、復合香辛料17 g，轉谷氨酰胺酶添加量按單因素試驗設計添加（0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%）。

1.3.3 操作要點

（1）原料肉預處理：市售合格牛肉清洗后切成10 cm×5 cm×3 cm的小塊備用，豬肥膘切成8 cm×4 cm×3 cm的條塊狀，用絞肉機將牛肉和肥膘分別絞碎，原料經(jīng)絞制后立即斬拌或放在0～4℃的低溫環(huán)境中備用。

（2）斬拌：將絞碎的肉糜倒入斬拌機里，斬拌成泥狀，再按先后秩序添加食鹽、磷酸鹽、肥肉膘、各種輔料，再高速斬拌成粘稠的細餡，最后加入淀粉充分斬拌均勻，在整個斬拌過程中，肉餡的溫度要盡量控制在10℃以下。

（3）凝膠化：將斬拌后的肉餡靜置半小時，使其進一步乳化，然后手工制丸，控制肉丸直徑為2 cm左右，將肉丸浸入設定好的轉谷氨酰胺酶反應溫度的恒溫水浴鍋中一段時間，使轉谷氨酰胺酶充分反應。

（4）煮制：將成型后的肉丸置于90℃的水中煮制，待肉丸從底部漂浮至表面后停止加熱。

1.3.4 單因素試驗 本研究首先進行單因素試驗，分別對加工過程中的成型溫度、轉谷氨酰胺酶添加量、成型時間進行單因素試驗，分析其對彈性、凝膠強度、咀嚼性等質構特性的影響，以確定單因素的最佳條件。

（1）反應溫度的影響：分別選取成型溫度25，35，45，55，65，75℃，轉谷氨酰胺酶添加量0.5%，反應時間0.5 h，研究轉谷氨酰胺酶反應溫度對牛肉丸質構特性的影響。

（2）轉谷氨酰胺酶添加量的影響：反應溫度55℃，酶添加量分別取0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，成型時間0.5 h，研究轉谷氨酰胺酶添加量對牛肉丸質構特性的影響。

（3）反應時間的影響：反應溫度55℃，轉谷氨酰胺酶添加量0.5%，成型時間分別取0.25，0.50，0.75，1.00，1.25，1.50 h，研究成型時間對牛肉丸質構特性的影響。

1.3.5 產(chǎn)品質構特性測定

（1）彈性、咀嚼性的測定：將肉丸切成厚度為15 mm的鼓狀，采用SMS P／36R型探頭對樣品進行全質構測試。測定參數(shù)：測前速度1 mm／s；測試速度5 mm／s；測后速度5 mm／s；壓縮程度55%；兩次壓縮之間停留時間5 s；觸發(fā)類型自動，觸發(fā)力5 g［11］。

（2）凝膠強度的測定：將制備好的牛肉丸從4℃溫度下取出，室溫放置，使肉丸溫度平衡至室溫，然后將其切成厚度為15 mm的鼓狀，破斷強度和凹陷度直接采用質構儀測定。采用直徑為5 mm的球形探頭，測定參數(shù)：樣品高度15 mm；測試前速度1 mm／s；測試速度2 mm／s；下壓距離10 mm，曲線上的第一個峰即為破斷強度，對應的距離為凹陷度。其中破斷強度反映了牛肉丸凝膠的硬度，凹陷度反映了牛肉丸凝膠的彈性。二者的乘積即為凝膠強度［12］。

1.3.6 感官評分 牛肉丸感官評分標準見表1。

表1 牛肉丸感官評價評分標準Table 1 Sense grade standard of beef ball

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 反應溫度對牛肉丸質構特性的影響 由圖1～2可知，成型溫度從25℃提高到55℃，牛肉丸彈性、咀嚼性、凝膠強度均有增強的趨勢，這是因為隨著成型溫度的提高，轉谷氨酰胺酶的活性增強，作為一種蛋白質交聯(lián)酶，轉谷氨酰胺酶顯著增強了牛肉丸中鹽溶性蛋白質的交聯(lián)程度，強化了肉丸的質構特性，成型溫度從55～75℃，隨著溫度的進一步增高，牛肉丸彈性、凝膠強度均下降，這是因為溫度過高，轉谷氨酰胺酶的活性逐漸降低，從而影響了蛋白質的交聯(lián)程度。因此成型溫度以55℃為宜。

圖1 反應溫度對牛肉丸彈性的影響Figure 1 Effect of TG tretment tempeture on springiness of beef ball

2.1.2 轉谷氨酰胺酶添加量對牛肉丸質構特性的影響 由圖3～4可知，在開始時，隨著轉谷氨酰胺酶添加量的增加，牛肉丸彈性、咀嚼性、凝膠強度均增強，酶添加量達到0.5%時，牛肉丸彈性達到最大值，酶添加量達到0.75%時，牛肉丸咀嚼性和凝膠強度均達到最大值，酶添加量繼續(xù)增加，牛肉丸彈性、咀嚼性、凝膠強度均沒有繼續(xù)增強的趨勢。主要原因是由于蛋白質底物的濃度是一定的，雖然轉谷氨酰胺酶濃度增大了，但是蛋白質底物濃度沒有相應增大，因而不能促進更多蛋白質分子的交聯(lián)，質構特性沒有顯著增強。因此酶添加量以0.75%為宜。

圖2 反應溫度對牛肉丸咀嚼性和凝膠強度的影響Figure 2 Effect of TG tretment tempeture on chewiness and gelstrength of beef ball

圖3 酶添加量對牛肉丸彈性的影響Figure 3 Effect of TG dosage on springiness of beef－ball

圖4 酶添加量對牛肉丸咀嚼性和凝膠強度的影響Figure 4 Effect of TG dosage on chewiness and gelstrength of beef－ball

2.1.3 反應時間對牛肉丸質構特性的影響 由圖5～6可知，隨著成型時間的增加，牛肉丸彈性、咀嚼性、凝膠強度均有增強，這是因為延長一定的反應時間有利于轉谷氨酰胺酶對蛋白質底物的充分作用，同時，試驗結果表明，成型時間為0.50，0.75，1.00，1.25 h時，牛肉丸的彈性、咀嚼性、凝膠強度沒有明顯差異，說明酶促反應的反應時間并非越長越好，0.5 h即可滿足轉谷氨酰胺酶對蛋白質底物的作用。

圖5 反應時間對牛肉丸彈性的影響Figure 5 Effect of reaction time on springiness of beef ball

圖6 反應時間對牛肉丸咀嚼性和凝膠強度的影響Figure 6 Effect of reaction time on chewingness and gelstrength of beef－ball

2.2 正交試驗結果與分析

在單因素試驗結果的基礎上，選取反應溫度、轉谷氨酰胺酶添加量、反應時間進行正交試驗。正交試驗因素和水平設計見表2。

表2 正交試驗因素和水平設計Table 2 Factors level of orthogonal test

由表3、4可知，3個因素對牛肉丸彈性指標影響程度為A＞B＞C，即反應溫度＞酶添加量＞反應時間，其中，成型溫度與酶添加量為顯著因子。彈性最好的組合為A2B3C3，即反應溫度65℃，轉谷氨酰胺酶添加量0.75%，反應時間1 h。實驗驗證此組合條件下牛肉丸彈性為0.997 kg（n＝6），高于正交試驗組合。

由表3、5可知，3個因素對凝膠強度影響的重要性的排序為酶添加量＞反應溫度＞反應時間，其中，酶添加量對牛肉丸凝膠強度有顯著性影響，反應溫度與反應時間對牛肉丸凝膠強度影響不顯著，其中反應時間R值小于誤差列，說明酶反應時間大于0.5 h時，對牛肉丸凝膠強度幾乎沒有影響。凝膠強度最好的組合為B3A2C1。即酶添加量0.75%、反應溫度55℃、反應時間0.5 h。此組合條件下牛肉丸凝膠強度為987.7 g·mm。

表3 正交試驗結果及分析Table 3 Result of range analysis of orthogonal test

表4 彈性方差分析表Table 4 Springiness analysis of variance table

由表3、6可知，3個因素對牛肉丸咀嚼性影響程度為酶添加量＞反應溫度＞反應時間，但影響均不顯著，咀嚼性最好的試驗組合為B3A3C3。實驗驗證此組合條件下牛肉丸咀嚼性為1 711.375 g（n＝6），高于正交試驗組合。

2.3 感官鑒定結果

對牛肉丸彈性、凝膠強度、咀嚼性3個指標表現(xiàn)最好的3個試驗組合進行感官綜合評價，進一步確定轉谷氨酰胺酶反應的最佳條件。

表5 凝膠強度方差分析表Table 5 Gelstrength analysis of variance table

表6 咀嚼性方差分析表Table 6 Chewiness analysis of variance table

由圖7可知，B3A2C1試驗組合的感官評分高于另外兩個組合，即轉谷氨酰胺酶添加量0.75%、成型溫度55℃，成型時間0.5 h。

圖7 不同試驗組合感官評定對比結果Figure 7 Different combinations of sensory evaluation of test results

3 結論

本研究在單因素基礎上，通過正交分析法，以牛肉丸彈性、凝膠強度、咀嚼性為指標，對酶反應溫度、酶添加量、酶反應時間三因素進行優(yōu)化。分析得到酶添加量與反應溫度對牛肉丸彈性與凝膠強度影響顯著。最佳條件為反應溫度55℃、酶添加量0.75%、反應時間0.5 h。在此條件下，生產(chǎn)出的牛肉丸質構特性佳，口感好。

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