蛋白酶在肉制品加工中的應用進展

陳星星，黃振華，潘道東，吳越，陸榮茂，周朝生*

(1.浙江省海洋水產養(yǎng)殖研究所，浙江 溫州 325005； 2.寧波大學 食品與藥品學院，浙江 寧波 315211)

隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提升，消費者對肉制品的口感、品質、營養(yǎng)價值等的要求有所提升。目前，肉制品加工企業(yè)不斷進行技術的改革升級，使行業(yè)向著高質量、高水平方向發(fā)展。酶技術應用于食品加工領域，具有綠色、安全、高效的特點，對于提升食品加工行業(yè)的產品質量和技術改進具有重要意義[1]。蛋白酶可用于肉制品嫩化、增加肉制品風味等，目前已在肉制品加工中得到了廣泛應用[2]。

蛋白酶主要存在于植物的莖、葉、果，動物的內臟和微生物中，能夠將蛋白質肽鏈水解[3]。相較于其他食品添加劑，蛋白酶不僅綠色高效，而且具有底物專一、反應安全等優(yōu)勢。目前在食品加工行業(yè)中得到廣泛應用的蛋白酶主要有菠蘿蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和微生物蛋白酶，在應用過程中主要利用了蛋白質的水解反應、轉蛋白反應和交聯反應等。肉制品經蛋白酶酶解會使其中的蛋白質發(fā)生內部交聯反應，并產生特殊的化學基團，改變蛋白質內部結構，使肉制品中的蛋白質化學性質發(fā)生改變，從而改變其水溶性、水合性和乳化性等功能特性，從而改善肉制品的質量。

1 蛋白酶在提升肉制品嫩度中的應用

嫩度作為肉制品品質的重要評價指標之一，已經成為消費者評價肉制品品質和適口性的一項重要因素[4-5]。而決定肉嫩度的因素十分復雜多元，包括脂肪堆積密度、結締組織溶解度等[6]。近年來肉質細嫩的肉制品更加受到消費者的歡迎，如何提高肉制品的嫩度成為當下食品加工行業(yè)重點關注的問題之一。目前，國際公認安全的蛋白酶包括木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、無花果蛋白酶等蛋白酶，這些蛋白酶能夠通過對肌肉纖維和膠原蛋白進行不同程度的降解，從而實現肉質嫩化[7]。利用植物蛋白酶進行肉制品嫩化不僅成本低廉，而且效果良好，對老齡的禽肉制品也表現出了良好的嫩化效果[8]。

蛋白酶實現肉質嫩化主要通過降解結締組織和破壞肌肉纖維2種途徑。

1.1 利用蛋白酶降解結締組織

莎麗娜等[9]研究表明，結締組織溶解度是影響肌肉嫩度的重要因素之一，特別是膠原蛋白。降解肌肉結締組織的蛋白質被認為是提升肉制品嫩度的關鍵步驟之一。植物蛋白酶能夠破壞膠原蛋白的網狀結構，增加其溶解性，從而提高肉制品的嫩度。蔣小鋒[10]通過研究木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和真菌蛋白酶對馬肉半腱肌的影響，以及在成熟期間馬肉嫩度的變化，對木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和真菌蛋白酶進行馬肉嫩化的最佳工藝條件進行了完善。付麗等[11]采用木瓜蛋白酶與其他處理相結合的方法對牛排進行嫩化處理，以剪切力和感官評價等為評價指標，研究了不同濃度的蛋白酶、酶解時間和滾揉時間對牛排嫩度的影響，并確定了其他條件相同的情況下，木瓜蛋白酶濃度為0.10%(酶活力為100 000 U·g-1)、酶解時間為10 min時牛排能夠達到最佳的嫩化效果。同樣，蔣小鋒等[12]以蒸煮損失、剪切力和感官評定為評價指標，優(yōu)化了菠蘿蛋白酶結合滾揉處理馬肉的嫩化工藝，驗證了菠蘿蛋白酶的最佳嫩化條件，對提升馬肉的嫩化程度和口感具有重要參考價值。王清波等[13]進行了超聲波輔助木瓜蛋白酶嫩化生牛肉試驗，運用響應曲面法優(yōu)化了嫩化牛肉的工藝參數，結果表明，在超聲波輔助下，利用木瓜蛋白酶嫩化牛肉能夠在一定程度上節(jié)約酶用量，加快嫩化速度，同時確保嫩化效果良好。

1.2 利用蛋白酶分解肌肉纖維

肌原纖維小片化指數(MFI)是衡量肌原纖維平均長度的指標，MFI值越大，代表肌肉中肌原纖維骨架蛋白降解程度越高，肉制品的嫩化程度越高。趙立等[14]利用木瓜蛋白酶進行鴨肉嫩化研究，結果顯示，鴨肉大分子蛋白經過處理后被水解成小分子，并且嫩化的鴨肉肌原纖維出現斷裂，肌節(jié)變短，發(fā)生肌原纖維小片化現象，說明木瓜蛋白酶能夠有效實現結締組織的降解。另外，趙立等[15]還進行了超聲波輔助菠蘿蛋白酶嫩化鴨肉的研究，并優(yōu)化了工藝參數，凝膠電泳圖譜顯示，嫩化組鴨肉中大分子蛋白被水解成小分子肽類或氨基酸，鴨肉肌原纖維出現了肌原纖維小片化現象。證明超聲波與菠蘿蛋白酶協同作用對鴨肉的嫩化具有顯著效果，并且能夠大大縮短嫩化時間，使鴨肉更加多汁并富有彈性，改善鴨肉品質。

2 改善肉制品風味

經過加熱處理后肉制品能夠散發(fā)出其本身具有的肉香味，而腌制肉制品在加工的過程中，會產生獨特的臘肉香味，尤其是經過發(fā)酵處理的肉制品，其獨特的臘肉香味深受廣大消費者的喜愛。但是臘制肉制品制作耗時較長，且天然條件下其制作工藝難以把控。利用蛋白酶能夠使肉制品產生游離氨基酸等影響肉制品風味的前體物質或中間產物，有利于加速肉制品風味的產生，同時對改善肉制品風味具有一定的效果。

朱建軍等[16]在加工黔式臘肉的過程中添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶，添加蛋白酶樣品中游離氨基酸種類和總量均高于未加酶樣品，風味物質種類也有所增加(除烴類和羰基類化合物外)，其確立了黔式臘肉最優(yōu)酶解條件：木瓜蛋白酶添加量0.001%、中性蛋白酶添加量0.001%、食鹽添加量4%、酶解時間48 h。羅珺等[17]研究表明，適量胰蛋白酶的添加能夠促進臘肉中蛋白質的降解，提高臘肉中風味物質的產生速率，促進臘肉的風味形成，有助于改善肉制品風味。楊爽等[18]通過電子鼻和GC-MS檢測雞肉蛋白酶處理前后肉品風味的變化，結果顯示，雞肉蛋白酶能夠有效增強雞肉風味。肖夏等[19]研究表明，腌制過程中添加復合酶(木瓜蛋白酶與菠蘿蛋白酶1∶1)能顯著提高牛肉的亮度，改善牛肉質構特性，使牛肉有較好的保水性和色澤，提高牛肉中游離氨基酸、必需氨基酸和風味相關氨基酸的含量。

3 增加肉制品副產物價值

肉制品加工中通常會產生大量的副產物或下腳料，蛋白酶可以將廢棄蛋白轉化成為供人類食用或作為飼料的蛋白濃縮物等。例如利用蛋白酶生產牛肉汁、雞汁等以提高產品附加值[20]。丁偉璐等[21]利用蛋白酶水解金槍魚暗色肉加工下腳料，結合噴霧干燥工藝制備金槍魚水解蛋白粉，以胰蛋白酶作為水解用酶，制備出一種高蛋白低脂肪的溶解性較好的粉末，能夠作為動物初期生長的高效營養(yǎng)飼料成分，也可以作為調味品或蛋白質營養(yǎng)劑，具有較為廣闊的應用前景。李勇等[22]研究表明，使用木瓜蛋白酶能夠達到酶解牛肉的最佳效果，并且確定了牛肉汁酶解的最佳條件，制出的牛肉汁產品風味濃郁。楊二剛等[23]將精制中性蛋白酶和木瓜蛋白酶按一定比例復配后，在適當條件下水解雞肉，可得到無苦味且蛋白水解程度高、雞香濃郁的雞肉水解蛋白液，解決了利用活性炭進行脫苦處理，造成營養(yǎng)成分損失較多的問題。

4 小結

蛋白酶作為一種高效、健康的酶制劑，已經在肉制品加工行業(yè)中得到了廣泛的應用。利用蛋白酶制劑進行肉制品肉質嫩化、口感提升、風味改善的相關技術在不斷更新，在肉制品加工方面做出了巨大貢獻。隨著酶技術的快速發(fā)展，蛋白酶的應用潛力將被進一步開發(fā)，也將為肉制品加工業(yè)乃至食品加工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。蛋白酶制劑具有成本低廉、使用高效等優(yōu)勢，但也存在一定的問題，如何開發(fā)更加高效的蛋白酶制劑，并進一步優(yōu)化生產工藝、降低成本是肉制品加工企業(yè)和相關部門應該重視的問題。