木瓜蛋白酶嫩化鹿肉方法的研究

李麗杰，楊志華

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

木瓜蛋白酶嫩化鹿肉方法的研究

李麗杰，楊志華*

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

對木瓜蛋白酶嫩化鹿肉的工藝參數(shù)進(jìn)行研究。采用不同濃度的酸性蛋白酶（0.02%、0.03%、0.04%）、不同處理時間（30、60、90min）對鹿肉進(jìn)行嫩化，研究其嫩化效果。對酶法嫩化鹿肉的剪切力、咀嚼力、彈性、pH、游離氨基酸含量進(jìn)行測定。結(jié)果表明，木瓜蛋白酶法嫩化鹿肉后，剪切力值、咀嚼力值顯著降低（p＜0.01），其降幅幾乎都在50%以上；pH升高，且極顯著（p＜0.01）；游離氨基酸含量顯著增加，且極顯著（p＜0.01）。最佳嫩化條件為：酶濃度0.04%，處理時間60min。咀嚼力值與剪切力值存在正相關(guān)關(guān)系（r=0.9721），游離氨基酸含量與剪切力值之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.9356）。

鹿肉，木瓜蛋白酶，嫩度

鹿肉是高極野味，瘦肉多、結(jié)締組織少，可烹制多種菜肴。鹿肉含有較豐富的蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、糖和一定量的維生素，人對鹿肉的消化利用率比其他家畜肉高，鹿肉味道純正，肉質(zhì)鮮嫩細(xì)致，是具有滋補(bǔ)強(qiáng)壯作用的肉類［1］。許多學(xué)者測定了鹿肉中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)的含量及熱量。鹿肉的經(jīng)濟(jì)價值和營養(yǎng)價值比牛羊肉高，是由鹿體的低脂肪決定的［2-3］。趙殿生報道了鹿肉和其他肉食化學(xué)成分和發(fā)熱量的比較。結(jié)果表明，鹿肉的蛋白質(zhì)含量僅次于雞肉、兔肉，而超過牛、羊、鵝、鴨肉。鹿肉的脂肪含量比牛、羊、豬肉的含量均低，發(fā)熱量為上述肉類之最低者。礦物質(zhì)含量超過雞肉和兔肉，為上述肉類中最高者［4］。

鹿肉的嫩化是改善鹿肉品質(zhì)經(jīng)常采用的方法［5］。酶嫩化方法在牛肉的嫩化中廣泛應(yīng)用，嫩化時先將蛋白酶配成水溶液，在屠宰放血后用壓力注射器將酶液注入屠畜體內(nèi)，或者在屠前將酶液注射到血液系統(tǒng)，也可將肉塊浸入酶液中以達(dá)到嫩化的目的。

張秀蓮報道了鹿肉脫腥和嫩化的具體方法為：中性木瓜蛋白酶用溫水完全溶解后，加入豆油攪拌至完全乳化，靜止冷卻后加入環(huán)狀糊精攪拌至完全乳化，在均質(zhì)機(jī)內(nèi)在15～20MPa下進(jìn)行均質(zhì)［6］。高貴報道鹿肉嫩化處理方法是將處理好的鹿肉置于嫩化缸里，添加0.45%～0.75%的中性木瓜蛋白酶、0.55‰～0.75‰的三聚磷酸鹽、0.40%～0.60%的環(huán)狀糊精，同時調(diào)整原料的pH為6.2～6.5，在4～6℃下處理2～4h［7］。尚志遠(yuǎn)考察了超高壓對于馬鹿肉的影響，通過對TPA指標(biāo)的測定發(fā)現(xiàn)，硬度、膠著性、咀嚼性、恢復(fù)性等均在300MPa時達(dá)到最大。得出在超高壓壓力291MPa，保壓時間18min，物料溫度13.2℃時，實驗結(jié)果最優(yōu)，剪切力的值為4727.31g［8］。

目前飼養(yǎng)的鹿很多用于鹿茸的應(yīng)用，但是由于鹿茸成熟所需要飼養(yǎng)的時間較長，鹿肉相對較硬，所以如何提高鹿肉的嫩度及延長鹿肉的貯藏性的研究是十分必要的。本實驗對木瓜蛋白酶嫩化鹿肉的工藝參數(shù)進(jìn)行確定，旨在為今后進(jìn)一步的理論研究和生產(chǎn)開發(fā)提供必要的實驗依據(jù)和可靠的應(yīng)用參數(shù)。為進(jìn)一步開發(fā)利用鹿肉做產(chǎn)品提供一定的參考，希望能應(yīng)用于實踐中，以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

馬鹿來自內(nèi)蒙古大圣生物技術(shù)有限責(zé)任公司（5歲，210kg），當(dāng)日現(xiàn)宰，取下雙側(cè)后腿半腱肌，去除筋腱及結(jié)締組織后，順肌纖維分割成50g的肉塊，進(jìn)行真空包裝（聚乙烯/聚酰胺復(fù)合膜，92kPa），隨機(jī)編號后，置于0～4℃條件下保存，待用；木瓜蛋白酶（20萬U/g） 肇東市日成酶制劑有限公司；碘酸鉀、磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、磷酸氫二鉀北京化學(xué)試劑廠，分析純；氨基酸標(biāo)準(zhǔn)液（色譜純，98%）、茚三酮（分析純） 天津市化學(xué)試劑三廠。

UHPT-750MPa型超高壓食品處理裝置包頭科興新型高技術(shù)食品機(jī)械有限公司；DHG-9075A型電熱恒溫干燥箱上海一恒科技有限公司；T6型新悅紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Sartorius cp2245型電子天平德國；TM-900型封口機(jī)濟(jì)南東泰機(jī)械設(shè)備有限公司；Brook field QTS25質(zhì)構(gòu)儀美國；TG16-WS型臺式高速離心機(jī)湖南長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1鹿肉嫩化處理的方法前處理好待用的鹿肉，用濃度為0.02%、0.03%、0.04%的木瓜蛋白酶處理，作用時間分別為30、60、90min，作用溫度為37℃，用均勻注射法進(jìn)行嫩化。用質(zhì)構(gòu)儀測定其剪切力、咀嚼力和彈性［9-10］、pH、游離氨基酸含量。實驗設(shè)計如表1所示。

表1　木瓜蛋白酶處理實驗設(shè)計Table 1　The experiment design of papain treatment

1.2.2剪切力、咀嚼力和彈性的測定嫩化結(jié)束后，將鹿肉塊取出，置沸水中蒸煮至中心溫度75℃時，取出至冷水中冷卻至室溫，將鹿肉切成2cm×2cm×2cm的方塊狀，用質(zhì)構(gòu)儀測定其剪切力、咀嚼力和彈性。測定時，沿肌纖維垂直方向壓縮樣品高度的35%。每組取3個樣進(jìn)行測定，取平均值。質(zhì)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定：接觸樣品前速度為5mm/s；測試速度為2mm/s；測試結(jié)束后速度為2mm/s；壓縮高度為35%；時間為5s；接觸到樣品5g力時計數(shù)；圓柱形探頭直徑為50mm［11-13］。

1.2.3pH的測定按參考文獻(xiàn)［14］的方法進(jìn)行測定。

1.2.4游離氨基酸含量的測定

1.2.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制準(zhǔn)確吸取200μg/m L的甘氨酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0m L（相當(dāng)于0、100、200、300、400、500、600μg甘氨酸），分別置于25m L容量瓶，各加水補(bǔ)充至容積為4.0m L，然后加入2%的茚三酮和pH 8.04的磷酸緩沖溶液各1m L，混合均勻，于水浴上加熱15m in，取出后迅速冷卻至室溫，加水至刻度，搖勻。靜置15m in后，在570nm波長下，以試劑空白為參比溶液測定其余各溶液的吸光度值A(chǔ)。以甘氨酸的含量（微克數(shù)）為橫坐標(biāo)，吸光度值A(chǔ)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線［15］。

1.2.4.2游離氨基酸含量的確定準(zhǔn)確稱取一定量的鹿肉，經(jīng)組織搗碎機(jī)搗碎后，置于燒杯中，加入50m L蒸餾水和5g左右活性炭，加熱煮沸，過濾，用30～40m L熱水洗滌活性炭，收集濾液于100m L容量瓶中，加水至刻度，搖勻備測。吸取澄清的樣品溶液1～4m L，按標(biāo)準(zhǔn)曲線制作步驟，在相同條件下測定吸光度A值，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出對應(yīng)游離氨基酸含量。

2　結(jié)果與討論

2.1不同酶濃度與處理時間對鹿肉剪切力、咀嚼力和彈性的影響

鹿肉的剪切力值是反映鹿肉嫩度的重要指標(biāo)，通過測定嫩化前后剪切力值，可反映鹿肉嫩化效果。

表2　剪切力、咀嚼力和彈性的測定結(jié)果Table 2　The results of shear stress，masticatory forces and elasticity

從表2可以看出，經(jīng)過處理后的鹿肉的剪切力值與對照組比較，顯著降低，減小值均大于3kg，且極顯著（p＜0.01）。經(jīng)過嫩化后的鹿肉，其剪切力值降幅較大，降幅幾乎都超過了50%，其中第9組剪切力值最小，僅為1.16kg，剪切力值減小了5.16kg，降幅為81.7%。而第一組剪切力值降幅最小，為47.9%。經(jīng)過嫩化后的鹿肉的咀嚼力值顯著減小，減小值都在9000g·mm-1以上，且極顯著（p＜0.01），降幅都在50%以上，其中第9組咀嚼力值減小值最大，為13715.15g·mm-1，降幅為78%。嫩化效果比較明顯。這是因為在酶作用下，肌原纖維上Z線弱化和降解，使肌節(jié)斷裂，肌原纖維的橫向交聯(lián)被破壞，使肌原纖維小片化。同時膠原蛋白被水解，降低了其本身強(qiáng)度和對肌纖維的束縛，從而使肉的剪切力值降低［16］。

從圖1可以看出，在處理時間固定的情況下，隨著酶濃度的增加，鹿肉的剪切力值在不斷減小，且減小值都較顯著（p＜0.01）。這主要是因為在酶濃度適宜的范圍內(nèi)，隨著酶濃度的增加，鹿肉能夠與酶更多的接觸，使得酶與底物（鹿肉）形成的中間產(chǎn)物濃度越大，反應(yīng)速度也越快，效果越好。但參考牛肉嫩化的資料表明，當(dāng)木瓜蛋白酶的用量為0.05%時，牛肉的剪切力反而增大，嫩度降低，可能是因為酶增加導(dǎo)致肌肉纖維間的空隙太大而不能保持住水分或者是使牛肉中某些老化物質(zhì)增加的緣故［9］。并且鹿肉比牛肉明顯柔軟，所以用木瓜蛋白酶嫩化鹿肉的濃度應(yīng)該小于0.05%。

圖1　不同酶濃度與處理時間下鹿肉剪切力值的變化Fig.1　The change of shear stress at different enzyme concentration and processing time

在固定酶濃度下，隨著嫩化時間延長，鹿肉的剪切力值在不斷減小。嫩化時間由30～60min時，鹿肉的剪切力值降低較快，這可能是因為隨著處理時間的增加，酶能夠與鹿肉充分接觸，使蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物和肌原纖維小片化產(chǎn)物增加，從而使其剪切力值顯著降低；而由60～90min時，鹿肉的剪切力值降低較慢?？赡苁请S著時間的延長，蛋白質(zhì)酶水解產(chǎn)生的產(chǎn)物，使pH升高，對酸性蛋白酶的活產(chǎn)生一定的影響所致。

圖2　剪切力與咀嚼力的相關(guān)性Fig.2　The correlation of the shear stressmasticatory forces

圖3　剪切力與彈性的相關(guān)性Fig.3　The correlation of the and shear stress and elasticity

由實驗結(jié)果可知，鹿肉的咀嚼力值隨剪切力值的減小而減小，經(jīng)過相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)r（r=0.9721）極顯著（p＜0.01），其相關(guān)性關(guān)系如圖2所示，所以咀嚼力值與剪切力值存在正相關(guān)關(guān)系；而鹿肉彈性值變化較小，這可能主要是因為鹿肉的彈性主要與肉的自身的品質(zhì)有主要關(guān)系。也可能是肉類在0～4℃條件下冷藏時，肉的表面會因乳酸菌等細(xì)菌的緩慢作用而產(chǎn)生粘性，這種粘性會影響彈性數(shù)據(jù)。且經(jīng)過相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)r（r=-0.0071）不顯著，其相關(guān)性關(guān)系如圖3所示，所以彈性值與剪切力值相關(guān)性不大。

2.2不同酶濃度與處理時間下pH測定的結(jié)果

2.2.1木瓜蛋白酶嫩化對鹿肉pH的影響從表3可以看出，經(jīng)過酸性蛋白酶水解后的鹿肉的pH均有不同程度的上升，且升高值均在0.29以上，且極顯著（p＜0.01）。

表3　木瓜蛋白酶嫩化對鹿肉pH的影響Table 3　The impact of papain tenderizing on pH value of venison

2.2.2鹿肉pH與剪切力的相關(guān)性分析由實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并非鹿肉的pH的增加值越大，嫩化效果越好，如在第6實驗組中，其pH增加值最大，但其嫩化效果卻不是最好；在第9實驗組中，pH增加值最小，而它的嫩化效果卻最好。且經(jīng)過相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)r（r= 0.5901）不顯著，其相關(guān)性關(guān)系如下圖4所示，所以pH同鹿肉剪切力值的相關(guān)性不大。這是因為酶法水解蛋白對氨基酸沒有破壞作用，但一種酶只能使其發(fā)生部分水解，水解的部位不同，導(dǎo)致水解液中各游離氨基酸含量差別很大，所以pH的增加值不同。

圖4　剪切力與pH的相關(guān)性關(guān)系Fig.4　The correlation of the shear stress and pH value

2.3不同酶濃度與處理時間下游離氨基酸含量的測定結(jié)果

繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線如下圖5所示。

圖5　甘氨酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5　The standard curve of glycine

由測得的樣品溶液的吸光度值可以計算出鹿肉酶水解液中的游離氨基酸含量，如表4所示。

氨基酸是食品中最重要的營養(yǎng)元素之一。由表4可知，鹿肉由于酶的作用，游離氨基酸含量顯著增加，經(jīng)過酶水解后的鹿肉氨基酸的含量比對照組的氨基酸含量均有不同程度的提高，且極顯著（p＜0.01）。如第9組的氨基酸含量最多，其嫩度的降幅也最大。經(jīng)過相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)r（r=-0.9356）極顯著（p＜0.01），其相關(guān)性關(guān)系如圖6所示，所以游離氨基酸含量與剪切力值之間存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即剪切力值越小，游離氨基酸含量越多。

表4　鹿肉酶水解液中游離氨基酸的含量Table 4　The contentof free amino acids

圖6　剪切力與氨基酸含量的相關(guān)性關(guān)系Fig.6　The correlation of the shear stress and amino acid content

2.4酶濃度、時間對鹿肉嫩化效果的比較

為研究各因素對嫩化效果的影響程度，采用方差分析對剪切力值進(jìn)行分析［17］。

表5　正交實驗實驗結(jié)果分析Table 5　Analyzing the orthogonal designs results

由表5可知，本實驗中二個影響因素（酶濃度，處理時間）對鹿乳嫩化影響的順序為：RA＞RB，即A因素（酶濃度）為最重要的因素，其次為B因素（處理時間）。

從各因素水平對鹿肉嫩化效果影響來看，K3A＞K2A＞K1A，說明在酶濃度適宜的范圍內(nèi)，濃度越大，嫩化效果越好。這是因為酶促反應(yīng)符合質(zhì)量作用定律，產(chǎn)物的生成取決于酶與底物（鹿肉）形成中間產(chǎn)物的濃度，酶濃度越高，酶與底物（鹿肉）形成的中間產(chǎn)物濃度越大，反應(yīng)速度也越快，效果越好。在處理時間上，K3B＞K2B＞K1B，即處理時間過長或過短嫩化效果均不好。時間短，反應(yīng)不充分，則效果差；但時間過長嫩化效果差的機(jī)理尚不完全清楚，可能是隨著時間的延長，蛋白質(zhì)酶水解產(chǎn)生的產(chǎn)物，使pH升高，對酸性蛋白酶的活性產(chǎn)生一定的影響所致［18］。

從各因素組合效果看，第9組的嫩化效果最好，而在綜合考慮時間成本下，本研究確定第8組為最佳嫩化條件，即酶濃度0.04%，處理時間60m in。

3　結(jié)論

經(jīng)不同濃度的木瓜蛋白酶、在不同時間處理下，鹿肉的剪切力值、咀嚼力值顯著降低（p＜0.01），pH、游離氨基酸含量不同程度的升高，且極顯著（p＜0.01），彈性值變化較小。咀嚼力值與剪切力值存在正相關(guān)關(guān)系（r=0.9721），游離氨基酸含量與剪切力值存在負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.9356），而彈性值、pH與剪切力值相關(guān)性不大。最佳嫩化條件為：酶濃度為0.04%，處理時間為60m in。

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Study on papain venison tenderizing methods

LILi-jie，YANG Zhi-hua*
（College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot010018，China）

The work was to study the p rocessing parameters of venison tenderization method，namely papain tenderizing.The effec ts of papain tenderizing were evaluated by d ifferent concentrations of acid p roteinase（0.02%，0.03%and 0.04%）and d ifferent p rocessing time（30 60，and 90m in）.As for the enzymatic venison tenderizing，results of shear stress，masticatory forces，elasticity，pH，and the free am ino acid contents indicated that the values of shear stress and masticatory forces dec lined significantly（p＜0.01）and fell by more than 50%，pH and the free am ino acid contents increased significantly（p＜0.01）.The op timal papain tenderizing cond itions were as follows：enzyme concentration 0.04%，p rocessing time 60m in.In add ition，there existed the positive relation between the values ofmasticatory forces and shear stress（r=0.9721），and the negative relation between the free am ino acid contents and shear stress（r=-0.9356）.

venison；papain；tenderness

TS251.1

A

1002-0306（2015）06-0216-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.040

2014-06-23

李麗杰（1978-），女，碩士研究生，講師，主要從事食品分析與檢測方面的研究。

楊志華（1963-），男，碩士研究生，副教授，主要從事食品添加劑方面的研究。