转谷氨酰胺酶改善大豆组织蛋白肉丸品质

迟玉杰 景言 李冰

摘 要：为了获得高品质的肉丸制品，以添加大豆组织蛋白的肉丸为研究对象，采用转谷氨酰胺酶对其进行酶解改性。通过单因素试验和响应面优化试验，研究不同酶解条件对大豆组织蛋白肉丸品质的影响。结果表明：三因素对肉丸品质的影响主次顺序依次为酶添加量>反应温度>反应时间，最佳工艺条件为酶添加量0.3%、反应温度53℃、反应时间122min，在此条件下，产品的感官评分为22.5，比未改性产品的感官评分提高了0.8。综上所述，转谷氨酰胺酶能显著改善大豆组织蛋白肉丸的品质，具有较高的开发利用价值。

关键词：转谷氨酰胺酶；大豆组织蛋白；肉丸；品质

中图分类号：TS251 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）04-0005-05

转谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）是一种酰基转移酶，可以催化相同或不同蛋白质分子之间的交联与聚合，形成新的共价键[1-2]，从而有效的改善蛋白产品的品质。因此，TG作为一种食品酶制剂[3-4]，在食品加工业中具有广阔的应用前景。肉丸是一种具有悠久历史的家常传统肉制品，其风味独特，味美可口，深受消费者喜爱[5-7]。但随着人们生活水平的不断提高，健康意识的不断增强，人们不在仅仅注重于肉类食品的营养与健康，对肉制品品质的要求也越来越高。因此，将TG酶应用于改善肉类制品的品质上具有很现实的意义。目前，有关TG酶改善蛋白类制品品质的研究已相当广泛[8-12]，但其在肉类产品开发上的研究还少有报道。本实验以添加大豆组织蛋白的肉丸为研究对象，研究了TG酶对大豆组织蛋白肉丸的质构特性和感官指标的影响，采用单因素和Box-Behnken响应面法优化了TG酶在大豆组织蛋白肉丸加工中的工艺条件，旨在为TG酶应用于大豆组织蛋白肉丸生产上提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪肉 哈肉联上肩肉（瘦肉率90%）；丝状大豆组织蛋白 潮安县天润食品有限公司；大豆分离蛋白 哈高科有限公司；变性淀粉、大豆油 九三集团哈尔滨惠康食品有限公司；白糖 吉林省杞参食品有限公司；精盐 黑龙江盐业有限公司；TG酶-B（酶活100U/g） 泰州一鸣生物制品有限公司。

1.2 仪器与设备

电子分析天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；DS-A组织捣碎机 天津市欧若仪器仪表有限公司；电磁炉 广东容声电器股份有限公司；TA-XT2i质构仪 英国SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 大豆组织蛋白肉丸的制备

将猪肉清洗干净后切成约0.5cm2小块，每份100g小肉块，放入绞肉机中打碎成肉糜，备用。将大豆组织蛋白用60℃水浸泡45min，浸泡后反复清洗3次，放入组织搅碎机或斩拌机中，搅打成丝后，沥干后备用[13]。将肉糜和丝状组织蛋白混合后加入淀粉、水、调味料以及TG酶，搅拌30min使料充分混合，并使它们交联成一团，便于成丸。腌制好的物料，手工挤捏成直径约为3cm的均匀球形，投入90℃左右的热水中煮制10min，待肉丸浮上水面，表明已熟透，便可用漏勺将丸子捞出，即为成品，将放凉的丸子进行包装后放入冰箱中-18℃冷冻。

1.3.2 指标的测定及方法

1.3.2.1 感官评定

1.3.2.2 大豆组织蛋白肉丸的TPA测定

TPA测定条件：TPA测定前探头速度：2.00mm/s，测定中探头速度：5.00mm/s，测定后探头速度：5.00mm/s，测定距离：10.00mm，压缩比：50%，探头两次测定间隔时间：5.00s，探头型号：P0.5[14]。其中硬度为第1次的峰值，咀嚼性为胶着性与弹性的乘积，胶着性是硬度与内聚性的乘积，内聚性是两次压缩的工作比，回复性是垂线2与3之间曲线与1与2之间曲线分别与横坐标所围的面积比值，弹性是垂线4与5之间与1与2之间的时间比值[15]。

1.3 试验设计

1.3.1 单因素试验设计

以酶添加量0.2%、反应温度45℃、反应时间90min为基准条件，改变任一因素水平，其他不变，考察各单因素对大豆组织蛋白肉丸品质的影响。各单因素试验水平表如表2所示。

1.3.2 响应面优化试验

采用软件Design Expert 7.1 中Box-Behnken 模型优化TG酶添加量、反应时间、反应温度对大豆组织蛋白丸子感官指标的影响。根据单因素试验结果与实际生产要求，确定了3个因素的水平编码表如表3所示。每个试验点均做3个平行样，取其平均值。根据试验方案进行试验后，对试验数据进行二次回归拟合，求得回归方程。

1.4 统计分析

应用Design-Expert 8.0软件（Stat Ease，Inc，Minneapolis，USA）；Origin7.5软件；Microsoft Excel 2003处理数据。

2 结果与分析

2.1 TG对大豆组织蛋白肉丸品质的影响

2.1.1 TG添加量对大豆组织蛋白肉丸品质的影响

在反应温度45℃、反应时间90min条件下，研究TG添加量在0.1%～0.5%范围内对大豆组织蛋白肉丸的影响，结果如图2所示。由图2可知，大豆组织蛋白肉丸的感官评分和咀嚼性均随着酶添加量的增加而增加，而在酶添加量为0.3%以后增长趋势近于平缓，其感官评分在0.3%～0.5%之间差异不显著。这可能是因为酶添加量的增加可以促进蛋白之间的交联作用，而过多的酶又受到底物浓度的限制，使其不能发挥全部的催化作用，导致增加趋势变的平缓[16-17]。因此，选择0.1%～0.3%的酶添加量作为响应面试验的因素水平。

2.1.2 TG反应温度对大豆组织蛋白丸子品质的影响

在酶添加量0.2%、反应时间90min条件下，研究了TG反应温度在40～60℃范围内对大豆组织蛋白肉丸的影响，结果如图3所示。由图3可知，感官评分和咀嚼性均随着温度升高而先升高后下降，并在温度50℃时达到最好。其原因可能是，TG酶活随着温度升高而逐渐升高，并在50℃左右时使蛋白分子发生交联作用的效果最好，在50℃后酶活受温度影响逐渐降低，进而造成大豆组织蛋白肉丸的咀嚼性和感官评分下降。因此，选择45～55℃的反应温度作为响应面试验的因素水平。

2.1.3 TG反应时间对大豆组织蛋白丸子品质的影响

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

在酶添加量0.2%、反应温度45℃条件下，研究了TG反应时间在60～180min范围内对大豆组织蛋白肉丸的影响，结果如图4所示。由图4可知，大豆组织蛋白肉丸的咀嚼性随着酶添加量的提高而提高，在时间120min后上升缓慢。而感官评分在120min达到最高后略有下降，且在150min后感官变化不显著。其原因可能是，随着酶反应时间的增加，TG能促进更多的蛋白分子发生交联作用，使得产品凝胶性增强，提高大豆组织蛋白肉丸的感官评分和咀嚼性，但是随着时间的增加，TG产生的蛋白共价交联效果逐渐达到饱和[18-19]，而过长的反应时间反而会影响大豆组织蛋白丸子的硬度和脆性等指标，使产品的感官评分下降。因此，选择90～150min反应时间作为响应面试验的因素水平。

2.2 TG工艺条件优化试验

2.2.1 响应面法优化试验

按照试验设计方案进行试验，结果如表4所示。

对表4试验结果进行统计分析，得到的方差结果如表5所示。由方差分析结果可知，所得回归模型极显著（P<0.01），且失拟检验不显著（P>0.05），这说明此回归模型很理想，方程对试验拟合良好，故可用此回归模型对试验结果进行分析。由表5可知，一次项X1、X2、X3和二次项X12、X22、X32对感官评分有极显著的影响，影响顺序为X3>X1>X2，即酶添加量>反应温度>反应时间。交互项中X2X3对其有显著的影响，这表明各因素对感官评分的影响并非简单的线性关系，而是呈二次关系，且三因素之间存在交互作用。在最终选择因素水平时需考虑使感官评分达到最高值。

2.2.2 TG酶反应条件对响应面值的影响

响应面图形是特定的Y值对应于X1、X2、X3构成的一个三维空间在二维平面上的等高图，可以直观地反应各因素对响应值的影响，从而分析得到各因素之间的相互作用，且分析过程简单直观，为进一步研究不同酶解条件对大豆组织蛋白肉丸品质感官评分的影响提供了可靠的依据。由表5可以看出，大豆组织蛋白肉丸的感官评分受TG酶添加量影响最大，且因素影响大小顺序为酶添加量>反应温度>反应时间，而酶添加量和反应时间之间存在交互作用。由图5可以看出，反应时间在135min左右感官评分最高，但在120～150min之间感官评分变化趋势较小，而大豆组织蛋白丸子分别在添加量为0.25%和0.3%，温度为42.5～45℃之间的感官评分较高。由实验结果可以看出，TG能很好的提高大豆组织蛋白肉丸产品的感官评分和质构特性，其原因可能是其原因可能是TG酶可以通过催化Glu-Lys键使蛋白质发生交联作用，从而形成复杂严密的空间网络结构，对水分的包容束缚能力增强[20-22]，进而增加了大豆组织蛋白肉丸的保水性，提高了产品的咀嚼性、弹性和脆性，使得感官评分增加。

通过响应面分析结果得出，转谷氨酰胺酶改善大豆组织蛋白肉丸品质的最优条件为酶添加量0.28%、反应温度53.26℃、反应时间122.05min，在此条件下，大豆组织蛋白肉丸感官评分为22.6。为便于实际生产，设定酶添加量0.3%、反应温度53℃、反应时间122min，并在此条件下做了5批次的验证实验，测定感官评分的平均值为22.5，与理论预测值相对误差在（0.01±1）%以内，差异不显著，说明优化得到的酶解条件准确可靠，利用响应面分析法优化转谷氨酰胺酶反应条件是可行的。

3 结 论

在单因素试验基础上，通过响应面分析法对转谷氨酰胺酶反应条件进行了优化，方差分析表明在选定范围内各因素对感官评分的影响顺序为酶添加量>反应温度>反应时间。经响应面优化确定的最适酶解条件为酶添加量0.28%、反应温度53.26℃、反应时间122.05min，大豆组织蛋白肉丸感官评分为22.6。为便于实际生产，设定酶添加量0.3%、反应温度53℃、反应时间122min，并在此条件下做验证试验，测定感官评分为22.5。此外，在实际生产中肉丸的品质还受到其他多种因素的影响，因此在实际生产中还需要根据具体情况来调整生产工艺，以期生产出高品质的大豆组织蛋白肉丸。

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