谷氨酰胺转氨酶对鸭胸肉糜凝胶性能的影响

孟 林，李艳萍,2，康壮丽，马汉军,*

（1.河南科技学院食品学院，河南 新乡 453003；2.苏梅国立农业大学食品技术学院，乌克兰 苏梅 40021）

随着肉鸭养殖业技术的成熟和规模的扩大，我国鸭肉产量逐年增加，已成为世界上最大的鸭肉生产和消费国[1]。鸭肉营养丰富，性价比高[2]，在重组肉制品，如肉肠、肉丸等中大量使用[3-4]。肌原纤维蛋白是鸭肉中的主要蛋白质，也是生鲜鸭肉糜液体连续相中的主要组成部分。加工过程中通过添加食盐和磷酸盐类物质将肌原纤维蛋白提取出来，包裹在脂肪液滴或颗粒周围，形成稳定的乳化肉糜体系，这决定着肉糜凝胶的保水性和质构。但加工不当易造成肌原纤维蛋白变性，引起蒸煮损失增大、结构松散等问题[5]。为了解决这个问题，工厂生产中常常添加谷氨酰胺转氨酶（transglutaminase，TG）催化蛋白质谷氨酰胺残基的γ-羧酰和赖氨酸残基的ζ-氨基发生转酰胺基反应，形成ζ—（γ—Glu）Lys共价键，或肽链中谷氨酰胺残基的羧酰胺和伯胺之间的酰胺基发生转移反应，并使蛋白质分子之间聚合，增强蛋白质分子内部、分子之间的共价交联以及氨基酸和蛋白质之间的交联，改善凝胶肉制品的品质[6-8]。但TG酶对鸭胸肉凝胶性能和水分分布状态及迁移影响的研究较少，因此，本研究针对TG酶添加量对鸭胸肉糜色泽、保水性和质构等的影响进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

TG酶（含1% TG酶和99%麦芽糊精） 江苏省泰兴市东圣食品科技有限公司；冷冻樱桃谷鸭胸肉 青岛和鑫源盛国际贸易有限公司；猪背膘、白砂糖、食盐、白胡椒粉 河南新乡超市。

1.2 仪器与设备

FA224电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；CR-400色差计 日本柯尼卡-美能达公司；PQ00l台式核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）分析仪上海纽迈电子有限公司；DZKW-4 电子恒温水浴锅北京中兴伟业仪器有限公司；AUX-J22绞肉机 佛山市海迅电器有限公司；UMC-5C斩拌机 德国Stephan公司；HH-42水浴锅 常州国华电器有限公司；TA-XT.plus质构仪 英国Stable Micro System公司；Beckman L-80-XP离心机 美国Ultracentrifuge公司；Testo 905-T1插入式温度计 徐州亚名仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 鸭胸肉糜的制备

将冷冻鸭胸肉放入0～4 ℃环境中解冻至中心温度为0 ℃左右，去除鸭皮、脂肪及其他杂质，应用孔板直径6 mm的绞肉机绞碎，存放于0～4 ℃冰箱中直到加工，6 h内应用完毕。鸭胸肉糜配方如表1所示。鸭胸肉糜加工方法参考Kang Zhuangli等[9]的方法。将肉糜制成直径为30 mm的肉丸，放入80 ℃水浴锅中煮制20 min，至中心温度72 ℃（使用插入式温度计实时监控），捞出水冷至室温后放入0～4 ℃冷库中待用。

表1 不同TG酶添加量鸭胸肉糜的配方Table 1 Formulation of duck breast meat batters with various amounts of TGg

1.3.2 色差的测定

将冷却后的鸭肉丸取出，从中间切开，使用色差计对切面进行测定，测定时间不超过5 min。标准白色比色板的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）分别为96.86、－0.15和1.87。

1.3.3 蒸煮得率的测定

冷却过夜后，分别对每份肉糜的质量进行测定，按照下式计算蒸煮得率，每组测定4 次。

1.3.4 质构的测定

将肉糜放置在20 ℃室温下回温2 h后使用P/36探头进行测定。样品修整为直径20 mm、高20 mm的圆柱体，测定参数如下：测试速率2.0 mm/s，压缩比50%，时间5 s。得到硬度、弹性、内聚性和咀嚼性[10]。每组测定6 次。

1.3.5 NMR自旋-自旋驰豫时间（T2）的测定

取2 g左右的肉糜，放入直径为15 mm的核磁管后，放入PQ001纽迈台式脉冲NMR分析仪中进行测定。参数如下：温度32 ℃，质子共振频率22.6 MHz，τ-值200 μs。重复扫描32 次，重复间隔时间6.5 s，得到12 000 个回波，每组测定4 次。

1.4 数据处理

应用SPSS 18.0软件（SPSS Inc.，USA）进行数据统计，使用单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA）对数据进行分析，P＜0.05时组间存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 TG酶对鸭胸肉糜蒸煮得率的影响

由图1可知，从T1组到T4组鸭胸肉糜，蒸煮得率随着TG酶添加量的增加而显著提高（P＜0.05），而T4组和T5组差异不显著（P＞0.05）。Tammatinna等[11]研究TG酶对白对虾凝胶特性的影响时发现，TG酶添加量越高，肌球蛋白重链的聚集度就越高，内部和外部肽链之间的交联增强，形成良好的凝胶结构，能够提高保水性[12]。T4组和T5组鸭胸肉糜的蒸煮得率差异不显著（P＞0.05），这是由于较高的TG酶添加量加快了蛋白质的交联和结合速率，减弱了蛋白质和水分之间的结合[13]。康壮丽等[14]发现，鸡肉糜的乳化稳定性和蒸煮得率随着TG酶添加量的增加而显著提高（P＜0.05），但0.67%和1.00%的添加量间差异不显著（P＞0.05）。

2.2 TG酶对鸭胸肉糜色泽的影响

表2 TG酶添加量对鸭胸肉糜色差的影响Table 2 Effect of TG on color of duck breast meat batter

由表2可知，添加TG酶显著提高了鸭胸肉糜的L*，降低了a*和b*（P＜0.05），而TG酶的添加量对L*、a*和b*影响不显著（P＞0.05）。添加TG酶增强了蛋白质之间的交联，提高了蒸煮鸭胸肉糜的水分含量，增强了肉糜表面对光线的反射，造成鸭胸肉糜a*和b*显著降低（P＜0.05），L*显著升高（P＜0.05）。Kilic[15]发现，添加TG酶显著提高鸡肉的L*（P＜0.05），而TG酶添加量对L*影响不显著（P＞0.05）。

2.3 TG酶对鸭胸肉糜质构的影响

表3 TG酶添加量对鸭胸肉糜质构的影响Table 3 Effect of TG on texture of duck breast meat batter

由表3可知：TG酶添加量增加时，鸭胸肉糜的硬度从（55.52f0.62） N提高到（61.82f0.65） N，但T3、T4和T5组的硬度差异不显著（P＞0.05）；鸭胸肉糜的弹性、内聚性和咀嚼性随着TG酶添加量的增加而显著增大（P＜0.05），但T4和T5组差异不显著（P＞0.05）。TG酶诱导肌肉蛋白质发生交联和聚集，有利于凝胶结构的形成。在蛋白含量（底物）不变的情况下，TG酶超过最佳添加量不能够再改善鸭胸肉糜的质构特性。这与Herrero等[16]的研究结果一致，他们发现，添加TG酶能显著改善肉糜体系的结构和质构特性。Carballo等[17]研究发现，添加TG酶和酪蛋白酸钠提高了蒸煮肉糜的硬度和咀嚼性。Kang Zhuangli等[18]也发现，TG酶添加量从0%提高到1%能显著提高法兰克福香肠的硬度、弹性、内聚性和咀嚼性，这是由于添加TG酶诱导蛋白质二级结构发生变化，β-转角和β-折叠含量显著增加，而α-螺旋和无规则卷曲含量显著降低（P＞0.05），其中β-折叠结构是凝胶形成的基础[19-20]。

2.4 TG酶对鸭胸肉糜NMR质子弛豫的影响

表4 TG酶添加量对鸭胸肉糜弛豫时间的影响Table 4 Effect of TG on relaxation time of duck breast meat batter ms

肉糜体系中水分的分布能用质子自旋-自旋弛豫时间（T2）来反映[21-22]。由表4可知，共出现3 个特征峰：T2b、T21和T22。大量研究发现，起始弛豫时间0～10、20～100、250～400 ms分别表示结合水（T2b）、可移动水（T21）和游离水（T22）[23-26]。与T1组相比，添加TG酶能够显著缩短T2b、T21和T22（P＜0.05）。起始弛豫时间T2越短，说明水分子与底物结合越紧密，反之结合越松散[27-29]，表明添加TG酶使蒸煮鸭胸肉糜中的水分子与底物结合更紧密。提高TG酶添加量，T21和T22起始弛豫时间显著缩短（P＜0.05），表明可移动水和游离水分子移动性降低；而T2、T3、T4和T5组的T2b起始弛豫时间差异不显著（P＞0.05），T4和T5组的T21和T22起始弛豫时间差异不显著（P＞0.05），表明在一定添加量范围内TG酶对结合水、可移动水和游离水的影响较小。

表5 TG酶添加量对鸭胸肉糜峰面积比例的影响Table 5 Effect of TG on ratio of relaxation peak areas in duck breast meat batter

由表5可知，不同TG酶添加量蒸煮鸭胸肉糜中不同状态水的峰面积比例差异显著（P＜0.05）。添加TG酶后，T2b的峰面积比例降低，主要原因是鸭胸肉糜的保水性增强（图1），不易流动水的比例降低；提高TG酶添加量后，可移动水（T21）的峰面积比例增加，游离水（T22）的峰面积比例降低，但T4和T5组的T21和T22峰面积比例差异不显著（P＞0.05），说明在一定范围内提高TG酶添加量有利于鸭胸肉糜凝胶结构的形成。将水分束缚于鸭胸肉糜中，能够减少蒸煮过程中水分的损失[30-31]。NMR弛豫结果表明，在一定范围内提高TG酶添加量能够提高鸭胸肉糜的保水性。

3 结 论

添加TG酶对鸭胸肉凝胶性能的影响显著。与不添加TG酶的鸭胸肉糜相比，添加TG酶显著提高了鸭胸肉糜的L*、蒸煮得率、硬度、弹性、内聚性和咀嚼性，降低了a*和b*（P＜0.05），过量添加TG酶对鸭胸肉糜的色泽、保水性和质构影响不显著（P＞0.05）。添加TG酶显著缩短了鸭胸肉糜的T2b、T21和T22起始弛豫时间（P＜0.05），降低了T2b和T22的峰面积比例，提高了T21的峰面积比例，表明水分的流动性降低。