木瓜蛋白酶处理条件下牛干巴新加工工艺的研究

穆建稳 董 全 李洪军

1.六盘水市钟山区都市型现代农业产业园区管理委员会 贵州六盘水 553000 2 .西南大学食品科学学院 重庆 400716

牛干巴是我国云贵地区回族人民传统的牛肉腌腊制品，风味独特，因其成品含水量少而质感干硬，故名“牛干巴”，可在室温下长期保藏，便于取食。民间传统牛干巴的加工流程一般为：牛肉剔骨分割整理→腌制(18～21d)→堆码挤压→挂杆晾晒→风干→成品[1,2]。

近年来，作为民族风味食品的牛干巴得到了商品化的开发，但其根本上仍然是传统工艺。因受不同年份，以及不同地理区域、自然环境、温湿度的影响，造成了自然状态下不仅难以全年常规化生产，而且产品质量标准化难度大，存在着质量标准不一、生产规模小、加工周期长、产品质量不稳定、产率低、成本高等问题，生产工厂化、规范化、标准化程度还极其低下[3,4]。

本研究通过在传统工艺中添加蛋白酶制剂，探讨酶制剂在牛干巴加工中影响感官评价的主要因素，并在此基础上提出新的加工工艺，目的在保持其特有风味的前提下，缩短腌渍时间，降低肉品腐败变质风险，解决生产难以标准化及工业化等问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜牛后腿肉、食盐、蔗糖、香辛料，均由市场采购；

亚硝酸钠、抗坏血酸，实验室常备试剂，均为分析纯；

木瓜蛋白酶(20×104u/g)，南宁庞博生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

电子分析天平，型号FA2004A，上海精天电子仪器厂；

台式离心机，上海安亭科学仪器厂；

电热鼓风干燥箱，型号101A-1，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；

质构测定仪TA.XT2i，英国公司；

氨基酸分析仪L-8800，日本日立公司；

多功能食品粉碎机，上海赛康电器有限公司；

多功能红外水分测定仪DHS16-A，上海精密科学仪器有限公司。

1.3 分析测定方法

1.3.1 剪切力的测定[5]

切取3cm厚样品装入食品专用蒸煮袋中，密封后置于75℃恒温水浴锅中加热至设定温度，取出冷却后用剪切力专用取样器取样，用TA.XT2i质构测定仪测定剪切力值，取3次测定的平均值。

1.3.2 氨态氮的测定

甲醛滴定法[6]。

1.3.3 游离氨基酸的测定

氨基酸自动分析仪法。

称取0.1g样品，绞碎后加入4%磺基水杨酸5mL研磨0.5h，然后在低温离心机中，以12 000r/min的转速，离心10min。吸取上清液过滤后上机，用L-8800型全自动氨基酸分析仪测定样品中的游离氨基酸。

分析条件如下。

L-8800型全自动氨基酸分析仪，4.6mm×60mm(#2622)阳离子交换树脂柱；紫外可见光检测器。

按要求配制标准分析用pH1～5洗脱溶液、茚三酮试剂和茚三酮缓冲溶液。泵1(洗脱溶液)，流速0.40mL/min；泵2(茚三酮及茚三酮缓冲液)，流速0.35mL/min；分离柱温度70℃；反应柱温度135℃；进样体积20μL；定量方法EXT-STD。一个样品分析周期53min。

1.4 试验方法

1.4.1 工艺流程

新鲜牛肉切块→称重→涂搽腌制剂腌渍→晾挂→烘烤干燥→自然冷却→包装→成品。

1.4.2 腌制剂的确定

腌制剂由食盐、亚硝酸钠、抗坏血酸、蔗糖、香辛料组成。

食盐是制作牛干巴的最重要配料，起到调味和防腐作用。亚硝酸钠既有使肉色鲜红的发色作用，亦可抑制肉毒杆菌生长。抗坏血酸可抗氧化、助发色，还可阻抗盐腌制品亚硝酸盐形成[7]。蔗糖能使咸味圆润饱满，口感软嫩。

以色、香、味、触作为感官评价的影响因素，将食盐、亚硝酸钠、蔗糖、抗坏血酸作L9(34)正交试验设计[8]，因素水平见表1，感官评定标准见表2。

表1 腌制剂配比正交试验因素水平表

表2 感官评分标准

1.4.3 酶在腌制过程中对牛肉变化的影响

用1.4.2试验所得评分最高配比的腌制剂，在4℃小环境中腌渍20d，每2d取样测定氨基酸态氮含量，同时测定剪切力值。

将木瓜蛋白酶按不同添加水平掺入用1.4.2的试验所得最佳配比腌制剂中，4℃下腌渍7d，每24h取样，测定氨基酸态氮含量及其变化。同时测定0.02%酶添加量腌渍的样品的剪切力值。酶的添加量见表3。

表3 酶制剂添加量表

1.4.4 牛干巴新生产工艺的研究

用酶添加量、腌渍时间、干燥温度作L9(34)正交设计。成品做感官评定，同时测定其剪切力值，根据感官评定选择最优的工艺参数。工艺参数见表4，感官评分标准[9,10]见表5。

表4 工艺参数因素水平表

表5 感官评分标准

2 结果与分析

2.1 腌制剂配方的确定

由5人评定小组对成品肉色、气味、组织状态、滋味进行打分，结果分析见表6。

表6 最佳腌制剂配方L9(34)正交试验结果分析

由各因素的极差(R)可知，对感官评价的贡献从大到小顺序为：A>D>B>C，即食盐>亚硝酸钠>蔗糖>抗坏血酸。以此得到腌制剂的最佳配比是A2B3C1D2,即食盐为原料肉重的4.5%、蔗糖为原料肉重1.0%、抗坏血酸为原料肉重0.005%、亚硝酸钠为原料肉重0.01%。

2.2 加酶腌渍中剪切力值与游离氨基酸含量及其变化

感官质量是肉制品质量的重要组成部分。在符合卫生安全标准要求的前提下，产品是否能给消费者带来愉快的美食享受，是市场竞争力的首要条件。

2.2.1 酶对剪切力的效应

在1.4.3中以传统方式(不添加木瓜蛋白酶)腌渍20d的剪切力值变化如图1所示，加入木瓜蛋白酶后腌制7d的剪切力值变化如图2所示。

图1 牛干巴腌渍中剪切力值变化Fig. 1 The change of shear force value during the cured processing of dry-cured beef

图2 木瓜蛋白酶在腌渍过程中对剪切力值的影响Fig. 2 The effect of Papain on the value of shear force during bloating processing

剪切力值可以反映出肉制品在咀嚼时给予口腔的综合感受，在食用中既要赋予口腔有弹、软、嫩的咀嚼感，又不能感觉粗老。从图1可以看出，不加酶腌渍20d，样品的剪切力值由6.20kg减小到3.91kg。而加酶后腌渍7d，样品剪切力值由6.21kg减小到3.66kg以下(图2)，下降程度更为剧烈。从表8剪切力的R(剪)值也显示出酶的添加量及腌渍时间对成品剪切力值影响为显著或极显著。

2.2.2 酶对氨态氮的效应

如图3和表7所示，在木瓜酶的作用下样品的氨态氮含量不断提高，趋势随酶添加量水平提高而增强，与无添加酶腌渍20d氨态氮含量相比，差异非常显著，表明木瓜酶加入后加快了肉品中肌肉蛋白质的降解。

图3 木瓜蛋白酶在腌渍中对氨态氮含量的影响Fig. 3 The effect of Papain on the content of AN during the curing processing

表7 腌制期间氨基酸态氮含量变化表

2.3 牛干巴生产新工艺的研究

以工艺因素水平(表4)作L9(34)正交设计，按相应的感官评分标准(表5)对成品打分，分值最高的为最优工艺参数。用TA.XT2i质构仪同时对成品作剪切力值测定。

2.3.1 添加木瓜蛋白酶后工艺参数的确定

工艺参数正交试验结果见表8。

表8 木瓜蛋白酶L9(34)正交试验结果

续表8

由表8试验结果分析可知，酶的添加量、腌渍时间对感官评分影响极大，而对于给定的3个干燥温度，则影响不显著。当然，温度过低或过高都不利于牛干巴的生产，过低的干燥温度会促使腐败微生物繁殖及提高酶的活性，易造成肉品腐败和组织软塌。适当提高干燥温度可以减少干燥时间，然而过高的温度会使肉品的外层形成一层干燥膜，使干燥过程变得困难。酶的添加量在原料肉重的0.02%与0.03%之间时分析结果显示差异不显著，但两者与添加0.01%间差异显著，说明增加添加量可以加快肉蛋白质的降解进程，提高肉中呈味物质含量，改善感官品质。对于腌渍时间，与酶添加量相类似，超过5d后的差异不显著，但它们与3d之间则差异达到极显著水平。

从各影响因素的极差R得知，腌渍时间对感官品质影响最大，其次为酶添加量，干燥温度相对影响最小。腌渍时间对肉品影响最大，分析认为这是由于适宜的腌渍时间可以使腌制剂在肉内的渗透更加充分和均衡，且促使酶对肌肉蛋白的分解以利于形成较好的组织状态以及在腌制期内形成较多的风味物质。

剪切力值对成品的组织状态及咀嚼性影响较大，表8所示的结果表明，酶的添加量及腌渍时间显著影响了剪切力值。相比较而言，干燥后成品的剪切力值比腌渍刚结束时会提高很多，这是由于干燥过程使牛肉变得收缩和干硬，单位面积肌纤维数量增加所导致，但因在腌渍阶段酶促进了牛肌纤维的降解，咬入度降低，呈现出咀嚼性与残渣可接受性好的质地特征。

由表8可以确定牛干巴加工新工艺的最佳工艺参数为0.03%木瓜蛋白酶、7d腌渍时间、55℃干燥温度。

2.3.2 成品中游离氨基酸种类和含量变化

将表8中感官评价分值最高的成品进行游离氨基酸分析，将不加酶并经过20d腌制的样品作为对照，结果如表9。

表9 成品中的游离氨基酸含量分析表

由表9可以看出，添加木瓜蛋白酶后成品中各游离氨基酸的含量均有不同程度的提升，表明在加工过程中酶促进了牛肉中蛋白质的降解，且效应明显。牛肉肌肉蛋白质降解产生的多肽以及缬氨酸、赖氨酸、谷氨酸等呈味离氨基酸赋予肉品独特的滋味[11]。酶的添加使得成品中各种氨基酸的含量与对照相比有了大幅度的提高。缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸是许多醛类挥发性风味成分的前体物质，含硫氨基酸-蛋氨酸与半胱氨酸是呋喃、吡嗪类等挥发性风味成分的前体物质[12]，酶的加入明显地影响了氨基酸的变化，进而影响到产品的感官质量。

3 结论

在牛干巴生产加工过程中，通过添加蛋白酶制剂及控制合适的添加量，能够改善产品的感官品质。牛干巴加工新工艺的最佳工艺参数为：木瓜蛋白酶添加量0.03%、腌渍时间7d、干燥温度55℃。此条件下，既能缩短加工时间，工艺参数易于控制，又有利于标准化生产，以及产品质量的稳定。