牦牛肚碱性蛋白酶法去腥工艺研究

刘云娜,吴海玥,胡 蓉,闫忠心,3*,林 青,任海佳,胡 博

(1.青海大学,青海 西宁 810016;2.青海大学畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016;3.青海省牦牛工程技术研究中心,青海 西宁 810016)

牦牛(yak)生活在青藏高原海拔3 000 m以上的区域,是高原特有的珍稀物种之一,是高原牧民重要的生产和生活资料[1,2]。牦牛为人们提供低成本、无污染、高质量的产品,具有很大的价值[3]。青海地区具有非常丰富的牦牛资源,但对牦牛副产物的开发利用却很少[4,5]。牛肚中含有丰富的脂肪、蛋白质、钙、铁、磷、核黄素、硫胺素、和烟酸等多种营养元素[6]。因此,要提高牛胃类产品的可接受度,脱腥是至关重要的问题。

酶解法可用于生产动物蛋白复合产品,以低成本、高产量、生产条件温和、方便操控的优势,逐渐受到人们的青睐[7]。碱性蛋白酶是在pH值偏碱性范围内能够水解蛋白质肽键的一类酶[8],具有独特的活性,能够在碱性环境下保持稳定,也可用于食品、医药以及其他相关的行业[9,10]。另外,用碱性蛋白酶配合风味酶对动物蛋白进行初步水解,可在蛋白质被充分利用的同时让产品保持原有的风味[11]。碱性蛋白酶被广泛应用,已引起很多研究者的关注[12]。本研究选用碱性蛋白酶为牦牛肚去腥,主要以感官评价为指标,通过分析对比酶解时间、酶解温度和加酶量等条件,筛选出牦牛肚碱性蛋白酶法去腥工艺的最佳工艺参数。

1 材料与方法

1.1试验原料

新鲜牦牛肚,购自牛羊屠宰市场。

1.2试验仪器和试剂

1.2.1本试验所用仪器

水浴锅(HHS-4S),购自上海宜昌仪器纱筛厂;

电子天平(YP6001n),购自上海菁海仪器有限公司。

1.2.2实验主要试剂

碱性蛋白酶,规格为1 000 g,购自山东齐鲁生物科技有限公司。

1.3试验方法与设计

1.3.1工艺流程 对牦牛肚进行预处理(浸泡,清洗,分块)→加入碱性蛋白酶→加水→溶解碱性蛋白酶→加入牦牛肚样品→静置酶解→清洗。

1.3.2工艺要点

1.3.2.1牦牛肚的预处理 以牦牛瘤胃作为试验材料,取一块健康牦牛的冷冻瘤胃用温水浸泡(水温为30℃～40℃)解冻,清洗去除牛肚上的黑色残留异物,将清理干净的牛肚平均分为多块备用。

1.3.2.2加入碱性蛋白酶 根据试验样品量准备相应量的碱性蛋白酶放入烧杯,加入蒸馏水定容至100 ml溶解。

1.3.2.3溶解 将定容完成的碱性蛋白酶充分搅拌,放入40℃水浴锅中加热溶解。

1.3.2.4静置酶解 将烧杯从水浴锅中取出,把准备好的样品放入烧杯中,迅速放置到已经调整为对应温度的水浴锅中进行酶解,同时开始计时,确保酶解时间的准确性。

1.3.2.5清洗 酶解完成后,从水浴锅中取出烧杯,将废液倒入废液桶,清洗试验样品,保证样品没有因浸泡而脱落的杂质,并进行感官评定。应当对实验所用的烧杯进行清洗并存放,以保证下一次实验的顺利进行。

1.3.3感官测评 邀请5名人员组成感官评定小组。要求小组成员具有良好的感觉敏锐性且身体健康,在室温下对产品气味、组织状态、色泽以及滋味(嗅觉)等项目进行感官评定。感官评定表以10分制将感官测评等级分为优、良、差三个等级[13](见表1)。测评由每个感官评定小组成员单独打分,各个成员之间不得交流探讨。全部评定结束后,整理评定小组的分数并进行分析。

表1 感官评分标准

1.3.4单因素试验设计 以酶解时间、酶解温度和酶用量为因素,以感官评价作为研究指标,通过酶解时间(1 h,2 h,3 h,4 h)、酶解温度(20℃,30℃,40℃,50℃)和酶用量(1%,2%,3%,4%),对牦牛肚去腥进行感官测评并计算出感官综合评价分值,确定牦牛肚碱性蛋白酶法去腥工艺的最佳工艺参数[14]。

1.3.4.1当酶解温度为50℃、酶用量为3%时,分别选择1 h、2 h、3 h、4 h的酶解时间对牦牛肚进行酶解处理。根据对牦牛肚的感官测评,确定获得去腥效果的最佳时间。

1.3.4.2当酶解时间为2 h、酶用量为3%时,分别选择20℃、30℃、40℃、50℃的酶解温度对牦牛肚进行酶解处理。根据对牦牛肚的感官测评,确定获得去腥效果的最佳温度。

1.3.4.3当酶解时间为2 h、酶解温度为50℃时,分别选择1%、2%、3%、4%的酶用量对牦牛肚进行酶解处理。根据对牦牛肚的感官测评,确定获得去腥效果的最佳酶用量。

1.3.5正交试验设计 根据单因素试验得到3个因素的最佳工艺参数。选择酶解时间(A)、酶解温度(B)和酶用量(C)3个因素进行正交试验,以感官测评分数为主要指标,通过计算得出能够达到最优水平和符合实际生产要求的最佳工艺。正交表可以简化试验数据的计算分析,9次试验在全部可能因素水平组合里为一小部分,利用正交表的计算分析分辨主次因素,预测最佳组合。

1.4数据处理

本试验中所有的数据是3次相同水平重复试验数据的平均值。

2 结果分析

2.1单因素试验分析

2.1.1酶解时间对牦牛肚去腥效果的影响 酶解温度与酶用量不变,按照1 h、2 h、3 h、4 h的酶解时间进行单因素试验,以此来确定牦牛肚去腥工艺的酶解时间最优参数(见表2)。

表2 不同酶解时间对牦牛肚酶法去腥数据

根据表1的评测标准,邀请评定小组对4组实验进行等级评测,得表3。依据评测集票数可以直观判断出不同酶解时间对牦牛肚的感官质量优劣的影响,顺序为2 h>4 h>1 h>3 h。

表3 牦牛肚的感官评价结果

2.1.2酶解温度对牦牛肚去腥效果的影响 酶解时间与酶用量不变,按照20℃、30℃、40℃、50℃的酶解温度进行单因素试验,以此来确定牦牛肚去腥工艺的酶解温度最优参数(见表4)。

表4 不同酶解温度对牦牛肚酶法去腥数据

根据表1的评测标准,邀请评定小组对4组试验进行等级评测,得表5。依据评测集票数可以直观判断出不同酶解温度对牦牛肚的感官质量优劣的影响,顺序为40℃>30℃>50℃>20℃。

表5 牦牛肚的感官评价结果

2.1.3酶的用量对牦牛肚去腥效果的影响 酶解时间和酶解温度不变,按照1%、2%、3%、4%的酶用量进行单因素试验,以此来确定牦牛肚去腥工艺酶用量的最优参数(见表6)。

表6 不同酶用量对牦牛肚酶法去腥数据

根据表1的评测标准,邀请评定小组对4组试验进行等级评测,得表7。依据评测集票数可以直观判断出不同酶用量对牦牛肚的感官质量优劣的影响,顺序为3%>2%>4%>1%。

表7 牦牛肚的感官评价结果

2.2正交试验结果分析

根据单因素试验结果,当酶解时间为2 h、酶解温度为40℃、酶用量为3%时,工艺参数最佳(见表8)。选择酶解时间(A)、酶解温度(B)和酶用量(C)3个因素进行正交试验,参考感官测评分数,可得出能够达到最优水平和符合实际生产要求的最佳工艺。

表8 正交试验设计方法

按照表8的试验方案进行试验,计算得到9个感官评测分数数据(见表9)。其中I、Ⅱ、Ⅲ分别为各对应列(因子)1、2、3水平效应的估计值,其计算公式是:Ⅰi(Ⅱi,Ⅲi)=第i列上对应水平1(2,3)的数据和。K1为1水平数据的综合平均=Ⅰ/1水平的重复次数。首先考虑酶解时间对感官评测分数的影响,单独不同酶解时间的数据不可比较,因为造成数据差异的原因除酶解时间外还有其他因素。整体来看,1.5 h时三种酶解温度和三种酶用量均出现,2 h时、2.5 h时也是如此。对不同酶解时间的三个数据进行综合分析,酶解温度与酶用量处于完全平等状态,这时的酶解时间更具有可比性。

表9 正交试验设计数据分析

根据表9所示,酶解时间为1.5 h、酶解温度为40℃、酶用量为2.5%时感官评测分数最高。最终得到牦牛肚碱性蛋白酶法去腥工艺的最佳工艺参数水平为A1B2C1。

3 结论

本试验分析了碱性蛋白酶的酶解时间、酶解温度和酶用量3个因素水平对牦牛肚的去腥效果的影响。在单因素试验的基础之上,利用正交实验确定了酶解时间1.5 h、酶解温度40℃和酶用量2.5%为最优参数。此试验数据为牦牛肚的开发利用提供了理论支撑。