【食品生產(chǎn)加工技術(shù)】酶解法在肉類食品加工中的應(yīng)用

【食品生產(chǎn)加工技術(shù)】酶解法在肉類食品加工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的肉類食品加工技術(shù)會造成原材料的浪費或其中的殘留物質(zhì)會對人體健康造成危害，而酶解法相對安全、高效和條件溫和，在肉類食品加工方面有著廣泛的應(yīng)用。本文綜述了酶解法相對傳統(tǒng)工藝的優(yōu)勢以及其在提高肉類產(chǎn)品營養(yǎng)價值、增強肉類食品風(fēng)味和提高肉類產(chǎn)品利用率方面的應(yīng)用，并提出了酶解法加工肉類食品過程中的關(guān)鍵問題，從而為促進(jìn)酶解法在肉類食品加工中應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。我國地大物博，物種資源十分豐富。肉類食品在人類每天的膳食攝入中占據(jù)十分重要的地位。傳統(tǒng)的肉類食品加工方法包括腌制、干制、煙熏等，這些方法雖然操作方便，加工成本低，但不利于人體健康。隨著人類生活水平的不斷提高，人類越來越注重食品安全、食品風(fēng)味和食品的營養(yǎng)價值。傳統(tǒng)工藝在改良食品品質(zhì)、提高食品營養(yǎng)價值和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方面存在許多不足。而酶解法能充分利用肉類食品原料、水解產(chǎn)生的小分子蛋白和多肽能提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，并提高產(chǎn)品的風(fēng)味，而且酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，降解后形成的氨基酸可被人體吸收利用，因此酶解法在肉類食品加工中將起著越來越重要的作用。酶解法概述蛋白酶是指能夠水解蛋白質(zhì)肽鍵生成氨基酸的蛋白質(zhì)。按照來源可將蛋白酶分為植物蛋白酶、動物蛋白酶和微生物蛋白酶，按照催化活性中心可將其分為絲氨酸蛋白酶、巰基蛋白酶和金屬蛋白酶。酶解法相對于傳統(tǒng)的酸水解法和堿水解法具有如下優(yōu)點：（1）安全，蛋白酶本身就是蛋白質(zhì)，能被人體吸收利用，殘留物質(zhì)對人體無害。（2）高效，蛋白酶對蛋白質(zhì)具有較高的催化活力，能將蛋白質(zhì)原料充分水解。（3）專一性強，可以針對特定的酶切位點形成特定的多肽，更好地調(diào)節(jié)食品風(fēng)味。如胰蛋白酶能特異識別賴氨酸和精氨酸，谷氨酸特異性蛋白酶能異性識別谷氨酸和天冬氨酸，胰凝乳蛋白酶能特異識別芳香族氨基酸，彈性蛋白酶能特異識別脂肪族氨基酸，如選擇特異性蛋白酶能去除肉類食品中的苦味。（4）操作條件溫和，能更好地維持甚至提升原料的營養(yǎng)價值。例如加工黑魚時需要去除魚鱗，呂飛等的研究結(jié)果表明，0.6%的木瓜蛋白酶溶液在20℃處理黑魚魚皮20min就能有效去除魚鱗，操作十分方便，而且能保持黑魚的營養(yǎng)價值。（5）能提高肉類產(chǎn)品的品質(zhì)及其風(fēng)味。如轉(zhuǎn)谷氨酰酶能將小分子蛋白聚合成為大分子聚合物，提高蛋白形成凝膠的能力。從而提高肉產(chǎn)品的嫩度和彈性。還可以對低價值的碎牛肉進(jìn)行處理，改善其結(jié)構(gòu)和風(fēng)味，并且能提高營養(yǎng)價值，減少原料的浪費。（6）酶解法操作條件溫和，節(jié)約能源，更利于工業(yè)生產(chǎn)。例如制備魚骨類食品，首先要去除魚骨間的魚肉，利用枯草桿菌蛋白酶能充分去除魚骨間的魚肉，同時還能減少魚骨的腥味。而肉類食品與人類生活息息相關(guān)，因此對其加工要求更好地提高其風(fēng)味，維持食品的營養(yǎng)價值并減少對人類健康的危害，因此，酶解法將在肉類食品加工中發(fā)揮越來越重要的作用。酶解法在肉類食品加工中的應(yīng)用提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值采用蛋白酶水解肉類產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)形成的肽類產(chǎn)品更容易被人體吸收，從而達(dá)到防治疾病，促進(jìn)人體健康的目的，因此酶解所得肽的營養(yǎng)價值更高。曾曉房等采用木瓜蛋白酶、胰酶、堿性蛋白酶和風(fēng)味酶酶解雞骨架，所得產(chǎn)物中氨基氮隨酶解時間延長不斷增加，而肽基氮處于動態(tài)變化過程中，使得產(chǎn)品的營養(yǎng)價值得到提升。許多研究者嘗試通過可控酶解技術(shù)來制備天然抗氧化肽和降血壓肽，例如愛瑞哈熱（Arihara）等用外源蛋白酶對豬骨肌蛋白進(jìn)行了水解，發(fā)現(xiàn)用嗜熱菌蛋白酶進(jìn)行水解得到的兩個肽Met-Asn-Pro-Pro-Lys和Ile-Thr-Thr-Asn-Pro，對血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensinconvertingenzyme，ACEEC3.4.15.1）的活性具有較高的抑制率。尤娟等采用木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和中性蛋白酶對鰱魚蛋白進(jìn)行酶解制備抗氧化肽，胃蛋白酶酶解魚肉蛋白具有較強的清除自由基的能力。申鋒等的研究結(jié)果表明，胃蛋白酶酶水解草魚的魚鱗，制得的魚鱗膠原肽可以作為乳化劑以及增稠劑應(yīng)用于化妝品領(lǐng)域。魏庭浩等采用胰蛋白酶酶解豬骨進(jìn)行酶解，最佳酶解條件為：50℃，pH7.5，底物質(zhì)量濃度6g/100mL，水解6h最佳水解度達(dá)到10.34%，對ACE的抑制率可達(dá)到65.92%。這說明對豬骨原料進(jìn)行酶解可以制備得到具有降血壓功能的多肽。蛋白酶水解魚貝類等的加工下腳料能制備海鮮調(diào)味品，陳超等通過酶解貝類加工的廢棄物制得風(fēng)味極佳的復(fù)合海鮮調(diào)味料，而且酶解液中富含游離的氨基酸態(tài)的氮，提高了產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。采用蛋白酶水解蝦類產(chǎn)品也能得到具有降血壓的多肽。李明杰等采用木瓜蛋白酶對南極大磷蝦進(jìn)行酶解，在最優(yōu)工藝條件為加酶3000U/g，溫度55℃，pH為7.0，時間為3h時最大水解度可達(dá)到24.73%。所得分子量在3000Da—10000Da的磷蝦肽組分對羥自由基的清除率可達(dá)67.6%，所得磷蝦肽對ACE的抑制率最高可達(dá)62.2%。所以南極大磷蝦的酶解產(chǎn)物對羥自由基的清除效果較好，對ACE的酶活力抑制效果也較好，因此在抗氧化和降血壓方面有較好的應(yīng)用前景。肉類食品中某些大分子蛋白會引起人體的過敏反應(yīng)，而通過酶解法能將引起過敏反應(yīng)的大分子蛋白水解成小分子蛋白或多肽，從而消除肉類食品中的過敏原，在提高食品安全性的同時提高肉類食品的營養(yǎng)價值。提高產(chǎn)品的風(fēng)味不同的氨基酸組合會呈現(xiàn)不同的風(fēng)味，如谷氨酸和天冬氨酸呈現(xiàn)鮮味，因此采用蛋白酶對肉類食品進(jìn)行酶解時通過對工藝條件的優(yōu)化能釋放不同的游離多肽和氨基酸，從而使產(chǎn)品呈現(xiàn)更豐富濃郁的風(fēng)味。如曾曉房等用靡蛋白酶酶解雞骨架，初期主要釋放親水性氨基酸，后期主要釋放疏水性氨基酸，氨基酸的釋放影響產(chǎn)物的風(fēng)味，其中以糜蛋白酶酶解4h風(fēng)味最好。雞骨架酶解的產(chǎn)物揮發(fā)性成分中有多種物質(zhì)影響雞肉風(fēng)味，其中醛類物質(zhì)能貢獻(xiàn)香味，還含有雜環(huán)類及含硫直鏈化合物也能貢獻(xiàn)香味，而加酶處理能提高雞骨架中這些香味成分含量，使雞肉食品風(fēng)味更為濃郁豐富。水產(chǎn)品加工下腳料經(jīng)酶解法處理，可制備海鮮調(diào)味品，淡水魚加工過程常用的風(fēng)味蛋白酶是蛋白酶或者肽酶，能脫去低酶解產(chǎn)物中的苦味，還能徹底水解蛋白質(zhì)，增進(jìn)改善蛋白質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味。王尚豪等以對蝦蝦頭為原料，利用酶解法制備蝦味香精，充分利用蝦頭，避免資源浪費。酶解4.5h，溫度50℃，初始pH7.5，材料250g/L時，所得酶解液中總氨基酸含量為695.6mg/100mL，而且酶解液不會呈現(xiàn)苦味。與蝦頭原料自溶相比，酶解液風(fēng)味得到顯著改善。劉光明等利用木瓜蛋白酶以及風(fēng)味蛋白酶水解海蟹制得的調(diào)味品蟹味濃郁，鮮味明顯，保持原材料獨特風(fēng)味的同時，呈味氨基酸的釋放能進(jìn)一步豐富其風(fēng)味。通過酶解法還能去除豬肉產(chǎn)品的苦味，朱俊等采用復(fù)合酶對豬肉產(chǎn)品進(jìn)行處理，結(jié)果表明，復(fù)合蛋白酶的酶解工藝較優(yōu)，工藝為在含肉量500g/L的材料中添加胰蛋白酶和復(fù)合風(fēng)味酶的最佳量為3g/kg豬肉，溫度為55℃，酶解1h水解度可達(dá)30%左右，酶解液苦味值從3.8降為1.6。劉通訊等研究了鰱魚蛋白在不同條件下酶法水解及產(chǎn)物的美拉德反應(yīng)，結(jié)果表明，內(nèi)肽酶和端肽酶可以將鰱魚蛋白徹底水解成為游離的小肽，在酶解過程中加入酵母和乳酸菌素能有效降低酶解產(chǎn)物的苦味并延長水解時間。鰱魚蛋白酶解液與適量的糖、維生素、L-半胱氨酸和咖喱粉通過美拉德反應(yīng)可完全出去酶解液中的魚腥味，還能合成所需的肉類化合物，游離氨基酸損失率僅僅為12.06%，其中天冬氨酸、谷氨酸和L-半胱氨酸是形成肉類風(fēng)味的決定氨基酸。肉味化合物2-呋喃硫醇質(zhì)量占總揮發(fā)性香味化合物的54.7%。酶解法與美拉德反應(yīng)結(jié)合，還能制備豬肉味。如楊宓等采用纖維素酶、葡聚糖酶、酵母抽提酶和風(fēng)味蛋白酶組成的復(fù)合酶對啤酒廢酵母進(jìn)行處理，水解度為73.8%，鑒定得到18種游離氨基酸，其中必須氨基酸占近45%。用所得酶解液與還原糖、豬脂肪等輔料一起制備豬肉味香精。最佳工藝為：110℃，2h，豬脂肪6g，添加酶解液25g。所得豬肉味香精香味濃郁飽滿，采用液質(zhì)聯(lián)用鑒定揮發(fā)性香氣得到包括糠醛、長鏈飽和脂肪酸、烯醛和十八醛等36種化合物。涂小珂等以羅非魚下腳料為原料，加入復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶進(jìn)行處理，在所得酶解液中加入L-半胱氨酸鹽、硫胺素鹽酸鹽、木糖和葡萄糖進(jìn)行美拉德反應(yīng)，反應(yīng)條件為滅菌鍋中121℃，pH為5.0—5.5，加熱60min時，有明顯肉類風(fēng)味的同時沒有呈現(xiàn)苦味和酸味。提高產(chǎn)品的利用效率及品質(zhì)酶解法處理肉類產(chǎn)品的廢棄下腳料，能變廢為寶，提高產(chǎn)品的利用率，同時操作工藝簡單，便于工業(yè)放大，還減少環(huán)境的污染。因此，酶解法在肉類產(chǎn)品下腳料加工方面將有越來越廣泛的應(yīng)用前景。王尚豪等的研究表明，采用復(fù)合酶解法對蝦頭原料進(jìn)行酶解比對蝦頭進(jìn)行處理，所得酶解液比蝦頭自溶液體的水解度、蛋白質(zhì)利用率以及氨基酸的含量均有明顯提高，充分利用了廢棄原料。張挺等采用風(fēng)味蛋白酶：復(fù)合蛋白酶為1∶1，酶用量0.5%，料液比為1∶4（g/mL），55℃反應(yīng)6h的工藝條件水解扇貝裙邊，制備得到海鮮風(fēng)味肽，其中氨基酸態(tài)氮的含量為1.62%，對酶解效果的影響主次順序為：酶解溫度、酶解時間、酶用量和料液比。該水解液經(jīng)噴霧干燥可制成新型扇貝香精添加到其他食品中改善食品風(fēng)味。畜骨營養(yǎng)價值高，能防治營養(yǎng)缺乏，而目前人類正面臨鈣缺乏癥的困擾，而畜骨中含有豐富的鈣質(zhì)，是補鈣的佳品。但畜骨無法直接食用，因此酶解法由于其水解完全、安全無有害殘留等優(yōu)點在制備骨類產(chǎn)品方面有廣泛的應(yīng)用。彭慧莉等采用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶水解豬骨，中性蛋白酶水解豬骨的效果最好，最佳酶解工藝為：體積比1∶20，酶解時間為5h，酶用量為7%，酶解溫度為50℃。最佳水解度可以達(dá)到39.28%。水解后的骨粉可以作為食品添加劑改善肉制品的質(zhì)感和風(fēng)味，也可以開發(fā)作為豬骨功能性保健品，從而達(dá)到充分利用無法食用的豬骨的目的。魚鱗中約70%均為蛋白質(zhì)，我國每年均有大量的廢棄魚鱗，造成環(huán)境的污染和資源的浪費。通常采取酸法提取魚鱗中的蛋白，但得率不高，而且周期長，殘留物質(zhì)也不安全，通過酶解法處理魚鱗具有條件溫和、得率高和安全無毒的優(yōu)點。錢曼等用Alcalase堿性蛋白酶對草魚魚鱗進(jìn)行酶解，最優(yōu)酶解工藝為：料液比1∶20（g/mL），60℃水解4h，所得膠原蛋白的黏度、吸水性以及起泡性大于采用熱力法提取的膠原蛋白。硫酸軟骨素具有降血脂，抗血凝的功效，臨床上還能舒緩關(guān)節(jié)炎。李鵬等采用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和堿性蛋白酶對豬氣管軟骨進(jìn)行酶解，最優(yōu)的酶解工藝為：溫度40℃，酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，提取時間為2.5h，在此條件下，硫酸軟骨素的得率為10.98%，純度可達(dá)到85.22%，達(dá)到軟骨素的出口標(biāo)準(zhǔn)。蛋白酶處理肉類食品還能提高肉類的品質(zhì)，如愛舍（Ashie）等用天冬氨酸蛋白酶和木瓜蛋白酶水解牛肉，并檢測產(chǎn)物中羥脯氨酸的含量以及肌原纖維蛋白的水解程度，天冬氨酸蛋白酶對牛肉中纖維蛋白的水解使得肉的韌度提高了25%—30%，而木瓜蛋白酶對牛肉的水解并沒有使得牛肉的韌度顯著提升。結(jié)語與展望隨著生活水平的不斷提高，人們對肉類食品的品質(zhì)、風(fēng)味以及食品安全的要求也不斷提高。而且隨著自然資源的不斷匱乏，可持續(xù)發(fā)展成為工業(yè)發(fā)展的主旋律。酶解法由于能充分水解禽畜及水產(chǎn)品廢棄物制備營養(yǎng)價值較高且風(fēng)味更豐富的食品而在肉類食品加工中有較廣泛的應(yīng)用。在酶解法處理肉類食品過程中需注意以下問題：選擇合適的蛋白