【食品生产加工技术】酶解法在肉类食品加工中的应用

【食品生产加工技术】酶解法在肉类食品加工中的应用

传统的肉类食品加工技术会造成原材料的浪费或其中的残留物质会对人体健康造成危害，而酶解法相对安全、高效和条件温和，在肉类食品加工方面有着广泛的应用。本文综述了酶解法相对传统工艺的优势以及其在提高肉类产品营养价值、增强肉类食品风味和提高肉类产品利用率方面的应用，并提出了酶解法加工肉类食品过程中的关键问题，从而为促进酶解法在肉类食品加工中应用提供理论指导。我国地大物博，物种资源十分丰富。肉类食品在人类每天的膳食摄入中占据十分重要的地位。传统的肉类食品加工方法包括腌制、干制、烟熏等，这些方法虽然操作方便，加工成本低，但不利于人体健康。随着人类生活水平的不断提高，人类越来越注重食品安全、食品风味和食品的营养价值。传统工艺在改良食品品质、提高食品营养价值和产品的产业化方面存在许多不足。而酶解法能充分利用肉类食品原料、水解产生的小分子蛋白和多肽能提高产品的营养价值，并提高产品的风味，而且酶的本质是蛋白质，降解后形成的氨基酸可被人体吸收利用，因此酶解法在肉类食品加工中将起着越来越重要的作用。酶解法概述蛋白酶是指能够水解蛋白质肽键生成氨基酸的蛋白质。按照来源可将蛋白酶分为植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶，按照催化活性中心可将其分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶和金属蛋白酶。酶解法相对于传统的酸水解法和碱水解法具有如下优点：（1）安全，蛋白酶本身就是蛋白质，能被人体吸收利用，残留物质对人体无害。（2）高效，蛋白酶对蛋白质具有较高的催化活力，能将蛋白质原料充分水解。（3）专一性强，可以针对特定的酶切位点形成特定的多肽，更好地调节食品风味。如胰蛋白酶能特异识别赖氨酸和精氨酸，谷氨酸特异性蛋白酶能异性识别谷氨酸和天冬氨酸，胰凝乳蛋白酶能特异识别芳香族氨基酸，弹性蛋白酶能特异识别脂肪族氨基酸，如选择特异性蛋白酶能去除肉类食品中的苦味。（4）操作条件温和，能更好地维持甚至提升原料的营养价值。例如加工黑鱼时需要去除鱼鳞，吕飞等的研究结果表明，0.6%的木瓜蛋白酶溶液在20℃处理黑鱼鱼皮20min就能有效去除鱼鳞，操作十分方便，而且能保持黑鱼的营养价值。（5）能提高肉类产品的品质及其风味。如转谷氨酰酶能将小分子蛋白聚合成为大分子聚合物，提高蛋白形成凝胶的能力。从而提高肉产品的嫩度和弹性。还可以对低价值的碎牛肉进行处理，改善其结构和风味，并且能提高营养价值，减少原料的浪费。（6）酶解法操作条件温和，节约能源，更利于工业生产。例如制备鱼骨类食品，首先要去除鱼骨间的鱼肉，利用枯草杆菌蛋白酶能充分去除鱼骨间的鱼肉，同时还能减少鱼骨的腥味。而肉类食品与人类生活息息相关，因此对其加工要求更好地提高其风味，维持食品的营养价值并减少对人类健康的危害，因此，酶解法将在肉类食品加工中发挥越来越重要的作用。酶解法在肉类食品加工中的应用提高产品的营养价值采用蛋白酶水解肉类产品中的蛋白质形成的肽类产品更容易被人体吸收，从而达到防治疾病，促进人体健康的目的，因此酶解所得肽的营养价值更高。曾晓房等采用木瓜蛋白酶、胰酶、碱性蛋白酶和风味酶酶解鸡骨架，所得产物中氨基氮随酶解时间延长不断增加，而肽基氮处于动态变化过程中，使得产品的营养价值得到提升。许多研究者尝试通过可控酶解技术来制备天然抗氧化肽和降血压肽，例如爱瑞哈热（Arihara）等用外源蛋白酶对猪骨肌蛋白进行了水解，发现用嗜热菌蛋白酶进行水解得到的两个肽Met-Asn-Pro-Pro-Lys和Ile-Thr-Thr-Asn-Pro，对血管紧张素转化酶（angiotensinconvertingenzyme，ACEEC3.4.15.1）的活性具有较高的抑制率。尤娟等采用木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和中性蛋白酶对鲢鱼蛋白进行酶解制备抗氧化肽，胃蛋白酶酶解鱼肉蛋白具有较强的清除自由基的能力。申锋等的研究结果表明，胃蛋白酶酶水解草鱼的鱼鳞，制得的鱼鳞胶原肽可以作为乳化剂以及增稠剂应用于化妆品领域。魏庭浩等采用胰蛋白酶酶解猪骨进行酶解，最佳酶解条件为：50℃，pH7.5，底物质量浓度6g/100mL，水解6h最佳水解度达到10.34%，对ACE的抑制率可达到65.92%。这说明对猪骨原料进行酶解可以制备得到具有降血压功能的多肽。蛋白酶水解鱼贝类等的加工下脚料能制备海鲜调味品，陈超等通过酶解贝类加工的废弃物制得风味极佳的复合海鲜调味料，而且酶解液中富含游离的氨基酸态的氮，提高了产品的营养价值。采用蛋白酶水解虾类产品也能得到具有降血压的多肽。李明杰等采用木瓜蛋白酶对南极大磷虾进行酶解，在最优工艺条件为加酶3000U/g，温度55℃，pH为7.0，时间为3h时最大水解度可达到24.73%。所得分子量在3000Da—10000Da的磷虾肽组分对羟自由基的清除率可达67.6%，所得磷虾肽对ACE的抑制率最高可达62.2%。所以南极大磷虾的酶解产物对羟自由基的清除效果较好，对ACE的酶活力抑制效果也较好，因此在抗氧化和降血压方面有较好的应用前景。肉类食品中某些大分子蛋白会引起人体的过敏反应，而通过酶解法能将引起过敏反应的大分子蛋白水解成小分子蛋白或多肽，从而消除肉类食品中的过敏原，在提高食品安全性的同时提高肉类食品的营养价值。提高产品的风味不同的氨基酸组合会呈现不同的风味，如谷氨酸和天冬氨酸呈现鲜味，因此采用蛋白酶对肉类食品进行酶解时通过对工艺条件的优化能释放不同的游离多肽和氨基酸，从而使产品呈现更丰富浓郁的风味。如曾晓房等用靡蛋白酶酶解鸡骨架，初期主要释放亲水性氨基酸，后期主要释放疏水性氨基酸，氨基酸的释放影响产物的风味，其中以糜蛋白酶酶解4h风味最好。鸡骨架酶解的产物挥发性成分中有多种物质影响鸡肉风味，其中醛类物质能贡献香味，还含有杂环类及含硫直链化合物也能贡献香味，而加酶处理能提高鸡骨架中这些香味成分含量，使鸡肉食品风味更为浓郁丰富。水产品加工下脚料经酶解法处理，可制备海鲜调味品，淡水鱼加工过程常用的风味蛋白酶是蛋白酶或者肽酶，能脱去低酶解产物中的苦味，还能彻底水解蛋白质，增进改善蛋白质营养品质和风味。王尚豪等以对虾虾头为原料，利用酶解法制备虾味香精，充分利用虾头，避免资源浪费。酶解4.5h，温度50℃，初始pH7.5，材料250g/L时，所得酶解液中总氨基酸含量为695.6mg/100mL，而且酶解液不会呈现苦味。与虾头原料自溶相比，酶解液风味得到显着改善。刘光明等利用木瓜蛋白酶以及风味蛋白酶水解海蟹制得的调味品蟹味浓郁，鲜味明显，保持原材料独特风味的同时，呈味氨基酸的释放能进一步丰富其风味。通过酶解法还能去除猪肉产品的苦味，朱俊等采用复合酶对猪肉产品进行处理，结果表明，复合蛋白酶的酶解工艺较优，工艺为在含肉量500g/L的材料中添加胰蛋白酶和复合风味酶的最佳量为3g/kg猪肉，温度为55℃，酶解1h水解度可达30%左右，酶解液苦味值从3.8降为1.6。刘通讯等研究了鲢鱼蛋白在不同条件下酶法水解及产物的美拉德反应，结果表明，内肽酶和端肽酶可以将鲢鱼蛋白彻底水解成为游离的小肽，在酶解过程中加入酵母和乳酸菌素能有效降低酶解产物的苦味并延长水解时间。鲢鱼蛋白酶解液与适量的糖、维生素、L-半胱氨酸和咖喱粉通过美拉德反应可完全出去酶解液中的鱼腥味，还能合成所需的肉类化合物，游离氨基酸损失率仅仅为12.06%，其中天冬氨酸、谷氨酸和L-半胱氨酸是形成肉类风味的决定氨基酸。肉味化合物2-呋喃硫醇质量占总挥发性香味化合物的54.7%。酶解法与美拉德反应结合，还能制备猪肉味。如杨宓等采用纤维素酶、葡聚糖酶、酵母抽提酶和风味蛋白酶组成的复合酶对啤酒废酵母进行处理，水解度为73.8%，鉴定得到18种游离氨基酸，其中必须氨基酸占近45%。用所得酶解液与还原糖、猪脂肪等辅料一起制备猪肉味香精。最佳工艺为：110℃，2h，猪脂肪6g，添加酶解液25g。所得猪肉味香精香味浓郁饱满，采用液质联用鉴定挥发性香气得到包括糠醛、长链饱和脂肪酸、烯醛和十八醛等36种化合物。涂小珂等以罗非鱼下脚料为原料，加入复合蛋白酶和风味蛋白酶进行处理，在所得酶解液中加入L-半胱氨酸盐、硫胺素盐酸盐、木糖和葡萄糖进行美拉德反应，反应条件为灭菌锅中121℃，pH为5.0—5.5，加热60min时，有明显肉类风味的同时没有呈现苦味和酸味。提高产品的利用效率及品质酶解法处理肉类产品的废弃下脚料，能变废为宝，提高产品的利用率，同时操作工艺简单，便于工业放大，还减少环境的污染。因此，酶解法在肉类产品下脚料加工方面将有越来越广泛的应用前景。王尚豪等的研究表明，采用复合酶解法对虾头原料进行酶解比对虾头进行处理，所得酶解液比虾头自溶液体的水解度、蛋白质利用率以及氨基酸的含量均有明显提高，充分利用了废弃原料。张挺等采用风味蛋白酶：复合蛋白酶为1∶1，酶用量0.5%，料液比为1∶4（g/mL），55℃反应6h的工艺条件水解扇贝裙边，制备得到海鲜风味肽，其中氨基酸态氮的含量为1.62%，对酶解效果的影响主次顺序为：酶解温度、酶解时间、酶用量和料液比。该水解液经喷雾干燥可制成新型扇贝香精添加到其他食品中改善食品风味。畜骨营养价值高，能防治营养缺乏，而目前人类正面临钙缺乏症的困扰，而畜骨中含有丰富的钙质，是补钙的佳品。但畜骨无法直接食用，因此酶解法由于其水解完全、安全无有害残留等优点在制备骨类产品方面有广泛的应用。彭慧莉等采用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和中性蛋白酶水解猪骨，中性蛋白酶水解猪骨的效果最好，最佳酶解工艺为：体积比1∶20，酶解时间为5h，酶用量为7%，酶解温度为50℃。最佳水解度可以达到39.28%。水解后的骨粉可以作为食品添加剂改善肉制品的质感和风味，也可以开发作为猪骨功能性保健品，从而达到充分利用无法食用的猪骨的目的。鱼鳞中约70%均为蛋白质，我国每年均有大量的废弃鱼鳞，造成环境的污染和资源的浪费。通常采取酸法提取鱼鳞中的蛋白，但得率不高，而且周期长，残留物质也不安全，通过酶解法处理鱼鳞具有条件温和、得率高和安全无毒的优点。钱曼等用Alcalase碱性蛋白酶对草鱼鱼鳞进行酶解，最优酶解工艺为：料液比1∶20（g/mL），60℃水解4h，所得胶原蛋白的黏度、吸水性以及起泡性大于采用热力法提取的胶原蛋白。硫酸软骨素具有降血脂，抗血凝的功效，临床上还能舒缓关节炎。李鹏等采用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和碱性蛋白酶对猪气管软骨进行酶解，最优的酶解工艺为：温度40℃，酶质量分数为1.5%，提取时间为2.5h，在此条件下，硫酸软骨素的得率为10.98%，纯度可达到85.22%，达到软骨素的出口标准。蛋白酶处理肉类食品还能提高肉类的品质，如爱舍（Ashie）等用天冬氨酸蛋白酶和木瓜蛋白酶水解牛肉，并检测产物中羟脯氨酸的含量以及肌原纤维蛋白的水解程度，天冬氨酸蛋白酶对牛肉中纤维蛋白的水解使得肉的韧度提高了25%—30%，而木瓜蛋白酶对牛肉的水解并没有使得牛肉的韧度显着提升。结语与展望随着生活水平的不断提高，人们对肉类食品的品质、风味以及食品安全的要求也不断提高。而且随着自然资源的不断匮乏，可持续发展成为工业发展的主旋律。酶解法由于能充分水解禽畜及水产品废弃物制备营养价值较高且风味更丰富的食品而在肉类食品加工中有较广泛的应用。在酶解法处理肉类食品过程中需注意以下问题：选择合适的蛋白