转谷氨酰胺酶对牛肉丸质构特性的影响

龙 谭 夏延斌 于 丽 蔡文韬

LONG Tan XIA Yan－bin YU Li CAI Wen－tao

（湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128）

（College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

牛肉丸是中国的一种传统美食，因其独特的口感和风味，深受广大消费者的喜爱。传统的牛肉丸通过原料肉修整、擂溃、制丸、煮制等工艺加工而成，牛肉丸质构特性是衡量其品质的重要指标，品质优良的牛肉丸具有良好的凝胶特性，因此，如何加工出凝胶强度高、弹性好、美味的牛肉丸是工业化生产需要解决的关键问题。很多研究［1，2］指出，肉糜类产品成型时质构的优劣受到很多因素的影响，如多糖类物质的浓度及分子状况、蛋白质的浓度及分子状况、一些加工工艺参数的影响等。

转谷氨酰胺酶是一种允许在食品中应用的食品加工助剂，其主要作用是催化食品体系中蛋白质间的酰基转移反应，促使蛋白质分子中赖氨酸的ε－氨基与谷氨酸的γ－羟酰胺基形成共价键，从而改善制品的质构特性，赋予制品更加优良的品质［3－5］。在肉制品加工中，转谷氨酰胺酶主要用于肉糜制品、重组肉制品的生产，研究［6－8］表明，通过加入转谷氨酰胺酶，肉糜制品与重组肉制品的质构特性得到显著改善。转谷氨酰胺酶在牛肉制品中的应用研究很少，段茂华［9］运用转谷氨酰胺酶与蛋白酶协同处理鲜牛肉，显著改善了牛肉的加工特性；董建国等［10］运用超高压技术结合转谷氨酰胺酶处理碎牛肉，有效提高了牛肉凝胶的硬度、凝胶强度和咀嚼性，但牛肉的弹性显著下降。本研究以转谷氨酰胺酶添加量、反应温度、反应时间3个因素作为研究对象，以牛肉丸弹性、凝胶强度、咀嚼性为指标，优化牛肉丸加工过程中转谷氨酰胺酶的反应条件。以研制出口感好、质构特性佳的牛肉丸为目的，为牛肉丸的产业化提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄牛后腿肉、生姜、料酒、五香粉、胡椒粉、肉豆蔻粉、食盐、白糖：市售；

木薯淀粉、大豆分离蛋白：山东禹王实业有限公司；

卡拉胶：郑州亿之源化工产品有限公司；

复合磷酸盐：三聚磷酸盐∶焦磷酸盐为3∶2，湖北兴发化工集团；

转谷氨酰胺酶：125 U／g，上海东圣食品有限公司。

1.2 仪器与设备

绞肉机：BJBJ－60型，石家庄晓进食品机械有限公司；

斩拌机：BZBJ－O型，杭州艾博科技工程有限公司；

精密电子天平：TE212－L型，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；

电子天平：TP－5200B型，湘仪天平仪器设备有限公司；

水浴锅：CJ－800L型，上海医疗器械七厂；

质构分析仪：TA－XT2i型，英国Stable System公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

牛肉→预处理→绞碎→配料→斩拌→制丸成型→凝胶化→煮制→冷却→冷藏

1.3.2 牛肉丸基本配方 原料肉500 g（瘦肉350 g，肥膘150 g）、食盐12.5 g、三聚磷酸盐1.2 g、焦磷酸盐0.8 g、白糖10 g、卡拉胶1 g、大豆分离蛋白10 g、木薯淀粉75 g、冰水100 m L、复合香辛料17 g，转谷氨酰胺酶添加量按单因素试验设计添加（0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%）。

1.3.3 操作要点

（1）原料肉预处理：市售合格牛肉清洗后切成10 cm×5 cm×3 cm的小块备用，猪肥膘切成8 cm×4 cm×3 cm的条块状，用绞肉机将牛肉和肥膘分别绞碎，原料经绞制后立即斩拌或放在0～4℃的低温环境中备用。

（2）斩拌：将绞碎的肉糜倒入斩拌机里，斩拌成泥状，再按先后秩序添加食盐、磷酸盐、肥肉膘、各种辅料，再高速斩拌成粘稠的细馅，最后加入淀粉充分斩拌均匀，在整个斩拌过程中，肉馅的温度要尽量控制在10℃以下。

（3）凝胶化：将斩拌后的肉馅静置半小时，使其进一步乳化，然后手工制丸，控制肉丸直径为2 cm左右，将肉丸浸入设定好的转谷氨酰胺酶反应温度的恒温水浴锅中一段时间，使转谷氨酰胺酶充分反应。

（4）煮制：将成型后的肉丸置于90℃的水中煮制，待肉丸从底部漂浮至表面后停止加热。

1.3.4 单因素试验 本研究首先进行单因素试验，分别对加工过程中的成型温度、转谷氨酰胺酶添加量、成型时间进行单因素试验，分析其对弹性、凝胶强度、咀嚼性等质构特性的影响，以确定单因素的最佳条件。

（1）反应温度的影响：分别选取成型温度25，35，45，55，65，75℃，转谷氨酰胺酶添加量0.5%，反应时间0.5 h，研究转谷氨酰胺酶反应温度对牛肉丸质构特性的影响。

（2）转谷氨酰胺酶添加量的影响：反应温度55℃，酶添加量分别取0%，0.25%，0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，成型时间0.5 h，研究转谷氨酰胺酶添加量对牛肉丸质构特性的影响。

（3）反应时间的影响：反应温度55℃，转谷氨酰胺酶添加量0.5%，成型时间分别取0.25，0.50，0.75，1.00，1.25，1.50 h，研究成型时间对牛肉丸质构特性的影响。

1.3.5 产品质构特性测定

（1）弹性、咀嚼性的测定：将肉丸切成厚度为15 mm的鼓状，采用SMS P／36R型探头对样品进行全质构测试。测定参数：测前速度1 mm／s；测试速度5 mm／s；测后速度5 mm／s；压缩程度55%；两次压缩之间停留时间5 s；触发类型自动，触发力5 g［11］。

（2）凝胶强度的测定：将制备好的牛肉丸从4℃温度下取出，室温放置，使肉丸温度平衡至室温，然后将其切成厚度为15 mm的鼓状，破断强度和凹陷度直接采用质构仪测定。采用直径为5 mm的球形探头，测定参数：样品高度15 mm；测试前速度1 mm／s；测试速度2 mm／s；下压距离10 mm，曲线上的第一个峰即为破断强度，对应的距离为凹陷度。其中破断强度反映了牛肉丸凝胶的硬度，凹陷度反映了牛肉丸凝胶的弹性。二者的乘积即为凝胶强度［12］。

1.3.6 感官评分 牛肉丸感官评分标准见表1。

表1 牛肉丸感官评价评分标准Table 1 Sense grade standard of beef ball

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 反应温度对牛肉丸质构特性的影响 由图1～2可知，成型温度从25℃提高到55℃，牛肉丸弹性、咀嚼性、凝胶强度均有增强的趋势，这是因为随着成型温度的提高，转谷氨酰胺酶的活性增强，作为一种蛋白质交联酶，转谷氨酰胺酶显著增强了牛肉丸中盐溶性蛋白质的交联程度，强化了肉丸的质构特性，成型温度从55～75℃，随着温度的进一步增高，牛肉丸弹性、凝胶强度均下降，这是因为温度过高，转谷氨酰胺酶的活性逐渐降低，从而影响了蛋白质的交联程度。因此成型温度以55℃为宜。

图1 反应温度对牛肉丸弹性的影响Figure 1 Effect of TG tretment tempeture on springiness of beef ball

2.1.2 转谷氨酰胺酶添加量对牛肉丸质构特性的影响 由图3～4可知，在开始时，随着转谷氨酰胺酶添加量的增加，牛肉丸弹性、咀嚼性、凝胶强度均增强，酶添加量达到0.5%时，牛肉丸弹性达到最大值，酶添加量达到0.75%时，牛肉丸咀嚼性和凝胶强度均达到最大值，酶添加量继续增加，牛肉丸弹性、咀嚼性、凝胶强度均没有继续增强的趋势。主要原因是由于蛋白质底物的浓度是一定的，虽然转谷氨酰胺酶浓度增大了，但是蛋白质底物浓度没有相应增大，因而不能促进更多蛋白质分子的交联，质构特性没有显著增强。因此酶添加量以0.75%为宜。

图2 反应温度对牛肉丸咀嚼性和凝胶强度的影响Figure 2 Effect of TG tretment tempeture on chewiness and gelstrength of beef ball

图3 酶添加量对牛肉丸弹性的影响Figure 3 Effect of TG dosage on springiness of beef－ball

图4 酶添加量对牛肉丸咀嚼性和凝胶强度的影响Figure 4 Effect of TG dosage on chewiness and gelstrength of beef－ball

2.1.3 反应时间对牛肉丸质构特性的影响 由图5～6可知，随着成型时间的增加，牛肉丸弹性、咀嚼性、凝胶强度均有增强，这是因为延长一定的反应时间有利于转谷氨酰胺酶对蛋白质底物的充分作用，同时，试验结果表明，成型时间为0.50，0.75，1.00，1.25 h时，牛肉丸的弹性、咀嚼性、凝胶强度没有明显差异，说明酶促反应的反应时间并非越长越好，0.5 h即可满足转谷氨酰胺酶对蛋白质底物的作用。

图5 反应时间对牛肉丸弹性的影响Figure 5 Effect of reaction time on springiness of beef ball

图6 反应时间对牛肉丸咀嚼性和凝胶强度的影响Figure 6 Effect of reaction time on chewingness and gelstrength of beef－ball

2.2 正交试验结果与分析

在单因素试验结果的基础上，选取反应温度、转谷氨酰胺酶添加量、反应时间进行正交试验。正交试验因素和水平设计见表2。

表2 正交试验因素和水平设计Table 2 Factors level of orthogonal test

由表3、4可知，3个因素对牛肉丸弹性指标影响程度为A＞B＞C，即反应温度＞酶添加量＞反应时间，其中，成型温度与酶添加量为显著因子。弹性最好的组合为A2B3C3，即反应温度65℃，转谷氨酰胺酶添加量0.75%，反应时间1 h。实验验证此组合条件下牛肉丸弹性为0.997 kg（n＝6），高于正交试验组合。

由表3、5可知，3个因素对凝胶强度影响的重要性的排序为酶添加量＞反应温度＞反应时间，其中，酶添加量对牛肉丸凝胶强度有显著性影响，反应温度与反应时间对牛肉丸凝胶强度影响不显著，其中反应时间R值小于误差列，说明酶反应时间大于0.5 h时，对牛肉丸凝胶强度几乎没有影响。凝胶强度最好的组合为B3A2C1。即酶添加量0.75%、反应温度55℃、反应时间0.5 h。此组合条件下牛肉丸凝胶强度为987.7 g·mm。

表3 正交试验结果及分析Table 3 Result of range analysis of orthogonal test

表4 弹性方差分析表Table 4 Springiness analysis of variance table

由表3、6可知，3个因素对牛肉丸咀嚼性影响程度为酶添加量＞反应温度＞反应时间，但影响均不显著，咀嚼性最好的试验组合为B3A3C3。实验验证此组合条件下牛肉丸咀嚼性为1 711.375 g（n＝6），高于正交试验组合。

2.3 感官鉴定结果

对牛肉丸弹性、凝胶强度、咀嚼性3个指标表现最好的3个试验组合进行感官综合评价，进一步确定转谷氨酰胺酶反应的最佳条件。

表5 凝胶强度方差分析表Table 5 Gelstrength analysis of variance table

表6 咀嚼性方差分析表Table 6 Chewiness analysis of variance table

由图7可知，B3A2C1试验组合的感官评分高于另外两个组合，即转谷氨酰胺酶添加量0.75%、成型温度55℃，成型时间0.5 h。

图7 不同试验组合感官评定对比结果Figure 7 Different combinations of sensory evaluation of test results

3 结论

本研究在单因素基础上，通过正交分析法，以牛肉丸弹性、凝胶强度、咀嚼性为指标，对酶反应温度、酶添加量、酶反应时间三因素进行优化。分析得到酶添加量与反应温度对牛肉丸弹性与凝胶强度影响显著。最佳条件为反应温度55℃、酶添加量0.75%、反应时间0.5 h。在此条件下，生产出的牛肉丸质构特性佳，口感好。

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