TG 与无磷保水剂对重组马肉品质特性的影响

王梓棚1,张斌2,蒋洪安3,顾雪敏1,梅洁1,马慧1,孔令明1*

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆 乌鲁木齐 830000;2.新疆远航食品有限公司,新疆 昌吉 831100;3.伊犁西极马食品有限公司,新疆 伊犁 835000)

摘 要:为改善重组马肉的品质特性,以马肉背最长肌为主要原料,添加谷氨酰胺转氨酶(glutamine transaminase,TG),采用单因素结合响应面试验方法,研究TG 最佳作用条件,并探究不同无磷保水剂对重组马肉品质的影响。结果表明,TG 最佳作用条件为TG 添加量0.5%、反应温度40 ℃、反应时间60 min。在此条件下,重组马肉蒸煮损失率为12.78%,凝胶强度为549 g,重组马肉具有较高的品质。所建立的响应面模型可准确地预测TG 的作用条件与重组马肉品质的关系,预测值与试验值的相对误差较小,可信度高;在TG 最佳作用条件下,对比添加3 种不同无磷保水剂,发现添加4%山梨糖醇,重组马肉能获得较高的保水性及嫩度。该研究通过添加TG 重组马肉,并添加无磷保水剂,可改善马肉的品质特性。

关键词:马肉;谷氨酰胺转氨酶;凝胶强度;保水性;品质特性

马肉营养丰富,具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇等特点[1],马肉含有较高的水分、蛋白质、铁和水溶性维生素[2],相比于牛羊肉,马肉中多不饱和脂肪酸含量较高[3],因此其脂肪更易被人体消化,而且马肉还具有一定食用价值。研究表示马肉可扩张血管、降低血压,预防老年人的心肌梗塞和人类动脉硬化症[4]。‘伊犁马’是我国主要的兼用型马品种,其产肉性能优于国内其它品种[5]。随着新疆的马匹养殖产业发展速度逐年增快,马匹量数逐年增大,马肉作为具有特殊营养且富有保健作用的肉类,受到消费者的关注。除了食用鲜马肉外,新疆的马肉制品主要包括熏马肠和熏马肉等,由于马肉肌纤维粗且长、肉质较硬、嫩度较差等原因[6],马肉精深加工制品较少,地域的局限性也制约了马肉产业的发展[7]

谷氨酰胺转氨酶(glutamine transaminase,TG)能催化谷氨酰酰基转移,使蛋白质之间形成共价键,从而使凝胶更加稳定。TG 在肉制品中已经得到广泛应用,刘勤华[8]研究高压处理对含有TG 鸡胸肉凝胶理化性质的影响,发现TG 与高压处理结合能有效提升鸡胸肉制品的品质特性。冯倩[9]探究了TG 催化对鲢肌原纤维蛋白凝胶性能,表明TG 催化能进一步提升鲢鱼糜制品特性和营养价值的变化。赵改名等[10]为获得保水性良好的牛肉糜,发现TG 在添加量为0.6%时牛肉糜具有较好的结合特性。

本研究以‘伊犁马’肉背最长肌为主要原料,以解冻损失率、蒸煮损失率、凝胶强度、质构、色差等为品质评价指标,确定TG 的最佳作用条件;以解冻损失率、蒸煮损失率、剪切力等品质评价指标,探究3 种不同无磷保水剂对重组马肉保水性及嫩度的影响。本研究通过TG 重组马肉改善其嫩度,改变马肉的肌纤维结构,以期研制出适应市场需要、可接受度高的马肉制品,以推进马肉产业化发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马肉(‘伊犁马’背最长肌部位):新疆乌鲁木齐市沙区和田一街鑫源市场185 号新鲜马肉;谷氨酰胺转氨酶(106 U/g)、海藻糖、柠檬酸钠、山梨糖醇(均为食品级):河南万邦实业有限公司。

1.2 仪器与设备

NH310 便携式电脑色差仪:北京市三元科技有限公司;PL203 电子天平:天津市精拓仪器科技有限公司;DZKW-S-6 型电热恒温水浴锅:上海箐华仪器有限公司;HSX-150 恒温恒湿培养箱:上海申贤恒温设备厂;TA-XT2i 质构仪:英国BMS 公司;HX-J331 绞肉机:中山市欧博尔电器有限公司;BY-400A 真空滚揉机:宝十运有限公司;马肉模具:邢台铭实机械厂。

1.3 方法

1.3.1 样品预处理

去表面和夹层中的结块脂肪,剔除夹层脂肪时无需全部去除,修减到厚度1 cm 以下即可;厚度0.6 mm以上的韧带、筋腱、血管必须去除;修整切分过程尽可能保证肉块的完整性,以保证产品的完整性;修整后将原料肉绞制,备用。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 TG 添加量对重组马肉的影响

将经过绞肉机处理的马肉分别添加0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9% TG,均匀搅拌后,以转速10 r/min 在真空滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将马肉放置在40 ℃条件下反应60 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.2.2 反应时间对重组马肉的影响

将经过绞肉机处理的马肉添加0.5% TG,均匀搅拌后,以转速10 r/min 在滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将马肉放置在40 ℃条件下反应20、40、60、80、100 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.2.3 反应温度对重组马肉的影响

将经过绞肉机处理的马肉添加0.5% TG,均匀搅拌后,以转速10 r/min 在滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将马肉放置在30、35、40、45、50 ℃条件下反应60 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.2.4 海藻糖添加量对重组马肉保水性的影响

将经过绞肉机处理的马肉分别添加0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% 的海藻糖,以转速10 r/min 在滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将马肉放置在40 ℃条件下反应60 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.2.5 柠檬酸钠添加量对重组马肉保水性影响

将经过绞肉机处理的马肉分别添加0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5% 的柠檬酸钠,以转速10 r/min在滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将重组马肉放置在40 ℃条件下反应60 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.2.6 山梨糖醇添加量对重组马肉保水性的影响

将经过绞肉机处理的马肉分别添加0%、1%、2%、3%、4%、5% 的山梨糖醇,以转速10 r/min 在滚揉机中滚揉30 min。再使用模具对马肉进行成型加工,成型后将马肉放置在40 ℃条件下反应60 min,反应完成后,于-20 ℃冷冻成型。

1.3.3 重组马肉TG 的响应面优化试验

以单因素试验为基础,采用响应面优化试验,以TG 添加量、反应时间、反应温度为试验三因素,以蒸煮损失率、凝胶强度为考察指标,建立相应的响应面模型。响应面试验因素水平见表1。

表1 响应面试验设计因素与水平
Table 1 Response surface test design factors and levels

水平因素A TG 添加量/%B 反应时间/min C 反应温度/℃-1 0 1 0.3 0.5 0.7 40 60 80 35 40 45

1.3.4 理化指标的测定

1.3.4.1 解冻损失率

解冻损失的测定按照Serrano 等[11]的方法并略作改动。将冷冻状态的重组肉样切成3 cm×3 cm×2 cm大小的肉块,称其质量,记为M1(g);待其缓化完全后,再次称质量,记为M2(g)。按照公式(1)计算解冻损失率(Y,%)。

1.3.4.2 蒸煮损失率

蒸煮损失率的测定按照Serrano 等[11]的方法并略作改动。测完解冻损失的肉块称其质重,记为M1(g);放入蒸煮袋中,放于100 ℃水浴20 min,使中心温度达到70 ℃,取出肉块,在20~22 ℃室温下放置30 min,吸干肉块表面水分,称其质量,记为M2(g)。按照公式(2)计算蒸煮损失率(R,%)。

1.3.4.3 质构的测定

质构的测定参考高雪琴等[12]的方法并对其改进,准确将肉样切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm 的小块,使用质构仪测定肌肉组织的硬度、黏合性、咀嚼性、弹性和胶着性。测定条件:探头型号P/0.5,下压变形量30%,测试前探头速度2 mm/s,测试中探头速度1 mm/s,测试后速度5 mm/s,两次下压间隔时间5.0 s,触发力5 g。

1.3.4.4 色值的测定

色值的测定按照Kayaardı 等[13]和郑浩等[14]所提出的方法,对其进行适当的调整。对马肉进行4 cm×4 cm×2 cm 的切割,随后在生鲜和熟制状态下,采用色差仪进行测量,对测量结果进行比较分析。使用经过去除脂肪和结缔组织的肉样,按照国际照明委员会的L*值、a*值和b*值测定标准,运用色差仪进行测定,并使用国际Hunter 值,以L*(亮度)值、a*(红)值和b*(黄色)值来表示。

1.3.4.5 凝胶强度的测定

凝胶强度的测参照定田锐花等[15]的方法并稍作修改。将凝胶样品取出,在室温下放置20 min,用质构仪测定凝胶的强度。探头型号:P/0.5;测前速度:1.0 mm/s;测试速度:0.5 mm/s;测后速度:1.0 mm/s;测试距离:7.0 mm;触发类型:自动;触发力:5.0 g,每个样品做3 组平行。

1.3.4.6 剪切力的测定

剪切力的测定参照Pivotto 等[16]和Cama-Moncunill等[17]的方法并稍作修改。将马肉沿着肌肉纤维的方向切成1 cm×1 cm×1 cm 的小块,利用质构仪,选用HDP/BS刀具,沿肌纤维纵向切割,测定剪切力。测量参数:测前速度1.50 mm/s,测中速度1.50 mm/s,测后速度10.00 mm/s,触发力10 g,下压距离10.0 mm。

1.4 数据处理

应用Origin 软件作图,使用SPSS 20.0 软件进行方差分析。试验结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 TG 添加量对重组马肉的影响

2.1.1 TG 添加量对重组马肉保水性的影响

通过解冻损失率和蒸煮损失率评估马肉保水性的变化,TG 添加量对重组马肉保水性的影响如图1所示。

图1 TG 添加量对重组马肉保水性的影响
Fig.1 Effect of TG addition on water retaining capacity of recombinant horse meat

由图1 可知,TG 添加量在0.5%、0.7%、0.9%时解冻损失率较低。解冻损失率是衡量肌肉保水性的重要指标,冻藏过程中由于细胞内冰晶的形成,破坏了细胞的微结构,使组织细胞受损[18],因此,在解冻过程中会出现汁液流失现象,导致质量减少。

当TG 添加量在0.1%~0.5% 时,重组马肉的蒸煮损失率随TG 添加量的增加而明显降低,当TG 添加量在0.5%~0.9% 时蒸煮损失率趋于稳定。结合解冻损失率,TG 添加量为0.5% 时,马肉已具有较高的保水性。徐辉[19]在研究秘鲁鱿鱼肌原纤维蛋白凝胶时,TG添加量为0.5%时交联程度较高,网络孔洞大小、形状比较均匀。当TG 添加量在0.5%~0.9% 时趋于平缓,可能是由于当TG 添加量达到一定值时,由于底物浓度相对减少,不能充分包覆酶,继续增加酶的浓度不能有效提高酶反应的速度[20]

2.1.2 TG 添加量对重组马肉质构及色值的影响

TG 可以催化转酰基反应,使蛋白质(或多肽)之间发生共价交联,马肉蛋白质得到改性,进而改善马肉质构特性[21-22]。TG 添加量对重组马肉质构及色值的影响如表2 所示。

表2 TG 添加量对重组马肉质构及色值的影响
Table 2 Effect of TG addition on quality and color of recombinant horse meat

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

TG 添加量/%0.1 0.3 0.5 0.7 0.9硬度/g 256.32±6.75d 326.58±10.08c 376.35±6.57a 365.71±5.08ab 359.44±7.40b弹性/g 0.86±0.01a 0.88±0.01a 0.85±0.01ab 0.87±0.03a 0.84±0.02b黏合性/g 0.73±0.02b 0.77±0.04b 0.77±0.01ab 0.79±0.01a 0.74±0.01b胶着性/g 183.03±3.29c 258.76±5.59b 324.30±8.40ab 284.96±7.37b 201.32±8.51bc咀嚼性/g 160.40±2.17c 211.73±14.11b 272.48±11.06a 260.98±13.37a 175.55±11.65c回复性/g 0.27±0.02b 0.29±0.02b 0.32±0.01a 0.32±0.01a 0.27±0.02b L*值29.53±0.64 29.69±0.20 29.46±0.42 29.06±0.21 28.94±0.36 a*值7.71±0.35 7.97±0.56 8.02±0.20 7.61±0.34 5.87±0.74 b*值7.61±0.34 7.65±0.42 7.64±0.28 7.95±0.19 7.29±0.11

由表2 可知,当TG 添加量在0.1%~0.5%时,随着酶添加量的增加,马肉质构特性的各项指标除弹性外均有不同程度的提高;当TG 添加量继续增加时,各项指标均有不同程度的下降。因此,选择添加0.5% TG能有效改善重组马肉质构特性。

TG 添加量在0.1%~0.5% 时,L*值较高,光泽较亮;在TG 添加量为0.5%时,重组马肉的a*值最高,说明在0.5%添加量下,马肉制品的颜色越接近红色,色泽最好,在TG 添加量为0.7%时,马肉的b*值最高,说明此添加量下,马肉颜色越接近黄色,色泽较差。综合得出,0.5%TG 添加量下马肉色泽较好。

2.1.3 TG 添加量对重组马肉凝胶强度的影响

TG 添加量对重组马肉凝胶强度的影响如图2所示。

图2 TG 添加量对重组马肉凝胶强度的影响
Fig.2 Effect of TG addition on gel strength of recombinant horse meat

由图2 可知,马肉的凝胶强度受TG 添加量的影响。当TG 添加量在0.1%~0.5% 时,随着TG 添加量的升高,凝胶强度快速增强。TG 添加量超过0.5%后,凝胶强度变化趋于平缓。结合经济及酶使用量的考虑,使用0.5%的TG 便能达到较好的凝胶强度效果。

2.2 反应时间对重组马肉的影响

2.2.1 反应时间对重组马肉保水性的影响

反应时间对重组马肉保水性的影响如图3 所示。

图3 反应时间对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响
Fig.3 Effect of reaction time on thawing loss rate and cooking loss rate of recombinant horse meat

由图3 可知,反应时间小于60 min 时,随着反应时间的延长,马肉的解冻损失率、蒸煮损失率呈下降趋势,当反应时间为60 min 时达到最低值分别为2.21%、27.04%。在反应时间为60~100 min 时解冻损失率、蒸煮损失率整体均有所升高,但升高的变化趋势不明显。主要是因为延长TG 的交联时间,有利于TG 对蛋白质底物的充分作用,有利于蛋白质间形成ε-(γ-谷氨酰胺基)较多赖氨酸共价键[23],把更多限制性氨基酸共价交联到蛋白质上。TG 的交联作用使肌肉蛋白形成较为复杂的网状结构,提高了肌肉的保水性,即降低其失水率。因此选择60 min 为最适反应时间。

2.2.2 反应时间对重组马肉质构及色值的影响

反应时间对重组马肉质构及色值的影响如表3所示。

表3 反应时间对重组马肉质构及色值的影响
Table 3 Effect of reaction time on quality and color of recombinant horse meat

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

反应时间/min 20 40 60 80 100硬度/g 255.42±6.17b 274.34±7.77b 374.49±10.50a 366.02±15.77a 372.74±11.55a弹性/g 0.83±0.02a 0.77±0.05b 0.83±0.01a 0.80±0.04ab 0.83±0.03a黏合性/g 0.74±0.02b 0.73±0.02b 0.74±0.03b 0.76±0.01b 0.81±0.02a胶着性/g 130.11±5.25c 145.43±8.44c 195.51±11.34a 189.30±8.55b 185.30±6.18b咀嚼性/g 99.43±2.49b 107.89±5.12b 164.73±10.25a 159.81±8.04a 153.51±10.53a回复性/g 0.25±0.02c 0.27±0.01bc 0.27±0.01bc 0.29±0.01ab 0.31±0.01a L*值31.84±0.65 32.86±0.31 32.41±0.52 32.59±0.38 31.16±0.63 a*值6.99±0.29 6.35±0.14 7.05±0.54 5.29±0.17 5.70±0.36 b*值8.24±0.28 8.19±0.37 7.87±0.65 8.30±0.36 8.29±0.29

由表3 可知,当反应时间在20~60 min 时,随着反应时间的延长,马肉质构特性的各项指标整体上均有不同程度的提高;当反应时间继续延长时,弹性变化较小,硬度和咀嚼性虽有变化,但并不明显。因此,反应时间为60 min 时能有效改善马肉质构特性。

在80~100 min 时a*值较低,说明反应时间过长,马肉失去原本红色的色泽;100 min 时,L*值最低,光泽最低,这可能是由于反应时间较长造成的。综合得出,反应时间为60 min 时,a*值较高,马肉制品此时色泽较好。

2.2.3 反应时间对重组马肉凝胶强度的影响

反应时间对重组马肉凝胶强度的影响如图4所示。

图4 反应时间对重组马肉凝胶强度的影响
Fig.4 Effect of reaction time on gel strength of recombinant horse meat

由图4 可知,反应时间在20~60 min 时,随着反应时间的增加,马肉的凝胶强度迅速增强,在60~100 min,凝胶强度下降,这可能是因为反应时间过长,充分的反应时间使TG 催化蛋白质分子上酰基转移完全,交联作用加强凝胶结构趋于稳定紧密,保水性增大,水分含量增多。凝固时间过长会使蛋白质分子上的巯基发生氧化,进而疏水作用减弱导致凝胶结构松散。

2.3 反应温度对重组马肉的影响

2.3.1 反应温度对重组马肉保水性的影响

反应温度对重组马肉保水性的影响如图5 所示。

图5 反应温度对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响
Fig.5 Effect of reaction temperature on thawing loss rate and cooking loss rate of recombinant horse meat

由图5 可知,TG 在不同反应温度下,解冻损失率呈先下降后升高的趋势,在40 ℃时解冻损失率最低,超过40 ℃后,45~50 ℃的损失上升,主要是因为在高温条件下,破坏了重组马肉内部的结构,影响了重组马肉内部TG 形成的蛋白质结构,说明反应温度在40 ℃时有利于减少马肉的解冻损失率。在不同反应温度下,TG 的蒸煮损失率呈先下降再上升的趋势。说明低温会影响酶的活性以及在重组马肉中的反应效果,35、40 ℃下效果较好。45 ℃时,超过TG 的最适反应温度(40 ℃),抑制TG 的活性,蒸煮过程中重组马肉内部交联效果变差,无法锁住马肉内部水分。

2.3.2 反应温度对重组马肉质构及色值的影响

反应温度对重组马肉质构及色值的影响如表4所示。

表4 反应温度对重组马肉质构及色值的影响
Table 4 Effect of reaction temperature on quality and color of recombinant horse meat

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

反应温度/℃30 35 40 45 50硬度/g 173.87±8.49d 245.14±9.95b 384.88±9.36a 216.38±7.77c 216.81±9.66c弹性/g 0.80±0.07c 0.86±0.06a 0.86±0.02a 0.86±0.01a 0.83±0.07b黏合性/g 0.83±0.01a 0.80±0.04ab 0.78±0.02b 0.79±0.01b 0.80±0.03ab胶着性/g 146.57±6.32d 191.58±9.07b 295.72±8.39a 163.68±9.44cd 171.75±9.43c咀嚼性/g 110.37±9.36d 174.16±9.22b 246.75±9.59a 142.76±9.75c 145.40±8.51c回复性/g 0.29±0.01b 0.31±0.02ab 0.33±0.01a 0.33±0.01a 0.30±0.03ab L*值31.50±0.97 31.03±0.63 32.03±0.42 32.29±0.69 32.28±0.77 a*值4.99±0.81 3.97±0.56 6.94±0.36 6.50±0.88 5.87±0.12 b*值8.43±0.09 7.89±0.26 7.65±0.48 8.36±0.23 9.49±0.14

由表4 可值,当反应温度在30~40 ℃时,随着酶反应温度的提高,除黏合性外,马肉质构特性的各项指标均有不同程度的提高;当反应温度继续提高时,各项指标整体上均有不同程度的下降。因此,40 ℃为最适反应温度,能有效改善重组马肉质构特性。

反应温度为40 ℃和45 ℃时,L*值、a*值较高,马肉具有较高的色泽,制品更接近红色且光泽较高,这是因为在此温度区间反应温度适合。反应温度为50 ℃时,b*值最大,马肉颜色接近黄色,说明温度过高,影响了重组马肉的色泽。综合得出,在反应温度为40 ℃下,马肉制品具有较好的色泽。

2.3.3 反应温度对重组马肉凝胶强度的影响

反应温度对重组马肉凝胶强度的影响如图6所示。

图6 反应温度对重组马肉凝胶强度的影响
Fig.6 Effect of reaction temperature on gel strength of recombinant horse meat

由图6 可知,马肉的凝胶强度随着反应温度的上升呈现先上升后下降的趋势,在40 ℃时,凝胶强度达到最高。在40~50 ℃时,凝胶强度迅速下降,这是因为温度过高TG 活性下降,与蛋白质的交联作用减弱,形成的凝胶结构部松散,使马肉的凝胶效果变差,凝胶强度明显下降。

2.4 重组马肉TG 酶解工艺优化

2.4.1 响应面试验方案与试验结果

响应面试验方案结果如表5 所示。

表5 响应面试验方案
Table 5 Response surface test scheme

序号A B C 蒸煮损失率/%凝胶强度/g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-1 1-1 1-1 1-1-1-1 00 00-1-1 1 1 0 0 0 0 -1 1 -1-1 11 12 13 14 15 16 17 1000000000 11-1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 25.53 24.96 19.37 19.01 24.68 22.03 19.76 20.32 21.61 20.84 21.13 19.32 13.41 13.90 11.53 13.71 12.87 166.07 199.51 253.04 284.25 342.86 417.23 292.59 325.76 434.89 310.18 382.13 440.46 549.04 539.74 612.31 538.89 510.39

对响应值与各因素进行回归拟合后,得到回归方程:蒸煮损失率Y1=13.08-0.38A-1.84B-1.08C+0.052AB+0.80AC-0.26BC+5.05A2+4.08B2+3.56C2,凝胶强度Y2=550.01+21.44A+13.08B-8.03C-0.38AB-10.30AC+45.76BC-185.71A2-138.41B2-19.69C2

采用SASV8 程序处理所得方差分析如表6~表7所示。

表6 蒸煮损失率方差分析
Table 6 Analysis of variance of cooking loss rate

注:*表示影响显著(P<0.05);**表示影响极显著(P<0.01);***表示影响高度显著(P<0.001)。

方差模型自由度显著性**A B C AB*AC BC A2 B2 C2 F 值12.99 0.45 10.59 3.66 0.0043 1.01 0.11 42.22 27.53 20.96 P 值0.001 4 0.524 9 0.014 0 0.097 5 0.949 4 0.348 0 0.754 1 0.000 3 0.001 2 0.002 5*******残差失拟检验纯误差总误差平方和297.64 1.14 26.97 9.31 0.01 2.58 0.27 107.51 70.11 53.38 17.83 14.20 3.62 315.46 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16均方和33.07 1.14 26.97 9.31 0.01 2.58 0.27 107.51 70.11 53.38 2.55 4.73 0.91 5.22 0.072 1

表7 凝胶强度方差分析
Table 7 Analysis of variance of gel strength

注:**表示影响极显著(P<0.01);***表示影响高度显著(P<0.001)。

方差模型自由度9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16平方和258 300.00 3 676.10 1 368.43 515.53 0.59 424.36 8 375.91 145 200.00 80 660.39 1 632.53 18 979.00 13 291.13 5 687.86 277 300.00均方和28 701.14 3 676.10 1 368.43 515.53 0.59 424.36 8 375.91 145 200.00 80 660.39 1 632.53 2 711.29 4 430.38 1 421.97 P 值0.002 6 0.282 4 0.500 4 0.675 9 0.988 7 0.704 2 0.122 2 0.000 2 0.001 0 0.463 2 AC BC A2 B2 C2残差失拟检验纯误差总误差A B C AB F 值10.59 1.36 0.50 0.19 0.0002 0.16 3.09 53.56 29.75 0.60显著性********3.12 0.150 5

由表6~表7 可知,回归方程中各变量对响应值的显著性由F 值检验来判定,蒸煮损失率模型的F 值为12.99,P<0.01,凝胶强度模型的F 值为10.59,P<0.01,证明该模型极显著;而蒸煮损失率失拟检验中F 值为5.22,P>0.05,凝胶强度失拟检验中F 值为3.12,P>0.05,证明未知因素对试验结果影响较小,综上证明本试验的响应面试验可信度高。蒸煮损失率、凝胶强度的回归方程是重组马肉保水性、凝胶强度与重组马肉TG 优化工艺各参数的合适数学模型,即可以利用这两个回归方程确定重组马肉TG 的优化工艺。该试验的回归方程显著相关系数分别为蒸煮损失率R2=0.943 5、凝胶强度R2=0.931 6,说明该模型的相关性显著,可以用这两个回归方程分别对不同TG 反应条件下的重组马肉制品的蒸煮损失率、凝胶强度进行预测。

2.4.2 响应面曲面和等高线分析

响应面图形是响应值对试验因子ABC 所构成的三维空间的曲面图。通过模型方程所得的响应曲面如图7 和图8 所示。

图7 各因素的交互作用对蒸煮损失率的影响
Fig.7 Effect of interaction of various factors on cooking loss rate

图8 各因素的交互作用对凝胶强度的影响
Fig.8 Effect of interaction of various factors on gel strength

由图7~图8 可知,响应面均为开口向上及开口向下的凹、凸形曲线,说明蒸煮损失率存在极小值、凝胶强度存在极大值。

2.4.3 验证试验

在选取的各因素范围内,由Design Exper.V 8.0.6.1软件分析优化得到的重组马肉蒸煮损失率的TG 反应的最佳条件为TG 添加量0.50%、反应温度为40.79 ℃、反应时间为64.54 min,模型预测的蒸煮损失率为12.78%,测得实际值12.87%。马肉凝胶强度的TG 反应的最佳条件为TG 添加量0.51%、反应温度为39.24 ℃、反应时间为60.57 min,模型预测的凝胶强度为551.54 g,测得实际值549.04 g。蒸煮损失率和凝胶强度与理论预测值基本一致,说明回归方程与实际情况拟合较好,能够真实地反映筛选因素对重组马肉综合指标的影响,对重组马肉中TG 的反应条件具有指导意义。

2.5 海藻糖添加量对重组马肉保水性的影响

2.5.1 海藻糖添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响

海藻糖添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响如图9 所示。

图9 海藻糖添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响
Fig.9 Effect of trehalose addition on thawing loss rate and cooking loss rate of recombinant horse meat

由图9 可知,随着海藻糖添加量的增加,在海藻糖添加量为0%~1.0% 时,随着海藻糖添加量的增加,重组马肉的解冻损失率、蒸煮损失率均为降低趋势;在海藻糖添加量为1.0%时,蒸煮损失率、解冻损失率最低。然而当海藻糖的添加量大于1.0%之后,马肉的蒸煮损失率、解冻损失率反而上升。在1.0%的海藻糖添加量下,重组马肉具有较好的保水效果。海藻糖具有一定的保水能力,主要是由于糖类分子中的羟基会与肉品中的羟基发生反应,减少蛋白质分子间的聚集变性,因此海藻糖具有保水作用,但是过多的海藻糖会导致肉质的肌肉细胞间渗透压升高,肉水分流失加剧,解冻损失率、蒸煮损失率增加,致使肉的保水能力降低。

2.5.2 海藻糖添加量对重组马肉嫩度的影响

海藻糖添加量对重组马肉嫩度的影响如图10所示。

图10 海藻糖添加量对重组马肉嫩度的影响
Fig.10 Effect of trehalose addition on tenderness of recombinant horse meat

由图10 可知,海藻糖添加量在0%~1.0%时,随着海藻糖添加量的增加,嫩度逐渐下降,当海藻糖添加量为1.0%时,嫩度达到最低值498.03 g,在此添加量下,肉制品的嫩度最好;在1.5%、2.0% 的添加量时,嫩度分别为567.75、581.41 g,具有较好的品质;但在2.0%的添加量下,嫩度为885.67 g,此时重组马肉的嫩度最差。

2.6 柠檬酸钠添加量对重组马肉保水性的影响

2.6.1 柠檬酸钠添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响

柠檬酸钠添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响如图11 所示。

图11 柠檬酸钠添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响
Fig.11 Effect of sodium citrate addition on thawing loss rate and cooking loss rate of recombinant horse meat

由图11 可知,随着柠檬酸钠添加量的增加,马肉的解冻损失率及蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势,在柠檬酸钠添加量为0.2%时,解冻损失率和蒸煮损失率均最低。柠檬酸钠可有效抑制糖酵解途径,提高离子强度,使其偏离蛋白质等电点;能螯合二价金属离子,释放出羧基进而增加负电荷量。而过多的柠檬酸钠使得溶液的碱性增强,偏离肉品蛋白酶作用的适宜pH 值范围,使得蛋白酶分解蛋白质的能力有所减弱,肉制品的保水能力降低。

2.6.2 柠檬酸钠添加量对重组马肉嫩度的影响

柠檬酸钠添加量对重组马肉嫩度的影响如图12所示。

图12 柠檬酸钠添加量对重组马肉嫩度的影响
Fig.12 Effect of sodium citrate addition on tenderness of recombinant horse meat

由图12 可知,随着柠檬酸钠添加量的增加,重组马肉的嫩度呈先下降后上升的趋势,在柠檬酸钠添加量为0.2% 时,嫩度达到最低值472.32 g,在此添加量下,肉制品的嫩度最好;在0.2%~0.5%时,嫩度明显上升,说明适当添加量的柠檬酸钠有助于提高肉的保水能力,但过量易使得肉的嫩度变差,保水能力降低。综合试验结果认为较佳的柠檬酸钠添加量为0.2%。

2.7 山梨糖醇添加量对重组马肉保水性的影响

2.7.1 山梨糖醇添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响

山梨糖醇添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响如图13 所示。

图13 山梨糖醇添加量对重组马肉解冻损失率及蒸煮损失率的影响
Fig.13 Effect of sorbitol addition on thawing loss rate and cooking loss rate of recombinant horse meat

由图13 可知,随着山梨糖醇添加量的增加,重组马肉的解冻损失率及蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势,山梨糖醇添加量为4%时,解冻损失率及蒸煮损失率最低。然而当山梨糖醇的添加量大于4% 时,重组马肉的解冻损失率及蒸煮损失率反而有所上升。因此,山梨糖醇添加量在4%时,保水性最高。山梨糖醇能够结合自由水以及不易流动水,还能够在一定程度上与释放的结合水结合,从而达到保水的效果,但添加过量的山梨糖醇会抑制这一效果。

2.7.2 山梨糖醇添加量对重组马肉嫩度的影响

山梨糖醇添加量对重组马肉嫩度的影响见图14。

图14 山梨糖醇添加量对重组马肉嫩度的影响
Fig.14 Effect of sorbitol addition on tenderness of recombinant horse meat

由图14 可知,随着山梨糖醇添加量的增加,在0%~4%时,嫩度逐渐下降;山梨糖醇添加量在4%时,嫩度达到最小值224.96 g,在此添加量下,肉制品的嫩度最好;山梨糖醇添加量在0.5%时,嫩度略微上升,说明重组马肉制品添加4% 的山梨糖醇时,具有最好的品质。

综上,重组马肉制品在添加4%的山梨糖醇时,保水性及嫩度最佳,此时具有较高的品质。

3 结论

TG 添加在重组肉制品中不仅可以将碎肉黏接起来,避免原材料的浪费,进一步提高肉类产品的附加值,还能够通过蛋白质交联改善肉制品的口感、风味、组织结构等。通过响应面试验对重组马肉中TG 的反应条件进行预测及优化,得到实际生产的最佳条件为TG 添加量0.5%、反应温度为40 ℃、反应时间为60 min,再添加4% 的山梨糖醇,使经过处理的马肉样品呈现出较高的品质特性。经过验证,该模型的合理性和可靠性已得到充分证明。

本研究通过添加TG 对马肉重组,再添加山梨糖醇,可改善马肉的品质特性,研制出适应市场需要、可接受度高的马肉制品,对推进马肉产业化发展具有重要意义。但添加TG 与无磷保水剂对马肉贮存的稳定性及安全性等研究,还需在未来继续进行探讨。

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Effect of TG and Phosphorus-Free Water Retaining Agents on Quality Characteristics of Recombinant Horse Meat

WANG Zipeng1,ZHANG Bin2,JIANG Hong'an3,GU Xuemin1,MEI Jie1,MA Hui1,KONG Lingming1*
(1.Faculty of Food Science and Pharmacy,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000,Xinjiang,China;2.Xinjiang Yuanhang Food Co.,Ltd.,Changji 831100,Xinjiang,China;3.Yili West Horse Food Co.,Ltd.,Yili 835000,Xinjiang,China)

Abstract:In order to improve the quality characteristics of recombinant horse meat,the longest dorsal muscle of horse meat was used as the main raw material,and glutamine transaminase(TG)was added. The singlefactor combined with response surface test method was employed to study the optimal conditions of TG and explore the effect of different phosphorus-free water retaining agents on the quality of recombinant horse meat.The results showed that the optimal conditions of TG were TG addition amount of 0.5%,temperature of 40 ℃,and action time of 60 min. Under these conditions,the cooking loss rate of recombinant horse meat was 12.78%,and the gel strength was 549 g. As a result,the recombinant horse had high quality. The established response surface model could accurately predict the relationship between conditions of TG and quality of recombinant horse meat,and the relative error between the predicted value and the experimental value was small. The confidence was high. Under the optimal conditions of the TG,the addition of three different phosphorus-free water retaining agents was compared,and it was found that with the addition of 4% sorbitol,recombinant horse meat could obtain higher water retaining capacity and tenderness. The quality characteristics of horse meat could be improved by adding TG and phosphorus-free water retaining agents.

Key words:horse meat;glutamine transaminase;gel strength;water retaining capacity;quality characteristics

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.20.006

基金项目:新疆维吾尔自治区科研计划项目(2022A02013-3);新疆伊犁马产业集群项目(2023xjmlt-z-10)

作者简介:王梓棚(1999—),男(汉),硕士研究生在读,研究方向:食品加工与安全。

*通信作者:孔令明(1976—),男(汉),教授,博士,研究方向:粮油及蛋白质加工。

引文格式:

王梓棚,张斌,蒋洪安,等.TG 与无磷保水剂对重组马肉品质特性的影响[J].食品研究与开发,2024,45(20):42-52.

WANG Zipeng,ZHANG Bin,JIANG Hong'an,et al. Effect of TG and Phosphorus-Free Water Retaining Agents on Quality Characteristics of Recombinant Horse Meat[J].Food Research and Development,2024,45(20):42-52.

加工编辑:张岩蔚

收稿日期:2023-08-01