酶制劑在肉類嫩化加工中的應用進展

酶制劑在肉類嫩化加工中的應用進展肉類生產是畜牧業(yè)生產地主要部分，肉的嫩度是最重要的感官指標，它是消費者評價肉質優(yōu)劣最常用的指標，肉的嫩度可劃分為由肌原纖維變化造成的肌動球蛋白硬度和由于結締組織變化造成的背景硬度。目前，肉類嫩化得方法有宰前嫩化、自然成熟嫩化、電刺激嫩化、機械嫩化、酶激活劑嫩化以及酶法嫩化等方法，從目前的效果來看，采用蛋白酶嫩化劑的工藝較為先進，它可在適當?shù)臏囟认?，降解蛋白質中某些膚鍵，提高肉的嫩度，并且所用時間短，條件溫和，方法簡便，能顯著提高肉的成品率、保質期及經濟效益。本文對嫩化肉的酶系統(tǒng)及其應用介紹如下。1酶系統(tǒng)嫩化得研究現(xiàn)狀對肉類嫩化作用的酶主要有內源嫩化酶和外源嫩化酶。內源嫩化酶存在于肌肉組織中對肌原纖維和結締組織蛋白質削弱和分解有著重要作用。1.1內源酶系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)近幾年國外對內源酶的研究就很多，特別在對動物屠宰后的尸僵過程中發(fā)生生化變化進行了很深入的研究。Guroff于1964年首先發(fā)現(xiàn)在大鼠小腦可溶性組分中存在一種可被鈣離子激活的中性蛋白酶。Daytion等于1976年純化了該酶。后來，人們又先后從心肌、肝臟等組織中提取獲得［1］。當時被稱為鈣激活因子，也稱其為依鈣蛋白酶。1981年被命名為EC3.4.22.17，即現(xiàn)在人們稱的鈣蛋白酶。Calpain系統(tǒng)主要包括Calpain和鈣蛋白酶抑制蛋白，還包括鈣蛋白酶激活蛋白。1.2內源嫩化酶嫩化機理內源嫩化酶主要是鈣蛋白酶體系，是降解蛋白致使肉品嫩化的最關鍵酶。它由鈣依賴性半胱氨酸蛋白酶的同工酶和其抑制劑鈣蛋白酶抑制蛋白所組成。內源嫩化酶存在于肌肉組織中，對肌原纖維和結締組織蛋白質削弱和分解起著重要作用。在一定條件下，蛋白酶能分解肉的肌原纖維和結締組織的蛋白質，甚至包括彈性蛋白及膠原蛋白，使蛋白質的各級空間結構發(fā)生變化，部分肽鍵斷裂，肉料吸水膨脹，質地變嫩，風味改善［2,3］。鈣蛋白酶是一種中性依鈣蛋白酶，最適PH7.5，最佳溫度25。以4］。它存在于肌原纖維Z盤附近及肌質網膜上。在動物被屠宰后，隨著ATP的消耗，肌質網小泡體內積蓄的鈣離子被釋放出來，激活了鈣蛋白酶，將肌原纖維蛋白分解，從而促進了肉的嫩化⑸。大量研究證明，宰后肉的嫩化主要由于鈣蛋白酶的激活后，作用于肌原纖維蛋白，具體表現(xiàn)為在以下方面。1.2.1對聯(lián)結蛋白和半肌動蛋白的降解，使肌原纖維I帶和Z盤結合變弱或斷裂。1.2.2對肌間線蛋白和絲蛋白和Costameres的降解。肌間線蛋白和絲蛋白起著固定肌原纖維的作用，Costameres蛋白起著連接肌原纖維和肌膜的作用。1.2.3對肌鈣蛋白的降解，從而促進了肉嫩度的提高。2外源酶系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀2.1外源酶系統(tǒng)概況外源嫩化酶系統(tǒng)可以分為植物蛋白酶、動物蛋白酶和微生物蛋白酶，它能將肌肉中的肌纖維蛋白、膠原蛋白、肌動蛋白以及彈性蛋白水解成氨基酸。現(xiàn)代食品加工新技術的發(fā)展與運用，為外源嫩化酶的分離提取和純化提供了廣闊的發(fā)展空間，特別是在植物蛋白酶的提取方面，各種膜分離技術都已成功得到運用。劉葉青等用絮凝和超濾技術純化了木瓜蛋白酶，結果表明，PH值為5.0-5.5時，既解決了膜易污染的問題，又使木瓜蛋白酶得到了純化，同時有利于超濾技術的提高。李興等用TIO2吸收及超濾法部分純化菠蘿蛋白酶，最后得到的酶的比活力達911u/mg?；盍厥章蕿?4%，純化倍數(shù)回。國內在通過動物內臟提取彈性蛋白酶、胰酶、激膚釋放酶，以及其它酶制劑進行了大量的研究。而在微生物蛋白酶的提取方面，顏子疑等對芳香黃桿菌產彈性蛋白酶用親和色譜法進化酶的分離提取和純化提供了廣闊的發(fā)展空間，特別是在植物蛋白酶的提取方面，各種膜技術都已成功得到運用。而國外則對嫩化酶的分子結構以及催化動力學有深入研究。LecailleF等對Papain的S2位點的特異性進行了深入的研究。EstradaS等分別對Papain,CathepsinB（組織蛋白酶B）,CathepsinL（組織蛋白酶L）的抑制作用的親和性和動力學特性進行研究。KeitaMatsumoto等研究了Papain的X射線的晶體結構，并研究了它與組織蛋白酶絡合在一起時，底物的專一性和抑制因子的活性。Du-sanTurk等對Papain的底物結合位置進行了研究。2.2 外源酶系統(tǒng)嫩化機理酶嫩化法又稱外源酶嫩化法，蛋白酶是一種專門水解蛋白質的水解酶。一定條件下，蛋白酶能分解肉的肌纖維，結締組織的蛋白質，甚至包括彈性蛋白及膠原蛋白，使蛋白質的各級空間結構發(fā)生變化，部分肽鍵斷裂，肉料吸水膨脹，質地變嫩，風味改變。在使用方法上有宰前處理法和表面浸漬處理法，宰前處理法是注射酶制劑到動物的血管系統(tǒng)的宰前短時間內，使酶在胴體重均勻分布，打到嫩化效果。一種工藝采用此種方法活體注射酶嫩化得。表面處理浸漬法是動物宰后利用酶化處理。外加酶的量因不同切割法而異，課采用粉狀酶制劑和液體溶液［7］。工業(yè)上使用外源酶嫩化法，存在嫩化劑均衡不透的問題，國外采用將含有此酶的溶液于冷凍脫水或脫水的肉類接觸，有較好的滲透性，使用的酶類包括有植物性蛋白酶、微生物蛋白酶、動物性蛋白酶。目前主要為植物性蛋白酶，較廣泛的為木瓜蛋白酶。3酶在肉類嫩化中的應用目前已用于商業(yè)的肉類嫩化劑在歐美主要為植物蛋白水解酶，如木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶。除此之外，動物蛋白酶如胰酶、膠原酶、微生物蛋白酶如枯草桿菌蛋白酶、米曲霉蛋白酶、彈性蛋白酶等正處于研究、實驗之中。3.1蛋白酶作為嫩化劑在肉類加工中的利用蛋白酶作為食品加工添加劑可用來改善食品品質。以蛋白酶配制成嫩化劑，用來有效的促進肉類在加工中的嫩化。屠宰老齡東區(qū)所獲得的肉，經過燒煮會變的口感粗糙堅硬，導致原料肉難以加工，口感變差，質量下降8］。20世紀八九十年代用于肉類嫩化，主要成分是蛋白酶和食鹽等，當時使用最多、作用最穩(wěn)定的蛋白酶是木瓜蛋白酶，研究人員首對木瓜蛋白酶的作用和嫩化劑的效力之間的關系進行了大量系統(tǒng)的研究工作，食品科學家們根據大量肉品感官鑒評核肉品物理性質等的研究，充分肯定了以木瓜蛋白酶為主要成分的肉類嫩化劑的嫩化效果。研究工作還表明，適合于配制肉類嫩化劑的蛋白酶必須具有相當高的耐熱性，這是由于嫩化劑比較充分的發(fā)揮作用是肉品被蒸煮的期間，隨著溫度的逐漸升高在木瓜蛋白酶還未失去活性的階段發(fā)揮作用［9］。3.2畜禽木瓜蛋白酶宰前嫩化增味注射法為了提高肉類嫩度，國外采用向肉蓄靜脈注射木瓜蛋白酶或菠蘿蛋白酶，或宰后注射黃油、植物油、磷鹽酸、食鹽等辦法，以顯著改善蓄肉的嫩度。這種辦法開始在牛肉嫩化中應用廣泛，不久轉化在豬和蓄肉中。番木瓜酶是從番木瓜中提取的一種天然蛋白酶。在畜禽屠宰前20分-30分，由勁靜脈注入，通過血液循環(huán)作用時期均勻分部到肌體各部位。以逐步破壞肌肉組織的膠原纖維，使肉增加了鮮嫩度［10］。用木瓜蛋白肌肉注射，也可以達到同樣的目的。屠宰分割后的畜禽肉在貯藏中，木瓜蛋白酶在肉中處于靜止狀態(tài)。在以后進行燒煮加熱時，溫度達到酶促反應的溫度時，使酶活化，增進了肉的嫩度。4展望隨著物理學、生物學和化學的發(fā)展在酶的制備、提取、分離、純化、固定化微膠囊化等方面將會出現(xiàn)更先進的方法，為植物蛋白酶的生產帶來機遇。隨著基因工程和發(fā)酵工程的深入發(fā)展，將會