畜产品

1肉类嫩化酶及其在肉类加工中的应用进展摘要：综述了肉类嫩化酶的种类及作用，并进一步探讨了其在肉产品加工中的应用情况，同时对肉类嫩化酶的发展趋势作一展望。关键词：肉类嫩化酶；应用；展望伴随着第四次工业革命的到来，在有机领域里，生物工程将起到主导作用，将生物工程引入到食品工程中来，最主要的是酶的应用和发酵工程。目前，肉类嫩化的方法有宰前嫩化、自然成熟嫩化、电刺激嫩化、机械嫩化、酶激活剂嫩化以及酶法嫩化等。从目前应用效果来看，采用蛋白酶嫩化剂的工艺较为先进。它可在适当温度条件下，降解蛋白质中某些肤键，提高肉类嫩度。所用时间短、条件温和、方法简便，可显著提高肉类成品率、保质期及经济效益，且可减少浪费。一、嫩化酶的种类对肉类起嫩化作用的主要有内源嫩化酶和外源嫩化酶。内源嫩化酶存在于肌肉组织中，对肌原纤维和结缔组织蛋白质的削弱和分解起着重要作用。表1为肌肉中存在的与嫩化有关的蛋白酶[1]。表1肌肉中存在的与嫩化有关的蛋白酶种类名称活性PH范围钙蛋白酶I(u钙蛋白酶)6.5～8.0钙蛋白酶Ⅱ(m钙蛋白酶)6.5～8.0非溶酶类胰蛋白酶6.5～8.0体酶糜蛋白酶6.5～8.0复合催化蛋白酶8.5～10.5高分子质量蛋白酶7.0～9.0组织蛋白酶B3.0～6.0组织蛋白酶D2.5～5.0溶酶组织蛋白酶H5.0～7.0体酶水解酶H7.0～8.5组织蛋白酶L3.0～6.0类组织蛋白酶3.0～6.01.1内源嫩化酶近几年国外对内源嫩化酶的研究较多，特别在对动物屠宰后的尸僵过程中肌肉内发生的生化变化进行了很深入的研究。MAIlian等（2001）研究了钙蛋白酶在绵羊肉嫩化过程中的作用，认为对LD（背最长肌)的嫩化起作用的是钙蛋白酶1，3，而非钙蛋白酶2。SJung等(2000）研究了高压对绵羊肌肉中的溶酶体蛋白酶的影响[2]。国内对内源嫩化酶的认识比较晚，研究也很少，只有王惠听、2杜敏等(1994)分别对钙（激活）蛋白酶和组织蛋白酶的特性、作用机理以及应用等方面进行过综述。1.2外源嫩化酶外源嫩化酶可以分为植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶。可将肌肉中的肌纤维蛋白、胶原蛋白、肌动球蛋白以及弹性蛋白水解成氨基酸。表2为各种常用外源嫩化酶的性质。表2各种外源嫩化酶的性质酶最适PH等电点/PI最适温度/℃木瓜蛋白酶5.08.7565菠萝蛋白酶6～89.3555无花果蛋白酶5.79.065称猴桃蛋白酶5～7—60生姜蛋白酶——60胰蛋白酶8.0—60胃蛋白酶5.0—60胰弹性蛋白酶8.09.543弹性蛋白酶7.2～11.75.8～10.650中性蛋白酶7～8—40国内对通过动物内脏提取弹性蛋白酶、胰酶、激肤释放酶以及其它酶制剂进行了大量的研究[3]。而在微生物蛋白酶的提取方面，颜子颖等(1995)对芳香黄杆菌产弹性蛋白酶用亲和色谱法进化酶的分离提取和纯化作了研究，显示了广阔的发展空间，特别是在植物蛋白酶的分离提取方面，各种膜分离技术均已得到成功运用。国外对嫩化酶的分子结构及其催化动力学有深入的研究。FLecaillc等（1999）对Papain的S2位点的特异性进行了研究。SEsirada等（1999）分别对Papain，CathepsinB（组织蛋白酶B)，CathepsinL(组织蛋白酶L)抑制作用的亲和性和动力学特性进行了研究[4]。KeitaMatsmoto等（1999）研究了PapainX射线的晶体结构，并研究了它与组织蛋白酶络合在一起时，底物的专一性和抑制因子的活性。Du-sanTurk等(1998)对Papain底物结合位置进行了研究。二、嫩化酶在畜产品加工业中的应用目前，已用于商业的肉类嫩化剂在欧美主要为植物蛋白水解酶，如木瓜蛋白酶(Papain)、菠萝蛋白酶(Bromelain)、无花果蛋白酶(Ficin)。除此之外，动物蛋白酶如胰酶(Trypsin)、胶原酶(C:ol-la-genase)，微生物蛋白酶如枯草杆菌蛋白酶、米曲霉蛋白酶、弹性蛋白酶等正处于研究试验阶段[5]。2.1蛋白酶作为嫩化剂在肉类加工中的利用蛋白酶作为食品工业添加剂可用来改善食品质量。以蛋白酶配制成嫩化剂用来有效地促进肉类在加工中的嫩化。老龄动物屠宰后，经过烧煮会变得口感粗3糙坚硬，从而会导致这样的原料肉难以加工，且口感很差，质量下降。20世纪80-90年代用于肉类嫩化的主要是蛋白酶和食盐等。20世纪80-90年代曾经对木瓜蛋白酶的作用与嫩化剂效力之间的关系作了大量系统的研究工作，食品科学家们根据大量肉品感官鉴评和肉品物理性质(比如嫩度、剪切力等)的研究，充分肯定了以木瓜蛋白酶为主要成分的肉类嫩化剂的嫩化效果。研究结果还表明，适合于配制肉类嫩化剂的蛋白酶必须具有相当高的耐热性(热稳定性)，这是由于肉品在蒸煮期间，随着温度的逐渐升高，在木瓜蛋白酶还未失去活性前需充分发挥作用。过高温度的烧煮会导致肉类结缔组织中的胶原蛋白质和弹性蛋白质变性，而木瓜蛋白酶在60～75℃时，能够使胶原蛋白质快速增加溶解度。2.2番木瓜蛋白酶的应用为了提高肉类嫩度，国外采用向畜肉静脉注射番木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶，或宰后注射黄油、植物油、磷酸盐、食盐等，可以显著地改善畜肉的嫩度。这种方法开始在牛肉嫩化中应用较多，而后在猪与禽肉上也广为应用。20世纪80年代后期，利用番木瓜酶改变肉类口感和滋味应用为主，经过番木瓜酶处理的牛肉、猪肉、禽肉可以变得鲜嫩可口。番木瓜酶是从番木瓜中提取的一种天然蛋白酶。番木瓜蛋白酶的耐热性较强，pH和温度适用范围较宽，生产成本较低。番木瓜蛋白酶在80℃维持40分钟，达到活力半衰期。而菠萝蛋白酶在45℃以上20分钟，就明显失活，只有在35～45℃比较适宜。而适于肉类嫩化的蛋白酶，应当具有较高的耐热性。肉类胶原蛋白在60℃以上开始变性，在70℃左右断裂最多。所以，在肉类嫩化中，使用最多的是番木瓜蛋白酶。目前，使用番木瓜蛋白酶嫩化肉类的方法，主要有两种：（1）酶粉嫩肉法通常将粉末状番木瓜蛋白酶匀称地撒在肉块上，或者将肉块浸泡在液态番木瓜蛋白酶中，一般经10分钟，即可烹煮。（2）宰前注射法在畜禽屠宰前20-30min，由颈静脉注入，通过血液循环均匀分布到机体各部位，以逐步破坏肌肉组织的胶原纤维，以增加肉类鲜嫩度。用木瓜蛋白酶肌肉注射也可以达到同样的效果。屠宰分割后的畜禽肉在贮藏过程中，木瓜蛋白酶在肉中处于静止状态。在烧煮加热时，温度达到酶促反应的适温，使酶活化增进了肉的嫩度。2.3猪胰酶对鸡腿嫩化与提高碎肉利用率的应用利用猪的胰脏提取粗制胰酶的方法:新鲜猪胰脏除去脂肪，匀浆后，按照胰脏∶乙醇∶水为1∶1∶3比例混合，在4℃条件下放置3天，并不定时进行几次搅拌，以纱布过滤，即得胰酶粗提取液，再加入适量盐酸进行酶原激活，并采用Folin—试剂测定提取液的蛋白质粗含量为11.8mg/mL左右，蛋白酶活性测定结果为13.01(单位L/mg蛋白)左右，然后放冰箱中保存备用。研究证明，粗制胰酶可以显著提高肉的水解率、可分解肌原纤维、破坏肌纤维的Z线和H带，4对肉起到软化作用。在用胰酶对肉品进行嫩化处理时，胰酶粗提液可随溶液进入肌间，配合组织中的蛋白酶(包括胶原酶)分解肌间结缔组织的胶原纤维，破坏结缔组织机构，使肉软化；同时酶液中的蛋白酶也可作用于肌纤维裂解部分肌细胞组合蛋白，释放出多肽、氨基酸等，可以使肉鲜味增加，它分解破坏Z线，引起H带变化，促进肉品软化。酶解作用使肉中的17种水溶性氨基酸和水溶性钙、磷、锌、铜、铁明显地增多，显著改进肉品的风味与营养。经过酶处理的肉仍可保持一级鲜度，pH值和感官指标正常，可全面提高肉品利用价值。三、展望随着物理学、生物学和化学的发展，在酶的制备、提取、分离、纯化、固定化和微胶囊化等方面将会出现更先进的方法，为植物蛋白酶的生产带来机遇。随着基因工程和发酵工程的深人发展，将会通过转基因技术对动物肌肉酶和外源嫩化酶进行操纵和控制，生产出更多的活力高、专一性强、安全性高和容易调控的微生物嫩化酶。酶工程技术的应用可以制造出廉价的嫩化酶;同时酶的回收率将会大大提高，提高重复利用率;肉类工业也将有足够的空间支持酶的新技术发展，各种混合酶制剂和特殊酶制剂将出现，肉类激光产品将呈多样化发展。参考文献[1]G.A.TuckerL.F.J.Woods著，李雁群肖功年译.中国轻工业出版社，2002.[2]JungS，TaylorRG.Highpressureeffectsonlysosomeintegrityandlysosomalenzymeactivityinbovinemuscle[J].JoumalofAgriculturalandFoodChemistry，2000，48(6):2467-2471.[3]周祖荫.激肽释放酶、弹性蛋自酶和糜胰蛋自酶联产研究[J].中国生化药物杂志，1992(3):33-36.[4]EstradaS，BjorkI.ThecontributionofN-terminalregionresiduesofcystatinA(stefinA)totheaffinityandkineticsofinhibitionofpapain，cathepsinB，andcathepsinL[J]Biochemistry，1999.38(22):7339-7345.[5]徐为民.嫩化酶的研究进展[J].肉类工业，2001(10):45-47.