添加谷氨酰胺轉氨酶對鲊廣椒肉丸品質的影響

鄒金，羅晶晶，王玉榮，王強，張振東，郭壯

（湖北文理學院食品科學技術學院鄂西北傳統發酵食品研究所，湖北襄陽441053）

作為極具西南地區少數民族特色的傳統發酵食品，鲊廣椒以玉米粉和紅辣椒為主要原料，在乳酸菌的作用下發酵而成[1]。雖然鲊廣椒具有廣泛的食用人群，但目前尚無較為成熟的產業化產品。肉丸因制作工藝簡單和食用多樣化而深受消費者喜愛，目前報道的有玉米膳食纖維保健肉丸[2]和紫蘇籽肉丸[3]等多種產品形式。在前期研究中，本課題組論證了鲊廣椒肉丸制作的可行性，但發現制作的產品存在色澤暗淡和硬度小的不足。

作為一種催化蛋白質分子內與分子間交聯反應的生物酶，谷氨酰胺轉氨酶（glutamine transaminase，TG酶）可以促進蛋白質形成緊致的凝膠結構，增強對基質內水分的束縛力，且因具有粘合力極強、pH值穩定性好和熱穩定性強的特點而被廣泛應用于肉制品和乳制品加工等領域[4-6]。

本研究按照0.33%、0.67%和1.0%的質量比將TG酶與鲊廣椒和豬肉糜進行混合，在鲊廣椒肉丸制備的基礎上，使用電子舌、色度儀、質構儀及核磁共振與成像分析儀對肉丸滋味、色澤和質構指標進行了數字化評價，并對其水分遷移情況進行了探討，以期為后續鲊廣椒肉丸品質的改善和產業化生產提供數據支撐和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬后腿瘦肉、肥膘：襄陽市萬山農貿市場；鲊廣椒：鄂西北傳統發酵食品研究所制作；老抽、蔥酥、食鹽、白糖、味精：自襄陽市武商量販超市；5-呈味核苷酸二鈉：星湖生物科技股份有限公司；肉香王香精（食品級）、復配水分保持劑（食品級）：連云港西都生化有限公司；谷氨酰胺轉胺酶（100 U/g）：泰興市東圣食品科技有限公司；金龍魚食用調和油：益海嘉里糧油工業有限公司；氯化鉀、乙醇：西隴科學股份有限公司；酒石酸：天津市光復精細化工研究所。

LD-Y300A高速萬能粉碎機：上海頂帥電器有限公司；ZICA12多功能絞肉灌腸機：臨沂佰斯特食品機械有限公司；BPC-150F生化培養箱：上海一恒科學儀器有限公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋：金壇市城東新瑞儀器廠；BS224S電子天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；UltraScan PRO全自動多功能色度儀：美國Hunterlab公司；NMI20-025V-I型核磁共振成像分析儀：上海紐邁電子科技有限公司；LXJ-IIB型低速大容量多管離心機：上海安亭科學儀器廠；SA 402B味覺分析系統：日本Insent公司；TA.XT Plus物性測試儀：英國Stable Micro System公司；PGJ-10-AS純水儀：武漢品冠儀器設備有限公司；8411型電動振篩機：上虞市道墟星峰儀器廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 鲊廣椒肉丸的制作工藝流程

根據陳奕岑等的方法做適當修改[7]，主料與輔料添加量如下：瘦肉糜559.36 g、肥肉糜139.24 g、復配水分保持劑2.16g、5-呈味核苷酸二鈉0.44 g、食鹽14.56g、白糖12.88 g、味精2.56g、肉香王香精1.6g、老抽4.32g、蔥酥17.12 g、鲊廣椒72 g和冰水48 g。TG酶添加量（質量分數）分別為：0.33%、0.67%和1.0%，同時設置空白對照組。

取新鮮洗凈瀝干的豬后腿瘦肉，在去除可見結締組織的基礎上將其攪打成糜備用。肥膘去皮攪打成糜備用，鲊廣椒粉碎過80目篩網備用。將瘦肉糜、肥肉糜與輔料混合拌勻，均分為4份，然后加入TG酶攪拌均勻，于37℃進行40 min保溫處理后制成直徑為2 cm的肉丸，并置于55℃中水煮定型3分鐘后，于98℃中水煮5 min，冰水冷卻至常溫制得鲊廣椒肉丸。

1.2.2 TG酶添加對鲊廣椒肉丸滋味影響的評價

稱取切碎的鲊廣椒肉丸50g于燒杯中，加入100mL蒸餾水混合，4℃浸泡12小時后過濾，濾液備用。傳感器活化后，參考王玉榮等的方法對浸泡液各滋味指標進行測定[8]。CAO、AE1、COO、AAE和CTO測試傳感器分別在肉丸浸泡液和參比溶液中測得電勢Vs和Vr，兩者的差值即為酸、澀、苦、鮮和咸味的基本味，經洗滌后COO、AE1和AAE測試傳感器在參比溶液中測得電勢Vr'，其與Vr的差值即為苦、澀和鮮味回味的相對強度值。以不添加TG酶的鲊廣椒肉丸為對照組，并將其各滋味指標相對強度定義為0，每組肉丸重復測試4次，取后3次數據納入分析。

1.2.3 TG酶添加對鲊廣椒肉丸色澤影響的評價

校正色度儀，參考王金路的方法對不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸明亮度（L*）、紅綠度（a*）和黃藍度（b*）指標進行測定[9]，每組鲊廣椒肉丸重復測試6次，色差計算公式如下：

式中：ΔL*、Δa*和Δb*分別為處理組和對照組樣品明亮度、紅綠度和黃藍度的差值。

1.2.4 TG酶添加對鲊廣椒肉丸保水性影響的評價

參考張明成等的方法并做適當修改[10]。肉糜保溫結束后，首先稱取成型的鲊廣椒肉丸質量，記為m1；在經定型、水煮和冷卻工藝處理的基礎上，再次對吸干表面水分的鲊廣椒肉丸進行稱重，記其質量為m2；然后將完成二次稱重的鲊廣椒肉丸置于-20℃凍藏12 h，對在室溫下解凍并吸干表面水分的鲊廣椒肉丸進行第3次稱重，記其質量為m3，鲊廣椒肉丸蒸煮和凍融損失率計算公式分別為：

1.2.5 TG酶添加對鲊廣椒肉丸質構影響的評價

參考方媛媛等的方法[11]并做適當修改。將鲊廣椒肉丸切成長方體（2 cm×1 cm×1 cm）后置于基座工作臺上，選擇P/100探頭，使用質構儀的全質構（texture prafile analysis，TPA）模式對肉丸硬度、粘性、彈性、膠著性、粘聚性、回復性和咀嚼度指標進行測定，設置參數如下：測試前速度1.5 mm/s；測試速度1 mm/s；測試后速度1 mm/s；壓縮比45%；2次下壓時間間隔5s；觸發力5g。每組肉丸重復測試6次，取其平均值并計算標準差。

1.2.6 TG酶添加對鲊廣椒肉丸水分遷移影響的評價

參考Han等的方法做適當修改[12]。稱取10 g食用油對核磁共振與成像分析儀進行校正得到O1（射頻信號頻率偏移量）和P1（90度射頻脈寬），繼而將切成長方體（2 cm×1 cm×1 cm）的鲊廣椒肉丸稱重后置于核磁管中，利用 CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）脈沖序列采集每組鲊廣椒肉丸水分中的1H信號。信號采集后，利用T2_InvfitGeneral軟件對信號進行反演，得到鲊廣椒肉丸水的T2弛豫譜，每組肉丸重復測試4次。

校正參數：隊列為Q-FID（硬脈沖序列）；射頻信號頻率主值為20 MHz；模擬增益為20 db；數字增益為3；前置放大增益為0；射頻信號頻率偏移量為534 784.11 Hz；射頻延時為0.08 ms；90度射頻脈寬為4.48 μs；接收機帶寬為 100 kHz；采樣點數為 1 024；重復采樣次數為2；重復采樣等待時間為2 000 ms。

測試參數：隊列為Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列；測定溫度（32.00±0.01）℃；射頻信號頻率主值為20 MHz；模擬增益為20 db；數字增益為3；前置放大增益為1；射頻信號頻率偏移量為534 784.11 Hz；射頻延時為 0.25 ms；90度射頻脈寬為 4.48 μs；180度射頻脈寬為10.48 μs；接收機帶寬為100 kHz；采樣點數為100 004；重復采樣次數為4；回波時間為0.200 ms；回波個數為5 000；重復采樣等待時間為2 500 ms；信噪比=470.96。

1.3 數據分析

使用方差分析（analysis of variance）對不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸滋味、色澤、保水性和質構進行顯著性分析，使用基于非加權組平均法（unweighted pairgroup method with arithmetic means，UPGMA） 聚類分析對不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸品質整體差異進行評價。使用Matlab 2010b軟件進行數據分析，使用Origin 8.5軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 TG酶添加對鲊廣椒肉丸滋味的評價

鲊廣椒作為一種以乳酸菌為優勢菌進行發酵形成的傳統食品，將其應用于肉丸中，賦予了肉丸極具特色的滋味。本研究采用步驟1.2.2中的方法測定不同處理鲊廣椒肉丸滋味指標的相對強度值，進而探討了添加TG酶是否會影響鲊廣椒肉丸的滋味，其結果如表1所示。

表1 TG酶添加對鲊廣椒肉丸滋味的影響Table 1 Effect of addition of glutamine transaminase on the taste of Zhaguangjiao meatball

由表1可知，添加TG酶對鲊廣椒肉丸酸味、澀味、鮮味和苦的回味無顯著性影響（P>0.05），而添加量僅為0.33%時，即可使鲊廣椒肉丸苦味、咸味和澀味回味發生顯著性變化（P<0.05）。有研究表明，在使用電子舌測定兩個食品滋味指標時，若二者在同一指標上相對強度值差值小于1，則其差異無法通過感官鑒評法予以分辨[13]。由此可見，使用TG酶雖然對鲊廣椒肉丸部分滋味指標有影響，但其差異性不足以通過感官鑒評區分。

2.2 TG酶添加對鲊廣椒肉丸色澤影響的評價

色澤是影響消費者對鲊廣椒肉丸喜愛程度的重要指標，本研究使用色度儀對不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸明亮度、紅綠度和黃藍度進行測定，并計算色差，其結果如表2所示。

表2 TG酶添加對鲊廣椒肉丸色澤的影響Table 2 Effect of addition of glutamine transaminase on the color of Zhaguangjiao meatball

由表2可知，TG酶添加量為0.67%時可顯著提高肉丸的黃藍度（P<0.05），達到1.0%時可顯著提高肉丸的白度（P<0.05），而添加TG酶對鲊廣椒肉丸紅綠度無顯著影響（P>0.05）。由表2亦可知，隨著TG酶添加量的增大，肉丸與對照組的色差值逐漸增大。

2.3 TG酶添加對鲊廣椒肉丸保水性影響的評價

通過測定鲊廣椒肉丸的蒸煮和凍融損失率，本研究探討了添加TG酶對鲊廣椒肉丸保水性的影響，其結果如圖1所示。

圖1 TG酶添加對鲊廣椒肉丸保水性的影響Fig.1 Effect of addition of glutamine transaminase on the waterholding capacity of Zhaguangjiao meatball

由圖1可知，當TG酶添加量為0.33%和0.67%時，鲊廣椒肉丸的蒸煮損失率與對照組差異不顯著（P>0.05），而當添加量達到1.0%時，肉丸的蒸煮損失率顯著減小（P<0.05）。究其原因可能在于鲊廣椒中富含的大量淀粉在水煮過程中吸收水分，從而使鲊廣椒肉丸熟制后的質量增大。TG酶催化肉制品中的蛋白質分子發生共價交聯反應，形成了牢固的網絡結構，使得淀粉在蒸煮過程中吸水率下降，從而導致了肉丸蒸煮損失率降低。此外，TG酶添加對鲊廣椒肉丸凍融析水率無顯著影響（P>0.05）。

2.4 TG酶添加對鲊廣椒肉丸質構影響的評價

由于TG酶具有催化蛋白質發生交聯反應的作用[14]，在完成TG酶添加對鲊廣椒肉丸保水性評價的基礎上，本研究進一步使用質構儀探討了添加TG酶是否會影響鲊廣椒肉丸的質構，其結果如表3所示。

表3 TG酶添加對鲊廣椒肉丸質構的影響Table 3 Effect of addition of glutamine transaminase on the texture of Zhaguangjiao meatball

由表3可知，TG酶添加量為0.33%時即可顯著降低鲊廣椒肉丸的粘性（P＜0.05），達到0.67%時鲊廣椒肉丸的膠著性、粘聚性和回復性顯著增大（P＜0.05），而達到1.0%時鲊廣椒肉丸的硬度和咀嚼度顯著增大（P＜0.05）。此外，添加TG酶對鲊廣椒肉丸彈性無顯著影響（P＞0.05）。

2.5 TG酶添加對鲊廣椒肉丸水分遷移的評價

本研究進一步采用低場核磁共振技術對鲊廣椒肉丸中水分的分布及遷移情況進行了分析，不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸T2弛豫譜圖如圖2所示。

圖2 不同TG酶添加量鲊廣椒肉丸T2弛豫譜圖Fig.2 Effect of addition of glutamine transaminase on T2relaxation spectra of Zhaguangjiao meatballs

由圖2可知，鲊廣椒肉丸T2弛豫譜有5個峰。肉制品中不易流動水大部分分布在蛋白凝膠空隙中，弛豫時間在35 ms左右；其余水分則為在肉中可自由流動的自由水和與蛋白質結合的結合水，弛豫時間分別在200 ms～350 ms和0～5 ms以內。任小青通過探討冷藏時間對不同包裝豬肉糜弛豫時間的影響[15]，發現肉制品中的水分分為 3 大類：結合水（0 ms＜T2＜10 ms）、不易流動水（10ms≤T2＜100ms）和自由水（T2≥100ms），該試驗結果與本研究相同。值得一提的是，因與蛋白質結合緊密程度不同，鲊廣椒肉丸中結合水在T2弛豫譜中呈現3個峰，其中按結合強弱依次分為化合水、鄰近水和多層水[16]。TG酶添加對鲊廣椒肉丸水分T2弛豫時間的影響如圖3所示。

圖3 TG酶添加對鲊廣椒肉丸水分T2弛豫時間的影響Fig.3 Effect of addition of glutamine transaminase on T2 relaxation time of water of Zhaguangjiao meatballs

由圖3可知，鲊廣椒肉丸中結合水與不易流動水的弛豫時間并不隨著TG酶添加量的增大而發生顯著性變化（P＞0.05），添加0.33%、0.67%和1.0%的TG酶均可顯著縮短自由水的弛豫時間（P＜0.05）。究其原因可能在于TG酶催化鲊廣椒肉丸中的蛋白質分子，使其形成穩固的結構，并增強對肉丸內水分的束縛力，進而使得自由水弛豫時間縮短。添加TG酶對鲊廣椒肉丸各類型水分相對含量的影響如圖4所示。

圖4 TG酶添加對鲊廣椒肉丸各類型水分相對含量的影響Fig.4 Effect of addition of glutamine transaminase on the relative abundance of water in Zhaguangjiao meatball

由圖4可知，鲊廣椒肉丸中90%以上水為不易流動水，結合水占6%左右，而自由水不足3%。由此可見，鲊廣椒肉丸的質構主要受不易流動水的影響。此外，TG酶的添加可降低鲊廣椒肉丸中自由水的含量。

2.6 TG酶添加對鲊廣椒肉丸整體品質的影響

在對鲊廣椒肉丸滋味、色澤、保水性和質構進行差異性分析的基礎上，本研究使用聚類分析法對不同處理組鲊廣椒肉丸的整體品質進行了評價，其結果如圖5所示。

圖5 基于UPGMA聚類的TG酶添加對鲊廣椒肉丸品質影響的評價Fig.5 Effect of addition of glutamine transaminase on the product quality of Zhaguangjiao meatball based on the UPGMA

由圖5可知，添加0.33%TG酶的鲊廣椒肉丸品質與對照組相似，而TG酶添加量達到0.67%～1.0%時，鲊廣椒肉丸品質得到明顯改善。

3 結論

添加TG酶可顯著改善鲊廣椒肉丸的品質，當TG酶添加量達到1.0%時鲊廣椒肉丸的硬度、咀嚼度和白度顯著增大，而蒸煮損失率顯著降低。究其原因在于，隨著TG酶添加量的增大，蛋白質分子間的交聯作用增強，進而使得自由水弛豫時間縮短，對水分束縛力變大。此外，TG酶添加量達到0.67%～1.0%時，鲊廣椒肉丸品質得到明顯改善，雖然添加1.0%TG酶對鲊廣椒肉丸滋味品質有影響，但其差異性不足以通過感官鑒評區分。