牦牛肚堿性蛋白酶法去腥工藝研究

劉云娜,吳海玥,胡 蓉,閆忠心,3*,林 青,任海佳,胡 博

(1.青海大學,青海 西寧 810016;2.青海大學畜牧獸醫科學院,青海 西寧 810016;3.青海省牦牛工程技術研究中心,青海 西寧 810016)

牦牛(yak)生活在青藏高原海拔3 000 m以上的區域,是高原特有的珍稀物種之一,是高原牧民重要的生產和生活資料[1,2]。牦牛為人們提供低成本、無污染、高質量的產品,具有很大的價值[3]。青海地區具有非常豐富的牦牛資源,但對牦牛副產物的開發利用卻很少[4,5]。牛肚中含有豐富的脂肪、蛋白質、鈣、鐵、磷、核黃素、硫胺素、和煙酸等多種營養元素[6]。因此,要提高牛胃類產品的可接受度,脫腥是至關重要的問題。

酶解法可用于生產動物蛋白復合產品,以低成本、高產量、生產條件溫和、方便操控的優勢,逐漸受到人們的青睞[7]。堿性蛋白酶是在pH值偏堿性范圍內能夠水解蛋白質肽鍵的一類酶[8],具有獨特的活性,能夠在堿性環境下保持穩定,也可用于食品、醫藥以及其他相關的行業[9,10]。另外,用堿性蛋白酶配合風味酶對動物蛋白進行初步水解,可在蛋白質被充分利用的同時讓產品保持原有的風味[11]。堿性蛋白酶被廣泛應用,已引起很多研究者的關注[12]。本研究選用堿性蛋白酶為牦牛肚去腥,主要以感官評價為指標,通過分析對比酶解時間、酶解溫度和加酶量等條件,篩選出牦牛肚堿性蛋白酶法去腥工藝的最佳工藝參數。

1 材料與方法

1.1試驗原料

新鮮牦牛肚,購自牛羊屠宰市場。

1.2試驗儀器和試劑

1.2.1本試驗所用儀器

水浴鍋(HHS-4S),購自上海宜昌儀器紗篩廠;

電子天平(YP6001n),購自上海菁海儀器有限公司。

1.2.2實驗主要試劑

堿性蛋白酶,規格為1 000 g,購自山東齊魯生物科技有限公司。

1.3試驗方法與設計

1.3.1工藝流程 對牦牛肚進行預處理(浸泡,清洗,分塊)→加入堿性蛋白酶→加水→溶解堿性蛋白酶→加入牦牛肚樣品→靜置酶解→清洗。

1.3.2工藝要點

1.3.2.1牦牛肚的預處理 以牦牛瘤胃作為試驗材料,取一塊健康牦牛的冷凍瘤胃用溫水浸泡(水溫為30℃～40℃)解凍,清洗去除牛肚上的黑色殘留異物,將清理干凈的牛肚平均分為多塊備用。

1.3.2.2加入堿性蛋白酶 根據試驗樣品量準備相應量的堿性蛋白酶放入燒杯,加入蒸餾水定容至100 ml溶解。

1.3.2.3溶解 將定容完成的堿性蛋白酶充分攪拌,放入40℃水浴鍋中加熱溶解。

1.3.2.4靜置酶解 將燒杯從水浴鍋中取出,把準備好的樣品放入燒杯中,迅速放置到已經調整為對應溫度的水浴鍋中進行酶解,同時開始計時,確保酶解時間的準確性。

1.3.2.5清洗 酶解完成后,從水浴鍋中取出燒杯,將廢液倒入廢液桶,清洗試驗樣品,保證樣品沒有因浸泡而脫落的雜質,并進行感官評定。應當對實驗所用的燒杯進行清洗并存放,以保證下一次實驗的順利進行。

1.3.3感官測評 邀請5名人員組成感官評定小組。要求小組成員具有良好的感覺敏銳性且身體健康,在室溫下對產品氣味、組織狀態、色澤以及滋味(嗅覺)等項目進行感官評定。感官評定表以10分制將感官測評等級分為優、良、差三個等級[13](見表1)。測評由每個感官評定小組成員單獨打分,各個成員之間不得交流探討。全部評定結束后,整理評定小組的分數并進行分析。

表1 感官評分標準

1.3.4單因素試驗設計 以酶解時間、酶解溫度和酶用量為因素,以感官評價作為研究指標,通過酶解時間(1 h,2 h,3 h,4 h)、酶解溫度(20℃,30℃,40℃,50℃)和酶用量(1%,2%,3%,4%),對牦牛肚去腥進行感官測評并計算出感官綜合評價分值,確定牦牛肚堿性蛋白酶法去腥工藝的最佳工藝參數[14]。

1.3.4.1當酶解溫度為50℃、酶用量為3%時,分別選擇1 h、2 h、3 h、4 h的酶解時間對牦牛肚進行酶解處理。根據對牦牛肚的感官測評,確定獲得去腥效果的最佳時間。

1.3.4.2當酶解時間為2 h、酶用量為3%時,分別選擇20℃、30℃、40℃、50℃的酶解溫度對牦牛肚進行酶解處理。根據對牦牛肚的感官測評,確定獲得去腥效果的最佳溫度。

1.3.4.3當酶解時間為2 h、酶解溫度為50℃時,分別選擇1%、2%、3%、4%的酶用量對牦牛肚進行酶解處理。根據對牦牛肚的感官測評,確定獲得去腥效果的最佳酶用量。

1.3.5正交試驗設計 根據單因素試驗得到3個因素的最佳工藝參數。選擇酶解時間(A)、酶解溫度(B)和酶用量(C)3個因素進行正交試驗,以感官測評分數為主要指標,通過計算得出能夠達到最優水平和符合實際生產要求的最佳工藝。正交表可以簡化試驗數據的計算分析,9次試驗在全部可能因素水平組合里為一小部分,利用正交表的計算分析分辨主次因素,預測最佳組合。

1.4數據處理

本試驗中所有的數據是3次相同水平重復試驗數據的平均值。

2 結果分析

2.1單因素試驗分析

2.1.1酶解時間對牦牛肚去腥效果的影響 酶解溫度與酶用量不變,按照1 h、2 h、3 h、4 h的酶解時間進行單因素試驗,以此來確定牦牛肚去腥工藝的酶解時間最優參數(見表2)。

表2 不同酶解時間對牦牛肚酶法去腥數據

根據表1的評測標準,邀請評定小組對4組實驗進行等級評測,得表3。依據評測集票數可以直觀判斷出不同酶解時間對牦牛肚的感官質量優劣的影響,順序為2 h>4 h>1 h>3 h。

表3 牦牛肚的感官評價結果

2.1.2酶解溫度對牦牛肚去腥效果的影響 酶解時間與酶用量不變,按照20℃、30℃、40℃、50℃的酶解溫度進行單因素試驗,以此來確定牦牛肚去腥工藝的酶解溫度最優參數(見表4)。

表4 不同酶解溫度對牦牛肚酶法去腥數據

根據表1的評測標準,邀請評定小組對4組試驗進行等級評測,得表5。依據評測集票數可以直觀判斷出不同酶解溫度對牦牛肚的感官質量優劣的影響,順序為40℃>30℃>50℃>20℃。

表5 牦牛肚的感官評價結果

2.1.3酶的用量對牦牛肚去腥效果的影響 酶解時間和酶解溫度不變,按照1%、2%、3%、4%的酶用量進行單因素試驗,以此來確定牦牛肚去腥工藝酶用量的最優參數(見表6)。

表6 不同酶用量對牦牛肚酶法去腥數據

根據表1的評測標準,邀請評定小組對4組試驗進行等級評測,得表7。依據評測集票數可以直觀判斷出不同酶用量對牦牛肚的感官質量優劣的影響,順序為3%>2%>4%>1%。

表7 牦牛肚的感官評價結果

2.2正交試驗結果分析

根據單因素試驗結果,當酶解時間為2 h、酶解溫度為40℃、酶用量為3%時,工藝參數最佳(見表8)。選擇酶解時間(A)、酶解溫度(B)和酶用量(C)3個因素進行正交試驗,參考感官測評分數,可得出能夠達到最優水平和符合實際生產要求的最佳工藝。

表8 正交試驗設計方法

按照表8的試驗方案進行試驗,計算得到9個感官評測分數數據(見表9)。其中I、Ⅱ、Ⅲ分別為各對應列(因子)1、2、3水平效應的估計值,其計算公式是:Ⅰi(Ⅱi,Ⅲi)=第i列上對應水平1(2,3)的數據和。K1為1水平數據的綜合平均=Ⅰ/1水平的重復次數。首先考慮酶解時間對感官評測分數的影響,單獨不同酶解時間的數據不可比較,因為造成數據差異的原因除酶解時間外還有其他因素。整體來看,1.5 h時三種酶解溫度和三種酶用量均出現,2 h時、2.5 h時也是如此。對不同酶解時間的三個數據進行綜合分析,酶解溫度與酶用量處于完全平等狀態,這時的酶解時間更具有可比性。

表9 正交試驗設計數據分析

根據表9所示,酶解時間為1.5 h、酶解溫度為40℃、酶用量為2.5%時感官評測分數最高。最終得到牦牛肚堿性蛋白酶法去腥工藝的最佳工藝參數水平為A1B2C1。

3 結論

本試驗分析了堿性蛋白酶的酶解時間、酶解溫度和酶用量3個因素水平對牦牛肚的去腥效果的影響。在單因素試驗的基礎之上,利用正交實驗確定了酶解時間1.5 h、酶解溫度40℃和酶用量2.5%為最優參數。此試驗數據為牦牛肚的開發利用提供了理論支撐。