菠萝蛋白酶嫩化牛肉工艺研究
目 录
1 引言 1
1.1 菠萝蛋白酶 1
1.2 牛肉的营养价值 1
1.3 牛肉的嫩化机理 1
1.4 牛肉嫩度的影响因素 2
1.5 肉嫩度的评定标准 2
1.6 其他常见嫩化方法 2
1.7 实验目的及意义 2
2 实验材料与方法 3
2.1 主要原料、设备和试剂 3
2.2 实验方法 4
3 数据结果与分析 9
3.1 单因素实验 9
3.2 响应面优化实验结果分析 12
3.3 优化实验结果分析 16
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
现下，我国成为世界牛肉消费排行的亚军[1]，即使牛肉产量增长极快，可是牛肉的品格，尤其是肉吃起来感觉老，处理等级不够，导致在某些方面阻碍了养殖行业的继续前进，当下我国出品的牛肉于类别、繁殖、宰杀、处理及打包，品格项目上达不到购买方的需要[2]。海内外学者对牛肉嫩化方面的研究，许多实验证明，Papain、Ficin、Bromelain，Aspergillus niger、Enzyme protease、Aspergillus oryzae和枯草杆菌酶等可以把牛肉的口感变柔软些[3]。
1.1 菠萝蛋白酶
菠萝蛋白酶，缩写为菠萝酶，也叫做凤梨酶（素），存在于除了果肉和根以外的的部分[4]，通过冶炼、精化、压缩、固定化、低温除水等步骤最后获得无添加的菠萝酶。它看起来是淡淡的灰色细粉样，大小数值是 33000，pI值是 9.55。最好的酶来源于植物茎的中等部位，先用超滤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
膜处理一下，然后低温去除水分就完成了。在吃的和药物里一般都可以找到使用它们的痕迹。
海内外制造商生产菠萝酶时不仅使用一整个菠萝，还会使用菠萝的茎，甚至连生产水果罐头时剩下的果皮、果茎及碎果渣等。
1.2 牛肉的营养价值
牛肉营养很多主要包括蛋白质、Fe、Ca，大量微量元素等，吃了对人的身体很好。
采用酶解等蛋白质改性技术对牛肉肌肉蛋白进行改造，由于酶法的正作用效果好、所需环境柔和，能够降低废物量减少所需能量，同时水解反应里生成大量的产物，如糖类，脂类，甾醇类，转化酶抑制肽，抗血栓、降胆固醇、抗氧化肽等，可大大提高它的营养价值[5]。
酶法在修饰肉类时，酶源更容易获得，反应条件温和，成本相对较低，使用起来更安全，通过酶促反应，可使修饰后的蛋白质，实现所需的功能特性[6]，这也是为什么海内外专家更喜欢研究利用微生物酶达到酶改性的目的。相比过去，当下全世界对新食物的生产进展投入了更多的精力和财力[7]。
1.3 牛肉的嫩化机理
菠萝蛋白酶的稳定性极佳，它可以在肉类弹性蛋白和胶原蛋白中适当降解结缔组织和肌纤维[8]。这样，它改变了原有的结构，使肉变得更松软。生产肉的过程里总是佐以磷酸盐[9]，它能够提高肉的保水性，肉吃起来更软滑。
1.4 牛肉嫩度的影响因素
好几种元素都可以作用于肉的老嫩，所以造成肉的老嫩各不相同[10]。肌纤维直径的大小与动物的体型成正比，所以体型越大，嫩度越差。体形较大的牛肉品种肌纤维直径较大，肉质的嫩度较差，与此同时，年龄的大小又与嫩度成反比，这主要是与牛肉的可溶性胶原蛋白含量有关[11]。肌肉中的总胶原含量随年龄增长而变化，可是伴随年纪变大，胶原蛋白连接部分的变多。肥育程度越强，牛肉的肌肉含量越高，肌肉的水分含量越高，肌肉纤维混合体的脂肪，肌肉单位的横截面面积减少了肌纤维的数量，造成剪切力数变小。在不一样地方的肌肉的作用是有差异的，由于不一样地方的肌肉有不一样的效果，肌肉纤维的多少，结缔组织的量和质量的差别很大。普通点说，肌肉载重能力高低与运动多少成正相关，因为其强大的结缔组织的支撑力，所以这些部位的肌肉嫩度较差[12]。宰后成熟对牛肉嫩度的影响是非常大的。肌肉剪切力的影响更为显著。因此，在选择牛肉时必须考虑这些因素，选择合适的牛肉。
1.5 肉嫩度的评定标准
嫩度的审核：个人审核通过肉的软硬度、是否破损及吞咽感审核。
客观评定：是借助仪器来衡量色差、蒸煮损失、剪切力、pH、持水率、胶原蛋白、可溶性胶原蛋白、不可溶性胶原蛋白、蛋白质的溶解性（盐溶性、水溶性）和蛋白质电泳等。
1.6 其他常见嫩化方法
物理嫩化法：鸭肉较为原始的嫩化方法有滚揉嫩化法[13]，滚揉嫩化法是滚打使肌肉块具有冲击力，通过滚筒的转动，，肉从桶顶落到桶底。
目前，对超声波嫩化牛肉的研究较少。由超声波产生的高频振动信号发生器，在换能器中变成高频机械振动并传递到介质中，许多微小气泡在液体流动中产生，气泡闭合可以形成1000以上瞬变压力[14]，连续产生的高压不停的撞击物体，肉在这种情况下，肌纤维断裂，溶酶体破裂。
生物嫩化法是指本次实验研究的菠萝蛋白酶嫩化牛肉的方法就属于一种生物嫩化法，有嫩化成本低、嫩化效果好等多个优点。
1.7 实验目的及意义
植物蛋白酶成本更低，嫩化效果更好。使用菠萝蛋白酶这类植物蛋白酶来嫩化牛肉，会使得嫩化成本大大降低，为生产加工、日常使用必备。传统的嫩化方法耗时长，品质下降，受自然条件的影响大，已经远远不能满足人们的食用需求。研究新型高效的嫩化技术对肉类产品的有更大的影响。本实验研究菠萝蛋白酶的嫩化效果，寻找最好的嫩化方案。实验的意义就在于，通过实验找到菠萝蛋白酶的最佳嫩化环境，为以后人们的使用提供指导。
通过实验，测试出菠萝蛋白酶在嫩化牛肉过程中的嫩化机理。
2 实验材料与方法
2.1 主要原料、设备和试剂
2.1.1 实验材料
市售的新鲜牛肉，要求：牛肉少筋腱，肌肉肥大，色泽健康，嗅之无异味。
2.1.2 试剂列表
酶制剂：食用级别的菠萝蛋白酶(酶活: 300000 U/g )
表1 主要实验试剂
主要试剂 试剂类型 产地
半胱氨酸 分析纯 上海恒远生物科技有限公司
醋酸 分析纯 郑州皇朝化工产品有限公司
醋酸钠 分析纯 江阴市龙申化工有限公司
磷酸氢二钠 分析纯 湖北巨胜科技有限公司
磷酸二氢钠 分析纯 河南郑州俊涛化工食品添加剂有限公司
酪蛋白 分析纯 ?上海沪震实业有限公司
乙醚 分析纯 广州钱盛化学品有限公司
2.1.3 仪器列表
表2 主要实验仪器与设备
主要仪器 型号产地
电子天平FA2004型上海恒平科学仪器有限公司
电热恒温鼓风干燥箱DGG-9420型上海森信实验仪器有限公司
电热恒温水浴锅DK-98-1型天津市泰斯特仪器有限公司
组织捣碎机BILONJJ-2型上海比朗仪器有限公司
牛肉选择→修整→嫩化处理→指标测定
1 引言 1
1.1 菠萝蛋白酶 1
1.2 牛肉的营养价值 1
1.3 牛肉的嫩化机理 1
1.4 牛肉嫩度的影响因素 2
1.5 肉嫩度的评定标准 2
1.6 其他常见嫩化方法 2
1.7 实验目的及意义 2
2 实验材料与方法 3
2.1 主要原料、设备和试剂 3
2.2 实验方法 4
3 数据结果与分析 9
3.1 单因素实验 9
3.2 响应面优化实验结果分析 12
3.3 优化实验结果分析 16
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
现下，我国成为世界牛肉消费排行的亚军[1]，即使牛肉产量增长极快，可是牛肉的品格，尤其是肉吃起来感觉老，处理等级不够，导致在某些方面阻碍了养殖行业的继续前进，当下我国出品的牛肉于类别、繁殖、宰杀、处理及打包，品格项目上达不到购买方的需要[2]。海内外学者对牛肉嫩化方面的研究，许多实验证明，Papain、Ficin、Bromelain，Aspergillus niger、Enzyme protease、Aspergillus oryzae和枯草杆菌酶等可以把牛肉的口感变柔软些[3]。
1.1 菠萝蛋白酶
菠萝蛋白酶，缩写为菠萝酶，也叫做凤梨酶（素），存在于除了果肉和根以外的的部分[4]，通过冶炼、精化、压缩、固定化、低温除水等步骤最后获得无添加的菠萝酶。它看起来是淡淡的灰色细粉样，大小数值是 33000，pI值是 9.55。最好的酶来源于植物茎的中等部位，先用超滤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
膜处理一下，然后低温去除水分就完成了。在吃的和药物里一般都可以找到使用它们的痕迹。
海内外制造商生产菠萝酶时不仅使用一整个菠萝，还会使用菠萝的茎，甚至连生产水果罐头时剩下的果皮、果茎及碎果渣等。
1.2 牛肉的营养价值
牛肉营养很多主要包括蛋白质、Fe、Ca，大量微量元素等，吃了对人的身体很好。
采用酶解等蛋白质改性技术对牛肉肌肉蛋白进行改造，由于酶法的正作用效果好、所需环境柔和，能够降低废物量减少所需能量，同时水解反应里生成大量的产物，如糖类，脂类，甾醇类，转化酶抑制肽，抗血栓、降胆固醇、抗氧化肽等，可大大提高它的营养价值[5]。
酶法在修饰肉类时，酶源更容易获得，反应条件温和，成本相对较低，使用起来更安全，通过酶促反应，可使修饰后的蛋白质，实现所需的功能特性[6]，这也是为什么海内外专家更喜欢研究利用微生物酶达到酶改性的目的。相比过去，当下全世界对新食物的生产进展投入了更多的精力和财力[7]。
1.3 牛肉的嫩化机理
菠萝蛋白酶的稳定性极佳，它可以在肉类弹性蛋白和胶原蛋白中适当降解结缔组织和肌纤维[8]。这样，它改变了原有的结构，使肉变得更松软。生产肉的过程里总是佐以磷酸盐[9]，它能够提高肉的保水性，肉吃起来更软滑。
1.4 牛肉嫩度的影响因素
好几种元素都可以作用于肉的老嫩，所以造成肉的老嫩各不相同[10]。肌纤维直径的大小与动物的体型成正比，所以体型越大，嫩度越差。体形较大的牛肉品种肌纤维直径较大，肉质的嫩度较差，与此同时，年龄的大小又与嫩度成反比，这主要是与牛肉的可溶性胶原蛋白含量有关[11]。肌肉中的总胶原含量随年龄增长而变化，可是伴随年纪变大，胶原蛋白连接部分的变多。肥育程度越强，牛肉的肌肉含量越高，肌肉的水分含量越高，肌肉纤维混合体的脂肪，肌肉单位的横截面面积减少了肌纤维的数量，造成剪切力数变小。在不一样地方的肌肉的作用是有差异的，由于不一样地方的肌肉有不一样的效果，肌肉纤维的多少，结缔组织的量和质量的差别很大。普通点说，肌肉载重能力高低与运动多少成正相关，因为其强大的结缔组织的支撑力，所以这些部位的肌肉嫩度较差[12]。宰后成熟对牛肉嫩度的影响是非常大的。肌肉剪切力的影响更为显著。因此，在选择牛肉时必须考虑这些因素，选择合适的牛肉。
1.5 肉嫩度的评定标准
嫩度的审核：个人审核通过肉的软硬度、是否破损及吞咽感审核。
客观评定：是借助仪器来衡量色差、蒸煮损失、剪切力、pH、持水率、胶原蛋白、可溶性胶原蛋白、不可溶性胶原蛋白、蛋白质的溶解性（盐溶性、水溶性）和蛋白质电泳等。
1.6 其他常见嫩化方法
物理嫩化法：鸭肉较为原始的嫩化方法有滚揉嫩化法[13]，滚揉嫩化法是滚打使肌肉块具有冲击力，通过滚筒的转动，，肉从桶顶落到桶底。
目前，对超声波嫩化牛肉的研究较少。由超声波产生的高频振动信号发生器，在换能器中变成高频机械振动并传递到介质中，许多微小气泡在液体流动中产生，气泡闭合可以形成1000以上瞬变压力[14]，连续产生的高压不停的撞击物体，肉在这种情况下，肌纤维断裂，溶酶体破裂。
生物嫩化法是指本次实验研究的菠萝蛋白酶嫩化牛肉的方法就属于一种生物嫩化法，有嫩化成本低、嫩化效果好等多个优点。
1.7 实验目的及意义
植物蛋白酶成本更低，嫩化效果更好。使用菠萝蛋白酶这类植物蛋白酶来嫩化牛肉，会使得嫩化成本大大降低，为生产加工、日常使用必备。传统的嫩化方法耗时长，品质下降，受自然条件的影响大，已经远远不能满足人们的食用需求。研究新型高效的嫩化技术对肉类产品的有更大的影响。本实验研究菠萝蛋白酶的嫩化效果，寻找最好的嫩化方案。实验的意义就在于，通过实验找到菠萝蛋白酶的最佳嫩化环境，为以后人们的使用提供指导。
通过实验，测试出菠萝蛋白酶在嫩化牛肉过程中的嫩化机理。
2 实验材料与方法
2.1 主要原料、设备和试剂
2.1.1 实验材料
市售的新鲜牛肉，要求：牛肉少筋腱，肌肉肥大，色泽健康，嗅之无异味。
2.1.2 试剂列表
酶制剂：食用级别的菠萝蛋白酶(酶活: 300000 U/g )
表1 主要实验试剂
主要试剂 试剂类型 产地
半胱氨酸 分析纯 上海恒远生物科技有限公司
醋酸 分析纯 郑州皇朝化工产品有限公司
醋酸钠 分析纯 江阴市龙申化工有限公司
磷酸氢二钠 分析纯 湖北巨胜科技有限公司
磷酸二氢钠 分析纯 河南郑州俊涛化工食品添加剂有限公司
酪蛋白 分析纯 ?上海沪震实业有限公司
乙醚 分析纯 广州钱盛化学品有限公司
2.1.3 仪器列表
表2 主要实验仪器与设备
主要仪器 型号产地
电子天平FA2004型上海恒平科学仪器有限公司
电热恒温鼓风干燥箱DGG-9420型上海森信实验仪器有限公司
电热恒温水浴锅DK-98-1型天津市泰斯特仪器有限公司
组织捣碎机BILONJJ-2型上海比朗仪器有限公司
牛肉选择→修整→嫩化处理→指标测定
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