随着社会经济的发展和人民生活水平的提升, 消费者对肉制品的口感、品质、营养价值等的要求有所提升。目前, 肉制品加工企业不断进行技术的改革升级, 使行业向着高质量、高水平方向发展。酶技术应用于食品加工领域, 具有绿色、安全、高效的特点, 对于提升食品加工行业的产品质量和技术改进具有重要意义[1]。蛋白酶可用于肉制品嫩化、增加肉制品风味等, 目前已在肉制品加工中得到了广泛应用[2]。

蛋白酶主要存在于植物的茎、叶、果, 动物的内脏和微生物中, 能够将蛋白质肽链水解[3]。相较于其他食品添加剂, 蛋白酶不仅绿色高效, 而且具有底物专一、反应安全等优势。目前在食品加工行业中得到广泛应用的蛋白酶主要有菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和微生物蛋白酶, 在应用过程中主要利用了蛋白质的水解反应、转蛋白反应和交联反应等。肉制品经蛋白酶酶解会使其中的蛋白质发生内部交联反应, 并产生特殊的化学基团, 改变蛋白质内部结构, 使肉制品中的蛋白质化学性质发生改变, 从而改变其水溶性、水合性和乳化性等功能特性, 从而改善肉制品的质量。

嫩度作为肉制品品质的重要评价指标之一, 已经成为消费者评价肉制品品质和适口性的一项重要因素[4, 5]。而决定肉嫩度的因素十分复杂多元, 包括脂肪堆积密度、结缔组织溶解度等[6]。近年来肉质细嫩的肉制品更加受到消费者的欢迎, 如何提高肉制品的嫩度成为当下食品加工行业重点关注的问题之一。目前, 国际公认安全的蛋白酶包括木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、无花果蛋白酶等蛋白酶, 这些蛋白酶能够通过对肌肉纤维和胶原蛋白进行不同程度的降解, 从而实现肉质嫩化[7]。利用植物蛋白酶进行肉制品嫩化不仅成本低廉, 而且效果良好, 对老龄的禽肉制品也表现出了良好的嫩化效果[8]。

蛋白酶实现肉质嫩化主要通过降解结缔组织和破坏肌肉纤维2种途径。

莎丽娜等[9]研究表明, 结缔组织溶解度是影响肌肉嫩度的重要因素之一, 特别是胶原蛋白。降解肌肉结缔组织的蛋白质被认为是提升肉制品嫩度的关键步骤之一。植物蛋白酶能够破坏胶原蛋白的网状结构, 增加其溶解性, 从而提高肉制品的嫩度。蒋小锋[10]通过研究木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和真菌蛋白酶对马肉半腱肌的影响, 以及在成熟期间马肉嫩度的变化, 对木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和真菌蛋白酶进行马肉嫩化的最佳工艺条件进行了完善。付丽等[11]采用木瓜蛋白酶与其他处理相结合的方法对牛排进行嫩化处理, 以剪切力和感官评价等为评价指标, 研究了不同浓度的蛋白酶、酶解时间和滚揉时间对牛排嫩度的影响, 并确定了其他条件相同的情况下, 木瓜蛋白酶浓度为0.10%(酶活力为100 000 U· g-1)、酶解时间为10 min时牛排能够达到最佳的嫩化效果。同样, 蒋小锋等[12]以蒸煮损失、剪切力和感官评定为评价指标, 优化了菠萝蛋白酶结合滚揉处理马肉的嫩化工艺, 验证了菠萝蛋白酶的最佳嫩化条件, 对提升马肉的嫩化程度和口感具有重要参考价值。王清波等[13]进行了超声波辅助木瓜蛋白酶嫩化生牛肉试验, 运用响应曲面法优化了嫩化牛肉的工艺参数, 结果表明, 在超声波辅助下, 利用木瓜蛋白酶嫩化牛肉能够在一定程度上节约酶用量, 加快嫩化速度, 同时确保嫩化效果良好。

肌原纤维小片化指数(MFI)是衡量肌原纤维平均长度的指标, MFI值越大, 代表肌肉中肌原纤维骨架蛋白降解程度越高, 肉制品的嫩化程度越高。赵立等[14]利用木瓜蛋白酶进行鸭肉嫩化研究, 结果显示, 鸭肉大分子蛋白经过处理后被水解成小分子, 并且嫩化的鸭肉肌原纤维出现断裂, 肌节变短, 发生肌原纤维小片化现象, 说明木瓜蛋白酶能够有效实现结缔组织的降解。另外, 赵立等[15]还进行了超声波辅助菠萝蛋白酶嫩化鸭肉的研究, 并优化了工艺参数, 凝胶电泳图谱显示, 嫩化组鸭肉中大分子蛋白被水解成小分子肽类或氨基酸, 鸭肉肌原纤维出现了肌原纤维小片化现象。证明超声波与菠萝蛋白酶协同作用对鸭肉的嫩化具有显著效果, 并且能够大大缩短嫩化时间, 使鸭肉更加多汁并富有弹性, 改善鸭肉品质。

经过加热处理后肉制品能够散发出其本身具有的肉香味, 而腌制肉制品在加工的过程中, 会产生独特的腊肉香味, 尤其是经过发酵处理的肉制品, 其独特的腊肉香味深受广大消费者的喜爱。但是腊制肉制品制作耗时较长, 且天然条件下其制作工艺难以把控。利用蛋白酶能够使肉制品产生游离氨基酸等影响肉制品风味的前体物质或中间产物, 有利于加速肉制品风味的产生, 同时对改善肉制品风味具有一定的效果。

朱建军等[16]在加工黔式腊肉的过程中添加木瓜蛋白酶和中性蛋白酶, 添加蛋白酶样品中游离氨基酸种类和总量均高于未加酶样品, 风味物质种类也有所增加(除烃类和羰基类化合物外), 其确立了黔式腊肉最优酶解条件:木瓜蛋白酶添加量0.001%、中性蛋白酶添加量0.001%、食盐添加量4%、酶解时间48 h。罗珺等[17]研究表明, 适量胰蛋白酶的添加能够促进腊肉中蛋白质的降解, 提高腊肉中风味物质的产生速率, 促进腊肉的风味形成, 有助于改善肉制品风味。杨爽等[18]通过电子鼻和GC-MS检测鸡肉蛋白酶处理前后肉品风味的变化, 结果显示, 鸡肉蛋白酶能够有效增强鸡肉风味。肖夏等[19]研究表明, 腌制过程中添加复合酶(木瓜蛋白酶与菠萝蛋白酶1:1)能显著提高牛肉的亮度, 改善牛肉质构特性, 使牛肉有较好的保水性和色泽, 提高牛肉中游离氨基酸、必需氨基酸和风味相关氨基酸的含量。

肉制品加工中通常会产生大量的副产物或下脚料, 蛋白酶可以将废弃蛋白转化成为供人类食用或作为饲料的蛋白浓缩物等。例如利用蛋白酶生产牛肉汁、鸡汁等以提高产品附加值[20]。丁伟璐等[21]利用蛋白酶水解金枪鱼暗色肉加工下脚料, 结合喷雾干燥工艺制备金枪鱼水解蛋白粉, 以胰蛋白酶作为水解用酶, 制备出一种高蛋白低脂肪的溶解性较好的粉末, 能够作为动物初期生长的高效营养饲料成分, 也可以作为调味品或蛋白质营养剂, 具有较为广阔的应用前景。李勇等[22]研究表明, 使用木瓜蛋白酶能够达到酶解牛肉的最佳效果, 并且确定了牛肉汁酶解的最佳条件, 制出的牛肉汁产品风味浓郁。杨二刚等[23]将精制中性蛋白酶和木瓜蛋白酶按一定比例复配后, 在适当条件下水解鸡肉, 可得到无苦味且蛋白水解程度高、鸡香浓郁的鸡肉水解蛋白液, 解决了利用活性炭进行脱苦处理, 造成营养成分损失较多的问题。

蛋白酶作为一种高效、健康的酶制剂, 已经在肉制品加工行业中得到了广泛的应用。利用蛋白酶制剂进行肉制品肉质嫩化、口感提升、风味改善的相关技术在不断更新, 在肉制品加工方面做出了巨大贡献。随着酶技术的快速发展, 蛋白酶的应用潜力将被进一步开发, 也将为肉制品加工业乃至食品加工业的发展做出更大的贡献。蛋白酶制剂具有成本低廉、使用高效等优势, 但也存在一定的问题, 如何开发更加高效的蛋白酶制剂, 并进一步优化生产工艺、降低成本是肉制品加工企业和相关部门应该重视的问题。

The authors have declared that no competing interests exist.