CN103960682A - 一种利用高能电子束辐照技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用高能电子束辐照技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法，属于高能电子辐射加工和畜禽肉深加工技术领域。本发明为：动物蛋白质（鸡肉、牛肉等）解冻、清洗、绞碎、经高能电子束辐射后加入适量水进行酶水解，其水解速度与常规非辐射处理相比可增加2倍以上，极大地缩短水解时间。本发明在常规的酶水解方法基础上增加了高能电子辐射处理，其效果是利用高能电子辐射对动物蛋白致密的组织结构松化作用，破坏了蛋白质内的各种化学键及蛋白质稳定的质构，有利于酶解液有效渗入，提高了酶解效率和速度；通过辐射处理可有效杀灭原料肉中各种微生物，无需对原料肉加热杀菌后再冷却的酶解复杂工序，保证生产过程的卫生安全，缩短生产加工时间，降低了生产能耗。
Description
技术领域
一种利用高能电子束辐照技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法，涉及蛋白质生物酶降解加工，属于高能电子辐射加工和畜禽肉深加工技术领域。
背景技术
随着人们生活节奏的加快和生活水平的提高，自然风味和高品质的食品已成为消费者普遍追求。利用酶法水解生产的动物蛋白，可保证肉原有的鲜味，增加了低分子多肽和游离氨基酸，更能突出蛋白质鲜味和香气，动物蛋白酶水解之后产生了丰富的氨基酸和肽类等风味前体物质，可与含硫化合物、还原糖等通过热反应，制成香味浓郁或独具特色的热反应肉味香精。动物水解蛋白在高档复合调味品和家庭调味高料中有着广泛的应用，一些高档调味品和汤料的生产中均增加了水解动物蛋白。此外，蛋白质经水解之后，形成易于人体消化吸收的游离氨基酸和小分子肽类，从而可有效预防食品过敏性事件的发生，可用于特殊人群食品中。正是由于动物蛋白经水解之后的诸多优点，对蛋白质的水解研究一直是食品科研人员研究重点之一。
现有水解蛋白的制备方法主要有三种：酸水解、碱水解或酶水解。由于酸水解与碱水解法温度高，反应剧烈，对其营养物质破坏大，还会产生有毒物质，因此在实际生产应用中正逐渐减少，而酶水解法，属生物酶解技术，水解条件温和，不会产生有毒物质等优点正广泛地被研究和应用。目前常见的加工方法是原料肉经过解冻等预处理之后进行酶水解，所涉及有关酶解专利主要为酶解工艺结合其它原料加工复合调味料或美拉德反应产品的方法，一种纯鸡肉粉及其制备方法和应用（授权公告号：CN102987315B），其酶解方法是采用蛋白酶将鸡肉蛋白水解至一定程度后灭酶浓缩，再加入蛋白酶进行二次酶水解。一种肉味肽的制备方法及应用（申请号：CN201210433525.5）该发明主要是利用酸性蛋白酶对脱酰胺小麦面筋蛋白进行酶解到指定程度后进行离心、过超滤膜、浓缩、喷雾干燥。一种猪肉酶解物及其应用（申请号：CN201310200377.7）该发明主要是利用中性蛋白酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶组合对猪肉进行酶解后再复配。一种天然牛肉反应型香精的制备方法（申请号：CN200810152813.7）亦是采用组合酶进行水解再加入其它原料进行美拉德反应。目前此类专利中酶水解工艺均只是加工方法中其中工序之一，不涉及酶解效率的内容，因此与本发明突出酶水解效率与速度的优点有很大的差异。
酶水解法的研究报导很多，现主要是关于酶解之前的原料肉预处理方面研究，赵谋明等（2006）研究了鸡肉蛋白热处理与酶解特性的关系，采用差示扫描量热法分析鸡肉蛋白的热性质，研究热处理温度对鸡肉蛋白巯基(SH)、二硫键(S-S)含量以及碱性蛋白酶(Alcalase)、木瓜蛋白酶(Papain)酶解过程中氨基酸、肽释放的影响。王洁昀等（2010）利用微波酸处理骨胶原蛋白，研究了酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶及碱性蛋白酶水解对胶原蛋白酶解结果的影响。宿哲然等（2006）则研究了超声波对蛋清蛋白酶解的影响。这些预处理方法均有别于本发明的高能电子辐射法，高能电子辐射具有电子束流集中定向，能源利用充分，辐射效率高且剂量分布均匀性，不会产生放射性废物等优点外，此外其处理时间极短同时兼顾灭菌作用。一种采用辐照技术提高香辛料中总黄酮提取率的方法（授权公告号：CN101961357B）利用辐射促进黄酮类物质与糖类解离作用提高香辛料中总黄酮提取率，与本发明应用领域不同。本发明关于高能电子辐射技术提高动物蛋白酶解效率在国内外尚属首创。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用高能电子束辐射技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法。本发明过程为：动物蛋白质（如：鸡肉、牛肉等）通过解冻、清洗、绞碎、经高能电子辐射后加入适量水进行酶水解，其水解速度与常规非辐射处理相比可增加2倍以上，极大地缩短动物蛋白的水解时间。本发明同现有常见的酶水解方法相比，创新处是在酶解之前增加了高能电子辐射处理的新工艺，其效果是利用高能电子辐射对动物蛋白致密的组织结构松化作用，破坏了质白蛋内的各种化学键及蛋白质稳定的质构，有利于酶水解过程中酶解液有效的渗入，从而极大地提高了酶解效率和速度，此外通过辐射处理可以有效杀灭原料肉中各种微生物，无需对原料肉进行加热杀菌后再冷却的酶解复杂工序，保证生产过程的卫生安全，缩短生产加工时间，降低了生产能耗。
本发明的技术方案：一种利用高能电子束辐射技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法，其有别于传统蛋白水解的高温高压、微波和超声波等酶解预处理方法，创新性地采用高能电子束辐射法，实现提高动物蛋白水解的速率，并简化动物蛋白酶水解工艺。其加工过程为：动物蛋白质（原料肉，如：鸡肉、牛肉等）通过解冻、清洗、绞碎、高能电子束辐射后加入适量水进行酶水解。
1. 原料肉预处理：冷冻肉在流动自来水中解冻，解冻后进行清洗，并剔除异物及原料肉中明显的脂肪、筋和腱等，之后通过绞肉机绞碎，绞肉机网板的孔径为6mm。
2. 高能电子束辐射处理：1）绞碎之后的原料肉装入PE袋中，并放入金属托盘中，并控制原料肉厚度基本均匀，且厚度不超过6.0 cm；2）高能电子束辐射处理技术参数：电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为300-420pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为5.0-6.0 m/min，电子束辐射剂量控制在8-10 kGy。
3. 酶水解工艺：1）辐射之后的原料肉投入酶解罐中，同时加入适量的水，加水量为1.0-1.5倍原料肉重量；2）开启搅拌器，搅拌速度为45rpm，调整pH值至7.0，打开加热装置，控制酶解温度在55-60℃；3）本发明中采用的酶有三种，木瓜蛋白酶(Papain)、风味蛋白酶(Flavorzyme)和碱性蛋白酶(Alcalae)，酶的用量以原料肉重量和酶活力进行计算，木瓜蛋白酶的用量为1000-1200u/g，风味蛋白酶的用量为600-800 u/g，碱性蛋白酶的用量为800-1000 u/g，酶解顺序是先加木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解30min后，再加碱性蛋白酶继续酶解30-60min，达到酶解时间后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为20min。
原料肉为动物源蛋白，如鸡肉、牛肉、猪肉之一种。
本发明的有益效果：与背景技术比较，本发明通过利用高能电子束辐射处理技术，其特点是利用高能电子束对动物蛋白致密的组织结构松化作用，同时也破坏了质白蛋内的各种化学键，产生的突出效果是在一定程度上破坏了动物蛋白质其原有稳定的组织结构，起到初步降解的作用，并有利于酶水解过程中酶解液有效的渗入，从而起到有效加快酶水解效率和速度。其有益效果具体表现在以下方面：
1、显著提高动物蛋白解酶的速率，高能电子辐射电子束流能够破坏蛋白质的组织结构，对原料肉中的蛋白质肽链之间和多肽内氨基酸键起到分解或切断的作用，对蛋白质起到初步的降解作用，并松化蛋白质致密而稳定的结构，从而有利于酶与蛋白质的肽键的充分接触并催化其分解，在同样酶解条件下，不同原料肉经高能电子辐射处理之后的水解速度见附图，从图中可以看出，经辐射之后的原料肉其酶解的速度得到大幅的提高。
2、高能电子束辐射对原料肉的灭菌作用，经8-10kGy辐射剂量处理后原料，原料肉中可能含有的各种微生物已被杀灭，特别是金黄色葡萄球菌、沙门低菌等致病菌被完全杀灭，辐射之后的原料肉可常温贮藏7天以上，在实际生产中，原料肉灭菌之后在酶解时无需对原料肉进行灭菌后再冷却的工序，因此可简化酶解的工序，可直接升温酶解，保证肉蛋白在酶解过程中卫生与安全，同时由于酶解时间大幅缩短，可有效提高生产效率。
3、本发明采用多种酶组合，利用酶作用的最宜工作条件采用木瓜蛋白酶与风味蛋白酶酶解一定程度之后再加入碱性蛋白酶，更能发挥其酶解的效率，提高整体的酶解速度，同时保证酶解之后的水解蛋白质的风味，最终产品与非辐射处理水解蛋白相比，在风味上没有显著变化，且无不良风味产生。
附图说明
图1 不同处理方式对原料肉鸡肉酶解水解度的影响
图2 不同处理方式对原料肉牛肉酶解水解度的影响
图3 不同处理方式对原料肉猪肉酶解水解度的影响。
具体实施方式
实施例1：高能电子辐射提高鸡肉酶水解速率的方法
按照说明书中高能电子辐射技术提高酶解效率的加工方法，将冷冻鸡胸肉在流动自来水中解冻，解冻后进行清洗，并剔除异物，通过网板孔径为6mm的绞肉机进行绞碎处理；绞碎过的鸡胸肉装入PE袋中，铺平在金属托盘中，保持其厚度基本均匀一致，且最大厚度不超过6.0 cm，将装有鸡胸肉的金属托盘置于高能电子辐射器的传送链上准备辐射处理，辐射处理技术参数是电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为300pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为6.0 m/min，电子束辐射剂量控制在8kGy；辐射后鸡胸肉投酶解罐中，加1.5倍的水，开启搅拌器，搅拌速度为45rpm，调整pH值至7.0，升温并控制酶解温度在55-57℃之间，加入木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，加酶量分别为1000u/g和800 u/g，碱性蛋白酶的用量为800 u/g，加酶顺序是先加木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解30min，之后再加碱性蛋白酶继续酶解30min，达到酶解时间后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为20min。经检测酶解之后鸡肉水解液，水解度达57.6%（游离氨基酸比酶解之前蛋白质量），而未经高能电子辐射的鸡胸肉在同样酶解条件下其水解度则是25.3%，经感官检测产品状态细腻均匀，鸡肉风味纯正，无不良气味。
实施例2：高能电子辐射提高牛肉酶水解速率的方法
按照说明书中高能电子辐射技术提高酶解效率的加工方法，将冷冻牛肉（牛前胸肉）在流动自来水中解冻，解冻后进行清洗，并剔除异物、筋和腱等，通过网板孔径为6mm的绞肉机进行绞碎处理；绞碎过的牛肉装入PE袋中，铺平在金属托盘中，保持其厚度基本均匀一致，且最大厚度不超过6.0 cm，将装有牛肉的金属托盘置于高能电子辐射器的传送链上准备辐射处理，辐射处理技术参数是电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为420pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为5.0 m/min，电子束辐射剂量控制在10kGy；辐射后牛肉投酶解罐中，加1.0倍的水，开启搅拌器，搅拌速度为45rpm，调整pH值至7.0，升温并控制酶解温度在55-60℃后加入木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，加酶量分别为1200u/g和800 u/g，碱性蛋白酶的用量为1000 u/g，加酶顺序是先加木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解30min，之后再加碱性蛋白酶继续酶解60min，达到酶解时间后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为20min。经检测酶解之后牛肉水解液，水解度达49.2%（游离氨基酸比酶解之前蛋白质量），而未经高能电子辐射处理的牛肉在同样酶解条件下其水解度则是24.6%，经感官检测产品状态均匀，流动性好，牛肉腥味自然纯正，无不良气味。
实施例3：高能电子辐射提高猪肉酶水解速率的方法
按照说明书中高能电子辐射技术提高酶解效率的加工方法，将冷冻猪肉（猪后腿肉）在流动自来水中解冻，解冻后进行清洗，并剔除异物，通过网板孔径为6mm的绞肉机进行绞碎处理；绞碎过的猪肉装入PE袋中，铺平在金属托盘中，保持其厚度基本均匀一致，且最大厚度不超过6.0 cm，将装有猪肉的金属托盘置于高能电子辐射器的传送链上准备辐射处理，辐射处理技术参数是电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为380pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为5.5 m/min，电子束辐射剂量控制在9 kGy；辐射后猪肉投酶解罐中，加1.2倍的水，开启搅拌器，搅拌速度为45rpm，调整pH值至7.0，升温并控制酶解温度在55-58℃后加入木瓜蛋白酶和风味蛋白酶，加酶量分别为1200u/g和600 u/g，碱性蛋白酶的用量为1000 u/g，酶解顺序是先加木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解30min，之后再加碱性蛋白酶继续酶解45min，达到酶解时间后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为20min。经检测酶解之后猪肉水解液，水解度达52.8%（游离氨基酸比酶解之前蛋白质量），而经高能电子辐射的猪肉在同样酶解条件下其水解度则是24.4 %，经感官检测产品状态细腻均匀，猪肉风味纯正，无不良气味。
Claims (2)
1.一种利用高能电子束辐射技术提高动物蛋白质酶解效率的加工方法，其特征在于加工的主要过程为：原料肉经解冻、清洗、绞碎、高能电子束辐射后，加入适量水进行酶水解处理；
（1）原料肉预处理：冷冻肉在流动自来水中解冻，解冻后进行清洗，并剔除异物及原料肉中明显的脂肪、筋和腱，之后通过绞肉机进行绞碎，绞肉机网板的孔径为6mm；
（2）高能电子束辐射处理：绞碎之后的原料肉装入PE袋中，并铺平金属托盘中，厚度不超过6 cm，高能电子束辐射处理工艺参数是电子束的输出能量为10MeV，高能电子束扫描器与产品的距离为520mm，扫描频率为300-420pps，扫描宽度500 mm，辐射托盘在扫描器束下传动速度为5.0-6.0 m/min，电子束辐射剂量控制在8-10 kGy；
（3）酶水解工艺：辐射处理之后的原料肉投入酶解罐中，同时加入适量的水，加水量为1.0-1.5倍原料肉重量，开启搅拌器，搅拌速度为45rpm，调整pH值至7.0，酶解温度控制在55-60℃，采用三种酶进行组合酶解，木瓜蛋白酶、风味蛋白酶和碱性蛋白酶，酶的用量以原料肉重量和酶活力进行计算，木瓜蛋白酶的用量为1000-1200u/g，风味蛋白酶的用量为600-800 u/g，碱性蛋白酶的用量为800-1000 u/g，酶解顺序是先加木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解30min，之后加入碱性蛋白酶继续酶解30-60min，达到酶解时间后升温至90-95℃灭酶，灭酶时间为20min。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于原料肉为动物源蛋白，如鸡肉、牛肉、猪肉之一种。
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