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牛肉呈味物质及其风味肽的探讨
新闻日期:2014-03-22
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  牛肉,人类日常肉食的重要组成部分,它富含优良蛋白质,及某些矿物质和维生素。对牛肉风味的研究始于20 世纪50 年代,当时主要研究肉中的非挥发性物质。近年来,由于色谱、光谱等技术的日益成熟,科研人员对牛肉中挥发性成分进行了深入的研究,分离鉴定出一千多种挥发性物质,其中一些特征成分虽然含量极低,但在整个牛肉风味中往往扮演着主要角色。

现阶段,针对牛肉风味物质的研究主要集中在以下几个领域:

1.牛肉风味前体物质

牛肉风味的主要前体物质可以分为两大类:水溶性成分(氨基酸、肽类、碳水化合物、核苷酸、硫胺素等)和脂质。肉类风味的研究主要包括鉴定肉经加热产生的特征风味成分,牛肉风味前体物质是较小分子量的水溶性成分,而前体物质之间的相互作用便构成了牛肉的特征香气。

2.牛肉风味成分

牛肉风味包括水溶性非挥发性的滋味物质和挥发性的气味物质两大部分,主要指肉的鲜味和香味。牛肉的滋味由非挥发性的滋味活性物质构成,它是食品中的水溶性呈味物质刺激味蕾后产生的酸、甜、苦、咸等味觉反映。而牛肉的香味由挥发性含香化合物构成,它是食品中部分脂溶性和水溶性挥发物刺激鼻粘膜后而引起的综合反映。目前已鉴定出的牛肉风味化合物主要是醛、酮、酯、醇和含N、O、S 等的杂环化合物、部分游离氨基酸、部分肽类等。

3.牛肉风味肽的研究

牛肉风味肽(BMP),又称为牛肉风味强化肽,由Yamasaki 于1978 年从牛肉的木瓜蛋白水解物中分离得到,是一种由8 个氨基酸组成的八肽, 它的一级结构为:Lys-Gly-Asp-Glu-Glu-Ser-leu-Ala,有文献报道BMP 具有很强的鲜味,并与食盐、味精有较好的协同作用。因此,Spanier 大胆预测BMP 有望代替MSG 成为新一代风味强化剂。

3.1风味肽制备方法

目前,风味肽的生产方法主要有蛋白酶水解蛋白、化学合成法及采用大肠杆菌表达BMP的基因工程法等。化学合成法因产率低、副产物多等缺点,未能大规模生产;蛋白酶水解蛋白法产物纯度高,但成本也较高;而微生物可以通过细胞代谢,实现目的产物的特异性表达,具有表达特异性强,产品安全卫生,且具有副产物少、成本低等其他方法无法比拟的优点。因此,利用微生物发酵法生产BMP 对今后规模生产具有重要意义。

3.2风味肽分离纯化技术

微生物方法生产蛋白质可分为两个过程,首先是运用基因工程等现代生物技术生产目标蛋白质,其次是分离、纯化、加工目标蛋白质。目前,蛋白质生产过程发展很快,但其分离纯化技术却没有得到相应进展,从而难以满足蛋白质生产商品化的要求,使得分离纯化技术成为蛋白质生产中的“瓶颈”技术。

分离纯化某一特定蛋白质的一般方法主要包括预处理、粗分级分离和细分级分离三部分。根据分离纯化的蛋白不同,而采用不同的方法进行预处理。例如,细胞破碎主要采取研磨、高压挤压、酶处理或超声波振荡等方法;胞外表达蛋白主要采用离心除菌体、热处理、酶处理等方法。粗级分离的常见方法有硫酸铵盐析法、膜超滤法。蛋白质的盐溶和盐析是中性盐显著影响球状蛋白质溶解度的现象,其中,增加蛋白质溶解度的现象称盐溶,反之为盐析。超滤是利用离心力或压力强行使水和其它小分子通过半透膜,而蛋白质被截留在半透膜上的过程。

3.3风味肽研究现状

美国专利报道了表达新的风味蛋白,新的蛋白由T(thaumatin) 蛋白、和M(monellin) 蛋白修饰而来。专利首次报道了T II 蛋白中存在一个风味活性区域(19—26 段氨基酸序列),这段序列被其他肽段代替后,可呈现出不同的风味和特性,当BMP 代替这段序列后表达的蛋白具有牛肉的风味。李根永等于2006 年将人工合成的八肽重组到pEZZl8质粒中,再将质粒转入大肠杆菌中,利用大肠杆菌产生带有呈味肽的融合蛋白,这种融合蛋白用IgG-Sepharose 亲和层析后再以CNBr 切断BMP 和融合蛋白(ZZ) 间的甲硫氨酸切点,得到自由态的BMP 可用HPLC 系统收集纯化。单拷贝BMP 在发酵液中容易被宿主菌产生的水解酶降解,使产量难以提高,而且在发酵液中分离纯化也较困难。研究表明,BMP 作为基料进行美拉德反应可以提升产物的牛肉特征味和总体肉香味。得到世界香精香料大公司和一些研究单位的重视。

目前,天津春发与高校联合进行研究,采用毕赤酵母表达体系,采取融合表达的策略,以分泌型表达质粒pPIC9 为载体,将人工合成的BMP 基因多拷贝同向串联,分别构建4 拷贝、8拷贝、l2 拷贝和l6 拷贝BMP 基因的重组质粒,提高BMP 的产率。筛选出表达量高的工程菌株,并通过发酵罐来优化控制BMP 高效表达的条件,对发酵液采用两步法进行纯化,以期得到不同纯度的样品,从而解决了以上缺点和不足。BMP 作为美拉德反应的基料,制备牛肉香精,为牛肉香精以及其它短肽的生物技术制备提供一套完整的技术平台,对食品添加剂行业将是一个很大的推动。