真空協(xié)同大豆分離蛋白復合冷凍保護劑對速凍餃子餡品質(zhì)的影響

張艷艷，王文濤，張中義，柴 穎，劉興麗，王宏偉，張 華,

（1.鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院，食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南省冷鏈食品質(zhì)量安全控制重點實驗室，河南 鄭州 450002；2.鄭州科技學院食品科學與工程學院，河南 鄭州 450064）

大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）由于其營養(yǎng)豐富、不含膽固醇且成本低等特點在肉制品加工生產(chǎn)中應用較多[1]。同時在肉糜冷藏過程中，SPI可通過蛋白質(zhì)-脂肪、蛋白質(zhì)-水和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用，形成良好的凝膠，顯著提高其抗凍性能[2]。柳艷霞等[3]研究了SPI對豬肉糜持水性的影響，結(jié)果表明解凍損失、蒸煮損失和離心損失隨著SPI添加量的增加而降低。慕鴻雁[4]研究了兩種大豆分離蛋白SPI-A和SPI-B對肉糜品質(zhì)的影響，結(jié)果表明肉糜蒸煮損失隨著SPI添加量的增加而降低，兩種SPI對肉糜硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性均有有利影響。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，在速凍餃子餡中添加一定含量的SPI能夠顯著改善餃子肉餡的抗凍性能，但隨著SPI添加量的增加，餃子肉餡變硬，彈性降低，影響餃子肉餡的口感[5]。添加SPI、卡拉膠、茶多酚和VC復合配方的餃子肉餡的品質(zhì)較單獨添加SPI時顯著改善，原因是由于SPI的變性溫度遠高于普通肉制品加熱的最高溫度，導致SPI不能與肌原纖維蛋白發(fā)生充分的相互作用[6]。因此，研究SPI復合冷凍保護劑在改善肉制品的品質(zhì)上具有顯著優(yōu)勢。

真空形成的壓力差能加速物料中物質(zhì)分子的運動和氣體分子的擴散，提高對物料處理的速度和均勻性[7]。果蔬加工和貯藏過程中經(jīng)常采用真空浸漬的方法加快浸漬液的滲透，許牡丹等[8]研究表明，真空浸漬能提高滲糖的速率，所得制品飽滿、色澤鮮艷，且VC含量較高，營養(yǎng)成分損失較少。也有研究表明，在肉制品腌制加工中應用真空滲透能加快腌制液滲透到肉中的速率，增加肉的嫩度，提高肉制品品質(zhì)[9-11]。

本實驗擬采用真空協(xié)同SPI復合冷凍保護劑處理速凍餃子餡，研究其對速凍餃子餡的持水性能、脂肪氧化和質(zhì)構(gòu)特性的改善作用，并從水分分布和微觀結(jié)構(gòu)角度探討其作用機制，以期為開發(fā)高品質(zhì)的速凍主食提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雙匯冷鮮豬肉（豬前腿肉）、食鹽購于鄭州世紀聯(lián)華超市。

茶多酚（純度98%）、VC（純度99%）、卡拉膠（食品級） 上海源葉生物科技有限公司；SPI（90 g/100 g）（食品級） 谷神生物科技集團有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT plus物性測定儀、Q100差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC） 美國TA公司；NM120低場核磁共振成像分析儀 上海紐邁電子科技有限公司；JSM-6490LV掃描電子顯微鏡 日本JEOL公司；UV-1100紫外-可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預處理

將冷鮮豬前腿肉去皮，去除結(jié)締組織，將肥、瘦肉（質(zhì)量比1∶4）分別絞成肉餡后混合均勻，絞肉機孔板直徑8 mm。加入1.3%（以肉餡質(zhì)量計，下同）的食鹽、15%的去離子水和SPI復合冷凍保護劑（包括6% SPI、0.4%卡拉膠、0.05%茶多酚、0.03% VC），用攪拌機攪拌10 min。實驗分為5 組，其中對照組：肉餡未添加SPI復合冷凍保護劑且不經(jīng)滲透處理；未處理組：僅添加SPI復合冷凍保護劑但未經(jīng)滲透處理的肉餡；真空協(xié)同處理30 min/60 min組：添加SPI復合冷凍保護劑后，將攪拌好的肉餡放入不銹鋼托盤中鋪平，放入真空干燥箱中，真空度-0.1 kPa，溫度保持在0～10 ℃，真空處理30 min或60 min；自然滲透24 h組：添加SPI復合冷凍保護劑后，將攪拌好的肉餡放入不銹鋼托盤中鋪平，厚度為2 cm，蓋上保鮮膜，在0 ℃下靜置24 h。

將處理后的豬肉餡分為每份（12.0±0.1）g，設(shè)3 個平行。用餃子皮將豬肉餡包裹，-35 ℃下速凍30 min，速凍后取出樣品進行指標的第一次測定。余下的樣品在-8 ℃下繼續(xù)凍藏90 d，每隔15 d取出測定一次指標。進行指標測定時，剝?nèi)ワ溩悠?，將凍藏肉餡在4 ℃下解凍3 h，中心溫度達到0 ℃后再測定。除微觀結(jié)構(gòu)外，其他指標均是解凍后再測定。

1.3.2 解凍損失率測定

稱量解凍后的肉餡質(zhì)量（m0/g），置于空離心管中稱質(zhì)量（m1/g）。8 000 r/min離心10 min，將離心管在濾紙上倒扣2 h，待汁液控干不再有水流出時稱質(zhì)量（m2/g）。解凍損失率按式（1）計算。

1.3.3 蒸煮損失率測定

使用保鮮袋代替餃子皮包裹餃子肉餡樣品（12.0±0.1）g。稱取解凍前樣品質(zhì)量（m1/g），解凍后在100 ℃沸水中煮15 min，取出后冷卻到室溫。然后將保鮮袋用牙簽扎破放出汁液，等不再有汁液流出后再次稱質(zhì)量（m2/g）。蒸煮損失率按式（2）計算。

1.3.4 硫代巴比妥酸反應物值測定

硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值的測定參考陳炎等[12]的方法。稱取解凍后的肉餡1.5 g放入離心管中，加入7.5 mL三氯乙酸溶液（75 g/L），混合均勻，3 600 r/min離心20 min。取3 mL上清液與3 mL 2-硫代巴比妥酸溶液（2.88 g/L）混勻，沸水浴30 min，取出冷卻至室溫，在532 nm波長處測其吸光度（A532nm）。TBARS值以每千克餃子肉餡中丙二醛的質(zhì)量表示，具體按式（3）計算。

式中：m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性測定

質(zhì)構(gòu)特性的測定參考張華等[13]的方法。將樣品100 ℃水浴蒸煮15 min，取出后冷卻至室溫，將餃子豬肉餡料切成20 mm×20 mm×20 mm的立方體。設(shè)6 個平行。

1.3.6 水分分布測定

采用低場核磁共振成像分析儀對肉餡中的水分進行表征，具體參考張艷艷等[14]的方法。

1.3.7 熔化焓值測定

取10～15 mg解凍后的樣品，放入裝載樣品的鋁盤中，然后將裝好樣品的鋁盤置于DSC中進行測定。設(shè)置程序：25 ℃平衡2 min，然后以5 ℃/min降至-40 ℃，平衡2 min后以5 ℃/min升溫至25 ℃。平行實驗3 次，取平均值。

1.3.8 微觀結(jié)構(gòu)觀察

凍藏90 d時，將剛剝?nèi)ワ溩悠さ娜怵W切成厚度1 mm左右的薄片，放入真空冷凍干燥機中冷凍干燥24 h，待肉餡完全干燥后，取一小片樣品粘在導電膠帶上，鍍金，然后用掃描電子顯微鏡觀察。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 16.0軟件對得到的數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，采用Origin 8.5軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空協(xié)同處理對速凍餃子肉餡持水性能的影響

速凍餃子肉餡持水性能主要表現(xiàn)為肉餡的解凍損失率和蒸煮損失率[15]。由圖1可知，真空協(xié)同處理30 min、真空協(xié)同處理60 min、自然滲透24 h均能降低餃子肉餡的解凍損失率和蒸煮損失率，提高餃子肉餡的持水性能。不同處理方式降低餃子肉餡解凍損失和蒸煮損失能力由高至低的順序為：真空協(xié)同處理60 min＞真空協(xié)同處理30 min＞自然滲透24 h＞未處理組＞對照組。其中，真空協(xié)同大豆分離蛋白復合冷凍保護劑處理60 min對凍藏中肉餡的改善效果最優(yōu)，該組在凍藏90 d時，肉餡的解凍損失率為0.74%，與對照組、未處理組相比分別降低了61.3%、39.3%，蒸煮損失率為6.53%，與對照組、未處理組相比分別降低了84.9%、34.3%。

圖1 真空處理協(xié)同SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡持水性能的影響Fig. 1 Effect of vacuum treatment combined with SPI-based composite cryoprotectant on water-holding capacity of dumpling stuffing

真空協(xié)同處理降低了餃子肉餡的解凍損失和蒸煮損失，提高了其持水性能。其原因可能是真空產(chǎn)生的壓力差有利于SPI和卡拉膠擴散進入到肌原纖維之間的間隙中[16-18]。對于SPI，其7S伴球蛋白和11S球蛋白分子表面的親水氨基酸側(cè)鏈與水分子結(jié)合形成氫鍵，使蛋白質(zhì)發(fā)生水化作用[19-21]，提高了對餃子肉餡中游離水分的約束能力。對于直鏈卡拉膠，一方面，分子鏈上的羥基和硫酸酯基團能與水分子形成氫鍵[22-23]，提高了餃子肉餡的持水性；另一方面，在餃子蒸煮過程中，肉餡的肌纖維蛋白會形成凝膠網(wǎng)絡(luò)空隙，冷卻時將卡拉膠和水分子包裹起來，降低了餃子肉餡的解凍損失和蒸煮損失，提高了肉餡的持水性[24-25]。

2.2 真空協(xié)同處理對速凍餃子肉餡脂肪氧化程度的影響

TBARS值常用來衡量肉的脂肪氧化程度。由圖2可知，隨凍藏時間延長，對照組的TBARS值不斷提高，90 d時達到2.04 mg/kg，其他處理方式組之間無明顯差異。凍藏90 d時，真空協(xié)同處理60 min組的TBARS值由0.22 mg/kg（凍藏0 d時）上升為0.29 mg/kg，比未處理的餃子肉餡降低了3.3%，比對照樣品降低了85.8%。

圖2 真空處理協(xié)同SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡TBARS值的影響Fig. 2 Effect of vacuum treatment combined with SPI-based composite cryoprotectant on TBARS value of dumpling stuffing

真空協(xié)同處理能延緩餃子肉餡中脂肪的氧化。一方面是因為真空能將存在于餃子肉餡間隙中的氧氣抽出，減少肉餡與氧的接觸，抑制餃子肉餡中脂肪的氧化；另一方面，真空處理使SPI、卡拉膠、茶多酚和VC擴散進入到肌纖維蛋白間隙中[16-18]。SPI中7S伴球蛋白含有較多的親水基團（—OH、—COOH、—NH等），容易發(fā)生水化作用，提高了對餃子肉餡中游離水分的約束能力[19-21,26]，抑制了冰晶的生長和重結(jié)晶現(xiàn)象，降低了冰晶對脂肪造成的損傷，提高了脂肪的穩(wěn)定性。茶多酚中的酚羥基易被氧化成醌類而提供的氫自由基，與脂肪氧化產(chǎn)生的自由基結(jié)合，使自由基失活，切斷活潑自由基的鏈式反應，延緩了肉餡中脂肪的氧化[27-28]。VC有很強的還原性，能夠還原被氧化的茶多酚，從而再生茶多酚的抗氧化性能，提高茶多酚的抗氧化效果[29]。

2.3 真空協(xié)同處理對速凍餃子肉餡質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖3 真空處理協(xié)同SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig. 3 Effect of vacuum treatment combined with SPI-based composite cryoprotectant on texture characteristics of dumpling stuffing

由圖3可知，真空協(xié)同處理30 min、真空協(xié)同處理60 min和自然滲透24 h都能改善餃子肉餡的質(zhì)構(gòu)特性，使肉餡硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性明顯提高。真空協(xié)同處理60 min改善餃子肉餡質(zhì)構(gòu)特性的效果最好，可能是因為真空條件下餃子肉餡中的氣體被抽出，SPI復合冷凍保護劑中的活性基團與肌肉蛋白質(zhì)之間的相互作用，肌纖維蛋白結(jié)合的更為緊密，形成更均勻、致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[30]。蒸煮過程中肌纖維蛋白形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)將卡拉膠包裹在網(wǎng)絡(luò)空隙中，餃子肉餡冷卻過程中，凝膠空隙中的卡拉膠形成凝膠片段，填充在肌纖維蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)中，增加了餃子肉餡的質(zhì)構(gòu)特性[31]。

2.4 真空協(xié)同處理對速凍餃子肉餡水分分布的影響

在凍藏過程中，肉餡的弱結(jié)合水會轉(zhuǎn)化為自由水，弱結(jié)合水的相對含量降低。由圖4A可知，與對照相比，真空協(xié)同處理30 min、真空協(xié)同處理60 min、自然滲透24 h能明顯提高餃子肉餡中弱結(jié)合水的相對含量，表明這些處理方式可以抑制凍藏對餃子肉餡中水分的影響。凍藏90 d時，真空協(xié)同處理60 min的肉餡的弱結(jié)合水相對含量由93.97%（0 d時）下降為92.17%，與未處理組、對照組相比分別提高了2.4%、16.1%。肉餡的熔化焓值可以反映其內(nèi)部可凍結(jié)水的含量。由圖4B可知，真空處理30 min、真空處理60 min、自然滲透24 h降低了速凍餃子餡的熔化焓值，說明這些處理方式降低了肉餡中可凍結(jié)水的含量。凍藏90 d時，真空協(xié)同處理60 min的肉餡的熔化焓值由135 J/g（0 d時）上升為146.4 J/g，與未處理組、對照組相比分別降低了6.4%、13.6%。

在凍藏過程中，SPI復合冷凍保護劑提高了餃子肉餡中弱結(jié)合水的比例，真空協(xié)同處理進一步促進了這種作用。凍藏會使肉餡的弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，而真空協(xié)同處理后的肉餡相比于對照組，弱結(jié)合水相對含量升高，表明SPI復合冷凍保護劑具有約束水分的能力，真空產(chǎn)生的壓力差使SPI和卡拉膠擴散進入到肌原纖維之間的間隙中，提高了對水分的約束力。SPI中7S伴球蛋白含有較多的親水基團[20]，容易發(fā)生水化作用，直鏈大分子卡拉膠分子鏈上的羥基和硫酸酯基團能與水分子形成氫鍵，這些作用提高了對餃子肉餡中游離水分的約束能力。所以，凍藏90 d時，低場核磁共振所測結(jié)果中弱結(jié)合水的相對含量上升，DSC所測的結(jié)果中反映可凍結(jié)水含量的熔化焓值有所降低。

圖4 真空處理協(xié)同SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡中弱結(jié)合水相對含量（A）和熔化焓值（B）的影響Fig. 4 Effect of vacuum treatment combined with SPI-based compsite cryoprotectant on weakly bound water content (A) and melting enthalpy (B)of dumpling stuffing

2.5 真空協(xié)同處理對速凍餃子肉餡微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖5可知，真空協(xié)同處理30 min、真空協(xié)同處理60 min、自然滲透24 h對添加SPI復合冷凍保護劑的餃子肉餡冰晶的生長和重結(jié)晶具有一定抑制作用。從圖5D可看出，經(jīng)90 d凍藏，真空協(xié)同處理60 min的餃子肉餡的冰晶體積（凍干肉餡樣品冰晶升華后的孔隙）較小，大部分冰晶長度小于10 μm。與對照組和未處理組相比，真空協(xié)同SPI復合冷凍保護劑處理60 min的餃子肉餡在90 d凍藏后組織結(jié)構(gòu)破壞程度較弱。SPI和卡拉膠共同作用抑制了凍結(jié)凍藏過程中游離水分向冰晶的遷移和重結(jié)晶現(xiàn)象，生成了更多細小的冰晶，減輕了冰晶對餃子肉餡組織結(jié)構(gòu)的破壞。真空處理60 min使SPI和卡拉膠分散到肌原纖維之間的間隙中，增強了SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡中大冰晶生成的抑制作用。

圖5 真空處理協(xié)同SPI復合冷凍保護劑對餃子肉餡微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig. 5 Effect of vacuum treatment combined with SPI-based composite cryoprotectant on the microstructure of dumpling stuffing

3 結(jié) 論

凍藏90 d時，真空協(xié)同SPI復合冷凍保護劑明顯提高了速凍餃子餡的持水性能，降低其解凍損失和蒸煮損失，改善了其質(zhì)構(gòu)特性。在凍藏過程中，真空協(xié)同處理能減緩肉餡中脂肪的氧化，提高肉餡中弱結(jié)合水比例，降低可凍結(jié)水含量，抑制冰晶的生長和重結(jié)晶，減輕對肉餡組織結(jié)構(gòu)的破壞。