植物蛋白在肉制品中的應(yīng)用研究

丁玲，張麗芬，2，賴少娟，陳復(fù)生*

（1.河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450001；2.河南省南街村（集團）有限公司，河南 漯河 462600）

近年來我國對動物肉制品的需求逐年遞增，其人均攝入量也隨之增大。有研究表明，動物蛋白攝入量長時間維持在高水平會引發(fā)肥胖癥，進而增加患Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險，而高植物蛋白攝入與此風(fēng)險無關(guān)[1]。動物蛋白與植物蛋白相比含有更多的高密度脂蛋白，然而越來越多的學(xué)者更推薦攝入植物蛋白，原因在于：從健康角度看，相比于植物蛋白，作為動物蛋白來源的紅肉及加工肉類含有較高含量的飽和脂肪酸，會增加心血管負擔(dān)；從營養(yǎng)角度看，植物蛋白通常含有更多的營養(yǎng)，通過攝入不同來源的植物蛋白可以充分滿足人體所需的必需氨基酸[2]。

因此，開展植物蛋白在肉類加工過程中的應(yīng)用研究，一方面能夠彌補動物蛋白自身的缺陷，改善肉制品的營養(yǎng)與感官品質(zhì)；另一方面將資源豐富，可循環(huán)再生的植物蛋白替代或部分替代動物蛋白，更符合人們對蛋白質(zhì)的日常攝入需求。植物蛋白中的大豆蛋白、花生蛋白和豌豆蛋白營養(yǎng)價值高，氨基酸比例均較為均衡，常常在肉制品的生產(chǎn)中使用。

其中大豆蛋白作為植物性的完全優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，8種必需氨基酸含量較為平衡，還含有高生物價的磷脂，同時不含膽固醇，可以作為肉類食品中良好的營養(yǎng)強化劑[3]。通過在肉制品加工中添加大豆蛋白，可以有效減少肉制品的蒸煮損失并改善肉制品的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味?；ㄉ鞍谞I養(yǎng)豐富，而且極易被人體吸收利用[4]。目前常將花生蛋白添加到肉制品中以保持組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并利用花生蛋白的特有香味提高其風(fēng)味特性。還利用擠壓膨化技術(shù)制作花生蛋白肉，產(chǎn)品咀嚼性好。豌豆蛋白因具有高營養(yǎng)價值、低成本和低致敏性在近些年來備受研究者關(guān)注。良好的乳化性和凝膠特性使豌豆蛋白在肉制品加工中得到了越來越多的利用。本文詳細綜述了植物蛋白中大豆蛋白、花生蛋白和豌豆蛋白三者的功能特性和在肉制品加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并展望了植物蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用前景。

1 植物蛋白在肉制品加工中的主要功能特性

植物蛋白在肉制品加工中利用其功能特性改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)與感官品質(zhì)并延長貨架期，這些功能特性主要包括持水性、乳化性、凝膠性、吸油性等。

1.1 持水性

在眾多肉制品的生產(chǎn)過程中，持水性都是一個十分重要的功能性質(zhì)。它直接關(guān)系著食品維持水分的能力，影響著產(chǎn)品品質(zhì)。肉中的水分一般分3種形式存在，即結(jié)合水、準結(jié)合水和自由水，其中最重要的是準結(jié)合水和自由水[5]。生鮮豬肉在僵直過程中，肌原纖維的收縮會導(dǎo)致肌細胞內(nèi)和肌細胞外都形成汁液流失通道，宰后45 min的肌細胞內(nèi)間隙越大，后期肌肉中自由水含量越多，汁液流失率越高，持水性越差[6]。而通過在肉制品中添加適量的植物蛋白就可以較好改善持水性下降的問題。Gao等[7]研究發(fā)現(xiàn)，添加在肉中的大豆分離蛋白（soy protein isolated，SPI）會影響制備的肉末生料和熱凝膠的水分分布，使水分損失率降低。所以通過在肉中添加植物蛋白可以相對維持更多水分，使產(chǎn)品濕潤多汁，口感豐富。

1.2 乳化性

將水、油混合形成乳狀液的能力稱為乳化性，該功能特性在乳化肉類制品中起重要作用。在沒有添加植物蛋白的乳化肉糜制品中，由于α-螺旋在肌纖維蛋白構(gòu)象中占主導(dǎo)地位，致使蛋白分子的柔韌性較差，難以平均分散在脂肪球表面。尤其在加熱收縮過程中，較薄的肌纖維蛋白膜極易發(fā)生破裂，而破裂過程中產(chǎn)生的微小孔洞會導(dǎo)致脂肪滴流失，從而打破肉糜體系的平衡狀態(tài)[8]。但是當(dāng)在乳化肉糜中加入一定分子量的SPI后，就能很好改變這種情況。乳化性強的SPI會在脂肪球表面形成一層具有彈性的柔韌膜，且在巴氏殺菌的溫度下，大豆蛋白膜不會變性凝固，也不會收縮破裂，將脂肪球完好保存在蛋白膜中，很好穩(wěn)定了乳化肉糜[8]。

改性的豌豆蛋白乳化能力增強，也越來越多的應(yīng)用在肉制品加工中。通過改變豌豆蛋白的酸堿度、蛋白質(zhì)濃度、分子結(jié)構(gòu)或離子強度等就可以較好控制其乳化性。研究人員發(fā)現(xiàn)，豌豆蛋白在等電點處的乳化能力很差，而在pH 3.0時較好，具有皮克林乳化機制[9]。他們在其它試驗中發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白的乳化能力和乳化穩(wěn)定性不僅與制備過程、蛋白組成和pH值相關(guān)，還與界面蛋白膜的蛋白質(zhì)吸附和性質(zhì)（例如黏彈性）有很大關(guān)聯(lián)[10]。該發(fā)現(xiàn)能使我們更深入地了解豌豆蛋白的乳化性，以便在實際生產(chǎn)中更好地利用這一特性。

1.3 凝膠性

植物蛋白的凝膠性是指在一定條件下溶液中的大分子互相交織，最終連接形成凝膠的性質(zhì)。凝膠性與持水性和吸油性有很大關(guān)聯(lián)。研究表明，新鮮豬肉在空氣中被過度氧化后，肌原纖維蛋白凝膠的比表面積逐漸增加，凝膠中結(jié)合水含量逐漸減少，而自由水含量逐漸增加，凝膠強度降低，原先致密、均勻的孔結(jié)構(gòu)受到破壞，從而導(dǎo)致豬肉持水力降低[11]，表面失水變硬。由于植物蛋白經(jīng)過加熱可以形成凝膠，因此常通過在肉中添加植物蛋白來改善產(chǎn)品的凝膠性。在加工過程中，大豆蛋白的添加使碎肉制品具有良好的凝膠結(jié)構(gòu)，口感提升，并因此能夠更好地留住水分和脂肪。研究發(fā)現(xiàn)，將大豆蛋白、花生蛋白與其它植物蛋白復(fù)合后加入魚糜中，能明顯提高植物蛋白-魚糜復(fù)合物的凝膠強度。此外，在魚糜中加入的植物蛋白，在功能上主要起到酶抑制劑的作用，即阻止蛋白酶水解魚肉蛋白[12]。植物蛋白與魚糜之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但二者能各自形成特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進而相互交織，最終形成剛性更強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[13]。

1.4 吸油性

對植物蛋白而言，其吸油性有兩方面表現(xiàn)：一是促進脂肪吸收，即乳化脂肪作用。比如將大豆蛋白加入到肉制品中，在大豆蛋白乳化性的作用下形成乳狀液，在凝膠性的作用下形成凝膠基質(zhì)，二者共同作用防止肉類加工過程中脂肪流失。二是減少脂肪吸收作用。比如蛋白質(zhì)在煎炸過程中發(fā)生變性，并因此產(chǎn)生油炸硬殼，從而減少油炸過程的油脂吸收。Rayner等[14]研究發(fā)現(xiàn)以0.05%結(jié)冷膠為增塑劑，將大豆分離蛋白溶液（10%SPI）在80℃保存20 min后制作成大豆蛋白膜，并將該膜涂在食品上可以有效減少油炸過程中的脂肪攝入，且口感比未涂膜產(chǎn)品更受消費者喜愛。因此，利用植物蛋白的吸油性不僅能減少肉類加工過程中脂肪的損失，使產(chǎn)品外形良好，還能減少油炸過程中的脂肪攝入，提升產(chǎn)品口感。

2 植物蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用

植物蛋白在肉制品加工中主要采用注入法、干法、水化法以及乳化法等方式應(yīng)用在碎肉制品、塊肉制品以及仿肉制品中。

2.1 大豆蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用

2.1.1 碎肉制品

碎肉制品的種類十分豐富，在加工過程中通常以攪拌混入方式加入大豆分離蛋白。并利用其具有的持水性和吸油性等特性結(jié)合更多的水分和脂肪，從而減少制品中的脂肪游離和水分損失，最終提升碎肉制品的感官品質(zhì)。Grasso等[15]研究發(fā)現(xiàn)在牛肉丸中添加大豆蛋白，牛肉丸的紋理得到了顯著的提高，且在牛肉丸中添加酵母和質(zhì)量分數(shù)為15%的大豆蛋白時，牛肉丸的品質(zhì)最高，得到的牛肉丸外觀濕潤，柔軟多汁。Li Y P等[16]發(fā)現(xiàn)添加SPI并經(jīng)高壓處理延遲肉類蛋白質(zhì)的熱變性，并使由肌球蛋白尾部變性產(chǎn)生的預(yù)凝膠效應(yīng)從53°C降低到59°C，同時導(dǎo)致肌球蛋白α-螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)。通過研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，隨著SPI添加量的增加，肌球蛋白無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的含量顯著增加，且當(dāng)SPI添加量為2%時可以改善高壓處理后的豬肉糊的技術(shù)功能特性和乳化穩(wěn)定性，減少加工時鈉的使用量。與此同時，在碎肉糊中添加SPI還會影響凝膠中水分的分布情況。在加熱狀態(tài)下，由于添加在碎肉中的SPI發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致大量親水基團外露，因此能結(jié)合較多水分，從而保持碎肉制品肉汁充足[7]。因此，通過在碎肉制品中適量添加大豆蛋白能乳化肉制品中的脂肪，減少脂肪逸出，提高產(chǎn)品的口感，還能結(jié)合更多水分，使產(chǎn)品保持濕潤多汁。

2.1.2 塊肉制品

在塊肉制品生產(chǎn)中添加大豆分離蛋白，持水性和凝膠性是最主要的功能特性，對產(chǎn)品品質(zhì)有重要影響。利用這些功能特性可以很好改善塊肉制品質(zhì)地與組織結(jié)構(gòu)，減少腌制過程中發(fā)生的脫水收縮現(xiàn)象，從而穩(wěn)定產(chǎn)品得率[17]。Silva等[18]研究在鹽水中加入大豆蛋白對牛排pH值和產(chǎn)量影響，發(fā)現(xiàn)添加大豆蛋白的鹽水可提高牛排的吸水率和保水率。目前還利用SPI與其它淀粉材料制作涂層對冷卻肉進行保鮮。郭鑫等[19]研究發(fā)現(xiàn)豌豆淀粉和玉米淀粉與SPI混合涂層在保持冷卻牛肉品質(zhì)方面，與聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）膜相近，不僅有效降低冷卻牛肉中水分損失，而且較好的保持冷卻牛肉的感官指標，將有可能在未來替代PVC膜。還有研究以SPI為原料制作可食用涂膜，對韓國漢宇牛肉進行4°C保存5 d的好氧包裝處理，研究結(jié)果表明，相比于對照組牛肉，SPI涂層的加入減少了硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)并抑制過氧化物的形成，并且作為一種天然的抗氧化涂層，可以有效減少好氧包裝冷藏過程中的氧化和水分損失來延長牛肉的貨架期[20]。因此，在塊肉制品中使用大豆蛋白不僅可以利用其良好的乳化性和持水性保持制品的水分和外觀，還可以利用大豆蛋白涂層天然的抗氧化屬性降低塊肉制品的氧化和水分損失，保持肉制品良好的感官品質(zhì)并延長貨架期。

2.1.3 仿肉制品

仿肉產(chǎn)品可以通過擠壓烹飪，基于植物蛋白的親水膠體和二價陽離子的混合物使蛋白乳化，或者使用新興的剪切細胞技術(shù)來生產(chǎn)[21]。擠壓過程中，在眾多因素如溫度、壓力和剪切力等的綜合作用下，蛋白、碳水化合物和脂質(zhì)等成分之間會發(fā)生復(fù)雜的構(gòu)象變化和分子間的相互作用，從而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量[22]。

目前，大豆蛋白由于其良好的凝膠特性以及由此產(chǎn)生的交錯纖維狀基質(zhì)而被用于模仿動物蛋白[23]。利用大豆蛋白制備的產(chǎn)品在通過一系列加工后能很好地模仿天然肉制品的口感。不僅如此產(chǎn)品還具有很高的營養(yǎng)價值，可為素食主義者提供充足的蛋白質(zhì)。有研究發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白與小麥面筋采用剪切誘導(dǎo)結(jié)合加熱方式在較寬的溫度范圍內(nèi)制備各向異性材料，顯示出制備結(jié)構(gòu)化植物蛋白材料的潛力[24]。Geerts M E J等[25]發(fā)現(xiàn)在150°C下烘烤時大豆蛋白/全脂面粉混合物會產(chǎn)生明顯的纖維結(jié)構(gòu)。

2.1.4 其它肉類制品

大豆蛋白除了在以上幾類肉制品中應(yīng)用外，還經(jīng)常應(yīng)用在肉糜香腸、火腿、咸牛肉等乳化類肉制品和一些特殊的肉制品中[17]。大豆蛋白可以與鹽溶性肉蛋白形成穩(wěn)定的乳化系統(tǒng)，在保持成品質(zhì)量不變的前提下減少淀粉等物料添加，降低瘦肉比率，改善質(zhì)地、提高得率和產(chǎn)品熱加工穩(wěn)定性，并降低成本[26]。此外，大豆蛋白也可作為乳化劑或嫩化劑用在香腸等產(chǎn)品中，使產(chǎn)品具備真實肉類的口感和風(fēng)味，并能提高營養(yǎng)價值[27]。

2.2 花生蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用

2.2.1 碎肉制品

在碎肉制品加工中適量的添加一些花生蛋白，在提高營養(yǎng)價值的同時也可以通過花生蛋白的功能性質(zhì)改善食品品質(zhì)[28]。例如發(fā)泡性和持水性等，這些功能特性都是花生蛋白在肉類加工過程中用到的重要性質(zhì)。作為肉類制品良好的黏合填充劑，將花生蛋白添加到香腸、魚肉香腸、火腿中，能有效保持在加工過程肉汁不流失、不失味，促進脂肪的吸收，其產(chǎn)品不產(chǎn)生走油現(xiàn)象[29]。杜娟等[30]將花生蛋白粉添加到肉灌腸中并對制備工藝進行改良，制備出的產(chǎn)品彈性好、肉質(zhì)緊，還具有花生的特殊風(fēng)味。因此，在碎肉制品中加入花生蛋白不僅可以增添花生特有的香味提升感官品質(zhì)，還能增強咀嚼性改善質(zhì)構(gòu)。

2.2.2 仿肉制品

作為一種營養(yǎng)豐富、綠色可持續(xù)的植物蛋白，花生蛋白在食品加工中利用廣泛。除了用作食品添加劑外，還常常用來開發(fā)仿肉制品。而擠壓烹飪是制作花生蛋白仿肉制品的重要方式。Rehrah D等[31]利用脫脂花生粉（skimmed peanut flour，DPF）提取的蛋白質(zhì)為原料確定紋理肉類似物（texture meat analog，TMA）的最佳擠壓參數(shù)，并發(fā)現(xiàn)由廉價的DPF生產(chǎn)的TMA具有與商業(yè)肉類類似物競爭的潛力，從而增加了花生產(chǎn)業(yè)的價值。張金闖[32]研究發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶誘導(dǎo)和多糖改性等手段可以有效提升高水分花生拉絲蛋白纖維結(jié)構(gòu)品質(zhì)。研究中采用多尺度方法，使整個高水分擠壓過程可視化，從二維和三維的角度展示了類肉纖維結(jié)構(gòu)的形成過程。研究證實了蛋白分子構(gòu)象在擠壓過程中發(fā)生了明顯改變，花生蛋白在模具與冷卻區(qū)交界處已經(jīng)開始形成類肉纖維結(jié)構(gòu)，并且這種類肉纖維結(jié)構(gòu)是由冷卻區(qū)蛋白分子的相分離和重排引起的[33]。在此過程中，氫鍵與二硫鍵也對纖維結(jié)構(gòu)形成有重要作用。通過對花生蛋白形成類肉纖維的過程進行深層次的機理研究，加深我們對花生蛋白仿肉制品的認識，以便在加工過程調(diào)整最佳工藝參數(shù)，從而獲得更高品質(zhì)的花生蛋白纖維，這對仿肉制品的開發(fā)意義重大。

2.3 豌豆蛋白在肉制品加工中的應(yīng)用

近幾年豌豆蛋白由于其良好的功能特性和營養(yǎng)價值越來越多地開始被研究者重視。在各類肉制品中的研究也陸續(xù)開始展開。豌豆蛋白應(yīng)用在塊肉制品中主要充當(dāng)抗氧化劑的作用，以保護肉制品的色澤。Sun等[34]將豌豆粉、豌豆分離蛋白（pea protein isolate，PPI）和豌豆蛋白水解物添加入牛肉并進行腌制、熟化，發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白和豌豆蛋白水解物二者都可以提高肌漿蛋白和油脂的抗氧化穩(wěn)定性，對腌牛肉制品的色澤具有很好的穩(wěn)定作用，并且豌豆蛋白水解物的穩(wěn)定作用更顯著。而在碎肉制品中加入豌豆蛋白主要是利用其良好的凝膠特性以提高肉制品的凝膠強度。計紅芳等[35]研究豌豆蛋白對豬肉鹽溶蛋白共混熱誘導(dǎo)凝膠的影響，發(fā)現(xiàn)豌豆蛋白可以降低自由水比例，并使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整齊致密。因此，豌豆蛋白除了可以提高凝膠強度外，還可以促進肉制品凝膠形成。以豌豆蛋白特別是豌豆分離蛋白制成的凝膠也常常應(yīng)用在海產(chǎn)品和仿肉制品中，間接上減少海洋捕撈，維護生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。Moreno等[36]分析了兩種豌豆分離蛋白（豌豆粉經(jīng)堿溶酸沉得到的PPI和通過豌豆粉的水分散和可溶性蛋白得到的PPI）在20%和23%PPI濃度下的凝膠化過程，經(jīng)傅立葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）分析，后一種凝膠中的 β-折疊聚集體低于前一種凝膠，且通過掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）觀察到緊密連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這使它更適合作為肉類和海鮮類似物的基礎(chǔ)凝膠。豌豆蛋白目前還被廣泛用于提高一些乳化肉腸的質(zhì)量。Su等[37]研究發(fā)現(xiàn)，添加豌豆蛋白使法蘭克福香腸的熱穩(wěn)定性和剪切硬度較好。因此，添加豌豆蛋白不僅可以保護肉制品的色澤，提高肉制品凝膠強度，熱穩(wěn)定性，還能增加咀嚼性，綜合提升肉制品的感官品質(zhì)。

3 總結(jié)與展望

植物蛋白營養(yǎng)價值高，來源廣泛，在肉制品行業(yè)中深受歡迎。其持水性、乳化性、凝膠性、吸油性等功能特性能有效改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)與感官品質(zhì)。將植物蛋白添加到碎肉、塊肉和仿肉等肉制品中來充當(dāng)營養(yǎng)強化劑、抗氧化劑等，可以彌補加工過程營養(yǎng)損失，延長貨架期并改善食品組織結(jié)構(gòu)和外觀。如何利用植物蛋白制備出營養(yǎng)更加豐富，口感更加細膩的肉制品或質(zhì)構(gòu)更加接近真實肉類的仿肉制品是當(dāng)下我們要繼續(xù)努力的方向。此外，需對植物蛋白與動物蛋白共混時在分子水平上發(fā)生的變化進行深入研究，并對其應(yīng)用研究做出探討與思考。