復(fù)合卵白蛋白-大豆分離蛋白對肉糜凝膠特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響

楊玲玲，蔣 艷，涂勇剛，畢雅雯，劉 晶，楊嚴(yán)俊，徐明生,*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 江西省天然產(chǎn)物與功能性食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045；2.江南大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122）

我國是肉制品消費(fèi)大國，肉糜制品是主要的肉類制品之一。凝膠性是肉糜制品重要的功能特性，凝膠強(qiáng)度取決于肉糜中鹽溶性肌球蛋白的含量及溶解度，蛋白溶液的濃度直接影響產(chǎn)品的物理化學(xué)特性和功能特性，如凝膠形成和速度[1]。肌原纖維蛋白是鹽溶性蛋白[2]，是肉糜制品形成凝膠的主要物質(zhì)，而其良好的凝膠性主要受鹽濃度的影響，高鹽濃度（0.6～1.0 mol/L）可以增強(qiáng)肌原纖維蛋白的溶解，促進(jìn)凝膠的形成，提高肉糜制品的凝膠強(qiáng)度，同時(shí)對肉糜制品的保水性、出品率、嫩度和多汁性都具有一定的影響[3-4]。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，鹽的使用量受到限制，肉糜中離子強(qiáng)度降低，導(dǎo)致鹽溶性肌原纖維蛋白的溶解度下降，影響蛋白質(zhì)凝膠結(jié)構(gòu)的形成，最終導(dǎo)致產(chǎn)品凝膠性差，出現(xiàn)產(chǎn)品的出品率低、出油、質(zhì)地差等問題。

為了改善肉糜凝膠特性，一般在肉糜制品中添加蛋白類、淀粉類、親水性膠體等物質(zhì)[5]。而一些外在輔料的添加會(huì)稀釋肉糜制品的蛋白密度，導(dǎo)致產(chǎn)品口感不佳。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，往往添加非肉蛋白成分（非肉動(dòng)物蛋白和植物蛋白），尤其是大豆蛋白，因其營養(yǎng)價(jià)值和功能特性成為重要的食品蛋白質(zhì)來源[6]。作為增稠劑、膠凝劑、乳化穩(wěn)定劑、水分保持劑、黏合劑和填充劑等應(yīng)用于肉糜制品中，不僅提高產(chǎn)品營養(yǎng)，而且能提高產(chǎn)品保水性、改善質(zhì)地等品質(zhì)特性，一定程度上還可以發(fā)揮抗氧化性的作用。但Mccord等[7]的研究表明，大豆蛋白的使用還存在一定的局限性，在正常的肉類加工條件（67～73 ℃、pH 5.5～6.0、離子強(qiáng)度0.1～0.6 mol/L），沒有一種主要的大豆球蛋白與肌球蛋白發(fā)生反應(yīng)，這被認(rèn)為是其功能的一個(gè)重要缺陷。同時(shí)，未經(jīng)變性的天然大豆分離蛋白（soybean protein isolate，SPI）對肉糜凝膠起到破壞作用。Chin等[8]發(fā)現(xiàn)在香腸制品中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.2%的SPI不會(huì)影響肉糜制品的凝膠強(qiáng)度，但當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.4%以上，對肉糜制品的凝膠性有破壞作用，會(huì)影響產(chǎn)品的口感，導(dǎo)致產(chǎn)品變得軟塌，同時(shí)產(chǎn)生令人不悅的氣味。因此，肉糜制品的凝膠性問題亟需得到改善。

因?yàn)閱我坏鞍椎氖褂镁哂芯窒扌裕瑢?shí)際應(yīng)用中更加傾向于復(fù)配將2 種及以上的不同蛋白質(zhì)。不同蛋白質(zhì)分子間相互作用在肉糜制品中起關(guān)鍵作用，通過多種蛋白質(zhì)復(fù)合可以拓寬蛋白質(zhì)的使用范圍，增強(qiáng)蛋白質(zhì)的功能特性。蛋清蛋白因其具有良好的凝膠性和保水性，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[9-10]。卵白蛋白（ovalbumin，OVA）是蛋清中的主要蛋白，含有較多的巰基，加熱易形成縱橫交錯(cuò)具有特定空間的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在食品工業(yè)中發(fā)揮重要作用，在腸類、肉丸等肉糜制品中能改善產(chǎn)品的口感，提高產(chǎn)品的切片性和彈性[5,11]。廖安等[12]發(fā)現(xiàn)SPI-蛋清蛋白混合后，2 種蛋白存在非線性作用，二者在凝膠性上表現(xiàn)為協(xié)同作用。因此，本實(shí)驗(yàn)旨在研究OVA和SPI在香腸制品中的復(fù)合應(yīng)用。通過對肉糜制品理化性質(zhì)的測定，從而確定肉糜中復(fù)合蛋白最佳復(fù)配比例，改善肉糜制品的凝膠特性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬肉 市售；OVA（純度62%～88%）、尼羅藍(lán)美國Sigma試劑公司；SPI（蛋白質(zhì)干基≥90%、水分≤7.0%、灰分≤6.0%） 臨沂山松生物制品有限公司；D-異抗壞血酸鈉 江西省德興市百勤異VC鈉有限公司；食用硝鹽 北京康唯美有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

T25分散機(jī) 德國IKA公司；85-1A磁力攪拌器鞏義市予華儀器有限公司；TA.XTPLUS質(zhì)構(gòu)分析儀英國Surrey儀器有限公司；PHB-1酸度計(jì) 杭州雷磁分析儀廠；AR1140分析天平 奧豪斯儀器（上海）公司；倒置熒光顯微鏡 奧林巴斯（深圳）工業(yè)有限公司；CR2400便攜式色差儀 上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 OVA和SPI懸浮液的制備

分別制備10%（m/m）OVA和10%（m/m）SPI懸浮液，用檸檬酸和食用堿調(diào)成中性溶液，放入4 ℃冰箱過夜保存。將OVA和SPI按1∶0（OVA組）、9∶1、6∶1、3∶1、1∶1、1∶3、1∶6、1∶9以及0∶1（SPI組）混合，總固形物含量為10%（m/m），混合后的溶液經(jīng)磁力攪拌器混合均勻3 h，放入4 ℃冰箱過夜。

1.3.2 灌腸的生產(chǎn)工藝

豬肉4 ℃放置，去除多余的結(jié)締組織和脂肪，香腸的制作方法參考簡華君等[13]的方法，稍作修改。每組均按以下方式配料：每100 g產(chǎn)品中包括72 g肥瘦肉（肥∶瘦=1∶3）、非肉蛋白粉2 g、冰水25.5 g、鹽1.5 g、糖1 g、食用硝鹽0.012 g、D-異抗壞血酸鈉0.041 g。具體操作要點(diǎn)如下：腌制：將糖、鹽等腌料和絞碎的瘦肉攪拌均勻，4 ℃腌制24 h；斬拌：將腌制好的瘦肉和肥肉先慢速斬拌3 min，再添加預(yù)溶脹蛋白溶液，分別為對照組（不添加非肉蛋白粉）、OVA組、OVA-SPI復(fù)合組以及SPI組，斬拌3 min，用冰水將溫度控制在10 ℃以下。各實(shí)驗(yàn)具體配料詳見表1；蒸煮：將灌好的香腸于85 ℃加熱30 min，香腸中心溫度達(dá)到72 ℃，快速冷卻至室溫，4 ℃貯藏。

表1 灌腸實(shí)驗(yàn)分組配料Table 1 Ingredients of sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

1.3.3 質(zhì)構(gòu)測定

參考Brady等[14]的方法略作修改。肉糜制品切成20 mm高的圓柱體。使用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性分析（texture profile analysis，TPA），主要參數(shù)為：探頭類型P/36R；測前速率3.0 mm/s；測中速率5 mm/s；測后速率5 mm/s；壓縮比為40%；力為5×g。每個(gè)樣品重復(fù)5 次，取平均值。記錄硬度、黏聚性和咀嚼性的測定結(jié)果。

1.3.4 色澤測定

參考Salzmann等[15]的方法。采用便攜式色差儀，以標(biāo)準(zhǔn)白板標(biāo)定后，將樣品在空氣中暴露20 min后，測定產(chǎn)品的L*（亮度）、a*（紅度）和b*（黃度）。每個(gè)產(chǎn)品測定6 個(gè)點(diǎn)，取平均值。測定時(shí)將樣品和色差鏡保持垂直，并且樣品和鏡頭緊扣。

1.3.5 保水性測定

參考Goni等[16]的方法，稍作修改。將加熱后的樣品切成1 cm×1 cm×1 cm的立方體，向離心管底部塞入占總?cè)莘e1/3的棉花，并用紗布包裹離心管，于4 ℃、1 500×g離心10 min。每組處理重復(fù)3 次。按式（1）計(jì)算保水性：

式中：m0為空的離心管質(zhì)量/g；m1為離心前離心管、紗布、肉以及棉花的總質(zhì)量/g；m2為離心后除去水分的離心管質(zhì)量/g。

1.3.6 蒸煮得率

參考姜帥等[17]的方法，稍作修改。產(chǎn)品熟制之后，冷卻至室溫，用紙巾輕拭去產(chǎn)品表面可見的汁液，每個(gè)處理組稱量6 個(gè)樣品，按式（2）計(jì)算方法蒸煮得率：

式中：m3為香腸加熱熟制后的質(zhì)量/g；m4為生香腸的質(zhì)量/g。

1.3.7 微觀結(jié)構(gòu)的觀察

運(yùn)用倒置熒光顯微鏡觀察熟制后產(chǎn)品的脂肪分布，用脂肪熒光染色劑尼羅藍(lán)對產(chǎn)品進(jìn)行染色，用倒置熒光顯微鏡觀察脂肪分布[18]。

1.3.8 感官評價(jià)

于室溫將熟制的產(chǎn)品放置于光線明亮的房間，10 人組成的感官評定小組，主要從產(chǎn)品的色澤、多汁性、嫩度、風(fēng)味和總體可以接受性進(jìn)行評定。參考并稍作修改Yi等[19]運(yùn)用的5 分制方法。評定人員根據(jù)個(gè)人喜好對產(chǎn)品的多汁性、嫩度、色澤、肉香味和整體可接受性打分（1 分代表極干、極硬、色澤很不誘人、很沒有肉香味、極不喜歡；5 分代表很多汁、很嫩、色澤很誘人、肉香味很足、很喜歡）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合蛋白對灌腸質(zhì)構(gòu)的影響

肉糜制品凝膠的質(zhì)構(gòu)特性能夠很好地反映蛋白質(zhì)形成凝膠的能力，其中硬度和彈性是肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)最重要的2 個(gè)參數(shù)[20]。如圖1A所示，與對照組相比，OVA組和OVA-SPI組明顯改善產(chǎn)品的硬度、黏性和咀嚼性，而SPI組無明顯變化。在OVA-SPI組間，肉糜制品的硬度、黏性、咀嚼性明顯高于OVA組和SPI組，原因可能為OVA凝膠硬度高于SPI的凝膠硬度，添加的非肉蛋白受熱發(fā)生變性，制品黏度增加可以獲得更多的黏附肉糜，使其在切片過程中不易散落，改變?nèi)饷又破返乃缮⒔Y(jié)構(gòu)，使得肉糜制品更加緊密[21]。隨著SPI濃度的上升，硬度在組間內(nèi)呈先上升后、下降的趨勢（P＜0.05）。Feng等[22]報(bào)道了類似的結(jié)果，由于85 ℃的蒸煮溫度，低變性SPI中11S不能變性，幾乎不能形成凝膠，7S形成的凝膠強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致SPI與肌肉蛋白間的作用力很小，難以支撐肉糜的質(zhì)構(gòu)。

圖1 復(fù)合蛋白對灌腸凝膠硬度、咀嚼性和黏性（A）、凝膠彈性（B）的影響Fig.1 Effect of OVA-SPI mixtures on the hardness, chewiness and viscosity (A), as well as springiness (B) of sausages

從圖1B可知，與對照組相比，OVA組、SPI組和OVASPI組凝膠的彈性均顯著升高（P＜0.05）；而OVA-SPI組凝膠彈性隨著OVA濃度的降低呈先下降、后趨于穩(wěn)定的規(guī)律，在OVA∶SPI質(zhì)量比為1∶1時(shí)達(dá)到穩(wěn)定；廖安等[12]對SPI和蛋清粉復(fù)合體系功能特性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著蛋清粉含量的增加，復(fù)合凝膠的強(qiáng)度逐漸增大。因此，肉糜制品中添加復(fù)合蛋白能夠提高凝膠強(qiáng)度。周曉燕[23]研究表明，制作肉糜時(shí)，加入雞蛋和淀粉，可以提高肉糜的彈性和嫩度，蛋清蛋白可以提高肉糜和淀粉之間的親和力，增加肉糜的黏聚性，提高產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度，也驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

2.2 復(fù)合蛋白對灌腸色澤的影響

如圖2所示，與對照組相比，OVA組的L*值與對照組無顯著差異，而SPI組和OVA-SPI組制品的L*值有下降趨勢（P＜0.05），不同組之間L*的升高變化差異由高到低依次為：OVA組＞OVA-SPI組＞SPI組。OVA、SPI以及OVA-SPI組制品的a*值均低于對照組（P＜0.05），OVA-SPI組a*值與OVA組相比有減小的趨勢，同SPI組相比結(jié)果相反。L*值差異是由于2 種蛋白粉亮度不同引起肉糜亮度的變化，實(shí)驗(yàn)中使用蛋白粉為淡黃色和黃色，添加后蛋白粉則削弱肉糜的紅色，使肉糜制品的a*值下降。添加不同蛋白粉后，不同處理組的b*值均高于對照組，且在OVA-SPI組間b*值隨著SPI濃度的降低呈先下降、后上升、再下降的趨勢。L*、a*、b*值的差異與蛋白粉的色差有很大關(guān)系[5]。據(jù)肖懷秋等[24]的研究表明，隨SPI添加量的增多，肌肉凝膠的亮度總體上呈下降趨勢。張秋會(huì)等[25]在重組肉糜制品中加入大豆組織蛋白，發(fā)現(xiàn)大豆組織蛋白的添加對肉糕色澤指數(shù)無顯著影響，但隨著大豆蛋白添加量的提高，產(chǎn)品亮度和紅度有所下降，黃度有所上升，此發(fā)現(xiàn)與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。

圖2 復(fù)合蛋白對灌腸色澤的影響Fig.2 Effect of OVA-SPI mixtures on the color of sausages

2.3 復(fù)合蛋白對灌腸保水性的影響

肉糜蛋白質(zhì)分子之間交聯(lián)、聚集形成的凝膠結(jié)構(gòu)可以鎖住并截留水分，由此形成肉糜制品的保水性是衡量凝膠優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)[26]。如圖3所示，與對照組相比，添加不同蛋白粉的肉糜制品的保水性均呈上升趨勢（P＜0.05），這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)受熱后，肽鏈之間發(fā)生有序排列，凝膠網(wǎng)絡(luò)截留水分子的能力增強(qiáng)，說明非肉蛋白有效地參與香腸的油、水截留過程[27]。SPI和OVA復(fù)合后，保水性顯著提高，在OVA-SPI組間制品的保水性呈先上升、后下降的趨勢，且在OVA∶SPI為1∶1時(shí)達(dá)到理想水平。高雪琴[28]發(fā)現(xiàn)植物蛋白通過復(fù)配可以提高保水性，從而改善肉糜制品凝膠強(qiáng)度。肉糜制品凝膠體系中蛋白質(zhì)的功能特性對于產(chǎn)品品質(zhì)起重要作用，而蛋白質(zhì)的保水性決定蛋白質(zhì)的凝膠特性。Su Yujie等[29]研究表明，SPI和蛋清蛋白復(fù)合可以改善SPI本身的凝膠強(qiáng)度，蛋清的添加促進(jìn)凝膠的形成，蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，保水性明顯提高。且蛋清和SPI質(zhì)量比小于1∶1時(shí)，形成的凝膠變得粗糙，導(dǎo)致保水性下降。

圖3 不同復(fù)合蛋白比例對灌腸保水性的影響Fig.3 Effect of OVA-SPI mixtures on the WHC of sausages

2.4 復(fù)合蛋白對灌腸蒸煮得率的影響

如圖4所示，與對照組相比，OVA組、SPI組以及OVA-SPI組均顯著提高制品的蒸煮得率（P＜0.05），其中，OVA-SPI組的肉糜制品蒸煮得率最高。隨著OVA濃度的下降，OVA-SPI制品的蒸煮得率呈先上升、后下降，再上升的趨勢。在OVA∶SPI小于1∶1時(shí)，SPI占主導(dǎo)地位，隨著SPI濃度的提高，蒸煮得率急劇上升，其原因可能為SPI中不溶性聚集體的增加填充一定的空間，因此肉糜制品的結(jié)構(gòu)變得更致密、孔隙變少，提高連續(xù)相中有效蛋白的濃度，從而提高蒸煮得率，這種致密結(jié)構(gòu)也可能起到一定的鎖水作用[30]。

圖4 不同復(fù)合蛋白對灌腸蒸煮得率的影響Fig.4 Effect of OVA-SPI mixtures on the cooking yield of sausages

2.5 熟制香腸脂肪的分布

肉糜制品中的脂肪影響著產(chǎn)品的口感、質(zhì)地和整體風(fēng)味。如圖5A所示，對照組表面存在大片無規(guī)則的脂肪，這些脂肪無規(guī)則地分布在肉糜內(nèi)部，從而影響產(chǎn)品本身的理化性質(zhì)和口感，使得產(chǎn)品表面有油膩感。而添加非肉蛋白后發(fā)現(xiàn)OVA組（圖5B）、OVA-SPI組（圖5C～I(xiàn)）以及SPI組（圖5J）制品內(nèi)部的脂肪簇逐漸變得疏松，尤其是OVA-SPI組，脂肪聚集的粒徑明顯減小。如圖5F所示，OVA∶SPI為1∶1時(shí)，脂肪聚集體變得疏松，分布有規(guī)則，脂肪有充足的蛋白包裹形成良好的乳化體系，產(chǎn)生較大的空間阻力，阻礙脂肪的聚集，減少油膩感。這是由于復(fù)合蛋白阻礙肌肉蛋白結(jié)構(gòu)的水分和脂肪的流失，在制品表面形成一層保護(hù)層，降低在加工過程中蒸煮損失，提高產(chǎn)品得率[31]。Hunt等[32]指出，乳清蛋白和肌肉蛋白形成復(fù)合凝膠時(shí)，乳清蛋白和鹽溶肌肉蛋白（肌原纖維蛋白）會(huì)復(fù)合成填充式凝膠，這種凝膠主要通過乳清蛋白填充在肌原纖維蛋白凝膠中形成，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，說明3 種蛋白存在交互作用。

圖5 不同比例復(fù)合蛋白的熟制灌腸中脂肪分布Fig.5 Fat distribution in sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

2.6 熟制灌腸的感官評定

肉糜制品的感官評價(jià)包括色澤、嫩度、多汁性和口感等，與消費(fèi)者的接受度聯(lián)系密切。如圖6所示，與對照組相比，OVA組、SPI組和OVA-SPI組均顯著改善肉糜制品的多汁性、嫩度、風(fēng)味、色澤和整體接受度（P＜0.05）。與OVA組相比，OVA-SPI組產(chǎn)品的多汁性呈先下降、后上升、再下降的趨勢，而嫩度、色澤、風(fēng)味和整體可接受度隨著OVA濃度的下降呈先上升、后下降趨勢；與SPI組相比，OVA-SPI組的多汁性、嫩度、風(fēng)味、色澤和整體接受度隨著SPI濃度的降低呈顯著上升趨勢。OVA-SPI組整體可接受性在OVA-SPI質(zhì)量比為1∶1時(shí)得分最高（P＜0.05），其原因可能為肉糜制品在添加OVA和SPI后，減少產(chǎn)品中的脂肪和水分損失，而OVA-SPI組可以顯著提高產(chǎn)品截留水分和脂肪的能力。因此，與其他組相比分?jǐn)?shù)較高。Chueamchaitrakun等[33]在2011年報(bào)道感官嫩度、口感和風(fēng)味之間可能存在內(nèi)在聯(lián)系，需要進(jìn)一步研究。

圖6 不同OVA-SPI蛋白比例制得灌腸的感官評價(jià)Fig.6 Sensory evaluation of sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)在肉糜制品中添加非肉蛋白影響產(chǎn)品的凝膠特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與對照組相比，OVA組、SPI組以及OVA-SPI組可以明顯地改善肉糜制品的凝膠強(qiáng)度，減少產(chǎn)品中水分和脂肪的流失，提高蒸煮得率，改善制品的整體風(fēng)味。與OVA組相比，OVA-SPI組的硬度和保水性呈上升趨勢，而彈性呈顯著下降趨勢。與SPI組相比，OVA-SPI組制品的質(zhì)構(gòu)、保水性、蒸煮得率均呈顯著上升趨勢。OVA-SPI組間變化趨勢明顯，在OVA與SPI的質(zhì)量比為1∶1時(shí)，產(chǎn)品的彈性、保水性以及感官評分明顯優(yōu)于其他組，產(chǎn)品的整體接受度高，顯著地改善肉糜制品的凝膠強(qiáng)度，產(chǎn)品內(nèi)部脂肪包裹明顯，最終改善產(chǎn)品的口感。因此，OVA和SPI復(fù)合且為1∶1時(shí)，對改善肉糜制品凝膠特性有顯著作用，能夠獲得各方面指標(biāo)相對較為理想的產(chǎn)品。