添加非肉蛋白對菜籽油替代肥膘豬肉糜品質的影響

彭爽 王長遠

摘 要：以菜籽油代替豬肉糜傳統配方中的背膘，再分別添加大豆分離蛋白（soya protein isolate，SPI）、豌豆蛋白（pea protein，PP）和乳清分離蛋白（whey protein isolate，WPI）替代1.5%肉蛋白，研究不同蛋白質含量（12%、14%）下3 種非肉蛋白對豬肉糜脂肪損失及品質變化的影響。結果表明：在3 種非肉蛋白中，PP的乳化能力最差（48.78 m2/g），SPI乳化能力最好（59.65 m2/g）;與全肉對照組相比，所有非肉蛋白處理組的蒸煮損失率均較低，當蛋白質含量從12%提高到14%時，添加非肉蛋白組的蒸煮損失率均增加;在12%和14%蛋白質含量下，添加SPI后豬肉糜的乳化特性有所提升，并更加穩定;質構分析結果表明，蛋白質含量的提高增加了豬肉糜硬度、黏聚性和膠著度，WPI組硬度最高，PP組硬度最低，表明非肉蛋白對質構的改性作用很強;與全肉對照組相比，添加非肉蛋白會導致產品的亮度值升高，紅度值降低;此外，添加WPI制備的豬肉糜乳脂層蛋白質含量最低。

關鍵詞：菜籽油;乳化穩定性;非肉蛋白;豬肉糜;品質

Abstract： In this study， rapeseed oil was used to replace back fat in traditional pork mince， and soy protein isolate （SPI）， pea protein （PP） and whey protein isolate （WPI） were individually added to replace 1.5% lean meat. The effects of these three non-meat proteins on the fat loss and quality changes of two formulations with different protein levels （12% and 14%） were compared. The results showed that among the three non-meat proteins， PP had the worst emulsification ability （48.78 m2/g），?and SPI had the best emulsification ability （59.65 m2/g）. Compared with the control group with 100% lean meat， all the?non-meat protein treatment groups had lower cooking losses. When the protein level increased from 12% to 14%， the cooking loss of the non-meat protein groups increased. At either protein level， adding SPI improved the emulsification characteristics and stability of mince. The results of texture analysis showed that the increase in protein levels increased the hardness， cohesiveness and adhesiveness. Addition of WPI and PP resulted in the highest and lowest hardness， respectively， indicating that the non-meat proteins has a strong effect on texture modification. Compared with the control group， addition of the non-meat proteins increased the L* value of the product and decrease the a* value. In addition， the mince prepared with WPI had the lowest protein content in the emulsified fat layer.

Keywords： rapeseed oil; emulsion stability; non-meat protein; pork mince; quality

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20201028-256

中圖分類號：TS251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2020）11-0027-05

添加非肉類蛋白質是為了改善水分結合、穩定脂肪和控制成本[1-2]，然而，非肉類蛋白質的功能可能有很大不同。乳清蛋白和大豆蛋白是肉類工業常用的非肉類蛋白添加劑。乳清蛋白是一種具有表面活性的球狀蛋白質，可以吸附在其展開的脂肪-水界面，并有可能幫助穩定食物基質中的脂肪球[3-4]，其在70 ℃以上加熱時能夠形成熱誘導凝膠[5]，這對肉制品的穩定性和質地有積極影響。這些功能特性使乳清蛋白成為一種有效的肉制品改良劑，通常用于改善肉制品的乳化特性、持水能力和質地[6]。大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）富含蛋白質，纖維含量低，具有良好的乳化能力。Lin等[7]指出，SPI可以提高肉制品的乳化能力和穩定性。與SPI相比，豌豆蛋白（pea protein，PP）的氨基酸組成更均衡，同時其不存在致敏問題，但存在應用領域窄、附加值低的問題。PP主要由1S球蛋白、7S球蛋白和清蛋白組成，其含量分別約為50%、20%和26%[8]。目前，關于PP在肉制品領域的應用研究相對較少。白一凡等[9]的研究結果表明，PP的加工性能不及SPI，但4%以下的添加量可以對乳化香腸的品質產生積極的影響。沙金華[8]發現，添加SPI的火腿腸硬度優于添加PP的火腿腸，但是在彈性方面PP比SPI的作用明顯。

脂肪穩定性在肉糜和相關肉制品的生產中至關重要[10]。脂肪通過乳化和界面蛋白膜的形成[11]，或被困在由特定蛋白質-蛋白質相互作用產生的連續肉蛋白基質中而穩定[12]。一些研究人員發現，在乳化肉制品中用植物油代替動物脂肪時存在脂肪穩定性問題[13]。Youssef等[14]研究指出，在用菜籽油（添加量25%）制備的法蘭克福香腸產品中，將肉蛋白含量提高到14%以上時，產品乳化穩定性降低，這可能是由于蛋白質含量升高形成了高度聚集的基質;此外蛋白質可能不足以覆蓋大面積的脂肪球（在14%蛋白質含量下使用菜籽油代替牛肉脂肪時，脂肪球大小從4 111 μm2減少至64 μm2），這反過來又會對較小的菜籽油脂肪球產生更大壓力，使其結合，并使它們更容易通過基質內產生的通道移出蛋白質基質，同時Schmidt等[15]認為這些通道還可以讓水分從蛋白質基質中逸出。

本研究選用3 種非肉蛋白替代部分肉蛋白（1.5%），觀察高脂肪損失及品質變化的潛在原因。旨在探討非肉蛋白（SPI、PP和乳清分離蛋白（whey protein isolate，WPI））在不同添加水平下對菜籽油制備的豬肉糜穩定性的影響，并評估三者對降低脂肪損失的潛在貢獻。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮豬里脊（蛋白質含量20.4%、水分含量72.2%、脂肪含量6.5%;宰后32 h） 當地雙匯冷鮮肉專柜;菜籽油?當地新瑪特超市;SPI（蛋白質含量90%） 臨沂山松生物制品有限公司;PP（蛋白質含量90%） 實驗室自制;WPI（蛋白質含量90%） 美國Milk Specialties Global公司;復合磷酸鹽 河南恩苗食品有限公司。

1.2 儀器與設備

BJRJ-98A絞肉機、BVBJ-30F真空攪拌機 浙江杭州艾博機械工程有限公司;Centrifuge 5920R離心機?德國Eppendorf公司;VC6801熱電偶溫度計 深圳市驛生勝利科技有限公司;真空包裝機、DKZ-1水浴鍋?上海一恒科學儀器有限公司;TA-XT2i質構分析儀 英國Smsta公司;CR-400色差計 日本Konica-Minolta公司;GE Whatman 1號定性濾紙 美國通用電氣公司。

1.3 方法

1.3.1 豬肉糜的制備

將豬里脊均勻切成3 cm×3 cm×3 cm的肉塊，添加2.00%鹽和0.25%復合磷酸鹽，用手攪拌均勻后放入絞肉機內絞成肉餡（3 mm），靜止5 min后將各組肉餡分別置于攪拌機內順時針攪拌，邊攪拌邊加入菜籽油、非肉蛋白和冰水，每組共攪拌10 min。共設置5 組，配方如表1所示。攪拌完成后，各組豬肉糜分別進行抽真空處理備用。

1.3.2 熟豬肉糜的制備

將經過抽真空處理的各組生豬肉糜35 g，填充到50 mL離心管中，低速離心30 s，清除豬肉糜中的殘留氣泡;然后將裝有豬肉糜的離心管置于72 ℃水浴中，使用熱電偶溫度計監測樣品的芯部溫度，樣品芯部溫度達到72 ℃后繼續保持10 min，取出冷水浴冷卻至室溫備用。

1.3.3 蒸煮損失率測定

從各組冷卻至室溫的熟豬肉糜樣品中各取3 份，測定每支離心管內肉糜中分離的液體質量（m，g），按下式計算蒸煮損失率。

1.3.4 脂肪損失率測定

參照Bloukas等[16]的方法測定各組樣品的脂肪損失率。

1.3.5 全物性質構分析

使用質構儀在20 ℃條件下測定樣品質構參數，包括硬度、咀嚼度、膠著度、彈性和黏聚性。選用P50探頭，測前速率1.0 mm/s、測定速率1.0 mm/s、測后速率1.0 mm/s，最大負荷2.0 kg，壓縮量50%。

1.3.6 色澤測定

使用色差計在熟豬肉糜切面上測定。樣品的色澤表示為亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）。

1.3.7 非肉蛋白乳化性測定

參照Wang Xiansheng等[17]的方法測定3 種非肉蛋白的乳化活性指數（emulsifying activity index，EAI）及乳化穩定性指數（emulsion stability index，ESI）。

1.3.8 脂肪滴表面蛋白質的提取與測定

參照Gordon等[18]的方法，采用快速蛋白質提取程序。用玻璃棒將生肉糜與等離子溶液1∶1混合30 s，漿液30 000×g離心20 min，將其分成3 層：包含脂肪和與脂肪結合的蛋白質的乳脂相、水（鹽水）相和殘留相。除去乳脂層，并將乳脂層重新懸浮在相同鹽溶液中，使鹽溶液中乳脂含量為21.5%。將重懸的乳脂層在5 ℃條件下15 000×g離心60 min，用刮刀小心地從離心管中取出含有蛋白包被的脂肪滴的乳脂層，并鋪在濾紙上，用定性濾紙吸附附著在脂肪上的所有血清[19]。使用Dumas燃燒法測定干乳脂相的蛋白質含量。

1.4 數據處理

各項指標重復測定3 次，所得數據使用SPSS 23.0軟件的常規線性模型進行分析，使用Duncans檢驗分析各組數據的差異顯著性（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 3 種非肉蛋白乳化能力

由圖1可知，SPI、PP和WPI三者間的EAI及ESI均具有顯著差異（P<0.05），其中SPI的EAI最高，為59.65 m2/g，PP的EAI最低，為48.78 m2/g，WPI的EAI為56.38 m2/g，WPI的ESI最高，為15.75 min，PP的ESI最低，為10.20 min，SPI的ESI為13.50 min。結果表明，三者中SPI的乳化能力最強，PP的乳化能力最弱。

2.2 添加非肉蛋白對豬肉糜蒸煮損失和脂肪損失的影響

由表2可知，無論是蛋白含量12%還是蛋白含量14%，所有添加非肉蛋白處理組的蒸煮損失率與全肉對照組相比均顯著降低（P<0.05），這表明非肉蛋白參與了脂肪和水分的保持。與Lauck[20]的研究結果一致，該研究表明，SPI和乳清蛋白的脂肪結合能力優于肉蛋白。Serdaroglu等[21]指出，添加大豆蛋白和乳清蛋白可提高熟牛肉香腸的乳化穩定性。在12%和14%蛋白含量下，添加SPI組和添加WPI組豬肉糜的蒸煮損失率和脂肪損失率與添加PP組相比顯著降低（P<0.05），這可能與三者的乳化能力不同（圖1）有關，PP的乳化能力顯著較低（P<0.05）。此外，在2 個蛋白含量下，添加SPI組樣品的蒸煮損失率和脂肪損失率均最低（P<0.05）。

蛋白含量12%時，添加SPI組和添加WPI組豬肉糜的脂肪損失率無顯著差異。當蛋白含量由12%增加至14%時，對照組和處理組的蒸煮損失率及脂肪損失率均顯著升高（P<0.05）。Youssef等[14]研究表明，將肉蛋白水平提高至14%以上會增加用25%菜籽油制備的乳化牛肉制品的脂肪損失。這可能是由于隨著更多可溶性蛋白的出現，脂肪小球周圍的界面蛋白膜的厚度和剛度增加。

Jones等[11]提出，厚且剛性的界面蛋白膜阻礙脂肪在加熱過程中膨脹，而當界面蛋白膜承受壓力過高時會發生破裂，形成破裂孔，此時會導致乳脂相中脂肪的脫離及乳化能力的下降。另一個可能性是，高蛋白質含量會形成較稠密的高度聚集的蛋白質網絡（在烹飪過程中），這可能會對脂肪小球施加壓力，使其發生聚集，并會從蛋白質基質中被擠出。

2.3 添加非肉蛋白對豬肉糜質構的影響

由表3可知，豬肉糜硬度受非肉蛋白（SPI、PP和WPI）和增加的肉蛋白含量（12%～14%）的影響，這些結果表明，非肉蛋白通過改變系統的組成部分以及肉和非肉蛋白之間可能的相互作用影響凝膠的形成。同一蛋白含量下，WPI組的硬度最高，PP組最低，同時，PP組的硬度顯著低于全肉蛋白的對照組（P<0.05），這也表明肉蛋白與PP之間可能發生拮抗作用。這些結果與Mccord等[22]的結果一致，他們在肉蛋白凝膠結構（蛋白質凝膠質量濃度6 g/100 mL）中觀察到植物蛋白引起的弱化效應。Ensor等[23]的研究結果顯示，與全肉對照組相比，將SPI添加到全脂諾克香腸中會增加其硬度。在本研究中，與WPI組相比，SPI組的硬度較低，這表明SPI與肉蛋白的分子相互作用弱于WPI。同時，當蛋白含量由12%增加至14%時，各組豬肉糜的硬度顯著增加（P<0.05），這是由于配方中瘦肉添加量增加導致的。

在12%和14%蛋白質含量下，與添加非肉蛋白替代品相比，全肉對照組彈性顯著更高。這可能是因為非肉蛋白可以容納更多的水和脂肪，或者它們能夠填充肉蛋白基質內的間隙，從而降低豬肉糜的彈性。對照組和非肉蛋白處理組豬肉糜黏聚性無顯著差異。添加WPI的豬肉糜咀嚼度顯著高于對照組及PP組和SPI組（P<0.05），PP組咀嚼度顯著低于對照組（P<0.05），SPI組與對照組相近，這可能與三者形成的凝膠結構大小不同有關。當蛋白含量由12%增加至14%時，各組豬肉糜咀嚼度均顯著增加（P<0.05）。此外，各組豬肉糜膠著度的變化趨勢與咀嚼度完全相同。相比之下，Ensor等[23]的結果與本實驗結果有所不同，他們發現與添加2.0%乳清蛋白濃縮物相比，在全脂克諾斯特香腸中添加2.0% SPI可增加咀嚼性。

總體來說，蛋白質含量的增加會導致更高的硬度、咀嚼度和黏聚性。這是由于蛋白質含量的增加會使蛋白質基質更密集，從而形成更堅硬的結構。這與Camou等[24]的觀點一致，他們認為鹽溶性肌肉蛋白的凝膠強度隨著蛋白質濃度的增加而增加。Rakosky[25]研究表明，香腸的硬度取決于配方中的瘦肉含量。

2.4 添加非肉蛋白對豬肉糜色澤的影響

由表4可知，當蛋白含量從12%增加至14%時，豬肉糜的色澤變得更暗和更紅，即a*更高，L*更低。這是紅肉含量的增加導致的（即肌紅蛋白含量較高）。與對照組相比，3 個非肉蛋白處理組樣品的色澤更淺、a*更低，這是由于SPI、PP和WPI自身顏色較淺，不含肌紅蛋白。另外，非肉蛋白處理組的低蒸煮損失率也是原因之一。在同一蛋白含量下，SPI組顯示出最高的L*（P<0.05），這是由于該組樣品能夠保持更多的水分，全肉對照組L*最低（P<0.05）。Gnanasambandam等[26]的研究結果顯示，用5%和7%大豆蛋白制備的法蘭克福香腸，其a*明顯降低。Hughes等[27]還指出，乳清蛋白的添加增加了法蘭克福香腸的L*，降低了a*。Atughonu等[28]研究表明，將3.5%乳清蛋白濃縮物添加到普通法蘭克福牛肉和豬肉香腸中時，L*顯著增加，a*下降。蛋白含量12%時，各組間的b*無顯著差異，而當蛋白含量從12%增加至14%時，全肉對照組的b*顯著降低（P<0.05），并顯著低于添加非肉蛋白組（P<0.05），這是由于瘦肉含量增加導致的。

2.5 添加非肉蛋白對乳脂層蛋白質含量的影響

由圖2可知，當蛋白含量從12%增加至14%后，全肉蛋白對照組的乳脂層蛋白質含量無顯著變化，而其對應的蒸煮損失率卻明顯增加（表1），這說明導致乳化穩定性顯著下降的原因并不是沒有足夠的蛋白質覆蓋脂肪球較大的表面積，致使它們更容易通過蛋白質基質內產生的通道移出，更可能是由于蛋白質含量升高形成了高度聚集的基質導致的[14]。蛋白含量14%時，與PP組相比，SPI組的乳脂層蛋白質含量顯著增加（P<0.05）。這可能與SPI的高乳化能力或PP組（與SPI相比）的脂肪損失率更高有關，后者會導致附著在剩余脂肪球上的蛋白質減少。在12%和14%蛋白質含量下，與其他組相比，WPI組豬肉糜乳脂層蛋白質含量均顯著最低（P<0.05）。這可能是由于乳清蛋白分離物優先吸附到脂肪球上，從而阻斷了肌原纖維蛋白某些位點的結合。這與Imm等[29]的觀點一致，該研究表明，在用雞胸肉肌球蛋白和植物油制備的乳狀液中添加柔性蛋白質（如乳蛋白分離物）時，肌球蛋白并入乳脂層的困難更大。此外，本實驗結果中值得注意的是，無論12%蛋白含量還是14%蛋白含量，SPI組的乳脂層蛋白質含量均略高于對照組，但在統計學上并無顯著差異，其中可能存在更深層次的機理，值得后期深入研究。

各組在蛋白質含量從12%增加至14%后，乳脂層蛋白質含量沒有顯著差異。Youssef等[30]的研究結果顯示，當用菜籽油制備的豬肉糜中總蛋白含量從8%提高到14%時，乳脂相吸附的蛋白質含量顯著增加。但本研究中并未出現這一現象，這種差異可能是牛肉制品與豬肉制品乳脂層中的蛋白質含量最高限度不同造成的，具體原因還需進一步深入研究探討。

3 結 論

用菜籽油制作的豬肉糜中添加1.5%非肉蛋白代替瘦肉后，會在一定程度上降低樣品的蒸煮損失和脂肪損失，彈性也會下降。與全肉蛋白對照組相比，添加非肉蛋白的處理組豬肉糜具有較高的乳化特性，乳化穩定性提高，其中添加SPI制備的豬肉糜乳化特性最好，添加PP制備的豬肉糜乳化特性最差。同時，添加不同種類的非肉蛋白添加劑后，各組豬肉糜的質構特性也不同，添加WPI制備的豬肉糜具有更高的硬度、咀嚼度和膠著度。非肉蛋白處理組豬肉糜的顏色較淺，a*較低。添加WPI制備的豬肉糜乳脂層蛋白質含量最低。此外，當豬肉糜中蛋白含量從12%增加到14%時，會導致較高的蒸煮損失和脂肪損失，豬肉糜的硬度、咀嚼度和膠著度也會升高。

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