豌豆蛋白對雞肉糜熱誘導凝膠品質特性與微觀結構的影響

計紅芳，李莎莎，張令文,*，王雪菲，康壯麗，陳復生，馬漢軍

（1.河南科技學院食品學院，河南 新鄉 453003；2.河南工業大學食品科學與工程博士后流動站，河南 鄭州 450001）

雞肉營養豐富，以高蛋白、低脂肪、低膽固醇著稱，其肉糜加工成的產品，如香腸、肉丸、肉餅等深受消費者歡迎。這些產品的品質取決于肉糜成凝膠的性能，而肉糜成凝膠的性能又受到原料肉本身、加工工藝，以及添加劑種類等的影響，如超高壓[1]、微波[2]、谷氨酰胺轉胺酶（transglutaminase，TGase）[3]、非肉蛋白[4]、淀粉[5]、多糖[6-8]、鹽類[9-10]等。白登榮等[3]研究表明，γ-聚谷氨酸和TGase對雞肉肌原纖維蛋白凝膠特性具有明顯的改善作用，將二者復合使用后對凝膠特性的改善作用更為明顯。Zhang Xiaowei等[11]研究發現，納米纖維素與TGase可以協同增強雞肉鹽溶蛋白凝膠流變特性，提高硬度與咀嚼性。Kachanechai等[12]研究表明，殼聚糖可以改善雞肉鹽溶性蛋白凝膠質構、流變特性和微觀結構。

豌豆是世界第2大豆類作物，目前世界上生產干豌豆的國家有60多個。我國具有豐富的豌豆資源，年產量約為150萬 t，約占世界總產量的8%[13]。豌豆蛋白占干豌豆的23%～25%，其中清蛋白比例為18%～25%，球蛋白比例為55%～65%。清蛋白含有較多的賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸和含硫氨基酸；球蛋白含有較多的亮氨酸、精氨酸、苯丙氨酸和異亮氨酸。豌豆球蛋白按沉降系數分為legumin（11S，六聚體，分子質量350～400 kDa）、vicillin（7S，三聚體，分子質量150～180 kDa）、convicilin（分子質量71～75 kDa）[14-15]。整體而言，豌豆蛋白富含賴氨酸，缺乏含硫氨基酸，氨基酸組成比較平均，接近聯合國糧農組織/世界衛生組織推薦的標準模式，是一種較好的必需氨基酸來源[16]。豌豆蛋白不存在過敏源，且具有降低肥胖、動脈粥樣硬化、惡性腫瘤等發病率的功效[17-18]。豌豆蛋白具有良好的溶解性、乳化性、起泡性、膠凝性，在食品加工領域中的應用前景十分廣闊[19-21]。豌豆蛋白是生產豌豆淀粉的副產物，主要用作動物飼料或飼料添加劑，相對于大豆蛋白，豌豆蛋白存在應用領域窄、附加值低的問題，極大地浪費了這一優質資源，尤其在肉制品中應用有限。白一凡等[19]研究發現，4%以下的豌豆蛋白可以對乳化香腸的品質產生較好影響。楊震等[13]研究表明，豌豆組織蛋白添加量為4%時，香腸顏色、質構和感官品質比較理想。Su等[20]研究了豌豆蛋白預乳化脂肪對法蘭克福香腸質地和功能特性的影響，結果發現，添加豌豆蛋白的香腸熱穩定性和剪切硬度較好。目前，鮮見有豌豆蛋白在雞肉肉糜中應用的研究報道。豌豆蛋白是否具有類似大豆蛋白改善雞肉凝膠品質的性能值得研究。因此，本研究考察豌豆蛋白對雞肉糜共混熱誘導凝膠特性的影響，旨在為改善雞肉糜凝膠品質，提高豌豆蛋白的附加值，拓寬豌豆蛋白在食品工業中的應用領域提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

約42 日齡的白羽公雞，購于河南新鄉世紀華聯超市，宰殺后無菌條件分割取胸肉，剔除可見脂肪和結締組織，冷卻排酸8 h后備用；豌豆蛋白（干基化學成分：蛋白81.5%、灰分5.7%、脂肪6.7%、碳水化合物6.1%）購于山東金都塔林食品有限公司。

氯化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、25%戊二醛、無水乙醇、叔丁醇、氯仿均為分析純。

1.2 儀器與設備

PQ001臺式核磁共振分析儀 上海紐邁電子有限公司；TA-XT plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司；UMC-5C斬拌機 德國Stephan公司；絞肉機山東嘉信食品機械有限公司；AUY120電子天平 日本島津公司；臺式高速冷凍離心機、Haake Mars 60旋轉流變儀 德國Thermo Fisher Scientific公司；T25高速分散器 德國IKA公司；WFG7200型可見分光光度計 上海尤尼柯儀器有限公司；CR-400色差儀 日本Konica Minolta公司；Quanta 200掃描電子顯微鏡 美國FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 雞肉糜凝膠的制備

將切碎的雞肉每份200 g置于斬拌機中，分別添加2%的NaCl、25%的冰水和不同量的豌豆蛋白（0、8、16、24 g，添加量占肉質量的0%、4%、8%和12%），1 500 r/min斬拌2 min，停3 min，3 000 r/min斬拌2 min，中心溫度始終低于10 ℃。取35 g混合肉糜裝入50 mL離心管，3 000 r/min離心10 min去除氣泡，然后放入85 ℃水浴中保溫30 min，冷卻，4 ℃放置12 h備用。

1.3.2 凝膠色度測定

采用CR-400便攜式色差儀，以標準白板作為對照進行色差測定，記錄L*、a*、b*值，分別為樣品的亮度值、紅度值、黃度值[22]，重復6 次實驗取平均值。標準白板X為94.51，Y為100.06，Z為109.13。

1.3.3 凝膠蒸煮得率測定

參考Kang Zhuangli等[23]的方法并稍作改動。將肉糜樣品裝入50 mL離心管，稱質量，即為蒸煮前質量。將此樣品在85 ℃保持30 min，煮制后冷卻至室溫，4 ℃條件下放置12 h，室溫環境下回溫2 h，用濾紙吸干表面水分，稱質量并記錄，即為蒸煮后質量。蒸煮得率按式（1）計算：

1.3.4 凝膠保水性測定

參考Hong等[24]的方法并稍作修改。將凝膠切成直徑15 mm、高20 mm的圓柱體，稱質量記為m1。置于離心管中，6 000hg離心10 min，用濾紙吸干表面水分后再次稱質量，記為m2。保水性按式（2）計算：

1.3.5 凝膠質構測定

將凝膠樣品（Φ 2.5 cmh2 cm）室溫放置2 h后用TA-XT plus質構儀質構剖面分析模式測定，探頭為P/36R，具體參數：測試速率與測試后速率均為2 mm/s，壓縮比40%，時間5 s，觸發力5 g，類型為自動，測得硬度、彈性、咀嚼性、恢復性等指標。每組樣品測定6 次求平均值[25]。

1.3.6 凝膠流變特性測定

參考Westphalen等[26]的方法并稍作修改。校準機器并調好參數，不銹鋼圓形平板探頭50 mm，間隙0.6 mm，樣品均勻涂抹于2 個平板探頭之間，外涂薄的硅油，避免水分蒸發。先20 ℃保溫10 min，后從20 ℃升溫至80 ℃，加熱速率2 ℃/min。加熱過程在一個固定頻率為0.1 Hz和一個振蕩模式下對樣品進行連續剪切，記錄儲能模量G’的變化。

1.3.7 凝膠微觀結構觀察

將凝膠樣品切成2 mm的小條，用2.5%的戊二醛溶液（pH 6.8）浸泡過夜。先用0.1 mol/L pH 6.8的磷酸緩沖液洗3 次，每次15 min，再用50%～90%的乙醇脫水，每次15 min，無水乙醇脫水3 次，每次10 min。最后，采用氯仿進行脫脂1 h，無水乙醇∶叔丁醇=1∶1（V/V），以及叔丁醇各進行一次置換，每次15 min。真空干燥后進行掃描觀察[27]。

1.3.8 凝膠核磁共振自旋-自旋馳豫時間（T2）測定

參考李可等[28]的方法并稍作修改。將質量約為2 g的凝膠放入直徑15 mm核磁管。溫度32 ℃，質子共振頻率22.6 MHz，采樣頻率100 kHz，半回波時間τ-值（90°脈沖和180°脈沖間的時間）200 μs，重復掃描32 次，間隔時間110 ms，掃描12 000 個回波，自旋-自旋弛豫時間T2用CPMG序列測量，得到指數衰減圖形。CPMG指數衰減曲線用儀器自帶的Multi Exp Inv Analysis軟件進行反演，得到弛豫時間T2。反演的結果為對應的時間常數（峰值）及其所占面積比例、峰起始時間和結束時間等。每個樣品測定6 個重復，結果取平均值。

1.4 數據處理

每組實驗除特殊說明外均重復3 次，結果以fs表示。利用Excel 2010進行數據整理、作圖。采用SPSS 19.0進行方差分析，并使用最小顯著差異法進行均值差異顯著性分析，P＜0.05，差異顯著。

2 結果與分析

2.1 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠色度的影響

圖1 豌豆蛋白添加量對凝膠色澤的影響Fig. 1 Effect of pea protein addition on color of chicken batter gel

由圖1可知，隨豌豆蛋白添加量的增加，雞肉糜凝膠L*、a*值整體均呈下降趨勢。L*值在添加量為4%時與對照相比差異不顯著（P＞0.05），隨后急劇下降（P＜0.05），添加12%時達到最小值，為78.06；a*值在添加量處于4%～12%之間差異不顯著（P＞0.05）；凝膠b*值顯著增加，添加量為12%時達到最大，是對照的1.62 倍。豌豆蛋白添加量為8%時，亮度適中、色澤適宜。有研究表明，肌紅蛋白是影響肉色的關鍵性蛋白，肌紅蛋白在加熱過程中受熱變性，含量下降，轉化為褐色的高鐵肌紅蛋白等復雜產物，而致使紅度下降[29-30]，這可能是豌豆蛋白-雞肉糜共混凝膠a*值下降的原因之一。另外，豌豆蛋白本身呈淡黃色，添加量越大，肉糜凝膠的顏色就越黃越暗。

2.2 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠蒸煮得率的影響

圖2 豌豆蛋白添加量對凝膠蒸煮得率的影響Fig. 2 Effect of pea protein addition on cooking yield of chicken batter gel

從圖2可知，雞肉糜凝膠的蒸煮得率隨豌豆蛋白添加量的增加，呈持續上升趨勢。添加量為8%時，為93.72%，是對照的1.12 倍，但與12%相比，差異不顯著（P＞0.05），表明豌豆蛋白添加量在8%時就能充分降低肉糜凝膠中水分損失，提高蒸煮得率。在加熱過程中，豌豆蛋白與雞肉中的鹽溶蛋白結構充分展開，相互作用增強，并發生變性與聚集，使水分子運動受到束縛，進而形成了致密的三維網狀結構，增強了凝膠的保水性，提高了凝膠的蒸煮得率。康壯麗等[31]研究表明，添加大豆分離蛋白乳化豬背膘顯著提高豬肉肉糜的蒸煮得率。Chen Lin等[32]也報道了雞血漿蛋白乳化大豆油可部分替代豬背膘，顯著增加法蘭克福香腸產品出品率。

2.3 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠保水性的影響

圖3 豌豆蛋白添加量對凝膠保水性的影響Fig. 3 Effect of pea protein addition on water-holding capacity of chicken batter gel

由圖3可知，所有添加豌豆蛋白的肉糜凝膠保水性均優于空白對照，且豌豆蛋白添加量在8%時達到最大值，為96.63%，與12%相比差異不顯著（P＞0.05），與對照相比，增加了3.76%。表明少量的豌豆蛋白就可以與肉糜形成均勻致密、高度有序的三維網絡凝膠結構，使水分子的運動受到束縛，水分有效地截留于凝膠網絡體系中。因此，凝膠的保水性得到了較大幅度的提高。馮婷等[33]研究發現，添加一定濃度的花生蛋白可以改善雞肉鹽溶蛋白的保水性。當添加量為2.5%時保水性達到最大值94.60%，顯著高于未添加組的90.21%（P＜0.05）。Chen Xing[34]與Yao Jing[35]等研究認為，海藻酸鈉的親水性和它與肉蛋白間形成的網絡結構是凝膠保水性提高的主要原因。

2.4 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠質構的影響

表1 豌豆蛋白添加量對肉糜凝膠質構的影響Table 1 Effect of pea protein addition on texture properties of chicken batter gel

從表1可知，隨豌豆蛋白添加量的增加，凝膠的硬度、咀嚼性均呈持續上升趨勢，在添加量為12%時最大，分別為7 351、4 378 g，是對照的1.53、1.94 倍，且差異顯著（P＜0.05）；凝膠的彈性與恢復性均隨豌豆蛋白添加量的增加，呈先升高后下降趨勢，在添加量為8%時最大，分別為0.892、0.288，比對照增加了9.05%和28.57%。由于豌豆蛋白具有較強的乳化性與膠凝性，隨豌豆蛋白添加量的增加，不僅能使單位體積內形成凝膠的蛋白分子數量增加，而且能使蛋白分子間的碰撞機率增加，促進了與雞肉中鹽溶蛋白分子間的交聯，形成了穩定細膩、富有彈性的凝膠網絡結構，束縛了肉糜中大量游離水分，顯著改善了肉糜凝膠的質構特性。在豌豆蛋白添加量為8%時，形成的肉糜凝膠質構特性最好。馮婷[33]和Feng[36]等研究發現，花生蛋白、大豆分離蛋白可以明顯改善雞肉鹽溶蛋白與肌原纖維蛋白凝膠的質構特性，與本研究結果類似，更好的凝膠結構具有更高的硬度與蒸煮得率[9]。

2.5 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠流變特性的影響

圖4 豌豆蛋白添加量對肉糜凝膠儲能模量G’的影響Fig. 4 Effect of pea protein addition on storage modulus (G’) of chicken batter gel

肉糜凝膠的形成主要經歷兩個過程，首先蛋白受熱變性展開，隨后展開的蛋白因為凝集作用而形成較大分子的凝膠體。儲能模量G’能反映不同溫度下蛋白分子展開和凝集的過程，G’越高表明所形成凝膠的能力越好[37]。如圖4所示，添加豌豆蛋白后，各組的G’隨溫度的變化趨勢基本一致。凝膠在21～42 ℃內，G’緩慢下降，隨著溫度的升高，G’在42 ℃左右緩慢增加，并在52 ℃達到第一個峰值，繼續加熱，G’急劇下降，在56 ℃左右達到最小值，接著G’在57～80 ℃內快速上升，之后趨于穩定。整體過程都經歷了凝膠形成、凝膠削弱和凝膠增強3 個階段。有文獻報道，42～52 ℃范圍內G’的增大是由于肌球蛋白頭部的結合，形成了弱的凝膠；52～56 ℃范圍內肌球蛋白尾部部分展開，造成肌球蛋白的頭部結合崩潰瓦解，致使G’下降；57～80 ℃范圍內蛋白變性增強并進一步聚集和交聯，由半溶膠受熱轉變為彈性膠體，高度有序的凝膠網絡結構再次形成，G’持續增加[38]，這與Kang Zhuangli等[39]的研究結果一致。G’的初始值和終值均隨豌豆蛋白添加量的增加而升高，且均高于對照（P＜0.05），這可能是豌豆蛋白的添加，進一步優化了蛋白與蛋白，以及蛋白與水之間的相互作用，促進了蛋白形成更為細致均勻，富有彈性的凝膠網絡結構。添加量為12%的G’（30.69kPa）＞8%的G’（27.27 kPa）＞4%的G’（25.41 kPa）＞0%的G’（20.77 kPa），G’結果與質構中硬度結果相一致，表明豌豆蛋白可以顯著改善雞肉糜凝膠質構特性。

2.6 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠微觀結構影響

加熱時，折疊的蛋白分子受熱變性，側鏈結合鍵斷裂使蛋白結構伸展，活性基團暴露，蛋白分子構象發生改變，通過活性基團的非共價鍵作用，交聯聚集成大的凝膠體，從而形成復雜三維網絡結構。具有均勻致密的微觀結構的凝膠體系，可以更牢固地保留水分[40]。由圖5可知，未添加豌豆蛋白的肉糜凝膠內部結構疏松粗糙、孔洞較多，不夠均勻致密。通過加入不同添加量豌豆蛋白形成的凝膠，總體可以獲得較好的網絡結構。隨著豌豆蛋白添加量的增加，凝膠結構得以逐步改善。在添加量為8%時，形成的凝膠網絡結構最好，致密均勻、高度有序，孔洞基本消失，具有更好的存留脂肪、保水能力。由于豌豆蛋白自身吸水性較強，添加量為12%時，過量的豌豆蛋白與鹽溶蛋白激烈地競爭水分，阻礙了雞肉鹽溶蛋白和水之間的相互作用，豌豆蛋白已不能與鹽溶蛋白更好地結合，形成的凝膠結構不夠均勻致密，凝膠較硬，彈性較差。Ullah等[41]研究表明，適量的納豆蛋白可以改善雞肉肌原纖維蛋白凝膠的微觀結構，降低蒸煮損失。

圖5 豌豆蛋白添加量對肉糜凝膠微觀結構的影響Fig. 5 Effects of pea protein addition on microstructure of chicken batter gel

2.7 豌豆蛋白對雞肉糜凝膠水分遷移的影響

表2 豌豆蛋白對雞肉肉糜凝膠水分遷移的影響Table 2 Effect of pea protein addition on water mobility in chicken batter gel

質子核磁共振測定自旋-自旋弛豫時間（T2），能夠反映出凝膠體系水分分布和遷移情況。豌豆蛋白雞肉肉糜凝膠的T2弛豫分布出現了3 個分峰T2b、T21、T22，峰頂點時間見表2。T2越短，表明水與底物結合越緊密，反之表明水分越自由。當T2弛豫時間在1～10 ms時，這部分水與蛋白質大分子結合得最為緊密，為結合水，用T2b表示；當T2弛豫時間在20～100 ms時，為不易流動水，用T21表示；當T2弛豫時間在250～400 ms時，這部分水可以自由移動，屬于自由水，用T22表示[42]。結果顯示，T2b、T21隨豌豆蛋白添加量的增加，均呈現出峰值向較短時間方向移動，且T21彼此間差異顯著（P＜0.05）；T22也出現向較短時間方向移動的趨勢，豌豆蛋白添加量為8%與12%時差異不顯著（P＞0.05）。已有研究表明，不同狀態的水弛豫時間越短，其流動性越差，與蛋白凝膠體系結合得越緊密，反之表示蛋白凝膠中的水分流動性增強，不易流動水逐漸向自由水轉化[43]。不同T2區間的積分面積所占總積分面積的百分比例，可以代表水分組分的相對含量。隨豌豆蛋白添加量的增加，P2b變化不顯著，P21持續增加，P22持續下降。添加豌豆蛋白可以降低自由水的峰比例，增加不易流動水的峰比例，表明豌豆蛋白的添加可以增強凝膠中的毛細管力，將水分束縛于凝膠中，減少水分損失。添加量為8%與12%的P21、P22差異不顯著（P＞0.05），表明添加量為8%的豌豆蛋白就能夠充分降低肉糜凝膠中水分的損失，提高保水性。Verbeken等[44]研究表明，肉制品的T2弛豫時間減小，表征凝膠的保水性增強，本實驗中弛豫時間T2的測定結果與保水性結果相一致。L-組氨酸可以降低雞肉肌原纖維蛋白低納凝膠的弛豫時間（T2），提高凝膠的保水性，增強凝膠的形成能力[45]。張秋會等[46]研究11S大豆球蛋白對雞肌球蛋白凝膠品質特性的影響時發現，11S大豆球蛋白的添加顯著降低了凝膠結合水和自由水的弛豫時間，與本研究結果一致。

3 結 論

通過添加豌豆蛋白，提高了雞肉糜凝膠形成能力，使雞肉糜凝膠品質得到明顯改善。豌豆蛋白的添加可增加不易流動水的峰比例，降低自由水的峰比例，提高凝膠的蒸煮得率與保水性。隨豌豆蛋白添加量的增加，蒸煮得率與保水性均呈上升趨勢；凝膠硬度、咀嚼性持續上升；彈性與恢復性，呈先升高后下降趨勢，添加量為8%時最大；儲能模量G’的初始值和終值隨豌豆蛋白添加量的增加而升高，且均高于對照；豌豆蛋白的添加，有利于均勻細膩、富有彈性凝膠網狀結構的形成。豌豆蛋白添加量為8%時，所形成的雞肉糜凝膠的品質最好。