植物蛋白在肉制品中的應用研究

丁玲，張麗芬，2，賴少娟，陳復生*

（1.河南工業大學，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肥胖癥，進而增加患Ⅱ型糖尿病的風險，而高植物蛋白攝入與此風險無關[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；從營養角度看，植物蛋白通常含有更多的營養，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，改善肉制品的營養與感官品質；另一方面將資源豐富，可循環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價值高，氨基酸比例均較為均衡，常常在肉制品的生產中使用。

其中大豆蛋白作為植物性的完全優質蛋白質，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構和風味。花生蛋白營養豐富，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構穩定并利用花生蛋白的特有香味提高其風味特性。還利用擠壓膨化技術制作花生蛋白肉，產品咀嚼性好。豌豆蛋白因具有高營養價值、低成本和低致敏性在近些年來備受研究者關注。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用現狀，并展望了植物蛋白在肉制品加工中的應用前景。

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品的質構與感官品質并延長貨架期，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過程中，持水性都是一個十分重要的功能性質。它直接關系著食品維持水分的能力，影響著產品品質。肉中的水分一般分3種形式存在，即結合水、準結合水和自由水，其中最重要的是準結合水和自由水[5]。生鮮豬肉在僵直過程中，肌原纖維的收縮會導致肌細胞內和肌細胞外都形成汁液流失通道，宰后45 min的肌細胞內間隙越大，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]研究發現，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象中占主導地位，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生破裂，而破裂過程中產生的微小孔洞會導致脂肪滴流失，從而打破肉糜體系的平衡狀態[8]。但是當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，也越來越多的應用在肉制品加工中。通過改變豌豆蛋白的酸堿度、蛋白質濃度、分子結構或離子強度等就可以較好控制其乳化性。研究人員發現，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現豌豆蛋白的乳化能力和乳化穩定性不僅與制備過程、蛋白組成和pH值相關，還與界面蛋白膜的蛋白質吸附和性質（例如黏彈性）有很大關聯[10]。該發現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。凝膠性與持水性和吸油性有很大關聯。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、均勻的孔結構受到破壞，從而導致豬肉持水力降低[11]，表面失水變硬。由于植物蛋白經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構，口感提升，并因此能夠更好地留住水分和脂肪。研究發現，將大豆蛋白、花生蛋白與其它植物蛋白復合后加入魚糜中，能明顯提高植物蛋白-魚糜復合物的凝膠強度。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生化學反應，但二者能各自形成特殊的網絡結構，進而相互交織，最終形成剛性更強的網狀結構[13]。

1.4 吸油性

對植物蛋白而言，其吸油性有兩方面表現：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，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。比如蛋白質在煎炸過程中發生變性，并因此產生油炸硬殼，從而減少油炸過程的油脂吸收。Rayner等[14]研究發現以0.05%結冷膠為增塑劑，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，使產品外形良好，還能減少油炸過程中的脂肪攝入，提升產品口感。

2 植物蛋白在肉制品加工中的應用

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。Grasso等[15]研究發現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量分數為15%的大豆蛋白時，牛肉丸的品質最高，得到的牛肉丸外觀濕潤，柔軟多汁。Li Y P等[16]發現添加SPI并經高壓處理延遲肉類蛋白質的熱變性，并使由肌球蛋白尾部變性產生的預凝膠效應從53°C降低到59°C，同時導致肌球蛋白α-螺旋結構轉變為β-折疊、β-轉角和無規則卷曲結構。通過研究蛋白質二級結構發現，隨著SPI添加量的增加，肌球蛋白無規則卷曲結構的含量顯著增加，且當SPI添加量為2%時可以改善高壓處理后的豬肉糊的技術功能特性和乳化穩定性，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。在加熱狀態下，由于添加在碎肉中的SPI發生水解反應，導致大量親水基團外露，因此能結合較多水分，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，提高產品的口感，還能結合更多水分，使產品保持濕潤多汁。

2.1.2 塊肉制品

在塊肉制品生產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，對產品品質有重要影響。利用這些功能特性可以很好改善塊肉制品質地與組織結構，減少腌制過程中發生的脫水收縮現象，從而穩定產品得率[17]。Silva等[18]研究在鹽水中加入大豆蛋白對牛排pH值和產量影響，發現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]研究發現豌豆淀粉和玉米淀粉與SPI混合涂層在保持冷卻牛肉品質方面，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物質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并延長貨架期。

2.1.3 仿肉制品

仿肉產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來生產[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、碳水化合物和脂質等成分之間會發生復雜的構象變化和分子間的相互作用，從而影響最終產品的質量[22]。

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

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用外，還經常應用在肉糜香腸、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定的乳化系統，在保持成品質量不變的前提下減少淀粉等物料添加，降低瘦肉比率，改善質地、提高得率和產品熱加工穩定性，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品中，使產品具備真實肉類的口感和風味，并能提高營養價值[27]。

2.2 花生蛋白在肉制品加工中的應用

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，在提高營養價值的同時也可以通過花生蛋白的功能性質改善食品品質[28]。例如發泡性和持水性等，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。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，其產品不產生走油現象[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，制備出的產品彈性好、肉質緊，還具有花生的特殊風味。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，還能增強咀嚼性改善質構。

2.2.2 仿肉制品

作為一種營養豐富、綠色可持續的植物蛋白，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）提取的蛋白質為原料確定紋理肉類似物（texture meat analog，TMA）的最佳擠壓參數，并發現由廉價的DPF生產的TMA具有與商業肉類類似物競爭的潛力，從而增加了花生產業的價值。張金闖[32]研究發現通過轉谷氨酰胺酶誘導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構品質。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構的形成過程。研究證實了蛋白分子構象在擠壓過程中發生了明顯改變，花生蛋白在模具與冷卻區交界處已經開始形成類肉纖維結構，并且這種類肉纖維結構是由冷卻區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構形成有重要作用。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，以便在加工過程調整最佳工藝參數，從而獲得更高品質的花生蛋白纖維，這對仿肉制品的開發意義重大。

2.3 豌豆蛋白在肉制品加工中的應用

近幾年豌豆蛋白由于其良好的功能特性和營養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開始展開。豌豆蛋白應用在塊肉制品中主要充當抗氧化劑的作用，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，發現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定性，對腌牛肉制品的色澤具有很好的穩定作用，并且豌豆蛋白水解物的穩定作用更顯著。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凝膠的影響，發現豌豆蛋白可以降低自由水比例，并使凝膠網絡結構整齊致密。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用在海產品和仿肉制品中，間接上減少海洋捕撈，維護生態環境的穩定。Moreno等[36]分析了兩種豌豆分離蛋白（豌豆粉經堿溶酸沉得到的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，經傅立葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）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狀結構，這使它更適合作為肉類和海鮮類似物的基礎凝膠。豌豆蛋白目前還被廣泛用于提高一些乳化肉腸的質量。Su等[37]研究發現，添加豌豆蛋白使法蘭克福香腸的熱穩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，熱穩定性，還能增加咀嚼性，綜合提升肉制品的感官品質。

3 總結與展望

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