質(zhì)構(gòu)重組大豆分離蛋白-雞肉雙蛋白肉工藝條件研究

吳江 張奎林 夏湘 趙良忠 彭潔

優(yōu)化雞肉和大豆分離蛋白復(fù)合的雙蛋白食品生產(chǎn)工藝條件，確定最優(yōu)產(chǎn)品配方。方法：以大豆分離蛋白為主要原料，通過斬拌方式進(jìn)行復(fù)合，探究雞肉、淀粉、水、油脂添加量對(duì)質(zhì)構(gòu)重組雙蛋白肉咀嚼性、硬度、彈性及感官的影響;在單因素的基礎(chǔ)上，以彈性為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，得到最佳工藝參數(shù)。結(jié)果：雙蛋白產(chǎn)品最佳工藝條件為大豆分離蛋白100.00g、雞肉添加量43.62g、淀粉添加量36.57g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，在此配方下，產(chǎn)品的彈性最好;經(jīng)過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其質(zhì)構(gòu)特性優(yōu)于單一傳統(tǒng)大豆分離蛋白產(chǎn)品與雞肉產(chǎn)品。結(jié)論：大豆分離蛋白和雞肉質(zhì)構(gòu)重組后的產(chǎn)品具有更好的質(zhì)構(gòu)特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，期望為雙蛋白工程應(yīng)用提供新思路。

“雙蛋白”首次提出是在2006年中國(guó)大豆食品產(chǎn)業(yè)峰會(huì)，其目的是將兩種優(yōu)質(zhì)蛋白通過物理或化學(xué)的方法結(jié)合，改變單一蛋白的營(yíng)養(yǎng)缺陷，強(qiáng)化食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)國(guó)民營(yíng)養(yǎng)計(jì)劃（2017-2030）[1]，明確指出著力發(fā)展?fàn)I養(yǎng)強(qiáng)化食品、雙蛋白食品等新型營(yíng)養(yǎng)健康食品，為了響應(yīng)政府號(hào)召、滿足消費(fèi)者需求，各行業(yè)展開了對(duì)雙蛋白食品的研究。

優(yōu)質(zhì)動(dòng)、植物蛋白質(zhì)組合能顯著促進(jìn)免疫重建、增加肌肉合成等生理功能。大豆分離蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源，蛋白質(zhì)含量高達(dá)90%，具有良好的儲(chǔ)藏和加工特性，能有效改善其他食品的質(zhì)構(gòu)并強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)，在各個(gè)食品領(lǐng)域都有應(yīng)用;雞肉具有高蛋白、低脂肪、低熱量的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，但是加工特性較差，很難形成完好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我國(guó)每年肉雞出欄高達(dá)100億只，但是由于加工技術(shù)的落后，導(dǎo)致大部分的雞肉出口到國(guó)外;斬拌工藝能將各種物料充分切碎，混合均勻，將油脂和蛋白質(zhì)等物料充分乳化[2]，再配合TG酶（谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，Glutamine transaminas）的作用將各種物料凝膠粘合[3]，達(dá)到各物料之間化合鍵和作用力重組。

本文在重慶羊角公司成熟的工藝條件基礎(chǔ)上，通過單因素實(shí)驗(yàn)探究雞肉添加量、淀粉添加量、水分添加量、油脂添加量對(duì)雙蛋白質(zhì)構(gòu)重組復(fù)合產(chǎn)品咀嚼性、硬度、彈性和感官的影響，并以彈性為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，確定大豆分離力蛋白和雞肉復(fù)合過程中的最佳工藝條件，得到一款質(zhì)構(gòu)重組雙蛋白肉食品，將其與傳統(tǒng)大豆分離蛋白產(chǎn)品理化指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，為雙蛋白結(jié)合特性實(shí)驗(yàn)提供科學(xué)依據(jù)。

材料與方法

材料與試劑

大豆分離蛋白、變性淀粉：重慶羊角豆制品有限公司提供;TG酶：東圣生物科技有限公司，酶活120u/g;大豆植物油、雞肉市售

儀器與設(shè)備

物性測(cè)定儀（ LS-5型） ，美國(guó)阿美特克（ AMETEK）有限公司;斬拌機(jī)（FP3010），德國(guó)博朗制造有限公司;電子天平（ DJ-3002 型） ，福州華志科學(xué)儀器有限公司 ;電熱鼓風(fēng)干燥（ GZX-9140MBE 型） ，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

實(shí)驗(yàn)方法

斬拌工藝流程

大豆分離力蛋白+水→高速斬拌（2min）→加入雞肉和油脂→高速斬拌（4min）→加入淀粉和TG酶→高速斬拌（2min）→低速斬拌（1min）→倒入模具中→冷藏→烘干

單因素實(shí)驗(yàn)

將大豆分離蛋白質(zhì)量固定為100g，以豆腐彈性和感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過單因素變量法，確定最佳雞肉添加量（20g、30g、40g、50g、60g），淀粉添加量（20g、30g、40g、50g、60g），水添加量（500g、540g、580g、620g、660g），油脂添加量（20g、40g、60g、80g、100g）。

響應(yīng)面設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以雞肉添加量、淀粉添加量、水添加量、油脂添加量為實(shí)驗(yàn)因素，選取四者較優(yōu)水平，采用四因素三水平進(jìn)行響應(yīng)面分析。

指標(biāo)檢測(cè)

蛋白質(zhì)含量和脂肪含量的測(cè)定

蛋白質(zhì)含量的測(cè)定參照 GB 5009.5-2016[4]，脂肪含量的測(cè)定參照GB5009.6-2016[5]。

質(zhì)構(gòu)測(cè)定

參照江振桂[6]實(shí)驗(yàn)，P35 圓柱型平底探頭測(cè)定產(chǎn)品，每個(gè)樣品分別取豆腐四個(gè)角和中心點(diǎn)，5個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)定，取其平均值。

感官評(píng)分

參照范柳[5]實(shí)驗(yàn)方法邀請(qǐng)10名食品專業(yè)研究生（5名男性、5名女性）組成感官評(píng)價(jià)小組，采用百分制對(duì)產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、口感和質(zhì)地進(jìn)行評(píng)定，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)見表1。

數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用SPSS 22、Excel 2010和 Origin2017 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析，響應(yīng)面設(shè)計(jì)用軟件Design Expert 11，所有試驗(yàn)結(jié)果取其平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

雞肉添加量

注： 同一列中不同字母表示差異極顯著（ P<0.01），下同

如圖1可知，雞肉的添加量對(duì)復(fù)合體系的咀嚼性和硬度無顯著性影響（p<0.05）;彈性和感官評(píng)分則隨雞肉添加量的增加，呈現(xiàn)出先遞增后遞減的趨勢(shì)，在雞肉添加量為40g時(shí)達(dá)到最高值（彈性0.91、感官評(píng)分87.60分）。從彈性角度來說，隨著雞肉的加入，雞肉蛋白和大豆分離蛋白體系之間相互作用，內(nèi)部形成穩(wěn)定的“動(dòng)物蛋白-植物蛋白”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提升了復(fù)合體系的彈性和延展性，隨著外源蛋白添加量的增多雞肉蛋白和大豆分析蛋白體系之間的凝膠結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致產(chǎn)品的彈性下降。從感官的角度分析，在雞肉加入的過程中，會(huì)賦予質(zhì)構(gòu)重組食品獨(dú)特的風(fēng)味和口感，但是隨著雞肉的增加，肉腥味和復(fù)合體系結(jié)構(gòu)的破壞，造成感官指標(biāo)風(fēng)味和質(zhì)地下降。綜上所述，選擇最佳雞肉添加量為40g。

淀粉添加量

由圖2中可以看出，淀粉添加量在40g之前時(shí)，隨著淀粉的添加，彈性、感官評(píng)分在不斷上升，達(dá)到最高彈性0.91、感官評(píng)分87分，咀嚼性和硬度在不斷下降，分別達(dá)到最低值咀嚼性84gf、硬度94gf;當(dāng)?shù)矸厶砑恿砍^40%時(shí)，彈性和感官評(píng)分在不斷下降，而咀嚼性和硬度在不斷上升。在淀粉剛剛加入的時(shí)候，低量淀粉增加了蛋白質(zhì)表面的吸附能力，淀粉蛋白質(zhì)通過靜電作用、范德華力、氫鍵、疏水作用等多種作用力形成混合體系，體系內(nèi)部凝膠性、口感感官不斷的增強(qiáng)，但是這個(gè)過程中淀粉會(huì)不斷的吸收水分，降低蛋白質(zhì)之間的作用力，導(dǎo)致咀嚼性、硬度在不斷的下降;但是當(dāng)?shù)矸鄢^一定量時(shí)，淀粉結(jié)合水分能力的不斷增強(qiáng)，足量糊化淀粉被網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包埋，疏水基團(tuán)特性被修飾，咀嚼性和硬度會(huì)不斷的上升，淀粉糊化導(dǎo)致彈性和感官評(píng)分不斷的下降。綜上所述，選擇最佳淀粉添加量為40g。

水分添加量

如圖3所示看出，隨著水分的不斷增加，硬度和咀嚼性在不斷的下降，這是因?yàn)樗肿鳛橐环N溶劑加入至體系中，當(dāng)大豆分離蛋白和淀粉吸水性達(dá)到飽和后，自由水的比例開始不斷的上升;在水分添加量580g時(shí)，彈性和感官分別達(dá)到0.90和85分，當(dāng)超過這個(gè)值后，自由水不斷的增加，體系區(qū)域分散，使得彈性和感官在不斷的下降。綜上所述，選擇最佳水分添加量為580g。

油脂添加量

由圖4中可以看出，隨著油脂的不斷增加，彈性和感官不斷上升，硬度不斷下降，在油脂添加量達(dá)到60g時(shí)，彈性和感官、硬度分別達(dá)到0.89和85分、193gf;當(dāng)添加量超過60g后，彈性和感官評(píng)分不斷下降，硬度不斷上升，咀嚼性只有在油脂添加量為60g時(shí)出現(xiàn)顯著性變化（P<0.01）。油脂添加可促進(jìn)淀粉、蛋白質(zhì)和雞肉之間乳化作用，同時(shí)在高速剪切時(shí)，少量的脂肪顆粒可以填充于肌源纖維蛋白形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使得復(fù)合凝膠強(qiáng)度提升，質(zhì)構(gòu)更加的緊密感官有所增加，但是超過一定量時(shí)，脂肪會(huì)破壞蛋白質(zhì)之間的二硫鍵，破壞的程度高于提升的強(qiáng)度，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度的顯著下降（P<0.01）。綜上所述，選擇最佳油脂添加量為60g。

響應(yīng)面優(yōu)化

根據(jù) Box-Behnken 中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了4因素3水平響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)。以彈性作為考核指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)設(shè)計(jì)如表2所示。

方差分析

由表3看出，回歸模型模型P<0.01極顯著，失態(tài)擬合P>0.05不顯著，說明建立的回歸方程擬合度高。模型中得到，四種單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)彈性的影響程度大小排序?yàn)椋核痔砑恿?淀粉添加量>雞肉添加量>油脂添加量，一次項(xiàng)A，B，D，AC，CD與二次項(xiàng)A2B2C2D2影響極顯著（P<0.01），一次項(xiàng)BC差異顯著。對(duì)于彈性模型，其擬合回歸方程為：Y=0.9028+-0.0533*A+0.0212*B-0.0013*C-0.0336*D+0.0000*AB+0.0828*AC+0.0035*AD+0.0287*BC+0.0038*BD-0.0320*CD-0.1101*A2-0.0273*B2-0.0573*C2-0.0482*D2，R2=0.9675，R2adj=0.9351，說明模型具有高的顯著性，模型與真實(shí)數(shù)據(jù)擬合較好，具有實(shí)際指導(dǎo)意義。經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，得出最佳添加比例組合為雞肉添加量36.57g、淀粉添加量43.62g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，制備產(chǎn)品的理化指標(biāo)為彈性0.97，比傳統(tǒng)大豆分離蛋白產(chǎn)品有極大的改善。

結(jié)論

以斬拌的方式將大豆分離蛋白和雞肉進(jìn)行質(zhì)構(gòu)重組，可生產(chǎn)粘結(jié)性、彈性、營(yíng)養(yǎng)特性均優(yōu)于單一原料的雙蛋白產(chǎn)品，通過單因素實(shí)驗(yàn)得到雞肉添加量、淀粉添加量、水分添加量、油脂添加量，再利用響應(yīng)曲面法建立二次回歸方程得到最優(yōu)添加組合為雞肉添加量36.57g、淀粉添加量43.62g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，與傳統(tǒng)大豆分離蛋白產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行比較，加入雞肉不僅為大豆分離蛋白產(chǎn)品提供了優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物蛋白，降低了脂肪含量，同時(shí)能改善其結(jié)構(gòu)特性。

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*通信作者： 張奎林， 碩士， 高級(jí)工程師， 主要研究方向?yàn)槭称饭こ獭?/p>

基金項(xiàng)目： 湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（CX2019SY045），湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目（2019TP1028、2019SK2122、2019NK4229）

吳? 江1，2，3，? ?張奎林1，2，3*? 夏湘1，2? 趙良忠1，2? 彭潔1

1. 邵陽學(xué)院食品與化學(xué)工程學(xué)院， 邵陽? 422000

2. 豆制品加工與安全控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 邵陽? 422000

3. 重慶市武隆縣羊角豆制品有限公司， 重慶? 400000