高水分擠壓纖維化蛋白不同儲藏方式對品質特性的影響

高 揚 管立軍 李家磊 張志宏 王崑侖 嚴 松 盧淑雯 李 波 周 野

(黑龍江省農業科學院食品加工研究所，哈爾濱 150086)

隨著經濟快速發展帶動了人們生活水平的不斷提高，“吃肉”作為富足生活和飲食偏好的誤區已導致全世界肥胖、超重、“三高”、糖尿病、心腦血管疾病等患者急劇增多，人們越來越清醒的意識到平衡膳食的重要性[1]。現實生活中人們對肉的偏愛更增加了控制肉類食品攝入量的難度，具有肉樣口感和風味的替代產品，既可以改善公眾營養狀況，又可滿足不同消費層次的人群喜食肉又追求健康的需求。

目前，國內可替代肉制品的植物組織化蛋白產品分為高水分植物組織化蛋白(含水量>50%)和低水分植物組織化蛋白(含水量<40%)。低水分植物組織化蛋白以膨化法生產，物料在含水量較低的情況下，經高壓高溫擠壓瞬間膨化，物料的纖維結構是膨化過程中大量氣泡分散在交聯的物料中間產生的類纖維束，類似海綿的結構與肉類致密的纖維束結構有明顯區別，肉感不強，口感較差，使用需復水，操作繁瑣[2]。而高水分擠壓技術是一項生產植物纖維化蛋白的新型技術。該技術對植物蛋白進行質構重組，將球狀植物蛋白變成具有動物蛋白特性的絲狀纖維結構，并克服了現有組織化技術低水分含量的限制，實現了植物蛋白物料在高水分狀態下的纖維化成型[3，4]。其產品與低水分組織化蛋白相比，食用時不需復水，纖維結構明顯，仿肉程度高，美味多汁，有肉的質構和口感，且不含膽固醇[5-7]。

采用高水分擠壓技術生產的蛋白產品由于其含水率達到60%～70%，使得產品不易儲藏。因此，為了使高水分組織化蛋白完成由產品變成商品的轉變，延長其供應期和保鮮期，增加產品附加值，對高水分擠壓纖維化蛋白產品的儲藏方式研究成了其能否得到廣泛應用的關鍵問題[8]。目前，國內外學者對高水分組織化蛋白產品的研究大都集中在擠壓技術方面，而在對所得產品的儲藏問題以及如何能更好地保持產品在儲藏期間的品質特性等方向的研究鮮有報道。本實驗研究不同儲藏方式對高水分擠壓纖維化蛋白產品品質特性的影響，為解決高水分組織化蛋白原料產品的儲藏后的品質變化問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

大豆分離蛋白質量分數為83.72%，含水量為7.17%；小麥蛋白質量分數為82.33%，含水量為8.90%；豌豆蛋白質量分數為78.33%，含水量為7.90%。

1.2 儀器設備

FMHE-50型雙螺桿擠壓機，TA.XT Plus型質構儀，CR-400型色差計，Seven Compact型電子pH計，BL-50A型立式壓力蒸汽滅菌鍋。

1.3 方法

1.3.1 生產條件

根據前期擠壓實驗，確定最優擠壓工藝條件：套筒溫度從擠壓機進料端到出料端依次設定為30、60、60、90、90、120、140、140 ℃，冷卻模頭采用40 ℃循環水冷卻，螺桿轉速為250 r/min，固體喂入速度為15 kg/h，液體喂入速度為25 kg/h，原料質量比為大豆分離蛋白∶小麥蛋白∶豌豆蛋白=55∶30∶15，在此條件下試制的高水分擠壓纖維化蛋白樣品的含水率在60%～63%范圍內。

1.3.2 樣品處理

將生產后的蛋白產品馬上切割成塊狀，并迅速用塑料袋包裝并進行抽真空處理，然后將樣品分別放置在不同儲藏條件下(未殺菌24、4、-18 ℃和殺菌后24 ℃)對其品質變化進行研究。

1.3.3 殺菌處理

將真空包裝的樣品平鋪至滅菌鍋內，采用121 ℃進行蒸汽殺菌，設置保溫時間為20 min，具體操作按設備操作要求。

1.3.4 安全指標檢測

大腸菌群、菌落總數兩項指標分別按照GB 4789.3—2016和GB 4789.2—2016進行檢測[9，10]。

1.3.5 脲酶活性檢測

將蛋白樣品粉碎后與中性尿素緩沖液混合，30 ℃保持30 min，尿素被尿素酶催化水解產生氨，氨是堿性的，可使溶液pH升高，試樣溶液與空白溶液的pH之差，即可間接表示出氨量的多少(pH之差>0.3，脲酶活性為陽性；pH之差≤0.3，脲酶活性為陰性)[11]。

1.3.6 質構測定

本實驗采用TA.XT Plus型物性測試儀對蛋白樣品的硬度、咀嚼度、彈性進行測定。采用TPA模式，P/50探頭，測試前速度2.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測試后速度2.0 mm/s，下壓程度50%，測試樣品寬度2.5 cm。每個樣品測量3次，并計算平均值[12]。

1.3.7 組織化度測定

采用HDP/BS探頭對厚度為8 mm，長度和寬度都為10 mm的樣品進行剪切，設置測試前速度1 mm/s，測試速度1 mm/s，測試后速度2 mm/s，剪切程度為樣品厚度的75%，剪切方向為垂直于擠壓方向。每個樣品測量3次，取平均值。組織化度為平行于擠壓方向的剪切力與垂直于擠壓方向的剪切力的比值[13]。

1.3.8 顏色測定

使用柯尼卡美能達CR-400型色差計進行顏色測定，測定前為了保證數據的準確性，采用標準板進行校正。確定樣品的L*(Lightness，亮度)，a*(redness，紅色度)，b*(yellowness，黃色度)[14]。在各儲藏條件下分別取2段5 cm長樣品進行測定，并計算平均值。

1.3.9 數據分析

采用SPSS21.0對實驗數據進行顯著性分析。以儲藏時間和儲藏條件作為自變量，分析不同儲藏方式對高水分擠壓纖維化蛋白品質特性的影響。差異顯著水平為P<0.05。

2 結果與討論

2.1 不同儲藏方式對產品安全指標的影響

如表1所示，4組不同儲藏方式下，高水分擠壓纖維化蛋白的大腸菌群均<3.0 MPN/g，即未檢出，每組的脲酶活性均呈陰性，即蛋白加工適度，符合標準。0 d為對照組，其初始菌落總數為20 CFU/g，未殺菌24 ℃儲藏的樣品在第3天達到45 000 CFU/g，超出國家標準允許最低范圍30 000 CFU/g。未殺菌4 ℃儲藏的樣品，第3、6、9天的菌落總數分別為160、410、9 400 CFU/g，在第12天達到48 400 CFU/g，超出國家標準允許最低范圍30 000 CFU/g，在此儲藏條件下9 d內安全達標。未殺菌-18 ℃儲藏和121 ℃殺菌后24 ℃儲藏的樣品，其在檢測的180 d內，菌落總數均遠遠低于國家標準要求的30 000 CFU/g，

表1 不同儲藏條件下安全指標檢測[8]

說明此兩種儲藏方式安全指標在180 d內符合國家標準。

如表1所示，未殺菌24 ℃及4 ℃儲藏，其儲藏時間較短，作為商品，其推廣及銷售半徑較短，有較大局限性，從經濟實用方面考慮，這2種儲藏方式不適合應用。

2.2 不同儲藏方式對產品組織化度的影響

高水分擠壓纖維化蛋白產品的組織化度是衡量產品品質的重要指標之一，產品組織化度高，說明產品的纖維狀明顯，纖維結構排列緊密，符合肉的纖維特征，仿肉程度較高。如表2所示，儲藏時間和儲藏條件的交互作用及儲藏時間對樣品組織化度的影響均不顯著(P>0.05)，但儲藏條件對樣品的組織化度指標具有顯著影響(P<0.05)。A儲藏條件下(未殺菌-18 ℃儲藏)，隨著儲藏時間的增加，樣品組織化度無差異性改變，說明A儲藏條件下，可以很好地維持樣品的組織化度。B儲藏條件下(121 ℃殺菌24 ℃儲藏)，組織化度下降嚴重，主要是因為高溫殺菌過程中，樣品受到高溫高壓作用，蛋白發生變性，蛋白質結構發生改變，纖維狀結構被破壞，產品組織化度下降[15]。

表2 不同儲藏條件對產品組織化度的影響

2.3 不同儲藏方式對產品色澤的影響

如表3所示，儲藏時間、儲藏條件、儲藏時間和儲藏條件的交互作用對樣品的色澤具有顯著的影響(P<0.05)。A儲藏條件下(未殺菌-18 ℃儲藏)，L*值(亮度)隨著儲藏時間的增加呈現緩慢下降的趨勢，a*值(紅色度)和b*值(黃色度)隨著儲藏時間的增加呈現緩慢升高的趨勢。這可能是由于包裝材料具有一定的透濕透氣性，雖然在A儲藏條件下，產品中的水分被大部分凍結，但仍會隨著儲藏時間的增加發生緩慢遷移[15]，使得蛋白產品的L*值(亮度)

表3 不同儲藏條件對產品色澤的影響

緩慢降低，a*值(紅色度)和b*值(黃色度)緩慢升高，顏色逐漸變深。B儲藏條件下(121 ℃殺菌24 ℃儲藏)，L*值(亮度)隨著儲藏時間的增加呈現下降的趨勢[16]，a*值(紅色度)和b*值(黃色度)在殺菌處理后會突然升高，因為高溫殺菌后，蛋白產品發生美拉德反應，顏色加深。隨后a*值(紅色度)和b*值(黃色度)再隨著儲藏時間的增加呈現下降的趨勢，這可能是由于高溫殺菌后，蛋白結構被破壞，保水能力下降[15]，產品中的水分在短時間內大量析出，隨著儲藏時間的增加，一部分析出的水分通過包裝材料蒸發，另一部分又滲透回產品中，使得色澤下降。

2.4 不同儲藏方式對產品質構的影響

如表4所示，儲藏時間、儲藏條件、儲藏時間和儲藏條件的交互作用對樣品的質構具有顯著的影響(P<0.05)。A儲藏條件下(未殺菌-18 ℃儲藏)，硬度和咀嚼度隨著儲藏時間的增加呈現緩慢升高的趨勢，彈性隨著儲藏時間的增加呈現緩慢下降的趨勢。這可能是由于包裝材料具有一定的透濕透氣性，雖然在A儲藏條件下，產品中的水分被大部分凍結，但仍會隨著儲藏時間的增加發生緩慢遷移[15]，隨著產品水分不斷減少，蛋白的凝膠強度增加，硬度和咀嚼度升高，彈性下降。B儲藏條件下(121 ℃殺菌24 ℃儲藏)，產品質構變化較大，硬度和咀嚼度升高，

表4 不同儲藏條件對產品質構的影響

彈性下降[16]。這可能是由于高溫殺菌過程中，樣品受到高溫高壓作用，蛋白發生變性，蛋白質結構發生改變，保水能力下降，產品中的水分大量析出，損失嚴重，對產品質構影響較大[15]。2種儲藏條件相比較，A儲藏條件下，水分遷移較緩慢，對產品質構影響較小。

2.5 高水分擠壓纖維化蛋白各品質指標相關性分析

綜合實驗數據，對高水分擠壓纖維化蛋白產品各品質指標之間進行相關性分析，結果如表5所示。組織化度與L*值、b*值和彈性呈現顯著正相關，與a*值、硬度和咀嚼度呈現顯著負相關；L*值與彈性呈顯著正相關，與a*值、硬度和咀嚼度呈現顯著負相關；a*值與硬度和咀嚼度呈現顯著正相關，與彈性呈現負相關；b*值與彈性呈現負相關，與硬度呈現正相關；硬度與咀嚼度呈現正相關，與彈性呈現負相關；彈性與咀嚼度呈現負相關[17]。

表5 高水分擠壓纖維化蛋白各品質指標之間相關性

3 結論

未殺菌24 ℃及4 ℃儲藏，其儲藏時間較短，作為商品，其推廣及銷售半徑較短，有較大局限性，從經濟實用方面考慮，這2種儲藏方式不適合應用。未殺菌-18 ℃儲藏和121 ℃殺菌后24 ℃儲藏的樣品，其在檢測的180 d內，各項安全指標均在安全范圍內，說明此2種儲藏方式安全指標在180 d內符合國家標準，因此該兩種儲藏方式適用于產品的推廣和銷售。

不同儲藏方式對高水分擠壓纖維化蛋白產品品質特性的影響顯著。A儲藏條件下，可以很好地維持樣品的組織化度，同時樣品隨著儲藏時間的增加，亮度下降，顏色變深，硬度和咀嚼度升高，彈性下降；B儲藏條件下(121 ℃殺菌24 ℃儲藏)，樣品受到高溫高壓作用，蛋白變性，纖維狀結構被破壞，其組織化度下降，樣品發生美拉德反應，顏色加深，硬度和咀嚼度升高，彈性下降。

對高水分擠壓纖維化蛋白產品各品質指標之間進行相關性分析。組織化度與L*值、b*值和彈性呈現顯著正相關，與a*值、硬度和咀嚼度呈現顯著負相關；L*值與彈性呈顯著正相關，與a*值、硬度和咀嚼度呈現顯著負相關；a*值與硬度和咀嚼度呈現顯著正相關，與彈性呈現負相關；b*值與彈性呈現負相關，與硬度呈現正相關；硬度與咀嚼度呈現正相關，與彈性呈現負相關；彈性與咀嚼度呈現負相關。