植物蛋白肉產品品質評價及過敏原分析

佟宗航，李亞敏，高 昂，謝赫然，高子凡，邢竹青

（天津中醫(yī)藥大學健康科學與工程學院，天津 301617）

近年來全球肉類產能大幅度減少[1-3]，傳統(tǒng)畜牧業(yè)將無法滿足產能需求[4]。隨著經濟的快速發(fā)展以及人民消費水平的提高，人們開始追求健康環(huán)保兼具美味的食品，植物蛋白肉[5]的出現(xiàn)在全球掀起了一股新浪潮[6-9]。目前市售常見的植物蛋白肉產品類型主要有仿制雞肉、牛肉和豬肉。植物蛋白肉具有高蛋白、低脂肪的特點[10]，但是其是否能夠保持近似真肉產品的感官享受，還需進一步評價其感官指標特點和考察在食用的過程中可能會出現(xiàn)烹飪損失、色澤差異等問題。

由于植物蛋白肉產品大多以大豆分離蛋白、小麥等為主要原料，其中可能含有大豆胰蛋白酶抑制因子[11]、β-伴大豆球蛋白[12]、大豆球蛋白[13]、麩質[14]等過敏原，無法忽視其具有潛在的致敏風險。有關數(shù)據(jù)表明，全球約有1%的成人和2.5%的兒童患有食物過敏癥，造成每年超過2萬人次的急救處理和150人以上的死亡[15]。為了保證食用安全，對于植物蛋白肉這一新型食品的研究不應僅局限于常規(guī)的品質分析，對于其致敏風險的評估也應同時進行。目前關于植物蛋白肉品質評價和過敏源分析的研究較少，有關部門缺少對植物蛋白肉品質的監(jiān)管依據(jù)，消費者對此類產品缺乏了解，因此望而止步，這也造成了目前在國內發(fā)展滯后的局面。

針對上述問題，本文通過對市售15種植物蛋白肉產品及3種真肉對照產品進行質構分析、感官評價、色度、烹飪損失度和過敏源分析，并分別對質構結果與感官評價結果中的觸覺指標和色度儀結果與感官評價結果中的顏色指標進行關聯(lián)性分析，確定可量化的儀器測量評價指標，為消費者和企業(yè)生產對植物蛋白肉食用品質評價提供參考，也為加強產品質量監(jiān)管和行業(yè)標準的統(tǒng)一規(guī)范奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

STI定量檢測試劑盒、β-球蛋白定量檢測試劑盒、大豆球蛋白定量檢測試劑盒 上海邦奕生物科技有限公司；麩質分析試劑盒 上海江萊實業(yè)股份有限公司；其他試劑 均為分析純；所有用水均為電阻率≥18.2 MΩ·cm的超純水。

BD22W-C86型電磁爐 佛山市順德區(qū)北導電器實業(yè)有限公司；TMS-PILOT型食品物性分析儀美國Food Technology Corporation公司；YS4560型分光測色儀 深圳市三恩時科技有限公司；5804 R型離心機 德國Eppendorf公司；F6/10型手持式高速均漿機 上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司；Multiskan FC型酶標儀 美國Thermo公司；JDX-200型培養(yǎng)箱 上海世平實驗設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 植物蛋白肉樣品的采集 通過了解植物蛋白肉產品售賣情況，表明目前植物蛋白肉產品品類主要集中于牛肉餅、雞塊和豬肉餡三類，因此選擇此三類產品作為主要研究對象，涵蓋了國內外不同企業(yè)具有代表性的產品，包含植物蛋白肉產品及對應種類的真肉產品，對其進行質構分析[16]、感官評價[17]、色度[18]、烹飪損失度[19]和過敏源[20]分析。N2樣品由于感官評價分數(shù)過低，因此未進行儀器測試。植物蛋白肉產品及對應種類的真肉產品樣品分組及編號見表1。

表1 研究對象信息Table 1 Information of objectives

1.2.2 植物蛋白肉感官性狀分析 招募篩選20名評價員，要求具備良好的感官判斷能力和品評語言表達能力，對產品的風味特性強度具有識別和鑒定能力，且具有專業(yè)背景知識[21-23]。在正式開始感官評價前，首先讓他們熟悉植物蛋白肉感官評價標準，見表2。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory evaluation criteria

評價員被分為兩組（10人/組），學歷均為本科，男女比例為3:7。評價員對樣品進行獨立評分，單項判定滿分為10分。根據(jù)產品說明進行烹飪后，為了更貼合實際的食用體驗，按照平時對應的常見食用方法進行呈遞：將牛肉餅組產品制為漢堡；雞塊組產品制為炸雞塊配酸甜醬或番茄醬；豬肉餡組產品制為蒸餃。

在樣品完成制作后的5 min內進行呈遞品評。避免評價員看到樣品準備的過程，呈遞樣品的器具、樣品性狀、擺放保持一致，樣品編號隨機，真肉對照產品制備與對應植物蛋白肉產品保持完全一致。

1.2.3 質構儀分析

1.2.3.1 前處理 牛肉餅與雞肉塊產品在電磁爐上用平底鍋兩面油煎130 ℃，4 min，牛肉餅樣品和雞肉塊樣品分別切割為均一正方小塊；豬肉餡產品制為肉丸，加鹽及醬油調味后蒸制10 min，切為均一柱狀。

1.2.3.2 剪切力分析 利用食品物性分析儀，對樣品進行剪切力分析[24]，將樣品用單刀探頭沿纖維橫向切割，測定剪切力值。測量參數(shù)為：測定速度1 mm/s。測后速度2 mm/s，觸發(fā)力0.15 N。每個樣品平行測定4次。

1.2.3.3 TPA分析 利用食品物性分析儀，對樣品進行TPA分析[25]，將樣品用75 mm圓盤探頭以“二次壓縮”模式進行質地剖面分析。測量參數(shù)：壓縮比75%，測量速度1 mm/s，觸發(fā)力0.15 N，間隔時間5 s。分析的5個指標分別為硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性。每個樣品平行測定4次。使用的描述詞匯、定義見表3。

表3 TPA評價指標及定義Table 3 TPA evaluation indicators and definitions

1.2.4 色澤的測定 每個樣品切成厚度為1～2 cm，參考王春曉等[26]的方法，使用分光測色儀進行色澤的測定，色差儀在使用前先進行校正。將色差儀垂直放在產品橫切表面，對不同植物蛋白肉產品分別測定L*值、a*值、b*值，每個樣品平行測定6次，6次測定平均值作為樣品的色差值。

1.2.5 烹飪損失度的測定 參考Agbeniga等[27]的方法，稍作修改。用吸油紙吸干樣品表面的水分，稱重（W1），然后進行煎制，達到要求的煎制溫度后取出，冷卻至室溫，再用吸油紙吸干滲出的油分和水分稱重（W2），每個樣品設定3個平行進行測定，烹飪損失率計算公式如下：

1.2.6 植物蛋白肉中過敏原成分分析 參考王銳等[28]的方法進行樣品前處理，稱取2 g樣品溶于10g PBS（pH7.4）中，冰水浴勻漿4 s，重復3次，4 ℃離心，3000 r/min，15 min，取上清，每個樣品設置3個平行，對胰蛋白酶抑制劑（STI）、β-伴大豆球蛋白、大豆球蛋白、麩質按照試劑盒說明進行檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS18.0和Excel 2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和繪圖，對數(shù)據(jù)進行單因素ANOVA檢驗，皮爾遜相關性分析檢驗指標的相關性。差異顯著水平為α=0.05，極顯著水平為α=0.01。實驗結果用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 植物蛋白肉質構與感官性狀分析

2.1.1 感官性狀分析 從雞塊植物蛋白肉產品感官評價結果可知（見表4），J4形態(tài)特征平均值最高，J3最低，說明J4形態(tài)特征最接近真肉產品，J3與真肉形態(tài)差距最大。在口感上，汁水度為植物蛋白肉與真肉差別最突出的指標，J2汁水度平均值最高，與真肉差距較小；在滋氣味當中，特征風味、呈味特征、余味和基礎風味對于J1和J2兩個品牌產品來說均與真肉有較大差距。

從牛肉餅植物蛋白肉產品感官評價結果可知（見表4），在形態(tài)特征中，色澤平均值N2最低，其次為N1；形態(tài)特征平均值N1最低，其次為N2，說明N1和N2形態(tài)特征與真肉均差距大。在口感上，纖維感、顆粒感和緊密度為植物蛋白肉與真肉差別最突出的指標，纖維感N1平均值最低，而N3和N6平均值一樣高，說明N3和N6對真肉差距一樣，值得一提的是，N3標準差最小，分散程度小；在滋氣味當中，特征風味、呈味特征、余味和基礎風味對于N4和N5來說均與真肉有較大差距。

從肉餡植物蛋白肉產品感官評價結果可知（見表4），Z4的口感最為接近真肉產品，Z1在口感中的各個方面均與真肉產品相去甚遠，但在未烹飪前Z1的外觀最接近生肉餡。Z3的纖維度和軟硬度最接近真肉，但風味不足。

表4 植物蛋白肉感官評價數(shù)據(jù)Table 4 Sensory evaluation data of vegetable protein meat

從總分來說，三者的總評分存在顯著性差異（P＜0.05）。在雞肉組中，J4（97.20）最接近J5（91.60）；在牛肉組中，N6（92.40）與N7（91.35）總分更接近，N1（63.60）與N5（66.65）總分相對較低，并與其他產品相差較大；在豬肉組中，Z2（91.90）最為接近Z6（93.40），Z1（70.40）與Z3（77.70）總分相對較低，并與其他產品相差較大。

由此可以看出，通過外觀、風味、口感和結構等感官評價指標可對植物蛋白肉產品多維度地評價產品像真性。

2.1.2 質構特性分析 從表5可以看出，內聚性、彈性、膠著性等樣品間均存在顯著性差異（P＜0.05），根據(jù)雞肉組質構分析結果可以看出，內聚性指標各產品相差并不明顯，但J4在內聚性、膠著性、咀嚼性、硬度這四個指標與其他產品相比，最為接近J5；J2產品在膠著性、咀嚼性、硬度、剪切力均與J5相差較為明顯。

表5 所選樣品的剪切力測定、TPA分析數(shù)據(jù)Table 5 Shear force measurement and TPA analysis data of selected samples

牛肉組中各品牌在內聚性上相差不大，在彈性、膠著性、咀嚼性及硬度指標中，N4與N5兩個品牌產品結果較為接近，但與真肉產品N7相去較遠。N3與N7產品在彈性、膠著性、咀嚼性、硬度等方面的測定值十分接近，但在剪切力測定中N3（59.1 N）高于N7（58.05 N）和其他幾個產品，這可能導致了在口感評價中N3評分低于N7評分，造成了與真肉口感上的差異。

豬肉組中各品牌在內聚性上相差不大，在膠著性、咀嚼性方面Z3與Z6的最為接近，這與感官評價結果指向一致。Z5產品硬度最大，為1.21 N。Z4的剪切力最大，為36.40 N，其次為Z3。植物蛋白肉主要通過組織化的植物蛋白組成，與肌肉蛋白相比其結構相對松散[29]，從彈性來看，Z6彈性適中，而Z1彈性過大，明顯超過其他產品，這可能與其產品中含有魔芋、菌菇成分有關。

2.1.3 儀器測定指標與感官評定質構相關指標的相關性分析 TPA測定指標與感官評價結果中觸覺指標之間存在一定的相關性（見表6）。其中，所有感官指標均與TPA內聚性呈顯著正相關（P＜0.05）；感官指標中，除咀嚼性（感官）外均與咀嚼性（儀器）呈極顯著正相關（P＜0.01），且相關性系數(shù)很高，這表明對于6個感官指標，咀嚼性（儀器）尤為重要；除汁水性、咀嚼性（感官）外均與TPA剪切力呈顯著正相關（P＜0.05），且相關性系數(shù)很高，這表明對于5個感官指標，剪切力也很重要。可通過植物蛋白肉的內聚性、咀嚼性（儀器）、剪切力結果,預測樣品感官軟硬度、汁水性、緊實感、顆粒感、纖維感、彈性（感官）的變化。

表6 TPA和感官相關評價指標之間的皮爾遜相關系數(shù)Table 6 Pearson correlation coefficient between TPA and sensory evaluation index

2.2 植物蛋白肉的色度分析

2.2.1 色度分析 不同產品烹飪前后色度見圖1，肉色對肉自身的營養(yǎng)價值沒有明顯的影響，但作為感官評價指標，影響著消費者的購買欲和食欲。通過色度計的測定可以更加準確了解植物蛋白肉產品與真肉樣品的差距，色度坐標值中a*代表紅綠，L*代表黑白，b*代表黃藍。由圖1可知，雞塊組和牛肉餅組不同種類產品烹飪前色度a*差異較顯著（P＜0.05），同種類不同品牌差異不顯著（P＞0.05）。就雞塊組來說，5種產品烹飪前色度a*差異顯著（P＜0.05），而烹飪后J1、J2和J3的a*差異不顯著（P＞0.05），烹飪前J3和J5的色度b*差異不顯著（P＞0.05），而烹飪后較為顯著，相反的是，J4和J5烹飪前L*差異顯著（P＜0.05），而烹飪后差異不顯著（P＞0.05）。色度a*最大是J2，J4最小；色度b*最大J2，J5最小，但烹飪后J3最小；色度L*最大J4，J1最小。

圖1 植物蛋白肉各組色澤的變化Fig.1 Color changes of various groups of vegetable protein meat

就牛肉餅組來說，N1和N2兩者烹飪前a*差異不顯著（P＞0.05），但均與N4存在顯著性差異（P＜0.05），N1與N3、N5和N6烹飪前b*都不顯著（P＞0.05），N2與N4和N7不顯著（P＞0.05），N1、N4和N6烹飪前L*差異不顯著（P＞0.05）且相對較小，N5和N7差異不顯著（P＞0.05），烹飪后N7與N3、N4和N5都不顯著（P＞0.05）。由表1可知，L*相對于a*和b*烹飪前后明顯下降，這可能是由于表面殼膜焦化所導致的[30]。色度a*最大為N4，最小是N7；色度b*最大為N7，最小為N6；色度L*最大為N7，最小為N5。色度過大或過小都不利于肉制品色澤的形成，影響消費者的購買欲。

烹飪前不同品牌豬肉組的色度L*相對于a*和b*差異性較小。烹飪前Z4與Z5和Z6不顯著（P＞0.05），而Z5與Z1和Z4不顯著（P＞0.05）。對于b*來說，烹飪前后變化較顯著（P＜0.05），Z1烹飪前最小，Z3烹飪前最大。對于L*，Z5烹飪前最小，Z1最大。

總體來說，各組在烹飪前后變化中L*最為明顯。雞肉和牛肉組由于烹飪方式為油煎，發(fā)生焦糖化反應，各樣品烹飪后L*均有所下降，而肉餡組采用水蒸的烹飪方式，烹飪后真肉組L*有所上升而植物蛋白肉組均為減小趨勢，這可能是由于植物蛋白肉中主要通過人為添加色素來獲得[31]，某些人工色素在高溫時會產生變暗現(xiàn)象，而真肉中主要是通過血紅蛋白和肌紅蛋白等進行呈色[32]，在高溫蒸制后蛋白變性發(fā)白，從而產生不同的顏色變化差異。從與真肉的色度對照來看，雞塊組樣品中，J4烹飪前a*最接近，而J3與真肉烹飪前b*和L*都最接近，各植物蛋白肉牛肉餅樣品相差較明顯，其中N1相對最接近真肉產品。豬肉組產品中，Z4與真肉烹飪前a*最接近。

2.2.2 色澤評價與色度指標的相關性分析 色澤評價和色度指標之間的相關性見表7，可看出兩者之間具有一定相關性，但并不顯著（P＞0.05），均未達到顯著相關水平。

表7 色度指標和色澤之間的皮爾遜相關系數(shù)Table 7 Pearson correlation coefficient between chromaticity index and color

2.3 植物蛋白肉的烹飪損失度分析

由于植物蛋白肉肉餡產品烹飪方式所限無法測出烹飪損失率，本文主要研究了在相同條件下，植物蛋白雞肉和植物蛋白牛肉餅以及對應真肉的不同產品的烹飪損失度，見表8。由表7可知，對于植物蛋白雞肉而言，不同種類產品之間烹飪損失率差異較顯著（P＜0.05），J3和J4對J1、J2和J5不顯著（P＞0.05），J1和J2不顯著（P＞0.05）。J5烹飪損失率最大為11.23%，其次是J3，J2烹飪損失率最小為5.03%。而對于植物蛋白牛肉餅，7種產品烹飪損失率不存在顯著性差異。牛肉餅烹飪損失率最大是N2為24.15%，最小的是N7為8.29%，植物蛋白雞肉較真肉差異性都較大，而N5與真肉差異最小，N2差異最大。牛肉中的水分損失越大，烹飪損失率也就越大[33]，而植物蛋白肉主要以大豆蛋白為原料，烹飪損失率也一定程度反映了植物蛋白肉品質好與壞。

表8 不同植物蛋白肉的烹飪損失率Table 8 Cooking loss rate of different vegetable protein meat

2.4 植物蛋白肉中過敏原成分分析

目前市售植物蛋白肉產品的主要原料為大豆分離蛋白等，雖然它是一種良好的植物攝入蛋白來源并且可以使產品形成必要的組織結構，但與此同時也引入了植物源過敏原的風險。為了考察植物蛋白肉產品中是否具有潛在的過敏原成分及含量水平，進一步評價其食用的致敏安全風險，本研究采用酶聯(lián)免疫試劑盒就所有樣品中胰蛋白酶抑制劑、β-伴大豆球蛋白、大豆球蛋白、麩質的幾個指標的水平進行了檢測，結果如表9所示。

表9 幾種產品中抗營養(yǎng)因子的含量Table 9 Content of anti-nutritional factors in several products

大豆中的胰蛋白酶抑制劑（STI）是大豆中主要的抗營養(yǎng)因子之一[34]，可與胰蛋白酶結合，使其失活，起到抗營養(yǎng)作用，主要表現(xiàn)在引起胰腺增生、腫大等方面[35]。在STI指標中，J3、N4、Z1、Z3、Z4未檢出，其余均為陽性。β-伴大豆球蛋白是大豆中主要的一種貯藏蛋白，約占大豆的30%，是大豆中存在的主要的食物過敏源[36]。J1、J3、N4、Z1、Z4樣品中未檢出β-伴大豆球蛋白存在，其余均為陽性。在大豆球蛋白指標中，J3、N1、N4、Z1、Z3、Z4未檢出，其余樣品均為陽性。大豆球蛋白是大豆中含量最高的一種球蛋白，致敏性來自其亞基，其酸性多肽除A5均為過敏蛋白[37]。易感人群食用麩質蛋白會導致乳糜瀉等不良反應，在麩質指標中，只有J2、J3未檢出，其余均為陽性。

各植物蛋白肉樣品過敏原組成差異較大，可能與原料來源和加工工藝有關，其中雞肉組J3四項抗營養(yǎng)因子均未檢出。牛肉組中，N4大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子未檢出，但麩質含量相較于其他品牌產品較高。豬肉組中，Z1和Z4大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子三項指標均未檢出，但Z4的麩質含量更低。從結果中可以看出植物蛋白肉產品中的存在一定的致敏風險，商家應在食品標簽中更詳細的列出可能所含的過敏原，對于上述過敏原易感的人群應在購買選擇植物肉產品時更加謹慎的挑選。

3 結論

感官評價結果顯示，通過外觀、風味、口感和結構等指標的打分可對植物蛋白肉產品進行較為全面的評價產品品質。各樣品間TPA分析中所涉及到的多個指標值存在顯著性差異（P＜0.05）。根據(jù)儀器測定結果與感官評價結果的關聯(lián)性分析結果顯示，TPA分析結果與感官評價結果具有一定相關性，TPA參數(shù)中的咀嚼性和剪切力可以有效地評價感官指標，可通過植物蛋白肉的內聚性、咀嚼性（儀器）、剪切力結果,預測樣品感官軟硬度、汁水性、緊實感、顆粒感、纖維感、彈性（感官）的變化。雞塊和牛肉餅組不同種類產品烹飪前色度a*差異較顯著（P＜0.05），而肉餡烹飪前不同品牌肉餡的色度L*相對于a*和b*差異性較小。對于三種不同種類產品來說，a*相對于L*和b*差異較大，J4與真肉色度最為接近，而對于牛肉餅組，N1與真肉最接近，其次是N2，對于豬肉餡組，Z4最接近真肉。對于雞肉塊組而言，不同種類產品之間烹飪損失率差異較顯著（P＜0.05）。植物蛋白仿制雞塊烹飪損失率均比真肉小，牛肉餅組恰好與之相反，均比真肉烹飪損失率大。本實驗還測定了市面常見植物蛋白肉食品中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子、麩質四種過敏原的含量水平，確定了各樣品中可能存在的過敏源風險。通過對植物蛋白肉產品品質及所含過敏原進行分析，本研究確定了適用于植物蛋白肉產品的評定指標，以把控植物蛋白肉產品品質，所得到不同品牌的植物蛋白肉產品中主要過敏原含量的相關數(shù)據(jù)可為潛在的致敏風險評估提供參考，最終為企業(yè)質量控制和市場監(jiān)管提供適用于植物蛋白肉產品的評價指標和潛在過敏原風險的評估手段。