植物基蛋白腸產品基礎配方

林晗，李順舟，劉淑君，張貞煒，董詩琴，賈利蓉*

1. 四川大學 輕工科學與工程學院（成都 610065）；2. 四川南溪徽記食品有限公司（宜賓 644100）；3. 宜賓四川大學產業技術研究院（宜賓 644000）

植物基食品是以植物蛋白為原料，通過擠壓等技術生產具有類似肉類質構、口感和風味的仿肉制品[1]。動物蛋白生物價高、營養豐富，是人類必不可少的食品資源。然而隨著人口的增長，肉類資源逐漸供不應求；肉類對環境的影響，動物食品和人體健康等問題，逐漸引起人們的重視[2]。而與肉制品相比較，植物基食品具有不含膽固醇、低脂肪、環境友好等屬性，滿足了當代消費需求，順應了時代的健康環保潮流，擁有廣闊的市場前景。植物基蛋白腸則是繼人造肉上市后，涌現出的許多新產品之一。盡管在成分上與人造肉很多是共通的，但豐富了肉類替代品品種，是擴大人造肉生產的有效途徑。

植物基蛋白腸是植物蛋白凝膠的產品表現形式之一。蛋白的凝膠性是指蛋白質經過解離、變性，暴露出用于分子間交聯的功能基團，在合適的條件下，相鄰的蛋白分子通過化學作用力結合到一起形成三維網絡結構[3]。花生蛋白作為大宗優質的植物蛋白原料，單獨使用時凝膠性較差。但花生蛋白蛋氨酸含量豐富[4]，在大豆蛋白中添加花生蛋白可優化氨基酸配比，提高植物蛋白腸營養特性，從而推動花生蛋白在食品領域的應用。

試驗基于大豆蛋白的凝膠性，以大豆分離蛋白及花生蛋白為基本原料，系統地研究基本原料對植物蛋白腸品質的影響，為植物蛋白腸產業化生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

蒸餾水；大豆分離蛋白，河南品正有限公司；花生蛋白，青島長壽食品有限公司；大豆油，橄欖花油脂科技有限公司；乙二酰雙淀粉磷酸酯，河南萬邦化工科技有限公司；TG酶，濟南青瑞生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

JY1002電子臺秤（上海恒平有限公司）；FY50反壓高溫殺菌鍋（上海高致精密儀器有限公司）；FP3010博朗家用多功能食品加工機（德國精工）；DZQ-380B立式外抽真空包裝機（泉州市安爾盛機械有限公司）；灌腸機（臨沂市凱萊飲食機械有限公司）；DHG-9141A電熱恒溫干燥箱（上海一恒有限公司）；C22-WT22T0301電磁爐（美的集團）。

1.3 方法

1.3.1 植物基蛋白腸樣品的制備

配制的大豆蛋白花生蛋白混合溶液高速（3 200 r/min）斬拌5 min，加入大豆油高速斬拌3 min，后加入TG酶斬拌2 min，將得到的凝膠用膠原蛋白腸衣灌腸，于55 ℃水浴中凝膠60 min，90 ℃熟化30 min，將制得的蛋白腸常溫冷卻后，真空密封。于121 ℃、0.18 MPa殺菌30 min。

1.3.2 測定指標及方法

1.3.2.1 大豆分離蛋白及花生蛋白基本成分測定

水分，采用GB 5009.3—2016[5]的直接干燥法測定；粗蛋白，采用GB 5009.5—2016[6]的凱氏定氮法測定；粗脂肪，采用GB 5009.6—2016[7]的索氏抽提法測定；灰分，采用GB 5009.4—2016[8]的馬弗爐灼燒法測定；淀粉，采用GB 5009.9—2016[9]的酶水解法測定。

1.3.2.2 質構的測定

使用質構儀進行分析測試，首先將試驗樣品加工成高度為2 cm的圓柱體，根據樣品的直徑選擇P/50探頭，測前、測試、測后速度都是1 mm/s，觸發力為5 g，壓縮比40%。每個樣品測定重復5次，取平均值[10]。

1.3.2.3 色度的測定

將樣品切成5 mm×5 mm的圓柱體。采用色差計測定樣品的L*、a*和b*值，其中L*、a*和b*值分別代表凝膠樣品的亮度、紅綠度和黃藍度。每組樣品平行測定3次。凝膠白度按式（1）[11]計算。

1.3.2.4 感官評價

挑選15名身體健康、感覺正常的人員，對其進行訓練后進行感官評價，感官評價評分標準如表1所示。

表1 植物基腸感官評價評分標準

邀請5位專業評員根據原料對植物基腸感官品質的影響程度給出指標權重，經過統計分析得到各權重：外觀為0.3、色澤為0.2、組織狀態為0.4，而風味為0.1。

1.3.3 單因素試驗設計

1.3.3.1 大豆油質量分數對植物蛋白腸的影響

在水分質量分數為66%、W大豆蛋白∶W花生蛋白=4∶1、淀粉質量分數為1.7%條件下，大豆油質量分數為9.2%，9.7%，10.2%，10.7%和11.2%，采用植物蛋白腸制備工藝制取樣品。待樣品冷卻后用于各指標測定。

1.3.3.2 水分質量分數對植物蛋白腸的影響

當大豆油質量分數為10.2%，W大豆蛋白∶W花生蛋白= 4∶1，淀粉質量分數為1.7%時，水分質量分數為63.6%，64.8%，66%，67.2%和68.4%，采用植物蛋白腸制備工藝制取樣品。待樣品冷卻后用于各指標測定。

1.3.3.3 淀粉質量分數對植物蛋白腸的影響

當大豆油質量分數為10.2%，W大豆蛋白∶W花生蛋白= 4∶1，水分質量分數為66%時，淀粉質量分數為0.9%，1.3%，1.7%，2.1%和2.5%，采用植物蛋白腸制備工藝制取樣品。待樣品冷卻后用于各指標測定。

1.3.3.4 蛋白比例對植物蛋白腸的影響

當大豆油質量分數為10.2%，水分質量分數為66%，淀粉質量分數為1.7%時，W大豆蛋白∶W花生蛋白為1∶0，4∶1，3∶1，2∶1和1∶1，采用植物蛋白腸制備工藝制取樣品。待樣品冷卻后用于各指標測定。

1.3.4 正交試驗設計

根據前期單因素試驗結果，選擇四個因素在單因素試驗較優的三個水平，選擇L9(34)正交表進行正交試驗，如表2所示。

表2 正交試驗因素及水平表

1.3.5 數據處理

所有數據均采用Origin 8.6作圖，同時使用SPSS 10.0軟件對試驗數據結果進行方差分析。另外，由LSD多項比較檢測來確定顯著性水平（p＜0.05），在表中用不同字母表示差異顯著。

2 研究結果與分析

2.1 大豆分離蛋白及花生蛋白基本成分

由表3可知，大豆分離蛋白及花生蛋白中粗蛋白含量分別是92.80%與57.71%。其中大豆分離蛋白中的水分、粗脂肪和灰分含量分別為4.84%，0.29%和0.51%，大豆分離蛋白中不含淀粉。花生蛋白的水分、粗脂肪、灰分和淀粉含量分別為5.10%，5.42%，4.56%和12.22%。

表3 蛋白基本成分

2.2 植物基蛋白腸基礎配方單因素試驗

2.2.1 大豆油質量分數的確定

大豆油質量分數對質構的影響如表4所示。隨著大豆油質量分數的增加，凝膠硬度及彈性均先增加后減小，分別在10.2%及9.7%達到峰值。凝膠的咀嚼性及內聚性先隨著大豆油的增加而增加，在大豆油質量分數為10.7%時，凝膠的咀嚼性及內聚性均達到峰值，而后趨于穩定，略有減小。

表4 大豆油質量分數對凝膠質構的影響

大豆油質量分數在10.2%時，蛋白和油脂的結合達到飽和，因此硬度達到最高，而繼續添加大豆油，蛋白的凝膠硬度呈下降趨勢，因為隨著大豆油繼續添加，大豆油之間的疏水相互作用影響了蛋白網絡結構的重組，同時蛋白結合的有效濃度降低[12]，硬度隨之降低。蛋白和脂肪的結合能提高蛋白凝膠彈性，大豆油質量分數為9.7%時，彈性達到最高值，但是添加過量的油脂，蛋白凝膠的組織狀態松軟，彈性下降。

植物基腸的主要著色物質為大豆蛋白分離蛋白及花生蛋白，顏色均較白。因此用白度作為植物基腸的色澤指標。隨著大豆油的添加，凝膠產品的白度呈下降趨勢。蛋白凝膠色澤與外援添加物的顏色與含量有關，而大豆油本身呈現黃色，因此，大豆油添加越多，白度越低。

圖1 大豆油質量分數對凝膠白度的影響

大豆油質量分數對凝膠產品感官影響十分顯著。從圖2可以看出，大豆油質量分數升高時，感官評價先上升后下降，這說明并不是大豆油質量分數越高越好，當質量分數超過7%時，植物基腸口感油膩，成型效果差，產品品質下降。

圖2 大豆油質量分數對感官評分的影響

2.2.2 水分質量分數的確定

水分質量分數對質構的影響由表5可得。水分質量分數對蛋白凝膠硬度和咀嚼性的影響是顯著的，兩者均呈現先增加后減少的趨勢，在水分64.8%時達到最大值。彈性在67.2%時達到峰值。內聚性在區間內增加。蛋白質的濃度是凝膠形成的決定因素之一。每種球蛋白都對應一個臨界凝膠濃度，單臨界凝膠濃度受到環境條件如pH、溫度、離子強度以及蛋白質類型的影響[13]。水分質量分數大于64.8%時，凝膠硬度和水分質量分數呈負相關性。因為隨著蛋白質濃度降低，單位體積內反應的活化分子數目減少，蛋白質間的相互作用隨之減弱，更不易形成緊密的網絡結構[14]。

表5 水分質量分數對凝膠質構的影響

水分對花生蛋白及大豆蛋白的顏色有稀釋作用，則水分質量分數增加白度增加。水分質量分數大于64.8%后，水分質量分數對白度的影響趨于穩定。但在水分質量分數在63.6%～68.4%區間內對凝膠白度的影響均不顯著。

當水分添加量低于66.0%時，植物基腸內部水合不充分，橫切面有粗糙感，成型性較差，組織松散。當水分質量分數高于66%后，過多的水分使植物基腸較軟，感官評分有所下降。

圖3 水分質量分數對凝膠白度的影響

圖4 水分質量分數對感官評分的影響

2.2.3 淀粉質量分數的確定

淀粉質量分數對質構的影響如表6所示。淀粉作為混合蛋白凝膠的外源添加物，其分子結構會影響蛋白凝膠的結構性質[15]。隨著淀粉質量分數的增加，硬度與咀嚼性都先增加后減少，并淀粉1.7%時達到最大值。彈性及內聚性都隨著淀粉質量分數的增加顯著下降。添加過量的淀粉可能會阻礙蛋白交聯，從而影響蛋白凝膠網絡結構的形成。因此隨著淀粉添加量的增加，體系內游離水減少，凝膠出現過硬過韌的現象，導致彈性咀嚼性略有下降[16]。

表6 淀粉質量分數對蛋白凝膠質構的影響

從圖5可以看出，在淀粉質量分數0.9%～2.5%范圍內，淀粉可以改善蛋白凝膠的色度。隨著淀粉含量的增加，凝膠的白度呈先升高后降低的趨勢。添加少量的淀粉可以提高凝膠的白度，擴大至1.7%后，則對凝膠的色澤產生不利影響。淀粉本身是白色，此外它的添加可促進凝膠持水性的提高，持水能力強的凝膠反射更多的光線，亮度也越大。

圖5 淀粉質量分數對凝膠白度的影響

圖6顯示，淀粉含量提升時，感官評分先升高后降低，且淀粉含量達到1.7%時口感最佳。這可能是過量的淀粉在熟化及殺菌過程中，產生凝膠劣化現象，使產品過硬，從而影響口感。

圖6 淀粉質量分數對感官評分的影響

2.2.4 大豆蛋白與花生蛋白質量比的確定

蛋白質量比對質構的影響如表7所示。隨著花生蛋白替代比增加，其凝膠硬度顯著降低。因為與大豆蛋白相比，花生蛋白雖是一種營養價值較高的植物蛋白，但花生蛋白的凝膠所形成的網絡結構硬度差于大豆蛋白[17]。而其彈性、內聚性及咀嚼性都隨花生蛋白的增加呈先增加后減少的趨勢，并都在W大豆蛋白∶W花生蛋白為3∶1時達到最大值，后顯著下降。與大豆蛋白相比，花生蛋白的起泡性雖稍差，但乳化性和乳化穩定性較好[18]，因此適量增加花生蛋白的比例可使混合體系乳化凝膠時可得到較好的彈性、咀嚼性及內聚性。

表7 混合蛋白比對凝膠質構影響

蛋白質量比對凝膠色度的影響十分顯著。隨著花生蛋白比重的增加，凝膠白度呈先增加后減少。W大豆蛋白∶W花生蛋白=4∶1時，白度最大，為65.16。花生蛋白粉相比于大豆蛋白粉顏色偏灰，大豆蛋白呈現明亮的乳黃色，因此，過量加入花生蛋白則會導致顏色呈現暗黃色。

當花生蛋白比重過大后，植物基腸品質劣化，感官評分明顯降低，其結果如圖8所示。花生蛋白持水持油性較大豆蛋白差，當花生蛋白比重增加時，植物基腸成型性變差，組織松散，從而使感官評分下降。

圖8 蛋白質量比對感官評分的影響

圖7 蛋白質量比對凝膠白度的影響

2.3 植物基蛋白腸正交試驗結果分析

2.3.1 感官評分分析

植物基腸主要原料配方正交試驗結果如表8所示。最優組合是A2B1C2D3，評分為8.06分，即水分質量分數為64.8%，大豆油質量分數為10.2%，淀粉質量分數為2.1%，W大豆蛋白∶W花生蛋白=4∶1。而各因素對感官評分的影響次序從高到低依次是：大豆油質量分數（B）、蛋白質質量比（C）、水分質量分數（A）、淀粉質量分數（D）。

表8 正交試驗設計及優化結果

2.3.2 驗證試驗

按照正交配方的最佳組合，進行了3次驗證試驗，加工制植物基營養腸質量評分平均分為8.12分，證明試驗結果可靠，在此條件下加工的植物基營養腸感官品質較佳。

3 結論

單因素試驗表明，4個因素對植物基蛋白腸質構、白度及感官評分的影響都非常顯著。大豆油質量分數在10.7%時，植物基蛋白腸的硬度、咀嚼性、內聚性出現峰值；水分質量分數在64.8%時，植物基蛋白腸的硬度和咀嚼出現峰值；淀粉質量分數在1.7%時，植物基蛋白腸的硬度及咀嚼性出現峰值，淀粉質量分數在0.9%～2.5%時，植物基蛋白腸彈性與內聚性都呈下降趨勢；W大豆蛋白∶W花生蛋白在3∶1時，植物基蛋白腸的彈性、咀嚼性和內聚性出現峰值，而樣品的硬度隨著花生蛋白的增加而降低。4個因素中蛋白質質量比及大豆油質量分數對樣品的白度影響最大。因此在單因素試驗的基礎上，選擇四因素較優的三個水平完成正交試驗，通過感官試驗得到植物基蛋白腸最優配方：水分質量分數為64.8%，大豆油質量分數為10.2%，淀粉質量分數為2.1%，W大豆蛋白∶W花生蛋白= 4∶1。