鹰嘴豆分离蛋白对减盐猪肉糜凝胶品质的影响

栗俊广，陈宇豪，王登顺，李可，杜曼婷，白艳红*

1(郑州轻工业大学 食品与生物工程学院，河南 郑州,450000) 2(河南省冷链食品质量与安全控制重点实验室，河南 郑州,450000) 3(河南省食品生产与安全协同创新中心，河南 郑州,450000)

肠类肉制品因其具有质构独特、风味鲜美、食用方便等优点，在我国十分受欢迎[1]。而近些年来关于肉类消费的研究表明，食品的营养与健康价值已经成为影响消费者偏好的重要因素[2]。消费者也越来越关注利用植物类蛋白[3-4]、淀粉[5]、多糖[6]和食品胶体[7]等多种非肉类成分和添加物替代肉制品脂肪，提升水分结合能力的同时保障肉制品品质特性，并提升肉制品出品率、质地和风味。在肉糜凝胶加工过程中，主要通过肉糜中溶出的以肌原纤维蛋白为主的盐溶性蛋白质之间聚集交联，形成稳定的三维网状结构，从而得到较好品质、质构及出品率的肉糜制品[8]。NaCl在肉制品加工中有着至关重要的作用，以NaCl为主要成分的食盐添加到肉中，能够有效提升肉制品的风味[9]，提高盐溶蛋白的溶解度，增加肉糜制品的保水、保油能力，改善肉制品质构以及感官品质[10]。但食盐的过量摄入会影响身体健康，引发高血压等多种心血管疾病[11]。减少肉中食盐的添加量给肉制品的生产加工带来如品质下降、风味降低等一系列问题。吴菊清[12]研究发现，降低肌原纤维蛋白中的盐离子强度，导致水分移动性降低，乳化凝胶汁液损失严重，保水性下降。因此在降低肉制品食盐用量的同时，如何保持并提升肉制品质量和品质是目前研究的重点。

鹰嘴豆分离蛋白(chickpea protein isolate，CPI)是从鹰嘴豆中提取的一种植物蛋白质，富含多种人体所需氨基酸以及生物活性物质，食用和药用价值高，并具有良好的乳化凝胶、保水和流变学特性，已经开始在肉制品加工中应用。ABIR等[13]研究了鹰嘴豆浓缩蛋白对香肠质构的影响，发现贮藏6 d的香肠中，添加鹰嘴豆浓缩蛋白的样品的质构特性显著(P<0.05)高于未添加的空白对照组，说明鹰嘴豆浓缩蛋白能够改善香肠等肉糜凝胶类产品的质构特性。目前鹰嘴豆分离蛋白在低盐肉制品中的应用研究鲜有报道。因此，本实验通过向不同食盐质量分数1.4%，2%的肉糜中加入鹰嘴豆分离蛋白(质量分数0.6%，1.2%)，测定肉糜凝胶的保水保油能力，质构特性(硬度、弹性、黏着性、内聚性等)，流变特性和水分分布情况来探究CPI在降低食盐用量条件下对猪肉糜品质的影响，为其在肉制品中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

猪后腿肉和猪背膘，郑州丹尼斯百货有限公司；鹰嘴豆(CicerarietinumLinn.)，产自云南省文州自治区丘北市天星乡。食盐，复合磷酸盐等为食品级。正己烷为分析纯。

1.2 仪器与设备

AB265-S分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；JA3003N电子天平，上海箐海仪器设备有限公司；101C-4电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；K9840半自动凯氏定氮仪，中国海能公司；LM3100锤式实验粉碎磨，瑞典波通公司；Lab-1-50冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司；SZ-22A绞肉机，广州旭众食品机械有限公司；GM200刀式研磨仪，德国莱驰公司；HH-42水浴锅，常州国华电器有限公司；TA-XT Plus质构分析仪，英国Stable Micro System公司；Discovery流变仪，美国TA仪器公司；NM120低场核磁共振成像分析仪，上海纽迈电子科技有限公司；JSM-6490LV扫描电子显微镜，日本电子公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鹰嘴豆分离蛋白的提取

参考张俊杰等[14]的方法提取鹰嘴豆分离蛋白，略微改动。鹰嘴豆在50 ℃条件下烘干至恒重，粉碎并过80目筛。将过筛的鹰嘴豆粉与正己烷按照料液比10∶1(g∶mL)加入容器中室温下连续搅拌脱脂30 min，替换回收正己烷2次，通风橱干燥过夜得到脱脂鹰嘴豆粉。将脱脂鹰嘴豆粉按照料液比1∶12(g∶mL)与去离子水混合，调节pH值至10.0，并在40 ℃水浴条件下连续搅拌2 h，使鹰嘴豆蛋白充分溶解，6 000 r/min离心15 min，沉淀重复提取2次并收集上清液，调节pH值至等电点4.9时鹰嘴豆蛋白完全沉淀，6 000 r/min条件下离心15 min，收集沉淀加水复溶并调节pH值为7.0，真空冷冻干燥得到鹰嘴豆分离蛋白(蛋白质含量为(82.0±1.0)%)。

1.3.2 猪肉糜凝胶的制备

参考CHOI等[15]的方法并稍作改动。将解冻24 h的猪后腿肉剔除可见的结缔组织和肥膘，猪背膘去皮，分别使用绞肉机(6 mm孔板)绞碎并分开存放。猪肉糜组成如表1所示。

将解冻好的猪肉、食盐、复合磷酸盐放入斩拌机中，加入1/3体积的冰水，2 000 r/min斩拌60 s；加入猪背膘和1/3体积的冰水，2 000 r/min斩拌60 s；加入鹰嘴豆分离蛋白和1/3体积的冰水，3 000 r/min斩拌60 s(中心温度低于10 ℃)。准确称取30.0 g斩拌均匀的猪肉糜于50 mL聚丙烯离心管中，4 ℃条件下500×g低速离心3 min，除去肉糜中的气泡，然后将离心管放入80 ℃的恒温水浴锅中蒸煮30 min(中心温度达到72 ℃)，冷却后放入0～4 ℃冷库中备用。

1.3.3 猪肉糜凝胶色泽的测定

使用便携式色差计测定肉糜颜色，测定猪肉糜的L*值、a*值和b*值，并计算平均数。

1.3.4 猪肉糜乳化稳定性分析

根据KANG等[16]的方法并加以修改，准确称量质量为W1的猪肉糜，放入已知质量的50 mL离心管中(W0)，3 ℃条件下500×g在离心5 min以驱赶气泡，并在80 ℃水浴中加热30 min制得凝胶，取出离心管并擦干离心管外壁的水分，打开离心管盖并将其倒置在已经称重的玻璃培养皿(W2)中静置1 h，称量静置后离心管和猪肉糜(W3)的总质量，将收集汁液的培养皿放在100 ℃恒温干燥箱中干燥16 h，称量烘干至恒重后的培养皿质量W4。渗出的液体中含有少量的盐和蛋白质，可以忽略不计，因此干燥后的剩余物质为脂肪渗出物。

总汁液流失=W0+W1-W3

(1)

(2)

(3)

(4)

1.3.5 猪肉糜凝胶质构特性测定

猪后腿肉加热形成凝胶的质构测定方法参照李可等[17],略有改动。从4 ℃冰箱中取出猪肉糜凝胶并在室温下平衡30 min。在室温环境下使用TA-XT plus食品物性测定仪对猪肉糜进行质构分析。将样品切成高度为10 mm的圆柱体(底面直径为25 mm)，设置TPA程序参数：探头选择P/36R(直径36 mm)；测试前速度2.0 mm/s；测试速度2.0 mm/s；测试后速度5.0 mm/s；目标模式压缩形变量；压缩比50%；自动触发力5.0 g；间隔时间5.0 s。得到肉糜凝胶的硬度、咀嚼性、弹性等质构指标。

1.3.6 猪肉糜凝胶自旋-自旋弛豫时间的测定

参考HAN等[18]的方法并略微改动，使用NM120低场核磁共振成像分析仪测量猪肉糜凝胶的弛豫时间(T2)，称取大约2 g的猪肉糜凝胶样品放入直径为15 mm的圆形玻璃管内进行测量。参数设置为：使用CPMG序列，测量温度(32.00±0.01)℃；质子共振频率18 MHz；扫描次数32次；回声数12 000；重复时间间隔110 ms；半回波时间τ-值(90°脉冲和180°脉冲之间的时间)250 μs；得到指数衰减图形。

1.3.7 猪肉糜流变特性的测定

动态流变温度扫描参照WESTPHALEN等[19]的方法进行测定，略有改动。测量在线性范围内进行，夹具选择40 mm平板，使用甲基硅油密封以防止水分蒸发。流变仪参数设置：上下板间隙1 500 μm；测量板间距1 000 μm。测定方法为：30 ℃保温5 min，升温过程为30～90 ℃线性升温，升温速率1 ℃/min。加热过程是在振荡模式和1个固定频率0.1 Hz的条件下对样品进行连续剪切。测定指标为流变储能模量。

1.3.8 数据统计分析

2 结果与分析

2.1 鹰嘴豆分离蛋白对不同盐浓度猪肉糜色泽的影响

如表2所示，随着鹰嘴豆分离蛋白添加量的增加，猪肉糜凝胶的a*值和b*值均显著增加(P<0.05)，L*值的变化不显著。添加鹰嘴豆分离蛋白能够增加2%食盐质量分数和1.4%食盐质量分数猪肉糜凝胶的a*值和b*值，且空白组的L*值最小，2%食盐浓度添加1.2%CPI的猪肉糜凝胶a*值达到最高，为1.18；1.4%食盐浓度添加1.2%CPI的猪肉糜凝胶b*值达到最高，为13.24。猪肉糜凝胶色泽随着鹰嘴豆分离蛋白的增加而逐渐变黄，这可能与鹰嘴豆分离蛋白原料的色泽有关。

注：同列小写字母不同表示存在显著差异(P<0.05)。下同。

2.2 鹰嘴豆分离蛋白对不同盐浓度猪肉糜乳化稳定性的影响

由图1可知，CPI添加量对不同盐浓度猪肉糜的乳化稳定性影响显著(P<0.05)。随着CPI的增加和盐浓度的增加，汁液流失逐渐降低，2%食盐0.6%CPI、2%食盐1.2%CPI、1.4%食盐1.2%CPI处理组的汁液流失显著降低(P<0.05)，即乳化稳定性最好。NaCl浓度的增加，有助于肉中肌原纤维蛋白的溶解和析出，从而能够进一步提高猪肉糜的保水特性[20]。1.4%食盐不加CPI处理组的汁液流失显著高于空白对照组(P<0.05)，但随着CPI添加量的增加，2种盐浓度的处理组的汁液流失逐渐减少，均在CPI添加量为1.2%时达到最低且2组之间差异不显著(P>0.05)。脂肪流失量也随着CPI添加量的增加而降低，2%食盐0.6% CPI处理组的脂肪流失率最低，为0.29%，其处理组相对于空白对照无显著性差异(P>0.05)，说明CPI的添加提升了不同盐浓度条件下猪肉糜的乳化稳定性。ABIR等[13]研究了不同浓度(1.5%、2.5%和5%)的鹰嘴豆蛋白浓缩物(chickpea protein concentration，CPC)对香肠理化和质构等特性的影响，发现CPC的添加提高了香肠的蛋白质含量，降低了香肠的蒸煮损失。

2.3 鹰嘴豆分离蛋白对不同盐浓度猪肉糜质构特性的影响

如表3所示，对比2%食盐浓度的猪肉糜，随着CPI添加量的增加，同一食盐浓度猪肉糜凝胶的硬度、黏着性、弹性和咀嚼性逐渐增加，且在CPI添加量为1.2%时达到最大值并显著高于空白对照组(P<0.05)，此时猪肉糜的内聚性和回复性相对于空白对照组无明显变化(P>0.05)。对比1.4%食盐浓度不加CPI和空白对照组的肉糜凝胶，其硬度的变化可能与含水率的降低有关，1.4%食盐浓度肉糜凝胶的硬度显著高于空白对照组(P<0.05)，TOTOSAUS等[21]研究也发现，低盐、低脂肪的香肠硬度值较高。2%食盐浓度和1.4%食盐浓度分别添加1.2%CPI肉糜的硬度、黏着性、弹性和咀嚼性均显著(P<0.05)高于空白对照组，且2组之间无显著性差异(P>0.05)。说明鹰嘴豆分离蛋白的加入能够促进凝胶形成更加强有力的网络结构，蛋白质之间的相互作用也会使凝胶的网络结构更加稳定，从而改善1.4%食盐浓度猪肉糜凝胶的质构相关特性。

2.4 鹰嘴豆分离蛋白对不同盐浓度猪肉糜弛豫时间的影响

猪肉糜凝胶的T2弛豫时间及峰比例分布如图2所示。样品的T2弛豫时间一般会出现3～4个峰值，分别代表了凝胶体系中存在的不同水分状态[22-23]。弛豫时间在0～10 ms出现2个峰，表示猪肉糜中蛋白质等大分子结合的水和部分脂肪中的水分，分别用T2a和T2b表示，统称为结合水。弛豫时间在10～200 ms范围内的特征峰为T21，表示的是与大分子结合程度较弱或者由于毛细管作用等因素滞留于样品内部结构的水，称为不易流动水。弛豫时间在400～1 600 ms范围内的特征峰代表的是可以自由移动的水，称为自由水，用T22表示[24-25]。

各处理组肉糜凝胶中结合水的弛豫时间T2a和T2b均未发生变化，且P21和P2b弛豫峰面积比例之间并无显著性差异。与空白对照组相比，随着鹰嘴豆分离蛋白添加量的增加，2%食盐浓度和1.4%食盐浓度的猪肉糜凝胶中的不易流动水的弛豫时间T21不变，而自由水的弛豫时间T22明显减小，说明鹰嘴豆分离蛋白的加入限制了水的移动，并通过降低水的移动性缩短了弛豫时间，有利于良好的凝胶结构的形成。不易流动水的弛豫峰面积(P21)从86.94%和86.39%分别提高到了87.72%和87.57%。康壮丽等[26]通过将大豆分离蛋白添加到猪肉糜中来提高肉制品品质并研究了猪肉糜中水分的分布状态，发现添加大豆分离蛋白的猪肉糜的T21的峰比例增加，而T22比例减少，凝胶具有较好的乳化稳定性，这与本实验结果相似。鹰嘴豆分离蛋白的添加，增加了不易流动水的比例(P21)和减少了自由水的比例(P22)从而提升肉制品的保水能力。

2.5 鹰嘴豆分离蛋白对不同盐浓度猪肉糜流变特性的影响

由图3可知，同一食盐浓度下添加不同比例的鹰嘴豆分离蛋白的猪肉糜流变曲线趋势相似，由蛋白质变性引起的G′值变化可以分为3个温度变化范围：30～49 ℃，49～60 ℃，60～90 ℃。当肉糜从30 ℃逐渐加热到49 ℃左右时，2%食盐浓度肉糜的储能模量G′先下降然后逐渐增加，此时凝胶网络正在初步形成，表明猪肉中的肌球蛋白头部正在通过二聚作用开始交联，初步形成较弱的凝胶结构[27]。而1.4%食盐浓度肉糜的初始G′值较高，然后开始缓慢下降直至49 ℃左右趋于平稳。2组盐浓度的肉糜G′值会随鹰嘴豆分离蛋白添加量的增加而升高。49～60 ℃时肉糜G′值开始下降，并在60 ℃时降到最低，本阶段猪肉中肌球蛋白尾部发生变性，蛋白质分子发生重组，可能会瓦解之前形成的网络结构[29]。最后从60～90 ℃的加热过程中，肉糜G′值快速增加并最终趋于平稳，这主要是由于温度升高引起蛋白质聚集并进一步发生交联，黏弹性的溶胶状态的肉糜转变为具有弹性的凝胶网络结构。这一变化规律与其他研究报道的结果相同，属于肉类典型流变学特征[30]。

由图3可知，在加热过程中，添加鹰嘴豆分离蛋白的处理组的肉糜G′值都明显高于空白对照组，并且随着鹰嘴豆分离蛋白添加量的增加，肉糜的G′值不断增加，说明鹰嘴豆分离蛋白能够有效提升复合肉糜凝胶的弹性模量，可归因于鹰嘴豆分离蛋白具有较好的吸水特性，这一结果也与乳化稳定性和质构指标相似。2种浓度处理组添加1.2%CPI的肉糜G′值均最高，1.4%食盐浓度肉糜的G′值略高于2%食盐浓度，说明添加鹰嘴豆分离蛋白能够提升1.4%食盐浓度下猪肉糜凝胶的流变储能模量G′值。

3 结论

食盐浓度从2.0%降低至1.4%时，猪肉糜凝胶保水性下降，汁液流失率增加，导致品质下降。添加鹰嘴豆分离蛋白可以显著改善猪肉糜凝胶的色泽，提高凝胶中不易流动水含量和凝胶储能模量，从而提高产品质构特性和乳化稳定性。当鹰嘴豆分离蛋白添加量至1.2%，添加1.4%和2.0%食盐2组肉糜凝胶汁液流失、储能模量和质构特性等品质差异性不显著(P>0.05)，表明鹰嘴豆分离蛋白可以改善低盐肉制品的品质，为低盐健康肉制品的开发提供理论指导。