复合卵白蛋白-大豆分离蛋白对肉糜凝胶特性和微观结构的影响

杨玲玲，蒋 艳，涂勇刚，毕雅雯，刘 晶，杨严俊，徐明生,*

（1.江西农业大学 江西省天然产物与功能性食品重点实验室，江西 南昌 330045；2.江南大学 食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122）

我国是肉制品消费大国，肉糜制品是主要的肉类制品之一。凝胶性是肉糜制品重要的功能特性，凝胶强度取决于肉糜中盐溶性肌球蛋白的含量及溶解度，蛋白溶液的浓度直接影响产品的物理化学特性和功能特性，如凝胶形成和速度[1]。肌原纤维蛋白是盐溶性蛋白[2]，是肉糜制品形成凝胶的主要物质，而其良好的凝胶性主要受盐浓度的影响，高盐浓度（0.6～1.0 mol/L）可以增强肌原纤维蛋白的溶解，促进凝胶的形成，提高肉糜制品的凝胶强度，同时对肉糜制品的保水性、出品率、嫩度和多汁性都具有一定的影响[3-4]。然而在实际生产中，盐的使用量受到限制，肉糜中离子强度降低，导致盐溶性肌原纤维蛋白的溶解度下降，影响蛋白质凝胶结构的形成，最终导致产品凝胶性差，出现产品的出品率低、出油、质地差等问题。

为了改善肉糜凝胶特性，一般在肉糜制品中添加蛋白类、淀粉类、亲水性胶体等物质[5]。而一些外在辅料的添加会稀释肉糜制品的蛋白密度，导致产品口感不佳。因此，实际生产中，往往添加非肉蛋白成分（非肉动物蛋白和植物蛋白），尤其是大豆蛋白，因其营养价值和功能特性成为重要的食品蛋白质来源[6]。作为增稠剂、胶凝剂、乳化稳定剂、水分保持剂、黏合剂和填充剂等应用于肉糜制品中，不仅提高产品营养，而且能提高产品保水性、改善质地等品质特性，一定程度上还可以发挥抗氧化性的作用。但Mccord等[7]的研究表明，大豆蛋白的使用还存在一定的局限性，在正常的肉类加工条件（67～73 ℃、pH 5.5～6.0、离子强度0.1～0.6 mol/L），没有一种主要的大豆球蛋白与肌球蛋白发生反应，这被认为是其功能的一个重要缺陷。同时，未经变性的天然大豆分离蛋白（soybean protein isolate，SPI）对肉糜凝胶起到破坏作用。Chin等[8]发现在香肠制品中添加质量分数为2.2%的SPI不会影响肉糜制品的凝胶强度，但当添加质量分数达到4.4%以上，对肉糜制品的凝胶性有破坏作用，会影响产品的口感，导致产品变得软塌，同时产生令人不悦的气味。因此，肉糜制品的凝胶性问题亟需得到改善。

因为单一蛋白的使用具有局限性，实际应用中更加倾向于复配将2 种及以上的不同蛋白质。不同蛋白质分子间相互作用在肉糜制品中起关键作用，通过多种蛋白质复合可以拓宽蛋白质的使用范围，增强蛋白质的功能特性。蛋清蛋白因其具有良好的凝胶性和保水性，被广泛应用于食品工业中[9-10]。卵白蛋白（ovalbumin，OVA）是蛋清中的主要蛋白，含有较多的巯基，加热易形成纵横交错具有特定空间的三维网络结构，在食品工业中发挥重要作用，在肠类、肉丸等肉糜制品中能改善产品的口感，提高产品的切片性和弹性[5,11]。廖安等[12]发现SPI-蛋清蛋白混合后，2 种蛋白存在非线性作用，二者在凝胶性上表现为协同作用。因此，本实验旨在研究OVA和SPI在香肠制品中的复合应用。通过对肉糜制品理化性质的测定，从而确定肉糜中复合蛋白最佳复配比例，改善肉糜制品的凝胶特性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪肉 市售；OVA（纯度62%～88%）、尼罗蓝美国Sigma试剂公司；SPI（蛋白质干基≥90%、水分≤7.0%、灰分≤6.0%） 临沂山松生物制品有限公司；D-异抗坏血酸钠 江西省德兴市百勤异VC钠有限公司；食用硝盐 北京康唯美有限公司。

1.2 仪器与设备

T25分散机 德国IKA公司；85-1A磁力搅拌器巩义市予华仪器有限公司；TA.XTPLUS质构分析仪英国Surrey仪器有限公司；PHB-1酸度计 杭州雷磁分析仪厂；AR1140分析天平 奥豪斯仪器（上海）公司；倒置荧光显微镜 奥林巴斯（深圳）工业有限公司；CR2400便携式色差仪 上海信联创作电子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 OVA和SPI悬浮液的制备

分别制备10%（m/m）OVA和10%（m/m）SPI悬浮液，用柠檬酸和食用碱调成中性溶液，放入4 ℃冰箱过夜保存。将OVA和SPI按1∶0（OVA组）、9∶1、6∶1、3∶1、1∶1、1∶3、1∶6、1∶9以及0∶1（SPI组）混合，总固形物含量为10%（m/m），混合后的溶液经磁力搅拌器混合均匀3 h，放入4 ℃冰箱过夜。

1.3.2 灌肠的生产工艺

猪肉4 ℃放置，去除多余的结缔组织和脂肪，香肠的制作方法参考简华君等[13]的方法，稍作修改。每组均按以下方式配料：每100 g产品中包括72 g肥瘦肉（肥∶瘦=1∶3）、非肉蛋白粉2 g、冰水25.5 g、盐1.5 g、糖1 g、食用硝盐0.012 g、D-异抗坏血酸钠0.041 g。具体操作要点如下：腌制：将糖、盐等腌料和绞碎的瘦肉搅拌均匀，4 ℃腌制24 h；斩拌：将腌制好的瘦肉和肥肉先慢速斩拌3 min，再添加预溶胀蛋白溶液，分别为对照组（不添加非肉蛋白粉）、OVA组、OVA-SPI复合组以及SPI组，斩拌3 min，用冰水将温度控制在10 ℃以下。各实验具体配料详见表1；蒸煮：将灌好的香肠于85 ℃加热30 min，香肠中心温度达到72 ℃，快速冷却至室温，4 ℃贮藏。

表1 灌肠实验分组配料Table 1 Ingredients of sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

1.3.3 质构测定

参考Brady等[14]的方法略作修改。肉糜制品切成20 mm高的圆柱体。使用质构仪进行质构特性分析（texture profile analysis，TPA），主要参数为：探头类型P/36R；测前速率3.0 mm/s；测中速率5 mm/s；测后速率5 mm/s；压缩比为40%；力为5×g。每个样品重复5 次，取平均值。记录硬度、黏聚性和咀嚼性的测定结果。

1.3.4 色泽测定

参考Salzmann等[15]的方法。采用便携式色差仪，以标准白板标定后，将样品在空气中暴露20 min后，测定产品的L*（亮度）、a*（红度）和b*（黄度）。每个产品测定6 个点，取平均值。测定时将样品和色差镜保持垂直，并且样品和镜头紧扣。

1.3.5 保水性测定

参考Goni等[16]的方法，稍作修改。将加热后的样品切成1 cm×1 cm×1 cm的立方体，向离心管底部塞入占总容积1/3的棉花，并用纱布包裹离心管，于4 ℃、1 500×g离心10 min。每组处理重复3 次。按式（1）计算保水性：

式中：m0为空的离心管质量/g；m1为离心前离心管、纱布、肉以及棉花的总质量/g；m2为离心后除去水分的离心管质量/g。

1.3.6 蒸煮得率

参考姜帅等[17]的方法，稍作修改。产品熟制之后，冷却至室温，用纸巾轻拭去产品表面可见的汁液，每个处理组称量6 个样品，按式（2）计算方法蒸煮得率：

式中：m3为香肠加热熟制后的质量/g；m4为生香肠的质量/g。

1.3.7 微观结构的观察

运用倒置荧光显微镜观察熟制后产品的脂肪分布，用脂肪荧光染色剂尼罗蓝对产品进行染色，用倒置荧光显微镜观察脂肪分布[18]。

1.3.8 感官评价

于室温将熟制的产品放置于光线明亮的房间，10 人组成的感官评定小组，主要从产品的色泽、多汁性、嫩度、风味和总体可以接受性进行评定。参考并稍作修改Yi等[19]运用的5 分制方法。评定人员根据个人喜好对产品的多汁性、嫩度、色泽、肉香味和整体可接受性打分（1 分代表极干、极硬、色泽很不诱人、很没有肉香味、极不喜欢；5 分代表很多汁、很嫩、色泽很诱人、肉香味很足、很喜欢）。

1.4 数据统计

2 结果与分析

2.1 复合蛋白对灌肠质构的影响

肉糜制品凝胶的质构特性能够很好地反映蛋白质形成凝胶的能力，其中硬度和弹性是肉糜凝胶质构最重要的2 个参数[20]。如图1A所示，与对照组相比，OVA组和OVA-SPI组明显改善产品的硬度、黏性和咀嚼性，而SPI组无明显变化。在OVA-SPI组间，肉糜制品的硬度、黏性、咀嚼性明显高于OVA组和SPI组，原因可能为OVA凝胶硬度高于SPI的凝胶硬度，添加的非肉蛋白受热发生变性，制品黏度增加可以获得更多的黏附肉糜，使其在切片过程中不易散落，改变肉糜制品的松散结构，使得肉糜制品更加紧密[21]。随着SPI浓度的上升，硬度在组间内呈先上升后、下降的趋势（P＜0.05）。Feng等[22]报道了类似的结果，由于85 ℃的蒸煮温度，低变性SPI中11S不能变性，几乎不能形成凝胶，7S形成的凝胶强度较弱，导致SPI与肌肉蛋白间的作用力很小，难以支撑肉糜的质构。

图1 复合蛋白对灌肠凝胶硬度、咀嚼性和黏性（A）、凝胶弹性（B）的影响Fig.1 Effect of OVA-SPI mixtures on the hardness, chewiness and viscosity (A), as well as springiness (B) of sausages

从图1B可知，与对照组相比，OVA组、SPI组和OVASPI组凝胶的弹性均显著升高（P＜0.05）；而OVA-SPI组凝胶弹性随着OVA浓度的降低呈先下降、后趋于稳定的规律，在OVA∶SPI质量比为1∶1时达到稳定；廖安等[12]对SPI和蛋清粉复合体系功能特性的研究发现，随着蛋清粉含量的增加，复合凝胶的强度逐渐增大。因此，肉糜制品中添加复合蛋白能够提高凝胶强度。周晓燕[23]研究表明，制作肉糜时，加入鸡蛋和淀粉，可以提高肉糜的弹性和嫩度，蛋清蛋白可以提高肉糜和淀粉之间的亲和力，增加肉糜的黏聚性，提高产品的凝胶强度，也验证本实验的结果。

2.2 复合蛋白对灌肠色泽的影响

如图2所示，与对照组相比，OVA组的L*值与对照组无显著差异，而SPI组和OVA-SPI组制品的L*值有下降趋势（P＜0.05），不同组之间L*的升高变化差异由高到低依次为：OVA组＞OVA-SPI组＞SPI组。OVA、SPI以及OVA-SPI组制品的a*值均低于对照组（P＜0.05），OVA-SPI组a*值与OVA组相比有减小的趋势，同SPI组相比结果相反。L*值差异是由于2 种蛋白粉亮度不同引起肉糜亮度的变化，实验中使用蛋白粉为淡黄色和黄色，添加后蛋白粉则削弱肉糜的红色，使肉糜制品的a*值下降。添加不同蛋白粉后，不同处理组的b*值均高于对照组，且在OVA-SPI组间b*值随着SPI浓度的降低呈先下降、后上升、再下降的趋势。L*、a*、b*值的差异与蛋白粉的色差有很大关系[5]。据肖怀秋等[24]的研究表明，随SPI添加量的增多，肌肉凝胶的亮度总体上呈下降趋势。张秋会等[25]在重组肉糜制品中加入大豆组织蛋白，发现大豆组织蛋白的添加对肉糕色泽指数无显著影响，但随着大豆蛋白添加量的提高，产品亮度和红度有所下降，黄度有所上升，此发现与本实验的结果一致。

图2 复合蛋白对灌肠色泽的影响Fig.2 Effect of OVA-SPI mixtures on the color of sausages

2.3 复合蛋白对灌肠保水性的影响

肉糜蛋白质分子之间交联、聚集形成的凝胶结构可以锁住并截留水分，由此形成肉糜制品的保水性是衡量凝胶优劣的一个指标[26]。如图3所示，与对照组相比，添加不同蛋白粉的肉糜制品的保水性均呈上升趋势（P＜0.05），这是因为蛋白质受热后，肽链之间发生有序排列，凝胶网络截留水分子的能力增强，说明非肉蛋白有效地参与香肠的油、水截留过程[27]。SPI和OVA复合后，保水性显著提高，在OVA-SPI组间制品的保水性呈先上升、后下降的趋势，且在OVA∶SPI为1∶1时达到理想水平。高雪琴[28]发现植物蛋白通过复配可以提高保水性，从而改善肉糜制品凝胶强度。肉糜制品凝胶体系中蛋白质的功能特性对于产品品质起重要作用，而蛋白质的保水性决定蛋白质的凝胶特性。Su Yujie等[29]研究表明，SPI和蛋清蛋白复合可以改善SPI本身的凝胶强度，蛋清的添加促进凝胶的形成，蛋白质发生交联，保水性明显提高。且蛋清和SPI质量比小于1∶1时，形成的凝胶变得粗糙，导致保水性下降。

图3 不同复合蛋白比例对灌肠保水性的影响Fig.3 Effect of OVA-SPI mixtures on the WHC of sausages

2.4 复合蛋白对灌肠蒸煮得率的影响

如图4所示，与对照组相比，OVA组、SPI组以及OVA-SPI组均显著提高制品的蒸煮得率（P＜0.05），其中，OVA-SPI组的肉糜制品蒸煮得率最高。随着OVA浓度的下降，OVA-SPI制品的蒸煮得率呈先上升、后下降，再上升的趋势。在OVA∶SPI小于1∶1时，SPI占主导地位，随着SPI浓度的提高，蒸煮得率急剧上升，其原因可能为SPI中不溶性聚集体的增加填充一定的空间，因此肉糜制品的结构变得更致密、孔隙变少，提高连续相中有效蛋白的浓度，从而提高蒸煮得率，这种致密结构也可能起到一定的锁水作用[30]。

图4 不同复合蛋白对灌肠蒸煮得率的影响Fig.4 Effect of OVA-SPI mixtures on the cooking yield of sausages

2.5 熟制香肠脂肪的分布

肉糜制品中的脂肪影响着产品的口感、质地和整体风味。如图5A所示，对照组表面存在大片无规则的脂肪，这些脂肪无规则地分布在肉糜内部，从而影响产品本身的理化性质和口感，使得产品表面有油腻感。而添加非肉蛋白后发现OVA组（图5B）、OVA-SPI组（图5C～I）以及SPI组（图5J）制品内部的脂肪簇逐渐变得疏松，尤其是OVA-SPI组，脂肪聚集的粒径明显减小。如图5F所示，OVA∶SPI为1∶1时，脂肪聚集体变得疏松，分布有规则，脂肪有充足的蛋白包裹形成良好的乳化体系，产生较大的空间阻力，阻碍脂肪的聚集，减少油腻感。这是由于复合蛋白阻碍肌肉蛋白结构的水分和脂肪的流失，在制品表面形成一层保护层，降低在加工过程中蒸煮损失，提高产品得率[31]。Hunt等[32]指出，乳清蛋白和肌肉蛋白形成复合凝胶时，乳清蛋白和盐溶肌肉蛋白（肌原纤维蛋白）会复合成填充式凝胶，这种凝胶主要通过乳清蛋白填充在肌原纤维蛋白凝胶中形成，与本实验结果一致，说明3 种蛋白存在交互作用。

图5 不同比例复合蛋白的熟制灌肠中脂肪分布Fig.5 Fat distribution in sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

2.6 熟制灌肠的感官评定

肉糜制品的感官评价包括色泽、嫩度、多汁性和口感等，与消费者的接受度联系密切。如图6所示，与对照组相比，OVA组、SPI组和OVA-SPI组均显著改善肉糜制品的多汁性、嫩度、风味、色泽和整体接受度（P＜0.05）。与OVA组相比，OVA-SPI组产品的多汁性呈先下降、后上升、再下降的趋势，而嫩度、色泽、风味和整体可接受度随着OVA浓度的下降呈先上升、后下降趋势；与SPI组相比，OVA-SPI组的多汁性、嫩度、风味、色泽和整体接受度随着SPI浓度的降低呈显著上升趋势。OVA-SPI组整体可接受性在OVA-SPI质量比为1∶1时得分最高（P＜0.05），其原因可能为肉糜制品在添加OVA和SPI后，减少产品中的脂肪和水分损失，而OVA-SPI组可以显著提高产品截留水分和脂肪的能力。因此，与其他组相比分数较高。Chueamchaitrakun等[33]在2011年报道感官嫩度、口感和风味之间可能存在内在联系，需要进一步研究。

图6 不同OVA-SPI蛋白比例制得灌肠的感官评价Fig.6 Sensory evaluation of sausages added with OVA-SPI mixtures at different ratios

3 结 论

本实验在肉糜制品中添加非肉蛋白影响产品的凝胶特性。实验结果表明，与对照组相比，OVA组、SPI组以及OVA-SPI组可以明显地改善肉糜制品的凝胶强度，减少产品中水分和脂肪的流失，提高蒸煮得率，改善制品的整体风味。与OVA组相比，OVA-SPI组的硬度和保水性呈上升趋势，而弹性呈显著下降趋势。与SPI组相比，OVA-SPI组制品的质构、保水性、蒸煮得率均呈显著上升趋势。OVA-SPI组间变化趋势明显，在OVA与SPI的质量比为1∶1时，产品的弹性、保水性以及感官评分明显优于其他组，产品的整体接受度高，显著地改善肉糜制品的凝胶强度，产品内部脂肪包裹明显，最终改善产品的口感。因此，OVA和SPI复合且为1∶1时，对改善肉糜制品凝胶特性有显著作用，能够获得各方面指标相对较为理想的产品。