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质构重组大豆分离蛋白-鸡肉双蛋白肉工艺条件研究

2021-05-24 11:11:46 来源: 食品安全导刊

　　质构重组大豆分离蛋白-鸡肉双蛋白肉工艺条件研究
　　
　　优化鸡肉和大豆分离蛋白复合的双蛋白食品生产工艺条件，确定最优产品配方。方法：以大豆分离蛋白为主要原料，通过斩拌方式进行复合，探究鸡肉、淀粉、水、油脂添加量对质构重组双蛋白肉咀嚼性、硬度、弹性及感官的影响；在单因素的基础上，以弹性为响应值，进行响应面优化实验，得到最佳工艺参数。结果：双蛋白产品最佳工艺条件为大豆分离蛋白100.00g、鸡肉添加量43.62g、淀粉添加量36.57g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，在此配方下，产品的弹性最好；经过对比实验，其质构特性优于单一传统大豆分离蛋白产品与鸡肉产品。结论：大豆分离蛋白和鸡肉质构重组后的产品具有更好的质构特性和营养价值，期望为双蛋白工程应用提供新思路。
　　
　　“双蛋白”首次提出是在2006年中国大豆食品产业峰会，其目的是将两种优质蛋白通过物理或化学的方法结合，改变单一蛋白的营养缺陷，强化食品的营养价值，2017年国务院印发国民营养计划（2017-2030）[1]，明确指出着力发展营养强化食品、双蛋白食品等新型营养健康食品，为了响应政府号召、满足消费者需求，各行业展开了对双蛋白食品的研究。
　　
　　优质动、植物蛋白质组合能显著促进免疫重建、增加肌肉合成等生理功能。大豆分离蛋白是一种优质的蛋白质资源，蛋白质含量高达90%，具有良好的储藏和加工特性，能有效改善其他食品的质构并强化营养，在各个食品领域都有应用；鸡肉具有高蛋白、低脂肪、低热量的营养特点，但是加工特性较差，很难形成完好的网络结构，我国每年肉鸡出栏高达100亿只，但是由于加工技术的落后，导致大部分的鸡肉出口到国外；斩拌工艺能将各种物料充分切碎，混合均匀，将油脂和蛋白质等物料充分乳化[2]，再配合TG酶（谷氨酰胺转氨酶，Glutamine transaminas）的作用将各种物料凝胶粘合[3]，达到各物料之间化合键和作用力重组。
　　
　　本文在重庆羊角公司成熟的工艺条件基础上，通过单因素实验探究鸡肉添加量、淀粉添加量、水分添加量、油脂添加量对双蛋白质构重组复合产品咀嚼性、硬度、弹性和感官的影响，并以弹性为响应值进行响应面优化，确定大豆分离力蛋白和鸡肉复合过程中的最佳工艺条件，得到一款质构重组双蛋白肉食品，将其与传统大豆分离蛋白产品理化指标进行对比，为双蛋白结合特性实验提供科学依据。
　　
　　材料与方法
　　
　　材料与试剂
　　
　　大豆分离蛋白、变性淀粉：重庆羊角豆制品有限公司提供；TG酶：东圣生物科技有限公司，酶活120u/g；大豆植物油、鸡肉市售
　　
　　仪器与设备
　　
　　物性测定仪( LS-5型) ，美国阿美特克( AMETEK)有限公司；斩拌机（FP3010），德国博朗制造有限公司；电子天平( DJ-3002 型) ，福州华志科学仪器有限公司 ；电热鼓风干燥( GZX-9140MBE 型) ，上海博迅实业有限公司医疗设备厂。
　　
　　实验方法
　　
　　斩拌工艺流程
　　
　　大豆分离力蛋白+水→高速斩拌（2min）→加入鸡肉和油脂→高速斩拌（4min）→加入淀粉和TG酶→高速斩拌（2min）→低速斩拌（1min）→倒入模具中→冷藏→烘干
　　
　　单因素实验
　　
　　将大豆分离蛋白质量固定为100g，以豆腐弹性和感官评分作为评价指标，通过单因素变量法，确定最佳鸡肉添加量（20g、30g、40g、50g、60g），淀粉添加量（20g、30g、40g、50g、60g），水添加量（500g、540g、580g、620g、660g），油脂添加量（20g、40g、60g、80g、100g）。
　　
　　响应面设计
　　
　　根据单因素实验结果，以鸡肉添加量、淀粉添加量、水添加量、油脂添加量为实验因素，选取四者较优水平，采用四因素三水平进行响应面分析。
　　
　　指标检测
　　
　　蛋白质含量和脂肪含量的测定
　　
　　蛋白质含量的测定参照 GB 5009.5-2016[4]，脂肪含量的测定参照GB5009.6-2016[5]。
　　
　　质构测定
　　
　　参照江振桂[6]实验，P35 圆柱型平底探头测定产品，每个样品分别取豆腐四个角和中心点，5个不同部位进行测定，取其平均值。
　　
　　感官评分
　　
　　参照范柳[5]实验方法邀请10名食品专业研究生（5名男性、5名女性）组成感官评价小组，采用百分制对产品的色泽、风味、口感和质地进行评定，具体评价指标见表1。
　　
　　数据处理
　　
　　所有数据用SPSS 22、Excel 2010和 Origin2017 软件进行数据处理与统计分析，响应面设计用软件Design Expert 11，所有试验结果取其平均值 ± 标准差表示。
　　
　　实验结果与分析
　　
　　鸡肉添加量
　　
　　注: 同一列中不同字母表示差异极显著( P<0.01)，下同
　　
　　如图1可知，鸡肉的添加量对复合体系的咀嚼性和硬度无显著性影响（p<0.05）；弹性和感官评分则随鸡肉添加量的增加，呈现出先递增后递减的趋势，在鸡肉添加量为40g时达到最高值（弹性0.91、感官评分87.60分）。从弹性角度来说，随着鸡肉的加入，鸡肉蛋白和大豆分离蛋白体系之间相互作用，内部形成稳定的“动物蛋白-植物蛋白”网络结构，从而提升了复合体系的弹性和延展性，随着外源蛋白添加量的增多鸡肉蛋白和大豆分析蛋白体系之间的凝胶结构遭到破坏，导致产品的弹性下降。从感官的角度分析，在鸡肉加入的过程中，会赋予质构重组食品独特的风味和口感，但是随着鸡肉的增加，肉腥味和复合体系结构的破坏，造成感官指标风味和质地下降。综上所述，选择最佳鸡肉添加量为40g。
　　
　　淀粉添加量
　　
　　由图2中可以看出，淀粉添加量在40g之前时，随着淀粉的添加，弹性、感官评分在不断上升，达到最高弹性0.91、感官评分87分，咀嚼性和硬度在不断下降，分别达到最低值咀嚼性84gf、硬度94gf；当淀粉添加量超过40%时，弹性和感官评分在不断下降，而咀嚼性和硬度在不断上升。在淀粉刚刚加入的时候，低量淀粉增加了蛋白质表面的吸附能力，淀粉蛋白质通过静电作用、范德华力、氢键、疏水作用等多种作用力形成混合体系，体系内部凝胶性、口感感官不断的增强，但是这个过程中淀粉会不断的吸收水分，降低蛋白质之间的作用力，导致咀嚼性、硬度在不断的下降；但是当淀粉超过一定量时，淀粉结合水分能力的不断增强，足量糊化淀粉被网状结构包埋，疏水基团特性被修饰，咀嚼性和硬度会不断的上升，淀粉糊化导致弹性和感官评分不断的下降。综上所述，选择最佳淀粉添加量为40g。
　　
　　水分添加量
　　
　　如图3所示看出，随着水分的不断增加，硬度和咀嚼性在不断的下降，这是因为水分作为一种溶剂加入至体系中，当大豆分离蛋白和淀粉吸水性达到饱和后，自由水的比例开始不断的上升；在水分添加量580g时，弹性和感官分别达到0.90和85分，当超过这个值后，自由水不断的增加，体系区域分散，使得弹性和感官在不断的下降。综上所述，选择最佳水分添加量为580g。
　　
　　油脂添加量
　　
　　由图4中可以看出，随着油脂的不断增加，弹性和感官不断上升，硬度不断下降，在油脂添加量达到60g时，弹性和感官、硬度分别达到0.89和85分、193gf；当添加量超过60g后，弹性和感官评分不断下降，硬度不断上升，咀嚼性只有在油脂添加量为60g时出现显著性变化（P<0.01）。油脂添加可促进淀粉、蛋白质和鸡肉之间乳化作用，同时在高速剪切时，少量的脂肪颗粒可以填充于肌源纤维蛋白形成的三维网络结构中，使得复合凝胶强度提升，质构更加的紧密感官有所增加，但是超过一定量时，脂肪会破坏蛋白质之间的二硫键，破坏的程度高于提升的强度，导致凝胶强度的显著下降（P<0.01）。综上所述，选择最佳油脂添加量为60g。
　　
　　响应面优化
　　
　　根据 Box-Behnken 中心组合实验设计原理，设计了4因素3水平响应面分析实验。以弹性作为考核指标进行相关实验，相关设计如表2所示。
　　
　　方差分析
　　
　　由表3看出，回归模型模型P<0.01极显著，失态拟合P>0.05不显著，说明建立的回归方程拟合度高。模型中得到，四种单因素实验对弹性的影响程度大小排序为：水分添加量>淀粉添加量>鸡肉添加量>油脂添加量，一次项A,B,D,AC,CD与二次项A2B2C2D2影响极显著（P<0.01），一次项BC差异显著。对于弹性模型，其拟合回归方程为：Y=0.9028+-0.0533*A+0.0212*B-0.0013*C-0.0336*D+0.0000*AB+0.0828*AC+0.0035*AD+0.0287*BC+0.0038*BD-0.0320*CD-0.1101*A2-0.0273*B2-0.0573*C2-0.0482*D2,R2=0.9675，R2adj=0.9351，说明模型具有高的显著性，模型与真实数据拟合较好，具有实际指导意义。经过验证试验，得出最佳添加比例组合为鸡肉添加量36.57g、淀粉添加量43.62g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，制备产品的理化指标为弹性0.97，比传统大豆分离蛋白产品有极大的改善。
　　
　　结论
　　
　　以斩拌的方式将大豆分离蛋白和鸡肉进行质构重组，可生产粘结性、弹性、营养特性均优于单一原料的双蛋白产品，通过单因素实验得到鸡肉添加量、淀粉添加量、水分添加量、油脂添加量，再利用响应曲面法建立二次回归方程得到最优添加组合为鸡肉添加量36.57g、淀粉添加量43.62g、水分添加量570.03g、油脂添加量59.92g，与传统大豆分离蛋白产品质构和营养进行比较，加入鸡肉不仅为大豆分离蛋白产品提供了优质的动物蛋白，降低了脂肪含量，同时能改善其结构特性。
　　
　　参考文献：
　　
　　[1]卢江.改善国民营养助力全面小康[J].中国食品卫生杂志,2020,32(04):351-355.
　　
　　[2]雷爱玲,范盛玉,王亚楠,陈厚荣,张甫生.大豆分离蛋白/魔芋葡甘聚糖复合脂肪模拟物的制备及结构分析[J/OL].食品与发酵工业:1-12[2021-03-29].
　　
　　[3]Laranjo M, Gomes A, Agulheiro-Santos A C, et al. Impact of salt reduction on biogenic amines, fatty acids, microbiota, texture and sensory profifile in traditional blood dry-cured sausages[J]. Food Chemistry,2017,218:129-136.
　　
　　[4]刘海宇,范柳,赵良忠,邓雅欣,谢春平,沈国祥,欧红艳,林最奇,庾坤,莫鑫.基于豆清发酵液点浆的二次浆渣共熟生产豆腐的工艺优化[J].食品工业科技,2020,41(08):189-195+209.
　　
　　[5]范柳,刘海宇,赵良忠,沈国祥,邓雅欣,谢春平,吴江,莫鑫.不同制浆工艺对豆浆品质的影响[J].食品与发酵工业,2020,46(07):148-154.
　　
　　[6]江振桂,王秋普,张一震,赵良忠,范柳,孙孟京,刘海宇,邓雅欣,谢春平.不同凝固剂对豆腐品质的影响[J].食品与发酵工业,2019,45(07):229-234.
　　
　　*通信作者: 张奎林, 硕士, 高级工程师, 主要研究方向为食品工程。
　　
　　基金项目: 湖南省研究生科研创新项目(CX2019SY045)，湖南省科技创新计划资助项目(2019TP1028、2019SK2122、2019NK4229)
　　
　　吴  江1,2,3,   张奎林1,2,3*  夏湘1,2  赵良忠1,2  彭洁1
　　
　　1. 邵阳学院食品与化学工程学院, 邵阳  422000
　　
　　2. 豆制品加工与安全控制湖南省重点实验室, 邵阳  422000
　　
　　3. 重庆市武隆县羊角豆制品有限公司, 重庆  400000
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