植物蛋白在肉制品中的应用研究

丁玲，张丽芬，2，赖少娟，陈复生*

（1.河南工业大学，河南 郑州 450001；2.河南省南街村（集团）有限公司，河南 漯河 462600）

近年来我国对动物肉制品的需求逐年递增，其人均摄入量也随之增大。有研究表明，动物蛋白摄入量长时间维持在高水平会引发肥胖症，进而增加患Ⅱ型糖尿病的风险，而高植物蛋白摄入与此风险无关[1]。动物蛋白与植物蛋白相比含有更多的高密度脂蛋白，然而越来越多的学者更推荐摄入植物蛋白，原因在于：从健康角度看，相比于植物蛋白，作为动物蛋白来源的红肉及加工肉类含有较高含量的饱和脂肪酸，会增加心血管负担；从营养角度看，植物蛋白通常含有更多的营养，通过摄入不同来源的植物蛋白可以充分满足人体所需的必需氨基酸[2]。

因此，开展植物蛋白在肉类加工过程中的应用研究，一方面能够弥补动物蛋白自身的缺陷，改善肉制品的营养与感官品质；另一方面将资源丰富，可循环再生的植物蛋白替代或部分替代动物蛋白，更符合人们对蛋白质的日常摄入需求。植物蛋白中的大豆蛋白、花生蛋白和豌豆蛋白营养价值高，氨基酸比例均较为均衡，常常在肉制品的生产中使用。

其中大豆蛋白作为植物性的完全优质蛋白质，8种必需氨基酸含量较为平衡，还含有高生物价的磷脂，同时不含胆固醇，可以作为肉类食品中良好的营养强化剂[3]。通过在肉制品加工中添加大豆蛋白，可以有效减少肉制品的蒸煮损失并改善肉制品的质构和风味。花生蛋白营养丰富，而且极易被人体吸收利用[4]。目前常将花生蛋白添加到肉制品中以保持组织结构稳定并利用花生蛋白的特有香味提高其风味特性。还利用挤压膨化技术制作花生蛋白肉，产品咀嚼性好。豌豆蛋白因具有高营养价值、低成本和低致敏性在近些年来备受研究者关注。良好的乳化性和凝胶特性使豌豆蛋白在肉制品加工中得到了越来越多的利用。本文详细综述了植物蛋白中大豆蛋白、花生蛋白和豌豆蛋白三者的功能特性和在肉制品加工中的应用现状，并展望了植物蛋白在肉制品加工中的应用前景。

1 植物蛋白在肉制品加工中的主要功能特性

植物蛋白在肉制品加工中利用其功能特性改善产品的质构与感官品质并延长货架期，这些功能特性主要包括持水性、乳化性、凝胶性、吸油性等。

1.1 持水性

在众多肉制品的生产过程中，持水性都是一个十分重要的功能性质。它直接关系着食品维持水分的能力，影响着产品品质。肉中的水分一般分3种形式存在，即结合水、准结合水和自由水，其中最重要的是准结合水和自由水[5]。生鲜猪肉在僵直过程中，肌原纤维的收缩会导致肌细胞内和肌细胞外都形成汁液流失通道，宰后45 min的肌细胞内间隙越大，后期肌肉中自由水含量越多，汁液流失率越高，持水性越差[6]。而通过在肉制品中添加适量的植物蛋白就可以较好改善持水性下降的问题。Gao等[7]研究发现，添加在肉中的大豆分离蛋白（soy protein isolated，SPI）会影响制备的肉末生料和热凝胶的水分分布，使水分损失率降低。所以通过在肉中添加植物蛋白可以相对维持更多水分，使产品湿润多汁，口感丰富。

1.2 乳化性

将水、油混合形成乳状液的能力称为乳化性，该功能特性在乳化肉类制品中起重要作用。在没有添加植物蛋白的乳化肉糜制品中，由于α-螺旋在肌纤维蛋白构象中占主导地位，致使蛋白分子的柔韧性较差，难以平均分散在脂肪球表面。尤其在加热收缩过程中，较薄的肌纤维蛋白膜极易发生破裂，而破裂过程中产生的微小孔洞会导致脂肪滴流失，从而打破肉糜体系的平衡状态[8]。但是当在乳化肉糜中加入一定分子量的SPI后，就能很好改变这种情况。乳化性强的SPI会在脂肪球表面形成一层具有弹性的柔韧膜，且在巴氏杀菌的温度下，大豆蛋白膜不会变性凝固，也不会收缩破裂，将脂肪球完好保存在蛋白膜中，很好稳定了乳化肉糜[8]。

改性的豌豆蛋白乳化能力增强，也越来越多的应用在肉制品加工中。通过改变豌豆蛋白的酸碱度、蛋白质浓度、分子结构或离子强度等就可以较好控制其乳化性。研究人员发现，豌豆蛋白在等电点处的乳化能力很差，而在pH 3.0时较好，具有皮克林乳化机制[9]。他们在其它试验中发现豌豆蛋白的乳化能力和乳化稳定性不仅与制备过程、蛋白组成和pH值相关，还与界面蛋白膜的蛋白质吸附和性质（例如黏弹性）有很大关联[10]。该发现能使我们更深入地了解豌豆蛋白的乳化性，以便在实际生产中更好地利用这一特性。

1.3 凝胶性

植物蛋白的凝胶性是指在一定条件下溶液中的大分子互相交织，最终连接形成凝胶的性质。凝胶性与持水性和吸油性有很大关联。研究表明，新鲜猪肉在空气中被过度氧化后，肌原纤维蛋白凝胶的比表面积逐渐增加，凝胶中结合水含量逐渐减少，而自由水含量逐渐增加，凝胶强度降低，原先致密、均匀的孔结构受到破坏，从而导致猪肉持水力降低[11]，表面失水变硬。由于植物蛋白经过加热可以形成凝胶，因此常通过在肉中添加植物蛋白来改善产品的凝胶性。在加工过程中，大豆蛋白的添加使碎肉制品具有良好的凝胶结构，口感提升，并因此能够更好地留住水分和脂肪。研究发现，将大豆蛋白、花生蛋白与其它植物蛋白复合后加入鱼糜中，能明显提高植物蛋白-鱼糜复合物的凝胶强度。此外，在鱼糜中加入的植物蛋白，在功能上主要起到酶抑制剂的作用，即阻止蛋白酶水解鱼肉蛋白[12]。植物蛋白与鱼糜之间不发生化学反应，但二者能各自形成特殊的网络结构，进而相互交织，最终形成刚性更强的网状结构[13]。

1.4 吸油性

对植物蛋白而言，其吸油性有两方面表现：一是促进脂肪吸收，即乳化脂肪作用。比如将大豆蛋白加入到肉制品中，在大豆蛋白乳化性的作用下形成乳状液，在凝胶性的作用下形成凝胶基质，二者共同作用防止肉类加工过程中脂肪流失。二是减少脂肪吸收作用。比如蛋白质在煎炸过程中发生变性，并因此产生油炸硬壳，从而减少油炸过程的油脂吸收。Rayner等[14]研究发现以0.05%结冷胶为增塑剂，将大豆分离蛋白溶液（10%SPI）在80℃保存20 min后制作成大豆蛋白膜，并将该膜涂在食品上可以有效减少油炸过程中的脂肪摄入，且口感比未涂膜产品更受消费者喜爱。因此，利用植物蛋白的吸油性不仅能减少肉类加工过程中脂肪的损失，使产品外形良好，还能减少油炸过程中的脂肪摄入，提升产品口感。

2 植物蛋白在肉制品加工中的应用

植物蛋白在肉制品加工中主要采用注入法、干法、水化法以及乳化法等方式应用在碎肉制品、块肉制品以及仿肉制品中。

2.1 大豆蛋白在肉制品加工中的应用

2.1.1 碎肉制品

碎肉制品的种类十分丰富，在加工过程中通常以搅拌混入方式加入大豆分离蛋白。并利用其具有的持水性和吸油性等特性结合更多的水分和脂肪，从而减少制品中的脂肪游离和水分损失，最终提升碎肉制品的感官品质。Grasso等[15]研究发现在牛肉丸中添加大豆蛋白，牛肉丸的纹理得到了显著的提高，且在牛肉丸中添加酵母和质量分数为15%的大豆蛋白时，牛肉丸的品质最高，得到的牛肉丸外观湿润，柔软多汁。Li Y P等[16]发现添加SPI并经高压处理延迟肉类蛋白质的热变性，并使由肌球蛋白尾部变性产生的预凝胶效应从53°C降低到59°C，同时导致肌球蛋白α-螺旋结构转变为β-折叠、β-转角和无规则卷曲结构。通过研究蛋白质二级结构发现，随着SPI添加量的增加，肌球蛋白无规则卷曲结构的含量显著增加，且当SPI添加量为2%时可以改善高压处理后的猪肉糊的技术功能特性和乳化稳定性，减少加工时钠的使用量。与此同时，在碎肉糊中添加SPI还会影响凝胶中水分的分布情况。在加热状态下，由于添加在碎肉中的SPI发生水解反应，导致大量亲水基团外露，因此能结合较多水分，从而保持碎肉制品肉汁充足[7]。因此，通过在碎肉制品中适量添加大豆蛋白能乳化肉制品中的脂肪，减少脂肪逸出，提高产品的口感，还能结合更多水分，使产品保持湿润多汁。

2.1.2 块肉制品

在块肉制品生产中添加大豆分离蛋白，持水性和凝胶性是最主要的功能特性，对产品品质有重要影响。利用这些功能特性可以很好改善块肉制品质地与组织结构，减少腌制过程中发生的脱水收缩现象，从而稳定产品得率[17]。Silva等[18]研究在盐水中加入大豆蛋白对牛排pH值和产量影响，发现添加大豆蛋白的盐水可提高牛排的吸水率和保水率。目前还利用SPI与其它淀粉材料制作涂层对冷却肉进行保鲜。郭鑫等[19]研究发现豌豆淀粉和玉米淀粉与SPI混合涂层在保持冷却牛肉品质方面，与聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）膜相近，不仅有效降低冷却牛肉中水分损失，而且较好的保持冷却牛肉的感官指标，将有可能在未来替代PVC膜。还有研究以SPI为原料制作可食用涂膜，对韩国汉宇牛肉进行4°C保存5 d的好氧包装处理，研究结果表明，相比于对照组牛肉，SPI涂层的加入减少了硫代巴比妥酸反应物质并抑制过氧化物的形成，并且作为一种天然的抗氧化涂层，可以有效减少好氧包装冷藏过程中的氧化和水分损失来延长牛肉的货架期[20]。因此，在块肉制品中使用大豆蛋白不仅可以利用其良好的乳化性和持水性保持制品的水分和外观，还可以利用大豆蛋白涂层天然的抗氧化属性降低块肉制品的氧化和水分损失，保持肉制品良好的感官品质并延长货架期。

2.1.3 仿肉制品

仿肉产品可以通过挤压烹饪，基于植物蛋白的亲水胶体和二价阳离子的混合物使蛋白乳化，或者使用新兴的剪切细胞技术来生产[21]。挤压过程中，在众多因素如温度、压力和剪切力等的综合作用下，蛋白、碳水化合物和脂质等成分之间会发生复杂的构象变化和分子间的相互作用，从而影响最终产品的质量[22]。

目前，大豆蛋白由于其良好的凝胶特性以及由此产生的交错纤维状基质而被用于模仿动物蛋白[23]。利用大豆蛋白制备的产品在通过一系列加工后能很好地模仿天然肉制品的口感。不仅如此产品还具有很高的营养价值，可为素食主义者提供充足的蛋白质。有研究发现大豆分离蛋白与小麦面筋采用剪切诱导结合加热方式在较宽的温度范围内制备各向异性材料，显示出制备结构化植物蛋白材料的潜力[24]。Geerts M E J等[25]发现在150°C下烘烤时大豆蛋白/全脂面粉混合物会产生明显的纤维结构。

2.1.4 其它肉类制品

大豆蛋白除了在以上几类肉制品中应用外，还经常应用在肉糜香肠、火腿、咸牛肉等乳化类肉制品和一些特殊的肉制品中[17]。大豆蛋白可以与盐溶性肉蛋白形成稳定的乳化系统，在保持成品质量不变的前提下减少淀粉等物料添加，降低瘦肉比率，改善质地、提高得率和产品热加工稳定性，并降低成本[26]。此外，大豆蛋白也可作为乳化剂或嫩化剂用在香肠等产品中，使产品具备真实肉类的口感和风味，并能提高营养价值[27]。

2.2 花生蛋白在肉制品加工中的应用

2.2.1 碎肉制品

在碎肉制品加工中适量的添加一些花生蛋白，在提高营养价值的同时也可以通过花生蛋白的功能性质改善食品品质[28]。例如发泡性和持水性等，这些功能特性都是花生蛋白在肉类加工过程中用到的重要性质。作为肉类制品良好的黏合填充剂，将花生蛋白添加到香肠、鱼肉香肠、火腿中，能有效保持在加工过程肉汁不流失、不失味，促进脂肪的吸收，其产品不产生走油现象[29]。杜娟等[30]将花生蛋白粉添加到肉灌肠中并对制备工艺进行改良，制备出的产品弹性好、肉质紧，还具有花生的特殊风味。因此，在碎肉制品中加入花生蛋白不仅可以增添花生特有的香味提升感官品质，还能增强咀嚼性改善质构。

2.2.2 仿肉制品

作为一种营养丰富、绿色可持续的植物蛋白，花生蛋白在食品加工中利用广泛。除了用作食品添加剂外，还常常用来开发仿肉制品。而挤压烹饪是制作花生蛋白仿肉制品的重要方式。Rehrah D等[31]利用脱脂花生粉（skimmed peanut flour，DPF）提取的蛋白质为原料确定纹理肉类似物（texture meat analog，TMA）的最佳挤压参数，并发现由廉价的DPF生产的TMA具有与商业肉类类似物竞争的潜力，从而增加了花生产业的价值。张金闯[32]研究发现通过转谷氨酰胺酶诱导和多糖改性等手段可以有效提升高水分花生拉丝蛋白纤维结构品质。研究中采用多尺度方法，使整个高水分挤压过程可视化，从二维和三维的角度展示了类肉纤维结构的形成过程。研究证实了蛋白分子构象在挤压过程中发生了明显改变，花生蛋白在模具与冷却区交界处已经开始形成类肉纤维结构，并且这种类肉纤维结构是由冷却区蛋白分子的相分离和重排引起的[33]。在此过程中，氢键与二硫键也对纤维结构形成有重要作用。通过对花生蛋白形成类肉纤维的过程进行深层次的机理研究，加深我们对花生蛋白仿肉制品的认识，以便在加工过程调整最佳工艺参数，从而获得更高品质的花生蛋白纤维，这对仿肉制品的开发意义重大。

2.3 豌豆蛋白在肉制品加工中的应用

近几年豌豆蛋白由于其良好的功能特性和营养价值越来越多地开始被研究者重视。在各类肉制品中的研究也陆续开始展开。豌豆蛋白应用在块肉制品中主要充当抗氧化剂的作用，以保护肉制品的色泽。Sun等[34]将豌豆粉、豌豆分离蛋白（pea protein isolate，PPI）和豌豆蛋白水解物添加入牛肉并进行腌制、熟化，发现豌豆蛋白和豌豆蛋白水解物二者都可以提高肌浆蛋白和油脂的抗氧化稳定性，对腌牛肉制品的色泽具有很好的稳定作用，并且豌豆蛋白水解物的稳定作用更显著。而在碎肉制品中加入豌豆蛋白主要是利用其良好的凝胶特性以提高肉制品的凝胶强度。计红芳等[35]研究豌豆蛋白对猪肉盐溶蛋白共混热诱导凝胶的影响，发现豌豆蛋白可以降低自由水比例，并使凝胶网络结构整齐致密。因此，豌豆蛋白除了可以提高凝胶强度外，还可以促进肉制品凝胶形成。以豌豆蛋白特别是豌豆分离蛋白制成的凝胶也常常应用在海产品和仿肉制品中，间接上减少海洋捕捞，维护生态环境的稳定。Moreno等[36]分析了两种豌豆分离蛋白（豌豆粉经碱溶酸沉得到的PPI和通过豌豆粉的水分散和可溶性蛋白得到的PPI）在20%和23%PPI浓度下的凝胶化过程，经傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）分析，后一种凝胶中的 β-折叠聚集体低于前一种凝胶，且通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）观察到紧密连接的网状结构，这使它更适合作为肉类和海鲜类似物的基础凝胶。豌豆蛋白目前还被广泛用于提高一些乳化肉肠的质量。Su等[37]研究发现，添加豌豆蛋白使法兰克福香肠的热稳定性和剪切硬度较好。因此，添加豌豆蛋白不仅可以保护肉制品的色泽，提高肉制品凝胶强度，热稳定性，还能增加咀嚼性，综合提升肉制品的感官品质。

3 总结与展望

植物蛋白营养价值高，来源广泛，在肉制品行业中深受欢迎。其持水性、乳化性、凝胶性、吸油性等功能特性能有效改善产品的质构与感官品质。将植物蛋白添加到碎肉、块肉和仿肉等肉制品中来充当营养强化剂、抗氧化剂等，可以弥补加工过程营养损失，延长货架期并改善食品组织结构和外观。如何利用植物蛋白制备出营养更加丰富，口感更加细腻的肉制品或质构更加接近真实肉类的仿肉制品是当下我们要继续努力的方向。此外，需对植物蛋白与动物蛋白共混时在分子水平上发生的变化进行深入研究，并对其应用研究做出探讨与思考。