大豆分离蛋白添加量对低盐木质化鸡肉糜凝胶特性的影响

赵泽润，邢 通，赵 雪，徐幸莲

（南京农业大学食品科技学院，肉品加工与质量控制教育部重点实验室，江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心，江苏 南京 210095）

木质化鸡胸肉是一类硬度大、尾部有明显白色脊状突起的异常肉。与正常鸡胸肉相比，木质化鸡胸肉的汁液渗出率高、外在观感差[1-2]。这些问题导致木质化鸡胸肉整块销售时，消费者满意度低，购买欲低下[3]。将木质化鸡胸肉作为深加工肉糜制品原料能够有效规避上述问题，然而，鸡胸肉产品品质取决于肉糜中盐溶性蛋白的溶出率和加工性能，研究认为木质化鸡胸肉纤维化增生导致盐溶性蛋白难以溶出，造成相应肉糜热诱导凝胶网络中存在较大空隙，质构特性显著下降，蒸煮损失升高，加工产品品质有待改善[4]。此外，木质化鸡胸肉发生率高，影响范围广，因此给相关禽肉企业带来重大损失，受到肉类科学家的广泛关注[1]。

NaCl是肉制品加工中最关键的添加剂，除了保证产品的风味特性、延长肉制品保质期外，还能通过改变环境离子强度促进肌原纤维蛋白的溶解，使其溶出并在加热过程中聚集交联形成三维网状结构，从而赋予肉制品口感，提高产品多汁性和得率[5-6]。大量研究证明过量的NaCl摄入会影响健康，诱发高血压、糖尿病以及心血管疾病等慢性疾病的发生[7]，并会诱发肾脏疾病和骨骼钙损失，极大地加重机体负担[8]。因此，亟需开发制备一系列新型高品质低钠肉制品[9]。然而，直接减少肉制品加工过程中NaCl添加量会导致产品品质降低、出品率大幅下降。吴菊清[5]研究证实肌原纤维蛋白体系中离子强度的下降会使热诱导乳化凝胶保水性下降，汁液流失显著上升。陶硕等[10]研究证实NaCl添加量降低会显著影响蒸煮火腿的保水性，NaCl添加量不超过1.25%会导致其质构极显著下降。本课题组前期研究[11]发现，木质化鸡胸肉相对正常肉更易受到低盐环境的不利影响；在低盐环境下（0%～1% NaCl），木质化鸡胸肉的凝胶特性较正常肉显著较差，然而在高盐环境下（3%～4% NaCl），二者凝胶特性差异减小。因此，如何改善低盐条件木质化鸡胸肉的凝胶特性等加工品质是禽肉行业亟待解决的关键问题。

大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）长期以来被应用于肉制品加工中，用于改善产品品质，提高产品质构和保水特性[12]。这是由于SPI是一类营养丰富、价格低廉的优质植物蛋白，其具有优良的凝胶性、稳定的乳化能力和良好的水分吸附能力[13]。研究表明，SPI添加可以增强肌原纤维蛋白的保水性和凝胶强度[14]，显著改善鸡肉肌球蛋白凝胶的保水性和凝胶微观结构，且2%～4%添加量更有利于形成理想的凝胶[15]。Gao Xueqin等[16]研究发现，添加SPI能够显著增加猪肉肉糜的硬度、弹性以及咀嚼性等质构特性。SPI改善异质肉方面，刘广娟等[17]研究发现，4%以下的SPI添加显著改善PSE猪肉低温香肠的保水性。向低盐猪肉糜中添加鹰嘴豆蛋白，结果表明添加1.2%豆类蛋白后低盐组与正常组质构及保水性差异不显著，说明豆类蛋白能够有效改善低盐肉糜制品的品质缺陷[18]。

目前，鲜有研究系统性探索利用SPI提高低盐木质化鸡胸肉肉糜加工特性的可行性。因此，本实验向低盐及正常盐添加（1%、2%）的木质化鸡胸肉肉糜中添加0%～2% SPI，并以正常肉组为对照，通过测定肉糜凝胶的质构特性、蒸煮损失、水分分布、颜色特性、二级结构等理化特征和加工特性，并对各因素进行相关性分析，阐明不同添加量SPI对低盐木质化鸡胸肉凝胶制品的改善效果，为提高木质化鸡胸肉深加工产品品质提供理论依据，为该类异质肉在低盐肉制品中的应用提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

木质化和正常鸡胸肉均采集于江苏省宿迁益客食品有限公司；SPI 秦皇岛金海食品有限公司；氯化钠（分析纯） 上海阿拉丁化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Type HM100绞肉机 北京格瑞德曼仪器设备有限公司；TW20水浴锅 优莱博技术（北京）有限公司；TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司；MesoMR23-060H-I弛豫分析和磁共振一体核磁成像分析仪 上海纽迈电子有限公司；CR-400色差仪日本Konica Minolta公司；Avanti J-26S XP离心机 美国贝克曼库尔特有限公司；Thermo-Nicolet Nexus-670傅里叶变换红外光谱仪 美国尼高力公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的选择

参考Sihvo等[1]的方法通过感官观察结合手触区分正常肉与木质肉：正常肉整体柔软，无异常硬度区域，外侧无白色条纹和血斑分布；木质肉整块硬度较正常肉明显更高，分布有僵硬区域，尾端存在白色脊状突起。

1.3.2 肉糜的制备

取正常和木质化鸡胸肉各约400 g，擦干水分后去除表面结缔组织和可见脂肪，切成1～2 cm3小块后置于绞肉机中2 000 r/min斩拌30 s。将得到的肉糜与食盐溶液混合均匀后按比例加入SPI并充分搅拌，于4 ℃静置过夜。最终体系中肉糜质量分数65%，NaCl添加量分别为1%（质量分数，下同）和2%，SPI添加量分别为0%、1%和2%。实验设计共分为12 组，处理组编号见表1。

表1 各处理组组成及相应编号Table 1 Levels of NaCl and SPI added to normal and wooden chicken breast meat batters

1.3.3 热诱导凝胶的制备

将上述12 组混合均匀后的肉糜样品分别装于80 mL离心管中，于500×g离心3 min，去除体系中的气泡，随后于水浴锅中80 ℃加热20 min后置于0～4 ℃冷库中冷却平衡过夜，用于后续分析。

1.3.4 蒸煮损失测定

分别测定加热前后样品质量，蒸煮损失率按式（1）计算：

式中：m1为加热前肉糜质量/g；m2为擦除表面水分后热凝胶质量/g。

1.3.5 颜色特性测定

使用色差仪测定颜色特性，使用标准白板校正后，每组凝胶选取4 个点进行亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）测定，并根据式（2）、（3）计算白度值（W）和彩度值（C*）：

1.3.6 质构特性测定

参考Zhao Xue等[19]并稍作修改，将热诱导凝胶切成高2 cm、直径2.5 cm的圆柱体，采用两次压缩循环实验，压缩量50%，测试前速率5 mm/s，触发力5 g，测试时间1 s。每个样品重复测试3 次。

1.3.7 水分分布测定

参考白云等[20]的方法，将2 g肉糜置于低场核磁管中，保鲜膜密封后按照1.3.3节方法制备热诱导凝胶，测试前擦干核磁管表面水分。测试参数如下：温度32 ℃，磁场强度0.5 T，共振频率22 MHz，开始采样时间80 μs，重复采样16 次，半回波时间250 μs，重复间隔时间6 s，回波数13 000。测得的数据采用MultiExp Inv Analysis软件进行反演。T21（0～10 ms）表示与蛋白质分子结合紧密的结合水，T22（10～100 ms）表示不易流动水，T23（＞100 ms）表示自由水；P21、P22、P23分别表示不同状态水分的相对含量。

1.3.8 傅里叶变换红外光谱分析

参考Zhao Xue等[21]的方法，用傅里叶红外光谱仪检测肉糜中蛋白二级结构变化。测定范围4 000～400 cm－1，分辨率5 cm－1，扫描信号累加32 次，测试温度25 ℃。傅里叶变换红外光谱数据利用Omnic软件进行分析、拟合，并计算峰面积，通过峰面积计算蛋白质二级结构相对含量。

1.4 数据分析

使用IBM SPSS 25.0软件进行数据分析，采用一般线性模型进行三因素方差分析，主效应为肉种类（SP）、食盐添加量（SC）、SPI添加量（SA）以及3 个变量之间的交互作用，选择LSM分析程序进行数据多重比较。各测定参数间进行Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 SPI添加量对低盐木质化鸡肉质构特性的影响

由表2可知，添加相同量NaCl和SPI时，木质化肉表现出较正常肉显著更低的硬度（P＜0.05），表明相同配方下木质化肉加工品质较差，需进一步改善。随着食盐和SPI添加量的增加，正常肉和木质肉的各项质构指标均显著增加（P＜0.05）。其中，2-WB-2组与2-N-0组的硬度和弹性均无显著差异（P＞0.05），说明添加SPI可以使木质化肉表现出与正常肉相似的质构品质。1-WB-1与1-N-0组各项质构指标无显著差异（P＞0.05），说明在低盐环境下仅添加1% SPI木质化肉与正常肉即表现出相似的凝胶特性。正常肉中，2-N-0组与1-N-2组的弹性无显著差异（P＞0.05），表明SPI可以在降盐前提下将肌肉凝胶弹性提高至正常肉水平。食盐添加量2%时，2-WB-0和2-N-0组内聚性和回弹性均无显著差异（P＞0.05），添加SPI使两组内聚性和回弹性均显著上升（P＜0.05），且添加1%或2% SPI的正常鸡胸肉和木质肉内聚性差异不显著（P＞0.05）。

由表2可知，SC、SP和SA 3 种影响因素对各质构指标影响均高度显著（P＜0.001）。SC×SP交互作用除对硬度无显著影响外（P=0.916），对弹性、内聚性和回弹性均有极显著影响。SP×SA交互作用对硬度、胶黏性以及咀嚼性的影响均达到极显著水平（P＜0.01）。SC×SA交互作用对弹性影响极显著。3 个因素交互作用对弹性的影响未达到显著水平（P=0.229），这表明弹性受上述3 个因素的交互影响最小。

2.2 SPI添加量对低盐木质化鸡肉颜色特性的影响

由表2可知，随着盐添加量提高，正常肉和木质肉的L*和W均显著下降（P＜0.05），C*显著降低（P＜0.05）。随着SPI添加量增加，正常肉与木质化肉L*显著减小（P＜0.05），b*显著增加（P＜0.05），a*无明显变化。多因素方差分析结果表明，SC与SP对色泽影响高度显著（P＜0.001）。SA除对a*影响不显著（P=0.933）外，对其他色泽指标均有高度显著影响（P＜0.001）。SC×SP交互作用对C*、a*和b*有显著影响。SC×SA×SP三者交互作用对L*和W的影响达到显著水平（P＜0.05）。

2.3 SPI添加量对低盐木质化鸡肉蒸煮损失的影响

由表3可知，在相同食盐和SPI添加量下，木质肉凝胶蒸煮损失率整体较正常肉凝胶显著升高（P＜0.05），说明保水性较差。提高食盐和SPI添加量均可显著降低蒸煮损失率（P＜0.05）。此外，2-N-2组和2-WB-2组蒸煮损失无显著差异（P＞0.05）。多因素方差分析表明，3 个主因素对蒸煮损失的影响均达到高度显著水平（P＜0.001）。双因素交互作用中除SP×SA未达到显著水平（P=0.35）外，其他均达到高度显著水平（P＜0.001）。三因素交互作用对蒸煮损失无显著影响（P=0.229）。本研究发现在一定食盐添加量下，添加SPI可以改善木质肉持水力，减少蒸煮损失率，使接近正常肉水平。

2.4 SPI添加量对低盐木质化鸡肉水分分布的影响

由表3可知，SP对肉糜体系的水分分布有极显著影响，但SA对P21和P22影响均不显著，表明相对SPI添加量，肉种类对肉糜体系的水分分布影响更大。1-WB-1组较1-N-1组T22显著增加（P＜0.05），表明低盐环境下添加1% SPI木质化鸡胸肉肉糜束缚水能力较弱。对于蒸煮后的凝胶，添加2%食盐后，2-N-0与2-WB-0组凝胶P21、P22和P23无显著差异，但2-N-0组T22显著小于2-WB-0组（P＜0.05），表明正常肉糜凝胶的不易流动水被更紧密地束缚在凝胶网络中。随着食盐添加量的增加，正常肉和木质肉凝胶的T22和P22均显著增加，P23均显著减小（P＜0.05）；随着SPI添加量的增加，正常肉和木质肉凝胶的T22、T23均显著减小（P＜0.05），P21、P22和P23变化均不显著（P＞0.05）。综上，SPI添加可能填补了低盐木质肉凝胶网状结构中空隙，控制不易流动水，从而提高持水能力。总体而言，SC和SP对肉凝胶中P22和P23影响高度显著（P＜0.001）。SP对P21影响显著（P＜0.05），SC×SP对P22和P23有高度显著影响（P＜0.001），SC×SA对P21有极显著影响。三因素交互作用对凝胶水分分布无显著影响。

表2 SPI添加量对1%、2%食盐处理的木质化及正常鸡胸肉凝胶的质构和颜色特性的影响Table 2 Effect of SPI addition on the gelation and color properties of low-salt and normal-salt wooden and normal chicken breast meat batters

表3 SPI添加量对1%、2%食盐处理木质化及正常鸡胸肉肉糜和凝胶水分分布的影响Table 3 Effect of SPI addition on cooking loss and water distribution in low-salt and normal-salt wooden and normal chicken breast meat batters as well as water distribution in heat-induced protein gels

2.5 SPI添加量对低盐木质化鸡肉二级结构的影响

图1 不同SPI添加量下1%、2%食盐处理的木质化及正常鸡胸肉的傅里叶变化红外光谱酰胺I带谱图Fig. 1 Effect of SPI addition on amide I region in FTIR spectra of low-salt and normal-salt wooden and normal chicken breast meat batters

由图1、表4可知，随着食盐添加量的增加，正常肉α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲结构的相对含量变化不显著（P＞0.05）；然而，木质肉α-螺旋相对含量下降（P＜0.05），同时β-转角和无规卷曲结构的相对含量上升，表明蛋白分子的有序性下降。食盐添加量1%时，随着SPI添加量的增加，正常肉各二级结构相对含量变化均不显著；食盐添加量为2%时，正常肉α-螺旋结构相对含量先减少后增加，而β-折叠、β-转角和无规卷曲结构的相对含量先增加后减小；而不同食盐添加量下，木质肉α-螺旋、β-折叠结构相对含量均呈增加趋势，β-转角、无规卷曲结构相对含量均呈降低趋势。

表4 SPI添加量对1%、2%食盐处理木质化及正常鸡胸肉蛋白质二级结构的影响Table 4 Effect of SPI addition on the secondary structure of proteins in low-salt and normal-salt wooden and normal chicken breast meat batters

2.6 相关性分析

由表5可知，蒸煮损失率和凝胶T23、凝胶P22、凝胶P23极显著相关，这与文献[22]结果一致。蒸煮损失率与质构特性各指标均呈极显著负相关。蒸煮损失率与α-螺旋和β-折叠结构相对含量呈极显著正相关，与β-转角和无规卷曲结构相对含量呈极显著负相关。质构特性中硬度、弹性、内聚性、胶黏性、咀嚼性以及回弹性间均呈极显著正相关。此外，硬度、弹性、胶黏性及咀嚼性等质构特性均与α-螺旋、β-折叠相对含量呈极显著负相关，并与β-转角和无规卷曲相对含量极显著正相关。

3 讨 论

肉制品的质构特性反映其硬度、弹性等口感特征，与产品的感官喜爱度紧密相关，是评价肉制品品质的重要指标[23]。本研究中，低盐正常肉和木质肉肉糜质构特性均大幅下降。这是由于食盐添加能够使得盐溶性蛋白充分溶出，从而在加热过程中形成更稳定、更具弹性且持水能力更强的三维凝胶网络。因此需要添加SPI改善低盐肉糜的加工特性。SPI添加可能使单位体积凝胶分子数增加，促进分子间作用，使得盐溶性蛋白形成更稳定、致密的微观结构，从而提高其质构特性[18]；另一方面SPI本身具有较好的保水性和乳化性，同样可以改善质构特性[12]。前期研究[4]发现，与正常肉相比，木质肉质构特性较差的主要原因是凝胶中存在较大的空隙，微观结构松散，持水能力差，凝胶强度低。SPI可能填充于上述空隙中，从而高效提高木质肉凝胶质构特性。本研究发现SPI的添加能够显著改善木质化肉质构特性，使其达到正常肉质构水平。

色泽是消费者评定产品品质最直接的方式[24]。低盐条件下WB组中自由水疏松地结合在蛋白表面而非凝胶网络结构中，因此增加了光散射能力，导致L*较大，W相应增加。孙迪等[25]也得到类似的结论，发现食盐含量的增加降低了肉糜蛋白体系L*。SPI呈现暗黄色，因此SPI添加量的增加使整个体系b*增加，李莎莎等[26]在添加面筋蛋白改善鸡肉凝胶的研究中也得到同样结论。计红芳等[27]在鸡肉糜中也得到了相似结论，发现随着豌豆蛋白添加量增加，热诱导凝胶的L*和a*均呈现下降趋势。

蒸煮损失是反映肌肉蛋白凝胶保水能力的重要指标，直接决定肉制品的口感、多汁性以及出品率等重要品质特性[21]。根据蒸煮损失结果可知，食盐添加能够促进更多肌原纤维蛋白溶出，从而在加热过程中形成更加均一的三维网络结构，使更多水分能够通过毛细管作用被束缚在凝胶体系中。李娜等[28]研究氯化钠对鸭胸肉凝胶特性的影响得到相似结果，发现蒸煮得率随着盐浓度的升高而持续增加。张立彦等[29]研究也证明盐浓度的增加会导致更多肌原纤维蛋白溶出，形成更稳定的凝胶，使得蒸煮损失率减小。SPI对肌肉蛋白保水性的改善能力在猪肉凝胶中也有相关报道[12]。计红芳等[27]将豌豆蛋白添加至鸡肉糜凝胶中，发现添加豌豆蛋白后，鸡肉肉糜凝胶的蒸煮得率呈现大幅上升趋势。添加2% SPI后木质化肉与正常肉得率接近，这可能是由于加热过程中，SPI和肌原纤维蛋白结构充分打开，分子间相互作用增强，相互聚集和凝结，形成了更致密的微观结构，使凝胶网络持水能力增强促进了水分的保持，从而减少蒸煮损失率[29]。

自旋弛豫时间可以反映体系中水分分布和迁移情况。弛豫时间越短表明底物与水分结合越紧密，越长则表明底物与水分结合越疏松且更易流动[30]。本研究中蒸煮前后各处理组的肉糜和肉凝胶T21变化均较小，但加热后T22、P21及P22均降低，这表明在加热过程中，蛋白质发生热变性，内部结构改变，肽链天然结构解折叠并以非共价键相结合，使依靠毛细作用和表面张力维系在肉糜体系中的不易流动水失去束缚转变为自由水[31]。低盐条件下正常肉肉糜对结合水的束缚更为紧密。这可能是因为低盐条件下SPI与正常肉中溶出的肌原纤维蛋白形成类凝胶网络，使整个体系系水力增强，而木质肉组中蛋白溶出率低，肉糜体系对水分的束缚更弱。前期研究[11]认为，木质肉相比正常肉，自由水分含量高、蛋白含量低，因此形成的凝胶存在较大空隙，从而导致更多的水分流失。添加SPI可以促进体系中自由水和不易结合水与蛋白质分子更加稳固地结合，从而有利于稳定凝胶网络的形成。此外，食盐添加使体系中不易流动水比例增加，自由水比例减少，证明食盐添加可以降低蒸煮损失。综上可知，食盐和SPI的添加可以提高肉凝胶中不易流动水比例，且使不易流动水与蛋白质结合更加牢固。

表5 各测定参数的Pearson相关性Table 5 Pearson correlation analysis between physiochemical and structure properties

随着食盐和SPI添加量的添加，木质肉凝胶中有序的α-螺旋和β-折叠结构被破坏，二级结构向β-转角和无序的无规卷曲结构转变，α-螺旋相对含量的降低表明蛋白质分子的逐渐展开[32]，Xing Tong等[33]研究认为α-螺旋的减少可能有利于形成较好的凝胶结构，从而提高保水性，这与本实验结果一致。

相关性分析结果表明凝胶保水性与不易流动水和自由水相对含量密切相关，且保水性越强，凝胶质构特性也越好。蛋白质二级结构决定了凝胶的保水性，β-转角、无规卷曲结构的相对含量越高，保水性越好，凝胶品质也越高；反之，α-螺旋和β-折叠结构的相对含量越高，保水性则越差，凝胶品质相应越低。

4 结 论

本研究通过对添加0%～2% SPI和1%、2% NaCl的木质化和正常鸡胸肉热诱导凝胶质构特性、颜色特性、蒸煮损失、水分分布以及蛋白结构进行分析，证明了SPI添加可以改善木质化鸡胸肉的品质特性，在深加工中可以降低木质化鸡肉带来的损失。在食盐添加量2%的情况下，SPI添加量1%或2%的木质肉的保水性和质构特性与正常肉对照组差异不显著。总结可知，低盐条件下SPI的添加影响木质肉在加工过程中蛋白质二级结构的变化，有序的α-螺旋和β-折叠向相对无序的β-转角和无规卷曲转变，这表明解折叠程度的增加可能会增强蛋白质间的相互作用导致更多不易流动水被束缚在凝胶网络中，从而有利于提高凝胶保水性和质构品质。本研究结果为木质化鸡胸肉的品质提升提供参考，为提高凝胶类肉制品价值提供理论依据。