辣椒添加对植物蛋白肉感官特性的影响

王彦丽 刘萌 朱来景 赵祥忠

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.005

引文格式：王彥丽，刘萌，朱来景，等.辣椒添加对植物蛋白肉感官特性的影响[J].中国调味品，2024，49（3）：28-32.

WANG Y L， LIU M， ZHU L J， et al. Effect of addition of chili on sensory characteristics of plant protein meat[J].China Condiment，2024，49（3）：28-32.

摘要：以大豆蛋白和谷朊粉为主要原料，通过双螺杆挤压机挤出高水分植物蛋白肉。植物蛋白肉具有与动物肉相似的质地，但是其豆腥味严重影响了公众接受度。该研究通过添加调味料和不同质量的辣椒来掩盖豆腥味，以此制作即食植物蛋白肉，并对样品的质构、流变、微观结构等进行分析，通过电子舌检测样品之间的滋味差异。结果表明，调味料的添加对豆腥味的掩盖有明显的作用，添加7%辣椒的样品硬度最小，为（11 236.81±199.20） gf，咀嚼度最大，为（8 051.66±153.75） gf，组织化度最大，为2.48±0.18。辣椒的添加对植物蛋白肉的表观黏度没有明显的影响。通过电子舌分析，主成分分析（PCA）图能够很好地反映样品的实际情况，样品区分指数达到96，说明基于味觉上的差异能有效区分5个样品。添加7%辣椒的配方样品对于豆腥味的掩味效果最好，添加8%辣椒的配方样品对于豆腥味的掩味效果最差。

关键词：植物蛋白肉；高水分挤压；调味料；豆腥味；掩味效果

中图分类号：TS219      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）03-0028-05

Effect of Addition of Chili on Sensory Characteristics of Plant Protein Meat

WANG Yan-li， LIU Meng， ZHU Lai-jing， ZHAO Xiang-zhong*

（School of Food Science and Engineering， Qilu University of Technology （Shandong Academy of Sciences）， Jinan 250353， China）

Abstract： With soy protein and gluten powder as the main raw materials， plant protein meat with high moisture content is extruded using a twin-screw extruder. Plant protein meat has a texture similar to that of animal meat， but its beany flavor seriously affects the public acceptance. In this study， seasonings and different masses of chili are added to mask the beany flavor， so as to make instant plant protein meat. The texture， rheology and microstructure of the samples are analyzed， and the taste differences among the samples are detected by electronic tongue. The results show that the addition of seasonings has a significant effect on masking the beany flavor. The sample with 7% chili has the smallest hardness of （11 236.81±199.20） gf， the largest chewiness of （8 051.66±153.75） gf and the largest texturization degree of 2.48±0.18. The addition of chili has no significant effect on the apparent viscosity of plant protein meat. Through electronic tongue analysis， principal component analysis （PCA） diagram could well reflect the actual condition of the samples， and the sample discrimination index reaches 96， indicating that five samples could be effectively distinguished based on the differences of taste. The formula sample with 7% chili has the best effect of masking beany flavor and the formula sample with 8% chili has the worst effect of masking beany flavor.

Key words： plant protein meat; high moisture extrusion; seasonings; beany flavor; effect of masking flavor

收稿日期：2023-08-17

基金项目：山东省重点研发计划项目（2020CXGC010604）

作者简介：王彦丽（1999—），女，硕士研究生，研究方向：蛋白质工程。

*通信作者：赵祥忠（1969—），男，副教授，硕士，研究方向：海洋食品与生物技术。

随着生活水平的不断提高，人们对动物性蛋白的需求量越来越大，同时也在寻找能够代替肉食的方法。高水分挤压不仅能生产出与动物肉相似质地的植物基肉制品，而且可以最大限度地保留大豆蛋白的营养物质和生物活性物质[1]。本研究采用大豆蛋白和小麦蛋白制作了一种仿肉类植物制品。原料进入双螺杆挤压机后，会被加热至高温，然后通过螺杆的压力及剪切力，将原料内部的分子结合在一起，使得物料充分熟化，同时在挤压和剪切力的作用下，蛋白质结构发生变性，蛋白分子链经展开、团聚、聚集和交联，氧化生成新的二硫键，伴随着与其他物质分子的作用，球蛋白分子重新排列，得到内部具有凝胶网络结构的组织化蛋白产品[2]。在双螺杆挤压机的冷却区域，氨基酸分子链经过分子间和分子内聚集，使蛋白质分子内结构交联形成大分子量聚集体，从而获得纤维状或层状纤维状蛋白质结构[3]。

尽管当前市场上已经出现了植物蛋白肉产品，但是其风味和质地与动物肉相比仍有很大差距[4]。目前，主要通过研究植物蛋白肉纤维形成机制来改善植物蛋白肉的质地，即通过对植物蛋白肉纤维进行结构和组成的研究，并结合加工技术，改变植物蛋白肉纤维的结构和组成，以改善植物蛋白肉的质地。但人们对其口感的评定仍不够理想，其中一个重要因素是植物蛋白肉的风味与动物肉的风味之间存在着很大的差异，对于植物蛋白肉风味的研究主要是通过香精等对风味进行调控，但香精香气弱、粉味重[5]，且大豆制品本身容易产生豆腥味。对于香精香气弱、粉味重的问题，已有几项研究提出了改善方法，例如沈军卫[6]利用大豆蛋白，采用生物酶解技术，结合热反应技术，制备出具有浓郁纯正香味、香味持续时间长的猪肉香精。齐景凯等[7]通过美拉德（Maillard）反应，从牛骨骼蛋白水解液中获得猪肉风味物质。Wu等[8]在大豆蛋白酶水解产物中加入核糖和半胱氨酸，利用美拉德（Maillard）反应来生产牛肉风味物质。针对大豆制品本身容易产生豆腥味的问题，樊永华[9]用氨气修饰大豆蛋白，显著降低了醛类等的异味。此外，大豆蛋白制品出现异味的原因，除了大豆蛋白本身存在豆腥味外，还与添加到大豆食品中的风味物质有关，它们可能会与大豆蛋白或其他成分发生相互作用，最终产生不良风味[5]。针对这一情况，Xu等[10]通过控制不易挥发的香味物质的含量，显著提高了含有大豆蛋白的食品的风味。天然产物经过各种热处理是捕获肉制品的风味和香气的主要方法[11]，本文通过添加调味料的方式来研究如何掩盖豆腥味。采用不同的方法检测调味料对豆腥味的掩盖效果，以确定最佳的豆腥味掩盖方法。

当前市场上使用的植物蛋白肉多为大豆蛋白，在其加工过程中难免会出现大豆的腥味，严重影响其生产、消费和推广。因此，如何有效地消除或掩盖豆腥味是当前将其引入到市场、让消费者接受和认同的关键。

1  材料与方法

1.1  材料與试剂

大豆分离蛋白（蛋白质50%、脂肪7.8%、碳水化合物 5%）：安阳天祥瑞食品科技有限公司；小麦谷朊粉（蛋白质129%、脂肪1%、碳水化合物 4%、钠3%）：封丘县华丰粉业有限公司；复合磷酸盐：徐州市恒远化工有限公司；辣椒粉：陕西远诚调味食品有限公司；花椒粉：四川省青川县川珍实业有限公司；盐：山东肥城精制盐厂；味精：济南三家乐食品有限公司；白砂糖：常州市贯通食品有限公司。

1.2  仪器与设备

AHT36双螺杆挤压机  山东真诺机械有限公司；EZ-Test生物力学测试仪  日本岛津公司；TA.XT C-20质构仪、RH-20流变仪  上海保圣实业有限公司；Astree LS48电子舌  法国阿尔法莫斯公司；Tescan MIRA LMS扫描电子显微镜  捷克Tescan公司；Scientz-18N冷冻干燥机  宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.3  实验方法

1.3.1  实验样品预处理

将大豆分离蛋白和谷朊粉按7∶3（质量比）与占混合粉质量1%的磷酸盐混匀，调味料（花椒粉1%、味精1%、白砂糖0.5%、盐2%）和5%、6%、7%、8%、9%辣椒研磨后与混合粉混匀，用双螺杆挤压机进行挤压实验，另外，制备对照样品：用谷朊粉代替大豆分离蛋白，其他实验材料与上述样品添加量一致。挤压实验的工艺条件：螺杆转速为840 r/min，挤出机筒温度从第一区到第七区分别设定为40，60，80，120，140，160，150 ℃。控制喂料速度为10 kg/h，进水速度为16 kg/h，挤出物水分为60%，冷却温度为40～60 ℃。当挤压机挤出的产品达到稳定状态后进行取样。样品冷却至室温后，抽真空后密封，于4 ℃冷藏保存。

1.3.2  质构特性测定

根据肖志刚等[12]的方法并加以修改，样品于室温下晾制3 min后，将样品切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的立方体，测定质构。选择全质构分析模式，参数设置：使用TA/36R柱形探头，测前速度为5 mm/s，测中速度为1 mm/s，测后速度为5 mm/s，触发力为5.00 g，形变量设置为50%，2次压缩间隔保持3.00 s。每组样品重复测定3次，取平均值。

1.3.3  组织化度测定

根据金鑫等[13]的方法并加以修改，将样品切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的立方体，使用P/LKB探头对样品分别沿着挤压方向和垂直方向进行剪切，分别得到纵向剪切力和横向剪切力，测试速度为1.0 mm/s，剪切程度为50%，组织化度为横向剪切力与纵向剪切力的比值，每组样品平行测试3次，取平均值。

1.3.4  流变特性测定

根据肖志刚等[14]的方法并加以修改，将样品冷冻干燥后研磨，过100目筛，称取1 g样品，加入样品质量5倍的去离子水，放入4 ℃冰箱内冷藏过夜后测定流变，流变仪参数设置：选择平板转子（PP50，Φ=25 mm）进行静态剪切扫描测量，剪切速率设置为1 s-1对数增加至100 s-1。

1.3.5  微观结构观察

根据Xia等[15]的方法并加以修改，将样品切成2.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的小块后进行冷冻干燥，将其挤出面粘贴于黑色双面导电胶上进行喷金处理，在扫描电子显微镜下观察并在100，300，1 500倍的放大倍率下拍摄。

1.3.6  电子舌检测

称取12 g样品，称取9 g对照品（不含大豆分离蛋白），经计算，样品中含约25%大豆蛋白粉，加入60 mL纯水，在室温下浸泡2 h，用小型料理机搅打15 s，超声浸提20 min，用离心机（5 000 r/min）离心 15 min，使用慢速定性滤纸过滤，滤液稀释1倍后移取25 mL上述溶液于电子舌专用烧杯中，置于自动进样器装置上，待分析。采集时间为120 s，采集周期为1 s，所有样品平行采集3次。

2  结果与分析

2.1  表面结构观察

样品原料挤压前为金黄色，挤压过程中高温条件的非酶促褐变反应，例如美拉德反应和焦糖化反应[16]，以及辣椒的颜色混合导致挤出物具有红棕色。

注：A～E依次为辣椒添加量5%、6%、7%、8%、9%。

由图1可知，随着辣椒添加量的增加，样品的红色越来越深，样品表面及内部的辣椒颗粒分布均匀并且越来越明显。随着辣椒添加量的增加，样品中条状纤维也越来越明显。辣椒添加量小于7%时，样品的拉丝性随着辣椒添加量的增加越来越好，在辣椒添加量大于7%后，样品的拉丝性随着辣椒添加量的增加越来越差。这主要是因为在样品制作过程中添加的是炒制后的辣椒，其中含有少量的油脂。油脂在双螺杆挤压机的冷却区域起着润滑作用，会影响蛋白质之间的交联作用，导致拉丝效果变差[17]。少量的油脂能减少加工过程中物料与设备的摩擦系数，改善物料的流动性。另外，油脂还可以作为风味物质的载体，使风味物质更均匀地分布在植物蛋白肉中。但油脂含量过高会导致物料在高热剪切下发生滑移，影响样品成型。结果表明，添加7%辣椒的样品外观和内部纤维结构都优于其他样品。

2.2  质构特性分析

由表1可知，辣椒的添加明显影响了植物蛋白肉的硬度，样品的硬度呈先减小后增大的趋势，辣椒添加量为9%时硬度最大，7%时硬度最小。硬度是指植物蛋白肉产品在受到第一次挤压后的最大力，用以表现产品抵抗压力的程度，说明辣椒等调味料的添加对植物蛋白肉的硬度产生了一定的影响。这可能是因为辣椒中的谷蛋白能通过二硫键连接的亚基使蛋白质分子的稳定性增强，在植物蛋白肉中呈分布状态时，有利于增加植物蛋白肉的硬度和弹性[18]。咀嚼性可以反映植物蛋白肉的抗咀嚼程度。植物蛋白肉的咀嚼性随着辣椒添加量的增加呈先增大后減小的趋势，辣椒添加量为7%的样品的咀嚼性最大，辣椒添加量为9%的样品的咀嚼性最小，说明将植物蛋白肉咀嚼至可吞咽的状态时，辣椒添加量为9%的样品所需的能量最小。调味料特别是辣椒的添加影响了植物蛋白肉的咀嚼性，辣椒等调味品是大颗粒，将其加入到植物蛋白肉中对咀嚼性产生了一定的影响。当辣椒添加量小于7%时，样品的组织化度随着辣椒添加量的增加而增大，添加量大于7%时，组织化度随着辣椒添加量的增加而减小。结果表明，辣椒添加量为7%的样品在质构方面优于其他样品。

2.3  流变学分析

不同辣椒添加量（5%、6%、7%、8%、9%）下样品分散体系的表观黏度随剪切速率变化的静态流变曲线见图2。

由图2可知，在较低的剪切速率下，表观黏度并没有显著的变化，这可能是由于在较低的剪切速率下，系统中存在着小分子、胶体颗粒以及凝聚态的固体颗粒，使得系统更加复杂而混乱[14]。黏度是体系流动时所表现出来的内摩擦力，是分子间作用力的宏观表现。剪切速率大于5 s-1，表观黏度随着剪切速率的增加而降低，存在剪切稀化现象，表现出剪切变稀的非牛顿流体假塑性流动特征。在低剪切速度下，系统中的分子处于混乱状态，而在较高剪切速率下，系统中的分子趋向于有序，系统的表观黏度也随之下降。剪切速率大于25 s-1时，表观黏度趋于稳定。这可能是由于在高剪切速率下，植物蛋白肉样品分散体系内溶胀交联状态的高分子以及聚集状态的胶体微粒受到破坏，分散为小分子和胶体粒子，体系分布较均匀，此时，植物蛋白肉样品分散体系剪切应变的稳定性较好。平稳时，各样品的表观黏度基本重合，流动性基本保持稳定。结果表明，辣椒的添加对植物蛋白肉的表观黏度无显著影响。

2.4  SEM扫描电镜

双螺杆挤压过程是一个“黑箱”，挤压过程中并不能完全观察到物料变化情况，也不能随时中断挤压取出样品[19]。因此，利用扫描电子显微镜对植物蛋白肉的形态进行观察。在挤压过程中，蛋白质在机械剪切力和高温作用下经历了分子链展开、团聚、交联，导致植物蛋白肉内部纤维结构的形成。不同辣椒添加量样品的扫描电镜图见图3。

由图3可知，每个样品表现出的微观结构都类似于动物肉的纤维结构。辣椒添加量越多，植物蛋白肉中孔洞越少，结构越紧密。随着辣椒添加量的增加，样品表面由凹凸不平逐渐变得平整，这是因为辣椒中含有一部分球蛋白，球蛋白在挤压过程中高级结构被破坏，蛋白质分子发生聚集和交联[18]，形成类似动物肉的纤维结构，使得植物蛋白肉有序的纤维结构更易形成。

2.5  电子舌分析

图4显示了每个植物蛋白肉样品的味道接近程度，在主成分分析图上，样品之间距离越大，表明样品之间的整体滋味差异越大；样品之间距离越小，表明样品之间的滋味越相似。第一主成分（PC1）与第二主成分（PC2）的贡献率分别为98.455%和0.847%，两者贡献率之和达到了99.302%，样品在电子舌主成分分析图上的区分指数达到96，表明PC1和PC2包含了原始数据的大多数信息，能够反映样品的整体信息。不同样品间较明显地分为了4个区域，9%和8%之间的距离相对较小。PCA结果说明基于电子舌滋味检验能有效区分5个样品。

不同样品酸味、甜味、苦味、咸味、鲜味5个滋味的排序见图5，电子舌传感器相对强度值存在明显差异，表明电子舌测试可有效地区分不同样品的滋味。

由图5可知，5个样品在ANS传感器上的响应强度无明显差异，在SCS、PKS、NMS、CTS、CPS、AHS传感器上的响应强度存在差异，表明5个样品在苦味、鲜味、咸味、酸味4个属性上存在差异，在甜味属性上没有明显差异。结果表明不同样品的酸味、咸味、鲜味、苦味4种味觉相对强度值从小到大的顺序为酸味排序：6%<8%<9%<7%<5%，咸味排序：6%<9%<8%<7%<5%，鲜味排序：6%<8%<9%<7%<5%，苦味排序：8%＜9%＜6%＜5%＜7%。

将每个含有大豆蛋白的样品与对照组进行比较，样品与对照组之间距离越近说明掩味效果越好，距离越远说明掩味效果越差。由图6可知，辣椒添加量为7%的样品和对照组之间的距离最小，说明该样品的掩味效果最好，即添加7%辣椒的配方样品对豆腥味的掩盖效果最好。添加8%辣椒的样品与对照组之间的距离最大，说明该样品的掩味效果最差，即添加8%辣椒的样品对豆腥味的掩盖效果最差。掩味效果从低到高依次为辣椒添加量8%<6%<9%<5%<7%。

3  结论

本研究将大豆分离蛋白、谷朊粉、花椒粉、味精、白砂糖、盐和不同添加量的辣椒进行高水分挤压，随着辣椒添加量的增加，植物蛋白肉的硬度先减小后增大，咀嚼性先增大后减小，组织化度先增大后减小，表观黏度没有明显变化。基于电子舌滋味检验能明显区分5个样品，7%辣椒添加量的样品的苦味最大，掩盖豆腥味的效果最好。综上分析，在植物蛋白肉挤压前添加花椒粉1%、味精1%、白砂糖0.5%、盐2%、辣椒7%掩盖豆腥味的效果最好，硬度为（11 236.81±199.20） gf，咀嚼性为（8 051.66±153.75） gf，组织化度为2.48±0.18。调味料的添加对植物蛋白肉的硬度、咀嚼性、组织化度都有明显的影响，且对豆腥味的掩盖效果明显。因此，调味料对植物蛋白肉中的不良风味有一定的掩盖作用，但对于储藏期、挥发性成分等的影响还需要深入研究。

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