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大豆分离蛋白在肉制品中的应用及使用方法
现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2021/12/9 10:19:34 关注：961 评论： 我要投稿
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大豆是我国的主要农作物之一，它不仅可用来提取食用油，而且其富含的大豆蛋白是一种重要的植物蛋白来源。食品加工领域常用的大豆蛋白种类有很多，比如大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白以及大豆组织蛋白等。其中大豆分离蛋白（soybean protein isolate，SPI）是一种以脱脂豆粕为原料，在低温条件下生产的全价蛋白，蛋白质含量高达 90%以上，SPI 具有不含胆固醇、营养丰富、价格低廉易获得、含人体所需的多种氨基酸的特点，可作为动物蛋白替代品应用至食品工业中，具有很大的发展潜力。
国外大豆分离蛋白生产工艺、技术发展很快，由萃取方法、到改性方法，已形成多系列的配方技术。按照产品的应用领域、产品性能不同，其萃取方式、改性方法均不同。由此生产出的产品广泛适于肉类、乳品类、轻化工类等领域的不同需求，真正体现大豆蛋白的高营养、高附加值特性。
然而天然的 SPI 难以满足食品工业生产的要求，SPI 在某些极端条件下容易变性，变性后的蛋白质会进一步形成水不溶的聚集体甚至沉淀，从而致溶解性变差。
SPI 可以与肉中的肌原纤维蛋白（myofibrillar pro－tein，MP）在一定温度条件下形成混合凝胶，研究表明天然的 SPI 与肉制品混合会使成品凝胶性下降，这是因为在肉制品生产中，中心温度在 70 ℃左右，7S 和11S 蛋白作为 SPI 中两种最重要的蛋白在此温度下还未变性，而此时 MP 已经到达变性温度，凝胶开始生成，凝胶形成过程中需要不断吸收水分，导致复合凝胶不仅结构疏松而且弹性不好，限制了 SPI 改善 MP凝胶质构相关性质的能力。对 SPI 进行改性处理，可以改善其功能性质，扩大其在肉制品生产加工中的应用范围。
01
改性大豆分离蛋白在肉制品加工中的主要功能特性[1]
MP 是肉制品生产加工中发挥主要功能的一种盐溶性蛋白质，可以赋予肉制品许多理想的理化特性。在食品工业生产中，SPI 不仅可以作为非功能性的填充物加入到肉制品中，也可利用其功能，作为一种添加剂和肌原纤维蛋白混合从而改善肉制品品质。
一、持水性
持水性是检测肉制品在生产加工中品质的重要性指标，因蛋白的三维网络结构可以锁住肌肉组织中的水分，且 SPI 肽链上的极性基团的亲水性可以在制作肉制品过程中保存肉的汁液，提高了肉制品的质量和生产率。
马宇翔等将 SPI 与盐溶肌肉蛋白制成混合凝胶，SPI 高温处理后，复合凝胶的超微结构变得粗糙但持水性显著提高。低场核磁共振技术可以研究混合蛋白的水分分布，添加了改性 SPI 和卡拉胶后的肉糜凝胶的水分损失率下降，提高了混合凝胶的持水性。
二、乳化性
乳化性及乳化稳定性是指水和油混合形成乳状液的能力，也是评价肉制品质的一个重要指标。SPI添加到肉制品中，可以防止肉糜制品中油脂的渗出，改善产品的组织结构，从而提高肉制品的乳化性。在加工肉制品中，改性后的 SPI 乳化效果可以得到增强，氮溶解指数（nitrogen soluble index，NSI） 决定其乳化性，当 NSI 为 80%时，有利于 SPI 在肉制品中乳化效果的改善。
何进武等将天然 SPI 和糖基化 SPI 添加到鲤鱼肌原纤维蛋白中，糖基化后的 SPI 处理与天然 SPI相比，明显提高了混合蛋白的乳化性。
江连洲等研究了经过超声处理后的 SPI 与猪肉 MP 混合后的乳化性变化，经过 400 W、20 min 处理后的复合体系乳化活性和乳化稳定性最好。
梁婧等研究了改性 SPI 与肌原纤维蛋白共混体系乳化性变化，结果显示热改性可以提高乳化活性，碱改性效果次之，但超声波和辐照改性效果不明显。经过 95 ℃高温改性处理后的 SPI，可以显著提高复合体系的乳化性。
三、凝胶性
在高压或高温环境中，肌原纤维蛋白分子先变性，然后再聚集成网络结构，水、脂肪被包裹起来，这就是凝胶形成的过程。在肌原纤维蛋白凝胶过程，交联混杂的蛋白质只能形成不具有弹性的蛋白质颗粒，只有蛋白有序地连接，形成的凝胶才能具有弹性。
猪肉宰杀后，过度的空气氧化会增大凝胶的孔隙，导致凝胶强度降低，猪肉持水性也会降低。SPI 受热可以形成凝胶，所以常常在肉制品中加入 SPI 从而改善肉制品的凝胶性。
Feng 等将经过 90 ℃高温处理后的 SPI 添加到肌原纤维蛋白中，结果显示 SPI 经过改性可以提高疏水作用力，与肌原纤维蛋白混合后，能够显著增强混合蛋白凝胶的弹性和硬度，未改性 SPI 则会使凝胶强度降低。
孟林研究了高压对 SPI 和氯化钾结合对低钠猪肉糜理化性质的影响，随着压力水平的增加，猪肉糜的硬度弹性以及蒸煮损失率显著增高，在 200 MPa达到最高，200 MPa 可以改善低钠猪肉糜制品的品质。
Jiang 等用 pH12 和 pH1.5 这种极端 pH 值环境处理 SPI 和肌原纤维蛋白混合凝胶，发现其硬度与添加了转谷氨酰胺酶的凝胶硬度相似，明显高于热处理的混合凝胶。
王博等将糖基化后的 SPI 与肌原纤维蛋白不同比例复配，结果表明，经过糖基化后的混合蛋白凝胶硬度和弹性都显著高于天然 SPI 混合蛋白，微观结构也要更加均匀致密，但白度值下降。
王玲娣用高温和转谷氨酰胺酶处理 SPI 然后与MP 制备混合蛋白凝胶，结果表明，转谷氨酰胺酶可以促进 SPI 和 MP 的交联，形成聚合物，有利于改善混合凝胶的弹性。
张明成研究了酶水解以及酶交联这两种方式共同处理 SPI，使其加入到肉糜中，结果表明先经过木瓜蛋白酶水解后再使用转谷氨酰胺酶交联的肉糜具有均匀的组织状态，加热后能形成致密的凝胶网络，产品的硬度、回复性和咀嚼性都明显增加。
02
改性大豆分离蛋白在肉制品中的应用[1]
改性SPI 应用于肉类制品中，可以增加风味、防止肉汁分离、改善肉制品的品质以及延长货架期等。
一、块肉制品
块肉制品通常指大块或整块的肉制品，但是其完整性在加工中容易受到破坏，通过添加改性 SPI，可以减少脱水收缩，改善组织特性，提高产品质量。使用改性 SPI 不仅可以因其优良的持水性和凝胶性保持块肉制品的外观和水分，还能利用其天然的抗氧化性作为涂层材料，延缓肉制品的氧化，延长食品的货架期的同时保持块肉制品的感官品质。
二、碎肉制品
肉饼、肉丸以及鱼糜制品等都属于碎肉制品，瘦肉与肥肉结合形成具有稳定性质的肉糜是决定其生产品质的关键。SPI 因为具有良好的吸水吸油性，可以将瘦肉和肥肉结合起来，提高营养价值和产品得率。周阳等在鱼丸制作过程中添加了蛋清粉和大豆分离蛋白粉，SPI 可以显著增强鱼丸凝胶强度及改善鱼丸品质。Li 等研究了大豆分离蛋白经高压处理后猪肉糜的色泽、乳化稳定性及流变性等变化，结果显示高压处理后的 SPI 可以改善猪肉糜的乳化特性。
三、乳化肉制品
乳化类肉制品主要指香肠、火腿等，SPI 可以和肉中的盐溶性蛋白特别是肌原纤维蛋白形成稳定的乳化体系。SPI 优良的乳化性质可以防止肉糜中脂肪聚集造成的油脂渗出，提高肉制品的保油性，赋予乳化香肠等产品优质的口感风味。Paglarini 等用经过超声改性后的 SPI、卡拉胶以及菊糖为原料制备法兰克福肠，结果显示改性后的 SPI 能够减少动物脂肪摄入并提升产品的口感。
四、仿肉制品
SPI 因为具有良好的乳化性和凝胶性常常作为一种替代动物蛋白的原料。SPI 通过挤压等过程，在多因素的综合作用下，蛋白质、脂肪以及碳水化合物会发生复杂的变化，从而可以模仿天然肉的口感及风味。因其营养价值高且风味独特，深受素食主义者喜爱。莫重文研究了利用分子重组技术使大豆蛋白质构化，结果显示蛋白能够具有瘦肉状的纤维组织结构，制成的仿肉食品口感好，货架期长达 6 个月以上。
03
大豆分离蛋白的使用方法[2]
大豆分离蛋白在各种组合使用方法中，已被大多数厂家广泛接受，尤其是斩拌机法最受欢迎，主要原因是其功能多，且制造过程较具伸缩性。今就其应用，比较以下几种应用方法的优缺点。
一、复水法
先将大豆分离蛋白同4～5倍的冰水放入斩拌机内用高速斩拌1～2min，然后，再加入瘦肉、冰水、多聚磷酸盐和食盐，以高速斩拌2min，以抽取盐溶性肉蛋白，此时温度刚好控制在2～4℃ ，因为在此温度下是盐溶性蛋白抽取之最适当温度，盐溶性蛋白抽取后，再加入肥膘和冰水，继续斩拌2min，此时温度应在6～8℃ 左右，这是最普遍的方法。
二、凝胶法
先将大豆分离蛋白用4倍水，用斩拌机高速乳化后待用，再视其需要量和瘦肉一同加入斩拌，其他步骤和上述复水法相同，另外凝胶法可储藏在冷藏库备用，虽然分离蛋白在冷藏室可存放2～3d，但是，容易产生酸败和容易滋长细菌，建议尽快用完。
三、注射法
不超过6 cm 的小型块肉可以将大豆分离蛋白使用滚揉的方法添加，而对于一些质量较大的肉制品可以采用注射的方式，将改性 SPI 溶于盐水中，再将溶液注射到肉块中，腌制液就可以均匀地在肉块中分散，缩短腌制时间的同时提高产品得率。
四、乳化油法
利用分离蛋白生产乳化油之原料，可以利用鸡皮、肥膘、牛油、大豆油和猪皮等作原料。制造乳化油之方法，最主要是用斩拌机将分离蛋白复水后再加入油，继续斩拌成乳化油后再备用。在乳化产品生产过程中，乳化油在盐溶性肉蛋白被抽取后加入，较凝胶法复杂些，但是乳化油加工及添加适当，不仅可以降低产品成本，还可增加产品香度和柔韧性。
五、干加法
此法使用方法简单，先将分离蛋白加入瘦肉里，稍做斩拌，再加4倍水，斩拌1～2min 再加入多聚磷酸盐、冰水和食盐，继续斩拌2min，其步骤与上相同。但也有直接将分离蛋白与淀粉等干物质最后加入斩拌的方法。此法固然便捷，但因大豆分离蛋白未能完全复水，功能也未能完全发挥，所做产品在配方相同条件下会较软，吸水性和保油性都会较差，因此不建议采用此法。又例如：将分离大豆蛋白和瘦肉一起加，但没有复水，此效果既不能将大豆分离蛋白有适当复水，又影响盐溶性蛋白的抽取，所制造产品会更软。因此，复水和添加步骤也影响最终产品的品质。
由于分离蛋白本身性能的影响，遇盐会发生一定的可逆反应，减弱其乳化特性、保油性、持水性的性能。故不论使用何种方法来生产乳化肉制品，要使大豆分离蛋白能发挥最大的功能性，必须将大豆分离蛋白完全复水。
END
引用资料：
[1] 耿亚鑫，陈金玉，张坤生，等. 改性大豆分离蛋白在肉制品中的应用研究进展[J]. 食品研究与开发，2021，42（18）：159- 165.
[2] 食品论坛网友“水煮人”
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| 文章作者：耿亚鑫等 食品研发与生产 文章编辑：一米优讯 |
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