袁 麗，孔云菲，賈世亮，石 彤，勵(lì)建榮，包玉龍,，高瑞昌,

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.浙江工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310014；3.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121013）

我國(guó)是肉制品消費(fèi)大國(guó)，其中肉糜類(lèi)制品種類(lèi)繁多，消費(fèi)者需求較大。肉糜制品包括魚(yú)糜及畜禽肉糜制品，是指將原料肉絞碎后，加入其他的添加物和調(diào)料，經(jīng)特定工藝成型、熟制等工序制成的一類(lèi)肉制品。其食用品質(zhì)主要包括色澤、質(zhì)地、風(fēng)味、多汁性等，受到原料肉的種類(lèi)、體系pH值、離子強(qiáng)度、斬拌乳化方式和外源添加物等因素影響，其中外源添加物通常包括淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)成分等。外源蛋白質(zhì)根據(jù)來(lái)源主要可分為動(dòng)物源蛋白和植物源蛋白。隨著人們對(duì)蛋白質(zhì)的需求增加，肌肉蛋白作為蛋白質(zhì)主要來(lái)源有賴(lài)于大規(guī)模發(fā)展畜牧業(yè)，這會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題，同時(shí)肌肉蛋白的過(guò)量攝取伴隨著膽固醇和飽和脂肪酸攝入過(guò)多的風(fēng)險(xiǎn)，不符合當(dāng)代的健康消費(fèi)觀念。而生產(chǎn)植物蛋白部分替代肌肉蛋白可以減少碳排放，且植物蛋白配料中膽固醇和飽和脂肪酸等成分含量較低。因此，植物蛋白領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)發(fā)展迅速，特別是替代傳統(tǒng)肉類(lèi)和乳制品的新產(chǎn)品研發(fā)[1]。

為了減少肉類(lèi)的消費(fèi)，植物基蛋白被用來(lái)模擬肉類(lèi)的質(zhì)構(gòu)和蒸煮特性[2]，然而，單純的植物蛋白大多是不完全蛋白質(zhì)，缺乏某些人體必需的氨基酸，消化利用率低，同時(shí)還存在口感、風(fēng)味欠佳問(wèn)題[3]。動(dòng)物蛋白和植物蛋白各具優(yōu)劣的特點(diǎn)催生了所謂“Meat Hybrid”（即融合肉）[4]，具體是指在傳統(tǒng)肉制品中用植物蛋白部分替代肌肉蛋白，同時(shí)盡量保持肉類(lèi)特有的功能和感官特性，符合我國(guó)實(shí)施的“中國(guó)特色雙蛋白工程”。然而，目前植物蛋白部分替代肉類(lèi)蛋白的新型產(chǎn)品配方、工藝上依然存在諸多問(wèn)題。本文綜述近年來(lái)植物蛋白在肉糜制品中的作用機(jī)制及其應(yīng)用研究進(jìn)展，以期為新型產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)提供參考。

1 植物蛋白概述

植物蛋白來(lái)源主要有大豆、豌豆、鷹嘴豆等豆類(lèi)，油菜籽、花生、芝麻、核桃等油料種子，大米、小米、玉米、小麥等谷類(lèi)，另外還有苜蓿葉、長(zhǎng)萼堇菜葉、金花菜葉等植物[5-6]。來(lái)源不同的植物蛋白成分組成存在較大差異，其中蛋白含量比較高的有大豆、豌豆、小麥等，依據(jù)溶解特性大致可以分為四大類(lèi)：白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白[7]（表1）。Li等[6]分析指出，植物蛋白配料的溶解性受到來(lái)源和制備工藝等影響，例如，已有的研究報(bào)道中豌豆蛋白的溶解度可以從幾乎不溶到完全水溶，溶解度差異變化可能與不同的蛋白組分（清蛋白、球蛋白）以及提取方法中不同的pH值等有關(guān)。類(lèi)似地，該研究也總結(jié)了常見(jiàn)植物蛋白配料乳化活性、持水性及持油性的差異，同樣發(fā)現(xiàn)這些功能特性受到來(lái)源和制備方法的影響較大。植物蛋白原料作為配料加入產(chǎn)品時(shí)，其組成、等電點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、溶解性、乳化性、發(fā)泡性和持水性等是需要考慮的特性[21]。研究表明，植物蛋白中清蛋白和球蛋白的功能特性差異較大，清蛋白在很寬的pH值范圍內(nèi)溶解度都很好，而球蛋白溶解性隨pH值的變化則呈現(xiàn)出V型變化趨勢(shì)，往往只在偏極端pH值環(huán)境溶解性良好[22-23]。因此，植物蛋白配料可以借鑒乳配料，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景所需的功能特性進(jìn)行細(xì)分。為了滿(mǎn)足蛋白質(zhì)食品市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展，需要開(kāi)發(fā)新的植物蛋白資源，也可以改進(jìn)當(dāng)前植物蛋白的功能特性。目前，肉制品中最常添加的植物蛋白來(lái)自大豆、豌豆和小麥，其他包括鷹嘴豆、馬鈴薯、玉米、油菜、大米等也越來(lái)越受到重視。而植物蛋白改性方面，目前常用的改性方法包括物理法（熱處理、電子輻照、高壓處理等）、化學(xué)法（糖基化、磷酸化、脫酰胺等）、酶法（堿性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶等）等，利用上述方法引起蛋白質(zhì)化學(xué)、結(jié)構(gòu)等理化特性的變化，以期提高蛋白質(zhì)的功能特性[24]。

表1 植物蛋白來(lái)源及成分Table 1 Sources and components of plant protein

2 植物蛋白對(duì)肉糜制品品質(zhì)特性的影響

植物蛋白加入到肉品體系中可能會(huì)影響肉制品質(zhì)構(gòu)、保水性、顏色、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)，其中植物蛋白與肌肉蛋白的相互作用對(duì)上述影響具有關(guān)鍵的調(diào)控作用。根據(jù)Flory-Huggins理論，2 種蛋白質(zhì)的相互作用可以看作溶劑（主要蛋白）和溶質(zhì)（次要蛋白）的相互作用。典型的蛋白質(zhì)相互作用包括靜電力、氫鍵、疏水相互作用、溶劑效應(yīng)、反離子效應(yīng)和熵效應(yīng)等，而自由能的變化是2 種蛋白質(zhì)兼容性的決定因素[25]。植物蛋白與肌肉蛋白復(fù)配，可能出現(xiàn)相容（圖1A）或不相容的情況（圖1B、C）。相容情況下，植物蛋白與肌肉蛋白之間達(dá)到共溶的狀態(tài)，二者之間不存在明顯的排斥或吸引，有利于持水性和基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)；不相容情況下，植物蛋白與肌肉蛋白聚集（圖1C）或發(fā)生相分離（圖1B），二者之間存在吸引或排斥的相互作用，導(dǎo)致肌肉蛋白無(wú)法形成良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)肉制品結(jié)構(gòu)有削弱作用[26]。通過(guò)優(yōu)化蛋白質(zhì)之間的相互作用，可以制備出蛋白膜、蛋白膠、蛋白顆粒、蛋白纖維等一系列復(fù)合材料，經(jīng)過(guò)改性的植物蛋白配料可以更好地模擬肉制品的組織結(jié)構(gòu)，而擠壓法生產(chǎn)的質(zhì)構(gòu)化植物蛋白已經(jīng)在模擬肉制品/混合肉制品上廣泛應(yīng)用（圖1D）。

圖1 植物蛋白與肌肉蛋白的相互作用示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the interaction between plant and muscle proteins

2.1 凝膠特性

凝膠特性直接關(guān)系到肉糜制品的持水性、彈性和黏結(jié)性等組織特性，是評(píng)價(jià)肉糜制品品質(zhì)的重要 指標(biāo)[27]。凝膠強(qiáng)度取決于肉糜中肌球蛋白的含量，高鹽濃度可促進(jìn)肌球蛋白從肌原纖維網(wǎng)絡(luò)中溶出[28]，而加熱使得肌球蛋白變性聚集形成凝膠。同時(shí)，肌球蛋白也是良好的乳化劑，可以促進(jìn)肉糜制品中油脂的乳化，更好地促進(jìn)體系的均一穩(wěn)定性。一些植物蛋白因其本身具有膠凝性和乳化特性，也可以充當(dāng)肉類(lèi)加工中的黏合劑或填充劑，適量加入可以在一定程度上改善肉糜凝膠特性。如Rawdkuen等[29]發(fā)現(xiàn)，添加1%～3%大豆分離蛋白的魚(yú)糜凝膠破斷力和破斷距離均有所增加，可能是由于非肌肉蛋白的填充效應(yīng)或形成相互滲透的網(wǎng)絡(luò)。Oujifard等[30]報(bào)道，隨班巴拉花生蛋白添加量的增加，混合魚(yú)糜經(jīng)65 ℃/30 min＋90 ℃/20 min加熱后制得凝膠的凝膠強(qiáng)度顯著增加而不改變感官性能，可能是由于班巴拉花生蛋白在一定程度上抑制了魚(yú)糜內(nèi)源蛋白酶的活性。

然而，植物蛋白的過(guò)量添加則起相反的效果，如Luo Yongkang等[31]發(fā)現(xiàn)，隨著魚(yú)糜凝膠中大豆分離蛋白含量從10%增加至40%，魚(yú)糜凝膠的破斷力和破斷距離減小，可能是由于總蛋白質(zhì)含量相同的情況下，添加植物蛋白會(huì)稀釋肌肉蛋白質(zhì)，這可能通過(guò)延遲肌原纖維蛋白的交聯(lián)干擾連續(xù)基質(zhì)的形成。楊珊珊[32]報(bào)道，隨組織化小麥蛋白含量的不斷增大，雞肉糜硬度不斷降低，5%和20%小麥蛋白對(duì)硬度的影響無(wú)顯著差異，但當(dāng)小麥蛋白添加量增加到35%則顯著降低，可能與組織化小麥蛋白的空間結(jié)構(gòu)造成其有很好的保水作用有關(guān)，當(dāng)添加量為50%和65%時(shí)硬度沒(méi)有繼續(xù)顯著降低。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，凝膠強(qiáng)度先增加后降低，在2 g/100 g（基于櫛孔扇貝肉糜的濕質(zhì)量）大豆分離蛋白添加量下，櫛孔扇貝肉糜凝膠強(qiáng)度最高，這是由于其在櫛孔扇貝內(nèi)收肌肉糜中填補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙，加強(qiáng)了熱誘導(dǎo)凝膠結(jié)構(gòu)，提高了凝膠強(qiáng)度，而過(guò)量的大豆分離蛋白稀釋了櫛孔扇貝肉糜的蛋白質(zhì)濃度，對(duì)櫛孔扇貝內(nèi)收肌凝膠強(qiáng)度的改善效果變差[33]。因此植物蛋白用量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致肉糜蛋白含量的相對(duì)下降，從而干擾凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，導(dǎo)致肉糜制品質(zhì)感下降。

2.2 持水性

持水性是肉制品的重要品質(zhì)指標(biāo)之一，不僅影響肉制品的外觀和質(zhì)量，也會(huì)影響肉制品的多汁性。植物蛋白的加入通常會(huì)影響肉糜制品的持水性。具有高保水性的蛋白質(zhì)添加劑可能會(huì)吸收水分，尤其是當(dāng)它們發(fā)生凝膠化時(shí)吸水作用更強(qiáng)。研究[34]發(fā)現(xiàn)，花生分離蛋白添加量達(dá)到1.5%時(shí)，魚(yú)糜具有更高的持水能力。另一項(xiàng)研究也表明，隨著花生分離蛋白含量的增加，凝膠持水性提高，這是由于花生分離蛋白能夠結(jié)合水，從而在混合凝膠基質(zhì)中保留更多的水[30]。徐晨等[35]通過(guò)添加適量的小麥蛋白、大豆分離蛋白和花生分離蛋白改善了小龍蝦丸的持水性，這可能是由于植物蛋白本身具有一定的吸水性，且在和蝦肉自身所含的蛋白相互交聯(lián)后形成更緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了小龍蝦丸凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得小龍蝦丸中的自由水被空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)鎖住，流動(dòng)性減弱，進(jìn)而持水性提高。劉驍?shù)萚36]研究發(fā)現(xiàn)，添加鷹嘴豆分離蛋白可以降低水分的自由度，且鷹嘴豆分離蛋白本身具有一定親水性，與魚(yú)丸蛋白相互作用將水分子鎖在魚(yú)丸凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而加強(qiáng)對(duì)水的吸附能力，有效提高低鹽魚(yú)丸的保水性。當(dāng)米渣蛋白添加量低于1%時(shí)，一部分米渣蛋白填充到魚(yú)糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)孔隙中，且米渣蛋白本身具有一定持水能力，因此魚(yú)糜凝膠的持水力呈升高趨勢(shì)；但隨著米渣蛋白的添加量繼續(xù)增大，過(guò)量的米渣蛋白填充到魚(yú)糜凝膠網(wǎng)絡(luò)中，可能會(huì)破壞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，另外，所含的不溶性谷蛋白可能阻礙肌原纖維蛋白之間的交聯(lián)，從而減弱其截留水的能力[37]。添加植物蛋白會(huì)使混合凝膠持水性增加的趨勢(shì)表明，在混合分子基質(zhì)中更利于截留水分子，并且更高的添加量促進(jìn)了對(duì)水分子的截留。

2.3 色澤

植物蛋白的加入會(huì)影響肉糜制品的色澤。大部分植物蛋白本身的顏色會(huì)對(duì)肉糜制品的顏色產(chǎn)生影響甚至完全掩蓋。Kudre等[38]研究表明，添加黑豆分離蛋白和綠豆分離蛋白均會(huì)因難以清除的棕色或黑色色素降低魚(yú)糜凝膠白度，并且添加黑豆分離蛋白的魚(yú)糜凝膠白度低于添加綠豆分離蛋白的魚(yú)糜凝膠，這可能是2 種分離蛋白種皮或蛋白粉中色素的差異引起的。加入鷹嘴豆分離蛋白也會(huì)降低魚(yú)丸白度[36]。Mi Hongbo等[33]將大豆分離蛋白與谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶聯(lián)合添加至櫛孔扇貝凝膠中也導(dǎo)致白度下降。肖旭華[37]認(rèn)為，魚(yú)糜凝膠色澤的變化可能與米渣蛋白本身色澤有關(guān)，添加較少量米渣蛋白對(duì)魚(yú)糜凝膠的色澤無(wú)顯著影響，但當(dāng)添加量增大時(shí)，其累積顏色導(dǎo)致魚(yú)糜凝膠的色度下降。在鴨肌原纖維蛋白中添加豌豆分離蛋白后表現(xiàn)出更高的亮度值（L*），且隨添加量增多，凝膠的紅度值（a*）降低、黃度值（b*）增加、白度降低，這主要是由于豌豆分離蛋白粉中含有酚類(lèi)物質(zhì)，如花青素、黃酮醇，為其提供了淡黃色，從而導(dǎo)致混合凝膠的白度降低[39]。栗俊廣等[40]報(bào)道，豬肉糜凝膠色澤隨著鷹嘴豆分離蛋白添加量的增加而逐漸變黃，可以顯著改善豬肉糜凝膠的色澤。因此，生產(chǎn)中可根據(jù)產(chǎn)品對(duì)色澤的實(shí)際需要來(lái)選擇植物蛋白種類(lèi)及含量，可通過(guò)添加可食用色素來(lái)模擬肉色，如甜菜紅、高粱紅、大豆血紅蛋白等[41]。

2.4 風(fēng)味

風(fēng)味是決定肉類(lèi)可接受性的最重要的品質(zhì)屬性之一，而植物蛋白的加入會(huì)影響肉糜制品的風(fēng)味，如它們本身的草味或豆味以及苦味和澀味等異味，這是限制植物蛋白在生產(chǎn)中應(yīng)用的主要原因[41]。大豆系植物蛋白通常有豆腥味。據(jù)報(bào)道，在香腸中加入7.5%和10%的大豆分離蛋白可通過(guò)感官評(píng)定鑒定出來(lái)，而在5%的添加水平下沒(méi)有鑒定出豆類(lèi)風(fēng)味[42]。研究表明，有超過(guò)20 種揮發(fā)性化合物與大豆風(fēng)味有關(guān)，這些化合物主要分為脂肪醛類(lèi)、脂肪醇類(lèi)、脂肪酮類(lèi)、呋喃類(lèi)、呋喃衍生物和芳香族化合物，這種不良的氣味不同程度地（加熱方法影響較大）對(duì)肉糜制品的風(fēng)味產(chǎn)生不良影響[43]。而小麥系植物蛋白的面筋味較容易掩蓋。通過(guò)添加酵母提取物或一些其他天然提取物與香辛料復(fù)配，模擬肉類(lèi)中的風(fēng)味來(lái)掩蓋植物蛋白本身的異味[41]。植物蛋白作為肉糜制品的副原料，雖然在風(fēng)味方面尚存在不足，但可通過(guò)工藝處理和掩蓋等方法來(lái)消除不良影響。

目前，植物蛋白基食品的風(fēng)味改善主要包括以下方法：1）選擇風(fēng)味令人愉悅、異味較輕的蛋白分離物或水解物，優(yōu)化中間工藝（蛋白質(zhì)提取、純化、功能化等）及最終加工成型技術(shù)（濕法擠壓、3D打印等[44]）；2）選擇有針對(duì)性的、可控的蛋白質(zhì)水解和發(fā)酵技術(shù)，包括使用特定的食品級(jí)酶（如風(fēng)味蛋白酶）、細(xì)菌（如乳酸）[45]、 霉菌（如曲霉）[46]等；3）通過(guò)添加還原糖或增加氨基酸添加水平在生產(chǎn)肉類(lèi)似物的過(guò)程中產(chǎn)生風(fēng)味，有助于促進(jìn)美拉德衍生風(fēng)味化合物的形成（這些化合物能產(chǎn)生愉悅的味道）；4）如果無(wú)法通過(guò)工藝消除或減少蛋白質(zhì)上附著的異味，可以嘗試掩蓋它們，如苦味抑制劑已經(jīng)成功用于掩蓋味道，但掩蓋氣味更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樽?終的香氣是由許多不同類(lèi)型的受體產(chǎn)生的生理信號(hào)共同決定[47]；5）添加香料，或通過(guò)腌制和調(diào)味料來(lái)改善植物產(chǎn)品的風(fēng)味；6）通過(guò)調(diào)整食物基質(zhì)掩蓋異味，因?yàn)轱L(fēng)味感知取決于食物質(zhì)地；7）分子育種可以作為應(yīng)對(duì)未來(lái)風(fēng)味挑戰(zhàn)的核心策略，新的基因型育種方法可以降低異味刺激物的濃度，有助于減少有害化合物含量[48]。

2.5 營(yíng)養(yǎng)

植物蛋白與動(dòng)物蛋白在氨基酸模式與蛋白質(zhì)消化率上存在較大差異，植物蛋白往往以聚集體形式存在，且由于存在酶抑制劑、細(xì)胞壁等成分，可能會(huì)限制消化酶的作用而使消化率降低。此外，氨基酸組成方面，豆類(lèi)蛋白的含硫氨基酸與谷物蛋白的賴(lài)氨酸含量均低于動(dòng)物蛋白，而且植物蛋白配料的生產(chǎn)往往涉及更多的處理，從而可能導(dǎo)致必需氨基酸發(fā)生修飾，降低其生物利用度，因而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較低[49]。在肉糜制品中加入植物蛋白可以通過(guò)動(dòng)物蛋白和植物蛋白的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)氨基酸互補(bǔ)，使?fàn)I養(yǎng)更加均衡，滿(mǎn)足人類(lèi)的健康膳食要求。植物蛋白肉制品可以通過(guò)改變?cè)辖M合、添加營(yíng)養(yǎng)素強(qiáng)化劑，提供與動(dòng)物肉相近的微量營(yíng)養(yǎng)素指標(biāo)。有研究表明，植物蛋白加入肉糜中會(huì)降低消化率[50]，可能與消化酶非特異性結(jié)合到植物蛋白配料中的膳食纖維上有關(guān)[51]。蛋白質(zhì)消化率的減小不僅降低了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還可能造成潛在毒性，未被消化吸收的蛋白、肽類(lèi)可能進(jìn)入大腸并被微生物群利用而轉(zhuǎn)化為一些具有誘變毒性的化合物，如生物胺、氨、甲酚和吲哚等。然而，Belobrajdic等[52]研究表明，當(dāng)食物中存在膳食纖維時(shí)，未消化的蛋白進(jìn)入大腸后促進(jìn)了腸道中益生菌的生長(zhǎng)。植物蛋白配料中通常含有較為豐富的膳食纖維，因而植物蛋白加入肉制品中可能有益于改善腸道健康。

植物蛋白對(duì)肉糜制品品質(zhì)影響的部分研究如表2所示。

表2 植物蛋白對(duì)肉糜制品品質(zhì)影響的研究進(jìn)展Table 2 Recent progress in understanding the effects of plant proteins on the quality of meat products

4 結(jié)語(yǔ)

植物蛋白來(lái)源豐富多樣，結(jié)構(gòu)特性也較復(fù)雜，對(duì)肉制品品質(zhì)影響也存在顯著差異。另外，對(duì)于植物蛋白改性的技術(shù)也不斷擴(kuò)展，為其在肉制品中的應(yīng)用提供了更為豐富的形式。隨著消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康和生態(tài)環(huán)境的關(guān)注日益增加，植物蛋白資源的開(kāi)發(fā)利用擁有了更加廣闊的市場(chǎng)前景和科學(xué)研究?jī)r(jià)值。然而，現(xiàn)有植物蛋白的應(yīng)用研究仍然面臨一些挑戰(zhàn)和機(jī)遇：1）更多的植物蛋白資源有待挖掘和開(kāi)發(fā)，篩選并評(píng)估新型植物蛋白改善動(dòng)物肉糜類(lèi)制品凝膠化特性和質(zhì)構(gòu)特性的能力，挖掘出效果顯著的植物蛋白；2）已有的植物蛋白可以通過(guò)改性進(jìn)一步提升其功能特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善復(fù)合產(chǎn)品的風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)；3）現(xiàn)有的植物蛋白配料進(jìn)一步細(xì)化分類(lèi)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)不同的植物蛋白配料；4）肉制品中添加植物蛋白，除了考慮植物蛋白原料本身的功能特性，還需要結(jié)合肉制品的品質(zhì)形成機(jī)制進(jìn)行配方和工藝設(shè)計(jì)；5）植物蛋白-動(dòng)物蛋白復(fù)配的食品，其營(yíng)養(yǎng)健康特性也有待進(jìn)一步闡明。