乳清分离蛋白-葡萄籽油高内相乳液替代猪脂肪对肉糕品质特性的影响

郭兵兵1,陈思贤1,肖渝珈1,王桥意2,李紫琳2,陈 妍1,田明江1,卢轶涵1,王志雄1,侯温甫1,3,艾有伟1,3,*

(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院,大宗粮油精深加工教育部重点实验室,农产品加工与转化湖北省重点实验室,粮食储运国家工程研究中心,湖北 武汉 430023;2.武汉轻工大学生命科学与技术学院,湖北 武汉 430023;3.湖北省荆楚特色食品产业技术研究院,湖北 荆州 434000)

摘 要:以不同比例乳清分离蛋白-葡萄籽油高内相乳液(high internal phase emulsions,HIPEs)替代肉糕中猪脂肪,系统研究其对肉糕品质特性、微观结构、流变学特性和肌原纤维蛋白二级结构等指标的影响。结果表明,随着HIPEs替代比例的增大,肉糕蒸煮损失率增大之后下降并趋于平缓,当HIPEs替代比例为75%~100%时,肉糕蒸煮损失率与对照组相比无显著差异。硬度、咀嚼性和胶着性均呈先降后升趋势,内聚性无显著变化。感官评价结果表明,各实验组评分均高于对照组,其中HIPEs替代比例75%时分值最高。观察微观结构可知,HIPEs替代比例75%有利于肉糕中油相液滴的均匀分布。各组流变学特性参数储能模量和损耗模量均有所降低,但整体保持良好的弹性特征。进一步结合肌原纤维蛋白二级结构、溶解度、分子间作用力等分析,结果表明,以HIPEs替代猪脂肪对肌原纤维蛋白特性和结构均产生一定影响,适当比例HIPEs替代后肌原纤维蛋白结构稳定,而完全替代猪脂肪则会导致肌原纤维蛋白聚集等问题。

关键词:肉糕;高内相乳液;脂肪替代;品质特性;肌原纤维蛋白结构

收稿日期:2025-05-20

基金项目:校企合作项目(whpu-2024-kj-568)

第一作者简介:郭兵兵(2004—)(ORCID: 0009-0008-3999-0220),女,本科生,研究方向为食品科学。E-mail: 2813234971@qq.com

*通信作者简介:艾有伟(1986—)(ORCID: 0009-0002-5252-5450),女,高级实验师,硕士,研究方向为农产品精深加工与高值化利用。E-mail: aywlingyun@126.com

Effects of Replacing Pork Fat with Whey Protein Isolate-Grape Seed Oil High Internal Phase Emulsion on the Quality Characteristics of Steamed Pork Patty

GUO Bingbing1, CHEN Sixian1, XIAO Yujia1, WANG Qiaoyi2, LI Zilin2, CHEN Yan1, TIAN Mingjiang1,LU Yihan1, WANG Zhixiong1, HOU Wenfu1,3, AI Youwei1,3,*
(1. National Engineering Research Center of Grain Storage and Logistics, Hubei Key Laboratory for Processing and Transformation of Agricultural Products, Key Laboratory for Deep Processing of Major Grain and Oil, Ministry of Education, School of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China; 2. School of Life Science and Technology, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China; 3. Hubei Jingchu Specialty Food Industry Technology Research Institute, Jingzhou 434000, China)

Abstract: In this study, the effects of replacing different proportions of pork fat with a whey protein isolated-grape seed oil high internal phase emulsion (HIPE) on the quality characteristics, microstructure, and rheological properties and myofibrillar protein secondary structure of steamed pork patty were systematically investigated. The results showed that with increasing level of HIPE replacement, the cooking loss of meat cake increased, then decreases and finally tended to level off. There was no significant difference in cooking loss between the 75%-100% replacement and control groups. Hardness,chewiness, and adhesiveness all first decreased and then increased, while cohesiveness showed no significant change.Sensory evaluation revealed that all experimental groups scored higher than did the control group, with the 75% substitution group achieving the highest rating. Microstructural analysis demonstrated that 75% HIPE substitution promoted the uniform distribution of oil droplets within steamed pork patty. Although the rheological properties decreased across all groups, the elastic characteristics were well maintained. Further analysis of the secondary structure, solubility of myofibrillar protein,and intermolecular forces of steamed pork patty revealed that HIPE substitution had certain effects on the characteristics and structure of myofibrillar protein. An appropriate level of HIPE substitution was beneficial for the stability of myofibrillar protein, while 100% HIPE substitution caused myofibrillar protein aggregation.

Keywords: steamed pork patty; high internal phase emulsion; fat substitution; quality characteristics; myofibrillar protein structure DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250520-159

中图分类号:TS251.1

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2026)04-0016-08

引文格式:

郭兵兵, 陈思贤, 肖渝珈, 等. 乳清分离蛋白-葡萄籽油高内相乳液替代猪脂肪对肉糕品质特性的影响[J]. 肉类研究,2026, 40(4): 16-23. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250520-159. http://www.rlyj.net.cn

GUO Bingbing, CHEN Sixian, XIAO Yujia, et al. Effects of replacing pork fat with whey protein isolate-grape seed oil high internal phase emulsion on the quality characteristics of steamed pork patty[J]. Meat Research, 2026, 40(4): 16-23.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250520-159. http://www.rlyj.net.cn

肉糕是一种传统地方特色食品,其口感鲜美,深受广大消费者的喜爱。按制作工艺分类,肉糕可大致分为北派和南派[1],传统猪肉糕中添加较高比例猪脂肪,而动物脂肪因饱和脂肪酸含量较高及与慢性病的关联性[2-4],难以满足现代消费者对健康膳食的需求。但动物脂肪对肉制品的质地、多汁性和风味具有不可替代的作用[5],若简单以植物油脂直接替代则易导致乳化体系崩塌,出现质构松散等问题[6-7]。高内相乳液(high internal phase emulsions,HIPEs)是指分散相体积分数在74.05%以上的乳液[8],当分散相体积分数达到74.05%的临界值时,分散相液滴将紧密堆积成相互连接的球形;进一步增大分散相体积分数,液滴将相互挤压、变形为多边形,此时的乳液即HIPEs[9-10]。近年来,HIPEs因其高负载力和特殊流变学行为在食品、化妆品、组织工程、制药和石油工业领域成为研究热点[11-12]。此外,植物基油脂因其可持续性和健康属性受到广泛关注,其中葡萄籽油含有高不饱和脂肪酸及丰富的多酚类物质[13-14]、多种生物活性成分,具有广泛的生理活性和保健功能,使其成为替代传统饱和油脂的潜力候选。

本研究以前期制备得到的稳定性、流变学特性良好的乳清分离蛋白-葡萄籽油HIPEs替代猪脂肪,模拟动物脂肪的润滑性与可塑性,以解决植物油脂在肉糜体系中分散不均、持油性差等问题,研究以不同比例HIPEs替代猪脂肪对肉糕的品质特性、微观结构、流变学特性和肉糕中肌原纤维蛋白二级结构等指标的影响。本研究旨在降低肉糕的猪脂肪占比,以期为动物脂肪替代提供新的解决路径,实现脂肪营养结构的精准调控,为HIPEs应用于肉糜及其制品的生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乳清分离蛋白(食品级)(生产日期:2024年2月16日)美国Hilmar公司;葡萄籽油(生产日期:2024年11月9日)河北丝路晨光油脂有限公司;玉米淀粉、白胡椒粉、料酒、猪瘦肉(白条猪冷鲜里脊肉)、猪脂肪(冷鲜猪背膘肉) 市购。

L-酪氨酸、戊二醛、溴化钾、三氯乙酸、氯化钠、氯化钾(均为分析纯) 国药集团化学试剂有限公司;干酪素(生物试剂) 北京奥博星生物技术有限责任公司;福林酚、无水碳酸钠、盐酸、无水磷酸二氢钠、无水磷酸氢二钠、氢氧化钠、冰乙酸、三水合碳酸钠、葡萄糖、羧甲基纤维素钠、四水合酒石酸钾钠、苯酚、无水亚硫酸钠(均为分析纯) 成都市科隆化学品有限公司;0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.4) 福州飞净生物科技有限公司;0.01 g/100 mL尼罗红染液(溶于异丙醇) 西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;β-巯基乙醇(分析纯) 上海化学试剂有限公司;考马斯亮蓝阿拉丁试剂(上海)有限公司。

1.2 仪器与设备

FV1200激光共聚焦显微镜 日本Olympus公司;NICOLET 6700傅里叶变换红外光谱仪 美国Thermo公司;Kinexus多功能流变仪 上海耐驰科学仪器商贸有限公司;F-4600荧光分光光度计 日本Hitachi公司;V-1100D紫外分光光度计 上海美谱达仪器厂;HBM-400D系列样品均质机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;FC5515R台式高速冷冻离心机 美国Ohaus公司;TA.TOUCH质构仪 上海保圣实业发展有限公司;JR05-300食品加工器(绞肉机) 浙江苏泊尔股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 HIPEs的制备

将2.0 g/100 mL乳清分离蛋白水溶液于5 000 r/min均质2 min,将葡萄籽油于5 000 r/min均质2 min,随后将制得的油相(葡萄籽油)滴加到占油相体积1/3的水相(乳清分离蛋白水溶液)中,再以15 000 r/min均质2 min,形成乳清分离蛋白-葡萄籽油HIPEs,4 ℃保存备用。

1.3.2 肉糕的制备

参照赵丽艳等[15]的方法,稍作修改。猪瘦肉和猪脂肪分别切成长、宽、高分别约为1 cm的小块,猪瘦肉中加入2.5%的盐,腌制5 h。根据肉糕制备所需原辅料配方(猪瘦肉150 g、猪脂肪75 g、玉米淀粉39.70 g、冰屑59.63 g、白胡椒0.64 g、料酒10 g)混匀,开启绞肉机,2档处理10 s,添加HIPEs,同等档位下处理3 s以混匀物料。将处理好的肉糜装入10 cm×6 cm×3 cm的不锈钢模具中,抹平肉糜上表面,蒸制30 min熟化定型,冷却后于4 ℃冷藏备用。其中,实验组分别以1.3.1节方法制备得到的HIPEs替代质量分数25%、50%、75%、100%的猪脂肪。

1.3.3 肉糕蒸煮损失率测定

将1.3.2节已混匀物料的生肉糜加入到已经恒质量的铝盒模具中,称质量(m1/g),放入蒸锅100 ℃蒸制30 min,取出铝盒迅速冷却,用吸水纸吸去肉糕表面残留的水分,称质量(m2/g)。根据式(1)计算蒸煮损失率,每个样品平行测定3 次。

1.3.4 肉糕质构测定

将肉糕切成2 cm×2 cm×2 cm的正方体,用质构仪TPA程序测定其质构特性,实验参数:探头P/36R,触发力5 g,压缩比40%,测前、测中、测后速率分别为5、1、5 mm/s,每个样品平行测定6 次。

1.3.5 肉糕感官评价

参考刘树萍等[16]的方法,并稍作修改。邀请10 名食品专业研究生(男女各5 人,年龄22~25 岁)经培训后作为小组成员进行感官评价。肉糕感官评价标准如表1所示。

表1 肉糕感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation criteria for steamed pork patty

评价项目标准评分色泽(20 分)色泽鲜亮,呈现自然的肉粉色,无明显氧化或褪色迹象16~20色泽基本正常,略显淡粉色,整体光泽度尚可10~15色泽略显暗淡,允许有轻微色差,整体仍符合肉糕的基本特征0~9气味(15 分)具有浓郁的肉糕特有香气,无异味或杂味11~15气味较为纯正,能明显识别出肉糕的味道,但香气略淡6~10气味基本符合肉糕的特征,但香气微弱,或有轻微异味0~5口感(15 分)口感嫩滑,咀嚼轻松,无粗糙感11~15口感适中,咀嚼稍费力,但无明显粗糙感6~10口感粗糙,咀嚼困难,有明显粗糙感0~5形态(20 分)外形规整,表面平坦无凹陷,边缘整齐,无明显缺角或破损16~20外形基本规整,表面略有凹陷,边缘较整齐,允许有轻微缺角或破损10~15外形略显不规整,表面凹陷明显,边缘不整齐,缺角或破损较多0~9组织结构紧密,肉质细腻且富有弹性,切面平整,无大块脂肪或结缔组织残留16~20组织结构(20 分)组织结构较为紧密,肉质尚细腻,弹性适中,切面基本平整,允许有微量脂肪或结缔组织存在10~15组织结构略显松散,肉质粗糙,弹性不足,切面不平整,允许有较多脂肪或结缔组织残留0~9总体接受度(10 分)有较好的总体接受度7~10总体接受度一般4~6总体接受度差0~3

1.3.6 肉糕微观结构观察

将肉糕样品切成0.5 mm厚度薄片,置于载玻片上,吸取10 μL 0.01 g/100 mL尼罗红染液(溶于异丙醇)滴加在载玻片上,盖上盖玻片进行观察。通过激光共聚焦显微镜观察油滴的分布情况,激发波长543 nm。

1.3.7 肉糜动态流变学性质测定

参照蔡路昀等[17]的方法,稍作修改。采用多功能流变仪分析蒸制前生肉糜的动态流变学指标。取1.3.2节已混匀物料的生肉糜2~3 g置于40 mm的平板上,平板与载物台间隙1.0 mm,将多余的样品擦拭干净。实验参数设置为:应变1%、振荡频率1 Hz,升温扫描范围20~85 ℃,升温速率5 ℃/min,记录扫描中的储能模量(G’)和损耗模量(G”)变化趋势。

1.3.8 肌原纤维蛋白的提取

参照钱书意[18]、杨森[19]等的方法,稍作修改。称取20 g肉糕样品切碎,按固液比1∶8(g/mL)加入0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH 7.4),10 000 r/min高速搅拌3 min,继而以9 000×g冷冻离心10 min,弃去上清液,重复操作1 次。按固液比1∶8(g/mL)向沉淀中加入0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)(pH 7.4)混匀,在4 ℃下静置1 h以充分溶解盐溶性蛋白,9 000×g冷冻离心20 min。收集上清液,沉淀中继续加入PBS,重复操作1 次,所得上清液即为肌原纤维蛋白溶液,冷冻干燥,得到肌原纤维蛋白粉末,蛋白含量用考马斯亮蓝法测定。每个样品平行测定3 次。

1.3.9 肌原纤维蛋白溶解度测定

参照李文采等[20]的方法,稍作修改。将1.3.8节制备的肌原纤维蛋白溶液调节至质量浓度为2 mg/mL(ρ1/(mg/mL)),吸取3 mL于塑料离心管中,将其放置于4 ℃冰箱中1 h,取出后4 ℃、4 500 ×g离心20 min,测定上清液中肌原纤维蛋白质量浓度(ρ2/(mg/mL)),肌原纤维蛋白溶解度按式(2)计算:

1.3.10 肌原纤维蛋白表面疏水性测定

参照张桓等[21]的方法,稍作修改。将肌原纤维蛋白溶液质量浓度调节为2 mg/mL,取1 mL于90 ℃水浴30 min,冰水冷却10 min,加入200 mL 1 mg/mL溴酚蓝(bromophenol blue,BPB)溶液,涡旋,5 000×g冷冻离心15 min。收集0.4 mL上清液稀释10 倍,测定其在595 nm处的吸光度。空白组:以PBS代替样品,相同处理方法下得到待测溶液。表面疏水性以BPB结合量表示,按式(3)计算:

式中:A为空白组在595 nm处的吸光度;A为样品在595 nm处的吸光度。

1.3.11 肉糕内部化学作用力测定

参照倪继龙[22]、陈旭[23]等的方法,稍作修改。称取2 g肉糕样品,分别与10 mL 0.05 mol/L NaCl溶液(SA)、0.6 mol/L NaCl溶液(SB)、0.6 mol/L NaCl溶液+1.5 mol/L尿素溶液(SC)、0.6 mol/L NaCl溶液+8 mol/L尿素溶液(SD)、0.6 mol/L NaCl溶液+8 mol/L尿素溶液+1.5 mol/L β-巯基乙醇溶液(SE)混合,4 000 r/min均质3~5 min后,于4 ℃条件下静置1 h,再以8 000×g离心10 min,收集上清液并以考马斯亮蓝法测定蛋白质量浓度。离子键、氢键、疏水相互作用、二硫键含量分别按式(4)~(7)计算,每个样品平行测定3 次。

式中:ρSBρSAρSCρSDρSE分别为SB、SA、SC、SD、SE溶液中蛋白质量浓度/(mg/mL)。

1.3.12 肌原纤维蛋白傅里叶变换红外光谱测定

参照李甜甜[24]的方法,稍作修改。称取经冷冻干燥得到的肌原纤维蛋白粉末1 mg左右,加入100 mg溴化钾粉末,将二者置于玛瑙研钵中研磨约2 min,使样品和溴化钾充分混匀、压片,压好的薄片置于傅里叶变换红外光谱仪内扫描分析,参数设置:分辨率4 cm-1,扫描次数32,扫描波数范围4 000~400 cm-1

1.4 数据处理

使用SPSS Statistics 19软件进行方差分析,数据表示为平均值±标准差。数据的统计分析及作图采用Origin 2022软件进行。

2 结果与分析

2.1 HIPEs替代猪脂肪对肉糕蒸煮损失率的影响

蒸煮损失率是肉制品在烹饪过程中衡量保持汁液能力的重要参数,直接关系到产品品质。由图1可知,随着HIPEs替代比例的逐渐增加,肉糕的蒸煮损失率呈先增大再减小的趋势。HIPEs替代比例达到50%时蒸煮损失率最大,进一步提高HIPEs替代比例蒸煮损失率下降。这是因为当HIPEs添加比例较低时无法充分填充肌原纤维间的空隙,导致肉糜持水能力减弱,水分和脂肪更易流失。而随着HIPEs替代比例增加,其连续相中的亲水成分乳清蛋白与肉蛋白协同形成更致密的网络凝胶,通过加热形成连续且稳定的凝胶网络,有效包裹水分和油滴,这与唐月利等[25]的研究一致。

图1 HIPEs替代猪脂肪对肉糕蒸煮损失率的影响
Fig. 1 Effect of replacing pork fat with HIPEs on the cooking loss of steamed pork patty

小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05)。图5~7同。

2.2 HIPEs替代猪脂肪对肉糕质构特性的影响

硬度、咀嚼性、内聚性和胶着性是评价质构的重要指标[26]。由表2可知,随着HIPEs替代比例的逐渐增加,肉糕硬度、咀嚼性和胶着性呈先降低后上升趋势,内聚性无显著变化。HIPEs替代比例为50%时,肉糕硬度显著低于对照组(P<0.05),这是因为猪脂肪中的固态脂肪在加热时形成连续脂肪网络,提供支撑结构。而HIPEs的脂肪以微小液滴形式分散,低比例替代猪脂肪时,脂肪分散性增强,但无法形成连续网络,导致肉糕内部结构松散,硬度和咀嚼性等指标下降。而当HIPEs替代比例进一步增大,硬度随之增大,当替代比例达到100%时硬度显著高于对照组。而随着替代比例的增大,HIPEs中的乳清分离蛋白在加热时可能形成凝胶网络,与肉蛋白网络协同增强整体结构,进而表现为硬度、咀嚼性和胶着性增大。

表2 HIPEs替代猪脂肪对肉糕质构特性的影响
Table 2 Effect of replacing pork fat with HIPEs on the texture characteristics of steamed pork patty

注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。

质构指标HIPEs替代比例/%0 255075100硬度/g566.61±6.77b477.83±67.65ab379.80±26.76a555.59±75.03b738.12±58.45c咀嚼性/g61.21±9.22cd32.16±6.21a45.39±4.15ab49.91±3.58bc65.65±1.47d内聚性0.17±0.01a0.16±0.04a0.16±0.01a0.17±0.02a0.17±0.02a胶着性/g94.77±5.15b65.12±7.74a61.51±6.47a91.29±3.48b146.96±2.16c

2.3 HIPEs替代猪脂肪对肉糕感官品质的影响

由图2可知,HIPEs的添加对肉糕的感官特性具有明显改善作用。乳清分离蛋白-葡萄籽油HIPEs替代体系各组感官评分均高于对照组(猪脂肪体系)。HIPEs替代比例达到75%时,感官评价各项目均为最高分。整体接受度分值也达到最高,这说明以乳清分离蛋白-葡萄籽油溶液制备HIPEs替代猪脂肪制备得到的肉糕感官品质整体优于对照组。尤其是替代比例为75%时,感官评价最优,此时感官评分为79。

图2 HIPEs替代猪脂肪对肉糕感官评分的影响
Fig. 2 Effect of replacing pig fat with HIPEs on the sensory score of steamed pork patty

2.4 HIPEs替代猪脂肪对肉糕微观结构的影响

肉糕的油相分布如图3所示,在HIPEs替代比例0%~75%时,随着HIPEs替代比例的逐步提高,肉糕中的油相由不规则分布逐渐趋于规则分布,且油滴粒径逐渐减小,证明油相分子在肉糕中稳定性增强。100% HIPEs替代猪脂肪组的微观结构图则能看出,油相分布不均匀,出现聚集现象。说明随着高比例HIPEs替代,肉糜混合过程中的剪切力可能不足以均匀分散高黏度乳液,反而导致局部油滴堆积。也可能是过量HIPEs改变肉糜的水分分布,自由水减少导致蛋白-蛋白相互作用增强,迫使油滴被挤出网络,形成聚集。

图3 不同HIPEs替代比例肉糕微观结构
Fig. 3 Microstructure of steamed pork patty with different levels of HIPEs substitution

2.5 HIPEs替代猪脂肪对肉糜动态流变学特性的影响

G’和G”是衡量低脂猪肉糜凝胶弹性和黏度的重要指标之一,反映样品的抗流动性或抗内摩擦力。其中G’代表弹性固体行为,即肉糜对弹性变形的抵抗力,反映其机械强度。如图4所示,在整个加热过程中,不同脂肪替代比例的G’变化均呈现出典型的肌原纤维蛋白热变性过程曲线。各组G’和G”变化均显示出相似的趋势。

图4 HIPEs替代猪脂肪对肉糕G’和G”的影响
Fig. 4 Effect of replacing pig fat with HIPEs on the storage modulus and loss modulus of steamed pork patty

初始阶段G’和G”略有降低,再趋于平缓、再升高、最后降低,即升温过程分为4 个阶段。在最初始阶段,G’和G”均略有降低,这是因为肌球蛋白丝的肌球蛋白重链展开。第2阶段趋于平缓,此时温度较低,肌球蛋白刚开始变性,蛋白头部-头部物理交联成较弱的凝胶网络结构,导致G’有向上增加的趋势。随着温度进一步升高,此时肌原纤维蛋白充分发生变性,肌球蛋白头部-尾部充分结合,并通过非共价相互作用和二硫键稳定连接,蛋白之间形成具有高度弹性的凝胶网状结构,导致G’增大,这与汪佳佳[27]的研究结果一致,温度进一步升高,蛋白质过度变性,凝胶网络结构遭到破坏并出现大的蛋白质聚集体和裂缝,从而使G’略微降低,这与蓝妙传等[28]研究结果一致。

G”与G’具有相似的温度流变曲线,即先降低再升高再降低。随着HIPEs替代比例的加大,肉糕G’和G”均呈先降低再升高趋势,HIPEs替代组的G’和G”均低于对照组,说明HIPEs替代猪脂肪制备得到的肉糜弹性较好,这与余康等[29]的研究结果一致。

2.6 HIPEs替代猪脂肪对肉糕肌原纤维蛋白溶解度的影响

肌原纤维蛋白是肉类中最重要的组成蛋白,其溶解度是反映蛋白质变性与功能特性的关键指标[30]。溶解度的变化与蛋白质的构象、分子间相互作用、加工条件及贮藏环境密切相关。如图5所示,当HIPEs替代比例为25%时,肌原纤维蛋白溶解度下降可能是由于HIPEs的界面蛋白竞争吸附或局部环境改变。当HIPEs替代比例逐渐升高时,肌原纤维蛋白溶解度逐渐上升,由于空间位阻或静电作用阻止肌原纤维蛋白聚集,提高溶解度。HIPEs替代比例75%时,肌原纤维蛋白溶解度为实验组中最高,达到10.9%,当替代比例达到100%时,溶解度显著下降,可能是因为乳清分离蛋白与肌原纤维蛋白竞争吸附于油-水界面,形成复合物,并诱导肌原纤维蛋白聚集,导致溶解度降低。

图5 HIPEs替代猪脂肪对肉糕肌原纤维蛋白溶解度的影响
Fig. 5 Effect of replacing pig fat with HIPEs on the solubility of myofibrillar protein in steamed pork patty

2.7 HIPEs替代猪脂肪对肉糕肌原纤维蛋白表面疏水性的影响

表面疏水性是评估蛋白表面疏水性氨基酸残基分散程度的一种常用方法。如图6所示,随着HIPEs替代比例的增加,肉糕肌原纤维蛋白表面疏水性呈现先降低后升高趋势。HIPEs替代比例75%时,肉糕肌原纤维蛋白表面疏水性最低,为69.1 μg。这可能是因为HIPEs中的葡萄籽油替代动物脂肪后,多不饱和脂肪酸氧化产物减少,从而降低对肌原纤维蛋白的氧化攻击,因氧化引发的结构展开被抑制,也可能是因为HIPEs中的乳清分离蛋白吸附在肌原纤维蛋白表面,覆盖疏水区域,降低肌原纤维蛋白与水的疏水排斥。当HIPEs替代比例进一步增大时,肌原纤维蛋白表面疏水性略有回升,这可能是因为高含量HIPEs稳定剂占据油-水界面,迫使肌原纤维蛋白暴露于水相中。表面疏水性的升高会使亲水基团与之作用而数量减少,从而增加蛋白分子间的碰撞缠绕机会,结合形成蛋白聚集体[31]。而以HIPEs替代猪脂肪后肉糕中肌原纤维蛋白表面疏水性均显著低于对照组(P<0.05)。这说明以HIPEs替代猪脂肪抑制了蛋白分子的聚集,一定程度上可增强蛋白凝胶稳定性。

图6 HIPEs替代猪脂肪对肉糕肌原纤维蛋白表面疏水性的影响
Fig. 6 Effect of replacing pig fat with HIPEs on the surface hydrophobicity of myofibrillar protein in steamed pork patty

2.8 HIPEs替代猪脂肪对肉糕内部化学作用力的影响

维持肉糕凝胶复杂网络结构的化学键主要包括氢键、离子键、疏水相互作用和二硫键。如图7所示,从0% HIPEs替代组可以看出,离子键和二硫键是该组的主要作用力。氢键主要维持蛋白质的二级结构,可以起到稳定结合水的作用。疏水相互作用是蛋白质分子折叠时的主要驱动力,对蛋白质的结构和性质产生影响。随着HIPEs替代比例上升,样品中几种化学作用力发生了不同的变化,离子键含量显著下降(P<0.05),氢键含量变化较小,各组间均无显著差异,二硫键含量显著上升(P<0.05),而疏水相互作用含量呈先上升后下降趋势。所有样品中,二硫键仍是肉糕中蛋白质凝胶内部贡献最大的作用力。这是因为乳清分离蛋白含游离巯基,在加热过程中与肉蛋白发生分子间二硫交换反应,二硫键含量增加。同时,疏水相互作用含量在替代比例25%时降低,可能是因为蛋白质吸附到油-水界面,导致疏水基团被掩埋,从而使疏水相互作用含量降低。然后,替代比例50%时疏水相互作用含量升高,可能与构象展开或聚集体的形成有关,最后替代比例75%和100%时,疏水相互作用含量再次降低,可能是凝胶网络的形成及高比例HIPEs存在情况下过度聚集导致疏水基团被包埋。

图7 HIPEs替代猪脂肪对肉糕内部化学作用力的影响
Fig. 7 Effect of replacing pig fat with HIPEs on the internal chemical forces of steamed pork patty

而离子键含量先下降后略有增加可能是由于HIPEs替代比例较低时,HIPEs中的乳清蛋白表面电荷与肌原纤维蛋白形成电荷竞争,削弱肌原纤维蛋白间的静电相互作用。而当HIPEs替代比例增大后静电屏蔽效应增强,离子键重新平衡。

尽管氢键的含量有所波动,但总体变化不大,乳清分离蛋白在油-水界面吸附时,其表面极性基团与肌原纤维蛋白形成氢键,部分替代原有脂肪-蛋白界面的氢键作用,且这一现象与肉糕的缓冲体系、稳定剂的多重补偿效应、氢键自身的高稳定性等机制密切相关。HIPEs的添加对肉糕凝胶内部化学作用力产生了显著影响,这些变化共同作用于肉糕凝胶的结构和性质。

2.9 HIPEs替代猪脂肪对肉糕肌原纤维蛋白二级结构的影响

由图8可知,添加HIPEs后,肉糕傅里叶变换红外光谱图与对照组相比无较大差异,其中1 600~1 500 cm-1为酰胺II带,为C—N伸缩振动和N—H变形振动区域,随着HIPEs替代比例的增加,酰胺II带发生红移,说明β-折叠增加,结构更稳定。1 700~1 600 cm-1为酰胺I带,是C=C双键的伸缩振动区域,随着HIPEs替代比例的增大,酰胺I带发生红移且峰形变得更加尖锐,这可能是因为肌原纤维蛋白二级结构的比例增加且排列规整,肽键间的氢键强度与分布趋于一致,导致振动模式的同质性提高。此外,随着HIPEs替代比例的增加,2 900 cm-1附近的吸收峰增强,为肌原纤维蛋白侧链甲基和亚甲基振动增强,发生红移(向低波数移动)。可能是因为HIPEs的添加促进肌原纤维蛋白疏水区域与水相之间的氢键网络形成。

图8 不同HIPEs替代比例肉糕傅里叶变换红外光谱图
Fig. 8 Fourier transform infrared spectra of steamed pork patty with different levels of HIPEs substitution

3 讨 论

本研究旨在系统探讨HIPEs作为猪脂肪替代物对肉糕的品质特性、微观结构、流变学特性和肉糕中肌原纤维蛋白二级结构等指标的影响。结果表明,以HIPEs替代不同比例猪脂肪所制备得到的肉糕产品蒸煮损失率先上升后下降,硬度、咀嚼性和胶着性呈先下降后上升趋势,当替代比例为75%时,与对照组相比,蒸煮损失率、硬度、咀嚼性和胶着性等指标无显著差异,且感官评分明显高于对照组及其他实验组。同时结合微观形态观察适度替代(≤75%)时乳液微粒呈均匀分散状态,当替代比例超过75%时则出现明显的液滴聚集现象。由此可知,当HIPEs替代比例为75%时肉糕品质良好,且感官评价优于无HIPEs替代组。此外,肉糜凝胶特性动态流变学测试显示,随着HIPEs替代比例的增大,G’均有所下降,但各实验组均保持良好的凝胶弹性(G’>G”)。

进一步分析肉糕肌原纤维蛋白结构与特性可知,以HIPEs替代一定比例猪脂肪可造成肌原纤维蛋白表面疏水性和溶解度降低,这说明肌原纤维蛋白结构展开被抑制,较高比例替代时,肌原纤维蛋白形成具有较高强度的凝胶网络结构,化学作用力及傅里叶变换红外光谱实验结果均表明,以HIPEs替代一定比例的猪脂肪有利于肌原纤维蛋白结构稳定性。

4 结 论

本研究成果不仅阐明了不同比例HIPEs替代猪脂肪对肉糕产品品质的影响,进一步从肉糜肌原纤维蛋白凝胶特性、微观结构、蛋白结构等方面探究HIPEs替代不同比例猪脂肪对肉糜肌原纤维蛋白凝胶品质与结构的影响。实验结果表明,以HIPEs替代75%猪脂肪时,肉糕蒸煮损失率、质构与对照组相比无显著差异,且感官品质显著提升。微观结构及肌原纤维蛋白结构分析表明,该替代比例通过抑制肌原纤维蛋白过度展开促进稳定凝胶网络形成。这说明HIPEs的应用不仅减少了饱和脂肪酸含量,还一定程度改善了产品品质。研究结果可以为HIPEs应用于肉糜及其制品的生产提供理论支撑,为开发低脂、健康肉制品提供理论依据和技术支持,具有重要的食品工程应用价值。

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