改性蕓豆蛋白添加量對香腸品質影響的研究

吳海濤，富天昕，張 舒，馮玉超，李玉瓊，王長遠

（1.黑龍江八一農墾大學理學院，黑龍江大慶 163319；2.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

蕓豆，學名菜豆，含有豐富的蛋白質、氨基酸、維生素和脂肪等物質，且具有高鎂、高鉀、低鈉的特性，故在營養(yǎng)治療方面具有良好的應用性[1-2]。蕓豆中蛋白質含量高達20.29%～27.73%，且富含18種氨基酸[3-4]，研究表明，蕓豆中含有的多種球蛋白和皂苷等物質具有提高免疫力、增強抗病能力、降血壓和血脂的作用，說明蕓豆蛋白具有一定的保健及藥用功能[5-6]。近年來，植物蛋白在食品中的應用逐漸增多，楊震等人[7]將豌豆蛋白加入到香腸中，發(fā)現豌豆組織蛋白添加量為4%時，香腸的顏色和質構特性效果更好。徐慧[8]將大豆蛋白加入到豬肉脯中，進行新型豬肉脯的研發(fā)，色澤與風味獨特、適用于工業(yè)化生產，且肉糜肉脯成型好。石曉等人[9]將花生蛋白加入到火腿腸中，當花生蛋白的添加量為4%左右時，火腿腸肉糜的得率增大，其質構特性也得到改善。

蛋白質改性是通過物理、生化因素使氨基酸和多肽鏈發(fā)生某種變化，從而改變蛋白大分子空間結構和理化性質，獲得較好功能特性和營養(yǎng)特性的蛋白質，進而增加其在食品加工中的應用范圍。封小龍[10]采用酶法對花生蛋白進行改性，乳化脂質構分析確定改性花生蛋白組分可以應用到香腸中，且對香腸品質有一定改善。婁巍等人[11]將改性的大豆?jié)饪s蛋白加入到火腿腸中，發(fā)現添加改性大豆?jié)饪s蛋白火腿腸的持水性、咀嚼性、內聚性、硬度和彈性等性質較添加未改性大豆?jié)饪s蛋白火腿腸的效果有大幅度提高。J Feng等人[12]采用酶法對大豆蛋白進行酶解，將大豆蛋白加入到豬肉法蘭克福香腸中，香腸的質構特性變好。金牧等人[13]采用酶法對大豆分離蛋白進行改性，并將改性后的蛋白加入到法蘭克福香腸中，結果表明，在添加水解度為4%，交聯(lián)2 h的條件下，添加改性蛋白的香腸的持水性和抗氧化能力達到最佳，并且儲存的穩(wěn)定性也得到改善。

蕓豆蛋白營養(yǎng)豐富，且功能性良好，加入到肉制品中不僅可以均衡其營養(yǎng)組成、賦予良好風味、提升功能性，還可以降低成本。試驗通過糖基化的方式對蕓豆蛋白進行改性，并研究改性蕓豆蛋白對豬肉香腸品質特性的影響，確定改性蛋白在豬肉香腸中的最適添加量，為蕓豆蛋白的應用方向和精深加工提供參考，對香腸肉制品的養(yǎng)分均衡提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

紅白花蕓豆，市售；蕓豆蛋白，實驗室自制，純度為80.03%；氨基葡萄糖鹽酸鹽，中國醫(yī)藥上?；瘜W試劑公司提供；十二烷基硫酸鈉，Sigma試劑公司提供；氫氧化鈉、鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉，以上試劑均為分析純，天津市科密歐試劑有限公司提供；豬后腿肉、豬肥膘、腸衣，均為市售；食鹽，中國鹽業(yè)總公司提供；亞硝酸鈉，食品級，鄭州廣宇食品添劑有限公司提供。

1.2 主要儀器設備

FS-450N型超聲波處理器，邯鄲海拓機械科技有限公司產品；WS型多管架離心機，湘儀離心機儀器有限公司產品；磁力攪拌器，江蘇宏華儀器廠產品，AR223CN型電子分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產品；C/710型灌腸機、C/E22型斬拌機，意大利laMinera公司產品；HI99163型便攜式肉用pH計，意大利Hanna公司產品；DK-S24型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實驗儀器有限公司產品；TA-XT2i Plus型質構儀，英國Stable Micro Systems公司產品；CR-400型色差儀，日本柯尼卡美能達控股公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 改性蕓豆蛋白的制備

蕓豆蛋白改性參照李玉瓊等人[14]的方法進行。配置質量濃度為9 mg/mL的蕓豆蛋白溶液，采用濃度為0.1 mol/L的HCl和NaOH調節(jié)pH值至9.75，然后進行30 min的磁力攪拌，以質量比1∶2（蕓豆蛋白∶氨基葡萄糖）添加氨基葡萄糖，加糖后進行磁力攪拌20 min，調節(jié)pH值，再進行10 min的磁力攪拌。將混合液預熱至70℃后進行超聲處理，超聲功率270 W，超聲時間40 min；立即將混合液冷卻至室溫，以轉速4 000 r/min離心15 min，去沉淀，將上清液裝入到透析袋中，在4℃條件下透析48 h，中間換水2次，透析結束后進行冷凍干燥，備用。

1.3.2 改性蕓豆蛋白溶解性的測定

溶解性的測定參照氮溶解指數（NSI）法[15]并略加改動，取0.5 g改性蕓豆蛋白樣品，加20 mL磷酸鹽緩沖液，再將pH值分別調至2，4，6，7，8，10，之后進行45 min的攪拌，然后以轉速3 000 r/min離心30 min，離心后的上清液用于蛋白質含量的測定，采用福林酚法進行測定。以牛血清白蛋白為標準物進行標準曲線的繪制。按照公式（1）計算。

1.3.3 改性蕓豆蛋白起泡性及起泡穩(wěn)定性的測定

起泡性和起泡穩(wěn)定性的測定參照Motoi H等人[16]的方法。稱取0.4 g改性蕓豆蛋白樣品，并溶于20 mL蒸餾水中，分別調節(jié)pH值至2，4，6，7，8，10，然后進行磁力攪拌1 h，以轉速4 000 r/min離心20 min，上清液以轉速9 500 r/min進行高速攪打，時間2 min，攪打結束后測定泡沫體積，此時的體積記作V0，然后將蛋白溶液靜置30 min，再次測量泡沫體積，此時的體積記作記V1，按公式（2） 和（3） 計算起泡性和起泡穩(wěn)定性。

1.3.4 改性蕓豆蛋白乳化性及乳化穩(wěn)定性的測定

稱取0.4 g改性蕓豆蛋白溶于20 mL蒸餾水中，調節(jié)pH值至2，4，6，7，8，10，攪拌1 h后，以轉速4 000 r/min離心20 min，取上清液并向其中加入5 mL色拉油，以轉速9 500 r/min離心2 min，停止后立即于底部取出50 μL的蛋白溶液，再用質量分數為0.1%SDS溶液進行稀釋，混合均勻并立即測定吸光度（波長500 nm），此時的吸光度記為A0，SDS溶液作為空白對照。蛋白溶液靜置30 min后再測定，此時的吸光度值記為A1。按照公式（4） （5）計算改性蕓豆蛋白的乳化活性（EAI）及乳化穩(wěn)定性（ESI）[17]。

式中：C——樣品質量濃度，g/mL；

Φ——乳化液中油相的比例，0.25；

L——比色皿長度，1 cm；

N——稀釋倍數；

A0——乳化液的初始吸光度；

A1——靜置30 min后乳化液的吸光度。

1.3.5 改性蕓豆蛋白疏水性測定

參照Cardoso J C等人[18]的ANS熒光探針法進行疏水性的測定。用磷酸鹽緩沖液配置質量分數為0.2%的改性蕓豆蛋白溶液，將20 μL的濃度為8.0 mmol/L的ANS的磷酸鹽緩沖液加入4.0 mL的蛋白溶液中，于25℃下保溫1 h。激發(fā)波長和發(fā)射波長分別設置為390 nm和470 nm，狹縫寬度為5 nm。將磷酸鹽緩沖液作為空白對照，以熒光強度為縱坐標、樣品質量濃度為橫縱坐標作曲線，直線斜率即為樣品的表面疏水性（H0）。每組試驗平行3次測定，結果表示方式為平均值±標準偏差。

1.3.6 香腸的制備

香腸原料配比為，豬腿肉和改性蕓豆蛋白共64%，其中改性蕓豆蛋白添加量分別為0，1%，2%，3%，4%，5%（豬腿肉適量減少百分比），豬肥膘比例為16%，食鹽比例為3%，再加入17%的冰水。腿肉去筋后備用，并將腿肉和豬肥膘切成2 cm左右的立方塊，再按照0.1 g/kg加入亞硝酸鹽，加食鹽，于4℃冷藏條件下腌制24～48 h，呈粉紅色即可。將豬腿肉和豬肥膘用絞肉機絞碎，然后將豬腿肉放入斬拌機，并向其中加入冰水和適量糖基化改性的蕓豆蛋白斬拌3 min左右，再加入豬肥膘斬拌5 min，將斬拌均勻的肉糜轉入灌腸機進行灌制，于80℃水浴中煮制30 min，出鍋后用水冷卻至室溫，4℃條件下保存待檢測。

1.3.7 香腸得率的測定

將分別添加0，1%，2%，3%，4%，5%改性蕓豆蛋白的豬肉腸煮熟后，擦去表面的水分進行得率的測定，按照公式（6）進行計算。

1.3.8 香腸pH值測定

采用國標法進行pH值測定，參照GB/T 9695.5—1988進行操作。樣品均質后用pH計測定，同一個香腸樣本設置3組平行，取平均值。

1.3.9 香腸色度測定

將香腸均勻切成3 cm厚的圓柱體后，于色度測定儀進行色度的測定。其中L*值代表亮度，a*值、b*值代表色度的色彩分量。

1.3.10 香腸質構測定

去除腸衣，切成2 cm左右的柱形體。采用P/36R探頭的質構儀以2 mm/s的速度對香腸柱形體進行連續(xù)2次的擠壓測定。平行3次，取均值。

2 結果與分析

2.1 溶解性分析

首先進行標準曲線的繪制（牛血清白蛋白作為標準物），不同濃度梯度溶液于540 nm處測定吸光度，并以吸光度作為縱坐標，蛋白質質量濃度作為橫坐標。

標準曲線圖見圖1，改性蕓豆蛋白溶解性的測定見圖2。

圖1 標準曲線圖

圖2 改性蕓豆蛋白溶解性的測定

由圖2可知，pH值小于4時，溶解性呈下降趨勢，pH值為4時溶解性最差，此時的pH值應為改性蕓豆蛋白的等電點，當pH值大于4時，改性蕓豆蛋白的溶解性呈上升趨勢。過酸或過堿均會破壞蛋白質分子的次級鍵，使部分極性基團解離，從而產生靜電排斥作用，使蛋白質與結合物分離[19]，溶解性的升高一方面可能是因為蕓豆蛋白與氨基葡萄糖接枝后，引入了親水性的氨基，從而在改性蕓豆蛋白的分子表面形成一層水化膜，故溶解性增大；另一方面則可能是氨基葡萄糖分子空間大，結構穩(wěn)定，導致改性蕓豆蛋白質分子之間受到阻礙，故不易聚沉。有研究表明，大豆和大米蛋白糖基化改性后其溶解性可提高1～4倍[20-21]。

2.2 乳化性和乳化穩(wěn)定性分析

改性蕓豆蛋白的乳化性見圖3。

圖3 改性蕓豆蛋白的乳化性

由圖3可知，改性后的蕓豆蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性均呈先下降后上升的趨勢。在等電點附近改性蕓豆蛋白的溶解性最低，使親水、親油基團的乳化作用變差，故乳化性變低。當蕓豆蛋白與氨基葡萄糖分子接枝后，親水基團增加，在大分子氨基葡萄糖的阻礙下使改性蕓豆蛋白分子難以聚沉，阻止了油相的聚集，故使改性蕓豆蛋白的乳化性和乳化穩(wěn)定性提高。試驗結果與糖基化改性的大豆蛋白[22]的乳化性和乳化穩(wěn)定性的變化情況相似。

2.3 起泡性和起泡穩(wěn)定性分析

蕓豆蛋白和改性蕓豆蛋白的起泡性見圖4。

圖4 蕓豆蛋白和改性蕓豆蛋白的起泡性

由圖4可知，改性蕓豆蛋白的起泡性變化較大，呈現先下降后上升的趨勢，等電點前起泡性下降，等電點后起泡性增加，等電點時達到最低，這可能在于等電點附近溶解度最差，而泡沫是蛋白溶液中可溶性部分參與的，故此時起泡性最差。隨著pH值的增大，使改性蕓豆蛋白表面的負電荷增多，親水性增強，同電荷下分子間斥力增加，導致蛋白分子內的疏水基團更多地暴露出來，從而使起泡性提高[23]。同時這也說明起泡性與蛋白質的溶解性存在著一定的聯(lián)系。改性蕓豆蛋白起泡穩(wěn)定性在pH值為4時最佳，這是因為等電點附近，未溶解的改性蕓豆蛋白的黏合力增強，從而穩(wěn)定了泡沫，故起泡穩(wěn)定性增強。

2.4 疏水性分析

經測定，改性蕓豆蛋白疏水性值為1 507±22.56，蕓豆蛋白的疏水性值為1 760±20.35，可見改性后蕓豆蛋白的疏水性降低。這是因為蕓豆蛋白與氨基葡萄糖分子接枝后，親水分子增加，則其分子內部的疏水性結合位點的暴露程度變小，從而使得蛋白質分子表面的疏水性減小。此部分結果與卵蛋白[24]的二級結構的研究分析所得出的結論相符合。

2.5 改性蕓豆蛋白添加量對香腸品質的影響

蛋白添加量對香腸品質的影響見圖5。

圖5 蛋白添加量對香腸品質的影響

由圖5可知，改性蕓豆蛋白量的增加，使香腸的得率呈上升趨勢，當添加量為5%時，其得率最大，為93.99%。出現這種趨勢的原因可能是香腸中的脂肪和水與蕓豆蛋白可形成一定的穩(wěn)固作用，當改性的蕓豆蛋白加入后，其持水性和乳化性都得到改善，所以保水性更好，減少了蒸煮過程中的香腸的損失，從而使得率升高[25]。因豆類蛋白質可能具有致敏性，所以國外對香腸中豆類蛋白的添加量已有規(guī)定，如法國食品法律要求大豆蛋白添加量要小于2%[26]，美國要求香腸中大豆分離蛋白添加量不能超過2%[27]，故除對香腸品質具有影響外，也應注意蕓豆蛋白的致敏性。

2.6 改性蕓豆蛋白添加量對香腸pH值的影響

改性蕓豆蛋白的添加量對pH值的影響見圖6。

圖6 改性蕓豆蛋白的添加量對pH值的影響

由圖6可知，香腸的pH值隨著改性蕓豆蛋白添加量的增多而增大，但是整體變化幅度不大，pH值相差0.62左右，這可能與改性蕓豆蛋白本身的pH值和食鹽含量[28]有關，食鹽含量固定，故香腸的出品率和保水性較穩(wěn)定，故pH值變化不大。

2.7 蛋白添加量對香腸色度的影響

改性蕓豆蛋白添加量對香腸色度的影響見表1。

表1 改性蕓豆蛋白添加量對香腸色度的影響

由表1可知，純后腿肉的香腸樣本，即改性蕓豆蛋白添加量為0%時作為對照組，由表中數據可知，隨著改性蕓豆蛋白添加量的增加，香腸的亮度呈減小趨勢，但幅度不大，香腸的紅度呈減小趨勢，但黃度呈增大趨勢，當在添加量為3%～5%時，黃度增加明顯。肌肉蛋白與NaNO2反應，會形成亞硝基血紅蛋白和亞硝基肌紅蛋白，使得香腸煮制后產生紅潤的色澤，且色澤穩(wěn)定[29]。紅度減小的部分原因是隨著蛋白添加量的增加，香腸中的瘦肉量會相應減少，所以與NaNO2的反應與對照組相比會減少，從而使得香腸的紅度減小。此外，在蕓豆蛋白改性的過程，改性采取的是超聲輔助的糖基化改性方法，操作期間改性溫度會使蕓豆蛋白發(fā)生一定程度的褐變，使蛋白顏色變黃，從而使得添加改性蕓豆蛋白香腸與純肉香腸相比，紅度相對較低，黃度則相對較高。這與Gnanasambandam R等人[30]研究的小麥麥芽蛋白在乳化香腸中應用時所產生的顏色變化一致。

2.8 蛋白添加量對香腸質構的影響

改性蕓豆蛋白添加量對香腸質構的影響見表2。

由表2可知，改性蕓豆蛋白量的增加，香腸彈性、硬度、內聚性、咀嚼性和回復性等指標均出現先增加后減少的趨勢。在改性蕓豆蛋白添加量為2%時，香腸的硬度、彈性、咀嚼性均達到最佳，分別為3.902×103±0.23a×103g，0.835±0.07a，3 728.013±138a，當改性蕓豆蛋白在香腸中的添加量為3%時，內聚性、回復性達到最大值，分別為0.738±0.006a，0.351±0.009a。出現這種情況可能是蛋白質分子間的作用力增強造成的，隨著改性蕓豆蛋白添加量的逐漸增加，使得單位體積內的蛋白質分子增多，通過改性蛋白凝膠性網狀結構，使肉糜中的水、脂肪、肌肉蛋白等物質形成了比較穩(wěn)定的凝膠網狀結構，油脂析出減少；但當蛋白添加量過多時，質構的各項指標數值減小，這可能與改性蛋白質的持水性有關[31]，香腸中較多的水分會減弱，因改性蛋白含量增加而使香腸體系凝膠效應增強的作用，從而使各項質構指標值有所降低。試驗中質構所得數值與改性大豆蛋白加入到法蘭克福香腸中的質構數值相比要略高一些[13]。由質構測定結果可知，添加改性蕓豆蛋白后，香腸的質構優(yōu)于未添加改性蕓豆蛋白的香腸。說明改性蕓豆蛋白添加到肉制品中的應用具有可行性。

表2 改性蕓豆蛋白添加量對香腸質構的影響

3 結論

對糖基化改性蕓豆蛋白的功能性質進行了測定，結果表明，糖基化改性增加了蕓豆蛋白溶解性、乳化性、乳化穩(wěn)定性和起泡性，降低了疏水性和起泡穩(wěn)定性，使其更易于與食品體系融合。不同添加量的改性蕓豆蛋白添加到豬肉香腸中，對香腸品質具有一定影響。結果表明，與純肉香腸相比，蛋白得率和pH值會隨改性蛋白添加量的增多而增大，香腸得率最大值為93.99%，pH值變化范圍較小，當改性蕓豆蛋白添加量為2%～3%時，香腸的質構達到最好；隨著改性蕓豆蛋白添加量的增加，香腸亮度和紅度逐漸減小，黃度逐漸增大。綜上所述，并結合實際得出，在改性蕓豆蛋白的添加量為2%時，豬肉香腸的品質達到最佳，說明添加改性蕓豆蛋白更有利于提高香腸的品質與風味，同時蕓豆蛋白的營養(yǎng)與保健功能也能提升香腸的食用價值，且還可以降低香腸的生產成本。