辣椒添加對植物蛋白肉感官特性的影響

王彥麗 劉萌 朱來景 趙祥忠

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.005

引文格式：王彥麗，劉萌，朱來景，等.辣椒添加對植物蛋白肉感官特性的影響[J].中國調味品，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為主要原料，通過雙螺桿擠壓機擠出高水分植物蛋白肉。植物蛋白肉具有與動物肉相似的質地，但是其豆腥味嚴重影響了公眾接受度。該研究通過添加調味料和不同質量的辣椒來掩蓋豆腥味，以此制作即食植物蛋白肉，并對樣品的質構、流變、微觀結構等進行分析，通過電子舌檢測樣品之間的滋味差異。結果表明，調味料的添加對豆腥味的掩蓋有明顯的作用，添加7%辣椒的樣品硬度最小，為（11 236.81±199.20） gf，咀嚼度最大，為（8 051.66±153.75） gf，組織化度最大，為2.48±0.18。辣椒的添加對植物蛋白肉的表觀黏度沒有明顯的影響。通過電子舌分析，主成分分析（PCA）圖能夠很好地反映樣品的實際情況，樣品區(qū)分指數(shù)達到96，說明基于味覺上的差異能有效區(qū)分5個樣品。添加7%辣椒的配方樣品對于豆腥味的掩味效果最好，添加8%辣椒的配方樣品對于豆腥味的掩味效果最差。

關鍵詞：植物蛋白肉；高水分擠壓；調味料；豆腥味；掩味效果

中圖分類號：TS219????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：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

基金項目：山東省重點研發(fā)計劃項目（2020CXGC010604）

作者簡介：王彥麗（1999—），女，碩士研究生，研究方向：蛋白質工程。

*通信作者：趙祥忠（1969—），男，副教授，碩士，研究方向：海洋食品與生物技術。

隨著生活水平的不斷提高，人們對動物性蛋白的需求量越來越大，同時也在尋找能夠代替肉食的方法。高水分擠壓不僅能生產(chǎn)出與動物肉相似質地的植物基肉制品，而且可以最大限度地保留大豆蛋白的營養(yǎng)物質和生物活性物質[1]。本研究采用大豆蛋白和小麥蛋白制作了一種仿肉類植物制品。原料進入雙螺桿擠壓機后，會被加熱至高溫，然后通過螺桿的壓力及剪切力，將原料內部的分子結合在一起，使得物料充分熟化，同時在擠壓和剪切力的作用下，蛋白質結構發(fā)生變性，蛋白分子鏈經(jīng)展開、團聚、聚集和交聯(lián)，氧化生成新的二硫鍵，伴隨著與其他物質分子的作用，球蛋白分子重新排列，得到內部具有凝膠網(wǎng)絡結構的組織化蛋白產(chǎn)品[2]。在雙螺桿擠壓機的冷卻區(qū)域，氨基酸分子鏈經(jīng)過分子間和分子內聚集，使蛋白質分子內結構交聯(lián)形成大分子量聚集體，從而獲得纖維狀或層狀纖維狀蛋白質結構[3]。

盡管當前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了植物蛋白肉產(chǎn)品，但是其風味和質地與動物肉相比仍有很大差距[4]。目前，主要通過研究植物蛋白肉纖維形成機制來改善植物蛋白肉的質地，即通過對植物蛋白肉纖維進行結構和組成的研究，并結合加工技術，改變植物蛋白肉纖維的結構和組成，以改善植物蛋白肉的質地。但人們對其口感的評定仍不夠理想，其中一個重要因素是植物蛋白肉的風味與動物肉的風味之間存在著很大的差異，對于植物蛋白肉風味的研究主要是通過香精等對風味進行調控，但香精香氣弱、粉味重[5]，且大豆制品本身容易產(chǎn)生豆腥味。對于香精香氣弱、粉味重的問題，已有幾項研究提出了改善方法，例如沈軍衛(wèi)[6]利用大豆蛋白，采用生物酶解技術，結合熱反應技術，制備出具有濃郁純正香味、香味持續(xù)時間長的豬肉香精。齊景凱等[7]通過美拉德（Maillard）反應，從牛骨骼蛋白水解液中獲得豬肉風味物質。Wu等[8]在大豆蛋白酶水解產(chǎn)物中加入核糖和半胱氨酸，利用美拉德（Maillard）反應來生產(chǎn)牛肉風味物質。針對大豆制品本身容易產(chǎn)生豆腥味的問題，樊永華[9]用氨氣修飾大豆蛋白，顯著降低了醛類等的異味。此外，大豆蛋白制品出現(xiàn)異味的原因，除了大豆蛋白本身存在豆腥味外，還與添加到大豆食品中的風味物質有關，它們可能會與大豆蛋白或其他成分發(fā)生相互作用，最終產(chǎn)生不良風味[5]。針對這一情況，Xu等[10]通過控制不易揮發(fā)的香味物質的含量，顯著提高了含有大豆蛋白的食品的風味。天然產(chǎn)物經(jīng)過各種熱處理是捕獲肉制品的風味和香氣的主要方法[11]，本文通過添加調味料的方式來研究如何掩蓋豆腥味。采用不同的方法檢測調味料對豆腥味的掩蓋效果，以確定最佳的豆腥味掩蓋方法。

當前市場上使用的植物蛋白肉多為大豆蛋白，在其加工過程中難免會出現(xiàn)大豆的腥味，嚴重影響其生產(chǎn)、消費和推廣。因此，如何有效地消除或掩蓋豆腥味是當前將其引入到市場、讓消費者接受和認同的關鍵。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

大豆分離蛋白（蛋白質50%、脂肪7.8%、碳水化合物 5%）：安陽天祥瑞食品科技有限公司；小麥谷朊粉（蛋白質129%、脂肪1%、碳水化合物 4%、鈉3%）：封丘縣華豐粉業(yè)有限公司；復合磷酸鹽：徐州市恒遠化工有限公司；辣椒粉：陜西遠誠調味食品有限公司；花椒粉：四川省青川縣川珍實業(yè)有限公司；鹽：山東肥城精制鹽廠；味精：濟南三家樂食品有限公司；白砂糖：常州市貫通食品有限公司。

1.2? 儀器與設備

AHT36雙螺桿擠壓機? 山東真諾機械有限公司；EZ-Test生物力學測試儀? 日本島津公司；TA.XT C-20質構儀、RH-20流變儀? 上海保圣實業(yè)有限公司；Astree LS48電子舌? 法國阿爾法莫斯公司；Tescan MIRA LMS掃描電子顯微鏡? 捷克Tescan公司；Scientz-18N冷凍干燥機? 寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.3? 實驗方法

1.3.1? 實驗樣品預處理

將大豆分離蛋白和谷朊粉按7∶3（質量比）與占混合粉質量1%的磷酸鹽混勻，調味料（花椒粉1%、味精1%、白砂糖0.5%、鹽2%）和5%、6%、7%、8%、9%辣椒研磨后與混合粉混勻，用雙螺桿擠壓機進行擠壓實驗，另外，制備對照樣品：用谷朊粉代替大豆分離蛋白，其他實驗材料與上述樣品添加量一致。擠壓實驗的工藝條件：螺桿轉速為840 r/min，擠出機筒溫度從第一區(qū)到第七區(qū)分別設定為40，60，80，120，140，160，150 ℃。控制喂料速度為10 kg/h，進水速度為16 kg/h，擠出物水分為60%，冷卻溫度為40～60 ℃。當擠壓機擠出的產(chǎn)品達到穩(wěn)定狀態(tài)后進行取樣。樣品冷卻至室溫后，抽真空后密封，于4 ℃冷藏保存。

1.3.2? 質構特性測定

根據(jù)肖志剛等[12]的方法并加以修改，樣品于室溫下晾制3 min后，將樣品切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的立方體，測定質構。選擇全質構分析模式，參數(shù)設置：使用TA/36R柱形探頭，測前速度為5 mm/s，測中速度為1 mm/s，測后速度為5 mm/s，觸發(fā)力為5.00 g，形變量設置為50%，2次壓縮間隔保持3.00 s。每組樣品重復測定3次，取平均值。

1.3.3? 組織化度測定

根據(jù)金鑫等[13]的方法并加以修改，將樣品切成2.0 cm×2.0 cm×1.0 cm的立方體，使用P/LKB探頭對樣品分別沿著擠壓方向和垂直方向進行剪切，分別得到縱向剪切力和橫向剪切力，測試速度為1.0 mm/s，剪切程度為50%，組織化度為橫向剪切力與縱向剪切力的比值，每組樣品平行測試3次，取平均值。

1.3.4? 流變特性測定

根據(jù)肖志剛等[14]的方法并加以修改，將樣品冷凍干燥后研磨，過100目篩，稱取1 g樣品，加入樣品質量5倍的去離子水，放入4 ℃冰箱內冷藏過夜后測定流變，流變儀參數(shù)設置：選擇平板轉子（PP50，Φ=25 mm）進行靜態(tài)剪切掃描測量，剪切速率設置為1 s-1對數(shù)增加至100 s-1。

1.3.5? 微觀結構觀察

根據(jù)Xia等[15]的方法并加以修改，將樣品切成2.0 cm×1.0 cm×1.0 cm的小塊后進行冷凍干燥，將其擠出面粘貼于黑色雙面導電膠上進行噴金處理，在掃描電子顯微鏡下觀察并在100，300，1 500倍的放大倍率下拍攝。

1.3.6? 電子舌檢測

稱取12 g樣品，稱取9 g對照品（不含大豆分離蛋白），經(jīng)計算，樣品中含約25%大豆蛋白粉，加入60 mL純水，在室溫下浸泡2 h，用小型料理機攪打15 s，超聲浸提20 min，用離心機（5 000 r/min）離心 15 min，使用慢速定性濾紙過濾，濾液稀釋1倍后移取25 mL上述溶液于電子舌專用燒杯中，置于自動進樣器裝置上，待分析。采集時間為120 s，采集周期為1 s，所有樣品平行采集3次。

2? 結果與分析

2.1? 表面結構觀察

樣品原料擠壓前為金黃色，擠壓過程中高溫條件的非酶促褐變反應，例如美拉德反應和焦糖化反應[16]，以及辣椒的顏色混合導致擠出物具有紅棕色。

注：A～E依次為辣椒添加量5%、6%、7%、8%、9%。

由圖1可知，隨著辣椒添加量的增加，樣品的紅色越來越深，樣品表面及內部的辣椒顆粒分布均勻并且越來越明顯。隨著辣椒添加量的增加，樣品中條狀纖維也越來越明顯。辣椒添加量小于7%時，樣品的拉絲性隨著辣椒添加量的增加越來越好，在辣椒添加量大于7%后，樣品的拉絲性隨著辣椒添加量的增加越來越差。這主要是因為在樣品制作過程中添加的是炒制后的辣椒，其中含有少量的油脂。油脂在雙螺桿擠壓機的冷卻區(qū)域起著潤滑作用，會影響蛋白質之間的交聯(lián)作用，導致拉絲效果變差[17]。少量的油脂能減少加工過程中物料與設備的摩擦系數(shù)，改善物料的流動性。另外，油脂還可以作為風味物質的載體，使風味物質更均勻地分布在植物蛋白肉中。但油脂含量過高會導致物料在高熱剪切下發(fā)生滑移，影響樣品成型。結果表明，添加7%辣椒的樣品外觀和內部纖維結構都優(yōu)于其他樣品。

2.2? 質構特性分析

由表1可知，辣椒的添加明顯影響了植物蛋白肉的硬度，樣品的硬度呈先減小后增大的趨勢，辣椒添加量為9%時硬度最大，7%時硬度最小。硬度是指植物蛋白肉產(chǎn)品在受到第一次擠壓后的最大力，用以表現(xiàn)產(chǎn)品抵抗壓力的程度，說明辣椒等調味料的添加對植物蛋白肉的硬度產(chǎn)生了一定的影響。這可能是因為辣椒中的谷蛋白能通過二硫鍵連接的亞基使蛋白質分子的穩(wěn)定性增強，在植物蛋白肉中呈分布狀態(tài)時，有利于增加植物蛋白肉的硬度和彈性[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隨著辣椒添加量的增加呈先增大后減小的趨勢，辣椒添加量為7%的樣品的咀嚼性最大，辣椒添加量為9%的樣品的咀嚼性最小，說明將植物蛋白肉咀嚼至可吞咽的狀態(tài)時，辣椒添加量為9%的樣品所需的能量最小。調味料特別是辣椒的添加影響了植物蛋白肉的咀嚼性，辣椒等調味品是大顆粒，將其加入到植物蛋白肉中對咀嚼性產(chǎn)生了一定的影響。當辣椒添加量小于7%時，樣品的組織化度隨著辣椒添加量的增加而增大，添加量大于7%時，組織化度隨著辣椒添加量的增加而減小。結果表明，辣椒添加量為7%的樣品在質構方面優(yōu)于其他樣品。

2.3? 流變學分析

不同辣椒添加量（5%、6%、7%、8%、9%）下樣品分散體系的表觀黏度隨剪切速率變化的靜態(tài)流變曲線見圖2。

由圖2可知，在較低的剪切速率下，表觀黏度并沒有顯著的變化，這可能是由于在較低的剪切速率下，系統(tǒng)中存在著小分子、膠體顆粒以及凝聚態(tài)的固體顆粒，使得系統(tǒng)更加復雜而混亂[14]。黏度是體系流動時所表現(xiàn)出來的內摩擦力，是分子間作用力的宏觀表現(xiàn)。剪切速率大于5 s-1，表觀黏度隨著剪切速率的增加而降低，存在剪切稀化現(xiàn)象，表現(xiàn)出剪切變稀的非牛頓流體假塑性流動特征。在低剪切速度下，系統(tǒng)中的分子處于混亂狀態(tài)，而在較高剪切速率下，系統(tǒng)中的分子趨向于有序，系統(tǒng)的表觀黏度也隨之下降。剪切速率大于25 s-1時，表觀黏度趨于穩(wěn)定。這可能是由于在高剪切速率下，植物蛋白肉樣品分散體系內溶脹交聯(lián)狀態(tài)的高分子以及聚集狀態(tài)的膠體微粒受到破壞，分散為小分子和膠體粒子，體系分布較均勻，此時，植物蛋白肉樣品分散體系剪切應變的穩(wěn)定性較好。平穩(wěn)時，各樣品的表觀黏度基本重合，流動性基本保持穩(wěn)定。結果表明，辣椒的添加對植物蛋白肉的表觀黏度無顯著影響。

2.4? SEM掃描電鏡

雙螺桿擠壓過程是一個“黑箱”，擠壓過程中并不能完全觀察到物料變化情況，也不能隨時中斷擠壓取出樣品[19]。因此，利用掃描電子顯微鏡對植物蛋白肉的形態(tài)進行觀察。在擠壓過程中，蛋白質在機械剪切力和高溫作用下經(jīng)歷了分子鏈展開、團聚、交聯(lián)，導致植物蛋白肉內部纖維結構的形成。不同辣椒添加量樣品的掃描電鏡圖見圖3。

由圖3可知，每個樣品表現(xiàn)出的微觀結構都類似于動物肉的纖維結構。辣椒添加量越多，植物蛋白肉中孔洞越少，結構越緊密。隨著辣椒添加量的增加，樣品表面由凹凸不平逐漸變得平整，這是因為辣椒中含有一部分球蛋白，球蛋白在擠壓過程中高級結構被破壞，蛋白質分子發(fā)生聚集和交聯(lián)[18]，形成類似動物肉的纖維結構，使得植物蛋白肉有序的纖維結構更易形成。

2.5? 電子舌分析

圖4顯示了每個植物蛋白肉樣品的味道接近程度，在主成分分析圖上，樣品之間距離越大，表明樣品之間的整體滋味差異越大；樣品之間距離越小，表明樣品之間的滋味越相似。第一主成分（PC1）與第二主成分（PC2）的貢獻率分別為98.455%和0.847%，兩者貢獻率之和達到了99.302%，樣品在電子舌主成分分析圖上的區(qū)分指數(shù)達到96，表明PC1和PC2包含了原始數(shù)據(jù)的大多數(shù)信息，能夠反映樣品的整體信息。不同樣品間較明顯地分為了4個區(qū)域，9%和8%之間的距離相對較小。PCA結果說明基于電子舌滋味檢驗能有效區(qū)分5個樣品。

不同樣品酸味、甜味、苦味、咸味、鮮味5個滋味的排序見圖5，電子舌傳感器相對強度值存在明顯差異，表明電子舌測試可有效地區(qū)分不同樣品的滋味。

由圖5可知，5個樣品在ANS傳感器上的響應強度無明顯差異，在SCS、PKS、NMS、CTS、CPS、AHS傳感器上的響應強度存在差異，表明5個樣品在苦味、鮮味、咸味、酸味4個屬性上存在差異，在甜味屬性上沒有明顯差異。結果表明不同樣品的酸味、咸味、鮮味、苦味4種味覺相對強度值從小到大的順序為酸味排序：6%<8%<9%<7%<5%，咸味排序：6%<9%<8%<7%<5%，鮮味排序：6%<8%<9%<7%<5%，苦味排序：8%＜9%＜6%＜5%＜7%。

將每個含有大豆蛋白的樣品與對照組進行比較，樣品與對照組之間距離越近說明掩味效果越好，距離越遠說明掩味效果越差。由圖6可知，辣椒添加量為7%的樣品和對照組之間的距離最小，說明該樣品的掩味效果最好，即添加7%辣椒的配方樣品對豆腥味的掩蓋效果最好。添加8%辣椒的樣品與對照組之間的距離最大，說明該樣品的掩味效果最差，即添加8%辣椒的樣品對豆腥味的掩蓋效果最差。掩味效果從低到高依次為辣椒添加量8%<6%<9%<5%<7%。

3? 結論

本研究將大豆分離蛋白、谷朊粉、花椒粉、味精、白砂糖、鹽和不同添加量的辣椒進行高水分擠壓，隨著辣椒添加量的增加，植物蛋白肉的硬度先減小后增大，咀嚼性先增大后減小，組織化度先增大后減小，表觀黏度沒有明顯變化?；陔娮由嘧涛稒z驗能明顯區(qū)分5個樣品，7%辣椒添加量的樣品的苦味最大，掩蓋豆腥味的效果最好。綜上分析，在植物蛋白肉擠壓前添加花椒粉1%、味精1%、白砂糖0.5%、鹽2%、辣椒7%掩蓋豆腥味的效果最好，硬度為（11 236.81±199.20） gf，咀嚼性為（8 051.66±153.75） gf，組織化度為2.48±0.18。調味料的添加對植物蛋白肉的硬度、咀嚼性、組織化度都有明顯的影響，且對豆腥味的掩蓋效果明顯。因此，調味料對植物蛋白肉中的不良風味有一定的掩蓋作用，但對于儲藏期、揮發(fā)性成分等的影響還需要深入研究。

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