大豆分離蛋白、豌豆分離蛋白和小麥面筋蛋白相互作用對高水分植物蛋白肉品質(zhì)特性的影響

俎新宇 趙亞男 陳星爍 王新新 張樹成 趙秀蘭 趙祥忠 梁艷

摘要：混合多種蛋白原料以創(chuàng)造具有所有原料特征的人造肉產(chǎn)品已經(jīng)在食品領(lǐng)域得到研究。然而，在高水分植物蛋白肉生產(chǎn)領(lǐng)域暫未得到研究，目前也沒有對使用大豆分離蛋白（SPI）、豌豆分離蛋白（PPI）和小麥面筋蛋白（WGP）的混合原料開發(fā)植物蛋白肉的研究。該研究的目的是減少植物蛋白肉生產(chǎn)的經(jīng)濟成本，考察由SPI、PPI和WGP共混制備的植物蛋白肉是否比僅用SPI和PPI、SPI和WGP制備的植物蛋白肉具有更好的品質(zhì)特性以及考察SPI、PPI和WGP以不同比例混合時蛋白之間的相互作用對高水分植物蛋白肉品質(zhì)特性的影響。研究結(jié)果表明，WGP占比的增加增大了產(chǎn)品的硬度和咀嚼性，所有的混合原料基樣品均呈現(xiàn)很好的組織化結(jié)構(gòu)，當(dāng)樣品配比為P20W30時達到了最高的組織化度（2.14±0.07），混合蛋白原料也使產(chǎn)品的持水率增加，表觀觀察和SEM也顯示3種混合蛋白原料產(chǎn)品有著更好的拉絲效果和纖維化結(jié)構(gòu)，此外，傅里葉變換紅外光譜表明混合蛋白原料產(chǎn)品主要以穩(wěn)定的β結(jié)構(gòu)存在，WGP占比的增加降低了產(chǎn)品的流變性能?？偟膩碚f，該研究表明混合3種蛋白制備的植物蛋白肉有著更好的品質(zhì)特性。

關(guān)鍵詞：混合蛋白；高水分植物蛋白肉；雙螺桿擠壓；品質(zhì)特性

中圖分類號：TS201.21

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-9973（2024）06-0036-07

Effect of Interaction of Soy Protein Isolate， Pea Protein Isolate and

Wheat Gluten Protein on Quality Characteristics of

High-Moisture Plant Protein Meat

ZU Xin-yu¹， ZHAO Ya-nan¹， CHEN Xing-shuo¹， WANG Xin-xin¹， ZHANG Shu-cheng²，

ZHAO Xiu-lan³， ZHAO Xiang-zhong^1*， LIANG Yan^1*

（1.School of Food Science and Engineering， Qilu University of Technology （Shandong Academy of

Sciences）， Jinan 250353， China; 2.Yantai Shuangta Food Co.， Ltd.， Zhaoyuan 265404，

China; 3.School of Public Health， Shandong University， Jinan 250100， China）

Abstract： The blending of multiple protein raw materials to create artificial meat products with all raw material characteristics has been investigated in the food field. However， it hasn't been studied in the field of high-moisture plant protein meat production field yet， and there are no studies on the development of plant protein meat using blended raw materials of soy protein isolate （SPI）， pea protein isolate （PPI） and wheat gluten protein （WGP）. The objectives of this study are to reduce the economic cost of plant protein meat production， to investigate whether plant protein meat prepared by blending SPI， PPI and WGP has better quality characteristics than plant protein meat prepared with only SPI and PPI， SPI and WGP， and to investigate the effect of protein interaction when SPI， PPI and WGP are blended in different ratios on the quality characteristics of high-moisture plant protein meat. The results show that the increase of the ratio of WGP increases the hardness and chewiness of the product， and all the blended raw material-based samples show a good texture structure， with the highest texture degree of 2.14±0.07 when the sample ratio is P20W30. Blending protein raw materials also increases the water holding capacity of the product， and the appearance observation and SEM also show that the product of the three blended protein raw materials has better wire drawing effect and fibrotic structure. In addition， Fourier transform infrared spectroscopy indicates that the product of blended protein raw materials mainly exists in a stable β structure， and the increase of WGP ratio reduces the rheological properties of the product. Overall， this study shows that the plant protein meat prepared by blending the three proteins has better quality characteristics.

Key words： blended proteins; high-moisture plant protein meat; twin-screw extrusion; quality characteristics

收稿日期：2023-11-28

基金項目：山東省重點研發(fā)計劃項目（2020CXGC010604）

作者簡介：俎新宇（1999—），男，碩士研究生，研究方向：蛋白質(zhì)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(shù)。

梁艷（1984—），女，副教授，博士，研究方向：蛋白質(zhì)工程。由于消費者對肉制品可持續(xù)替代品的興趣日益增長，植物性肉類類似物的市場潛力不斷增大^[1]。植物蛋白肉的成功與否取決于它們對真正肉類的各種特征的模仿程度。植物蛋白肉因其與傳統(tǒng)肉類食品在理化性質(zhì)上的相似性、無膽固醇、高營養(yǎng)價值和易加工儲存方面的優(yōu)勢成為替代傳統(tǒng)肉類食品的最佳選擇^[2-3]。根據(jù)制備植物蛋白肉水分含量的不同，分為低水分?jǐn)D壓（水分含量為20%～40％）和高水分?jǐn)D壓（水分含量為50%～70%）^[4]。本研究使用高水分?jǐn)D壓技術(shù)，通過雙螺桿擠出機制備的產(chǎn)品纖維化程度更高、質(zhì)地均勻且富有傳統(tǒng)肉類的彈性、韌性和組織化狀態(tài)。尤其是高水分?jǐn)D壓可以實現(xiàn)低水分?jǐn)D壓蒸煮過程中不能實現(xiàn)的細(xì)膩組織化結(jié)構(gòu)^[5]。

蛋白質(zhì)原料的質(zhì)量、種類、含量、功能特性和混合比例是影響植物蛋白肉產(chǎn)品組織化纖維結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵因素，尤其是不同種類蛋白質(zhì)原料的混合比例是影響植物蛋白肉與真正肉類相似度的關(guān)鍵因素^[6]。大豆蛋白因其良好的加工特性、均衡的營養(yǎng)價值和相對低廉的價格而被認(rèn)為是生產(chǎn)植物蛋白肉的理想選擇^[7]。目前市場上的植物蛋白肉主要以大豆分離蛋白為原料^[8-9]。Lee等^[10]研究了大豆分離蛋白和水稻分離蛋白對植物蛋白肉理化特性的影響，其研究結(jié)果表明兩種蛋白組合比僅用一種蛋白制成的肉類類似物具有更好的品質(zhì)。例如純大豆分離蛋白生產(chǎn)的產(chǎn)品雖然成本較低，但其豆腥味嚴(yán)重，且含有潛在的過敏原和抗?fàn)I養(yǎng)因子^[11]。相比于大豆分離蛋白，豌豆分離蛋白不存在轉(zhuǎn)基因問題，由于豌豆分離蛋白的低致敏性和高營養(yǎng)價值，且豌豆分離蛋白富含必需氨基酸賴氨酸和支鏈氨基酸，其逐漸成為國內(nèi)外植物蛋白肉的優(yōu)質(zhì)原料^[12]。Kaleda等^[13]以豌豆分離蛋白和燕麥蛋白混合物為原料研究了兩種混合蛋白對植物蛋白肉品質(zhì)特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加30%豌豆分離蛋白條件下產(chǎn)品的組織化度最高。小麥面筋蛋白有著優(yōu)異的黏彈性、伸長率和熱凝固性，所以被廣泛用于生產(chǎn)植物蛋白肉^[8]。小麥面筋蛋白特有的黏彈性使以其作為原料生產(chǎn)的植物蛋白肉更容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Schreuders等^[14]研究發(fā)現(xiàn)豌豆分離蛋白和小麥面筋蛋白結(jié)合在120 ℃下擠壓可以形成具有很好纖維形態(tài)的雞胸肉類似物。

本研究的目的是探究SPI、PPI和WGP 3種蛋白以不同比例混合擠壓對植物蛋白肉品質(zhì)特性的影響，并對SPI、PPI和WGP之間的相互作用對植物蛋白肉組織化度的影響進行研究，通過對植物蛋白肉樣品進行色度、質(zhì)構(gòu)、持水性、表觀結(jié)構(gòu)、SEM掃描電鏡、FTIR和流變特性表征，系統(tǒng)探究了混合蛋白原料對植物蛋白肉產(chǎn)品品質(zhì)特性和組織化度的影響，為開發(fā)和生產(chǎn)混合原料基植物蛋白肉產(chǎn)品提供了理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白（SPI，純度≥90%）：山東山松生物科技有限公司；豌豆分離蛋白（PPI，純度≥90%）：煙臺雙塔食品股份有限公司；小麥面筋蛋白（WGP，純度≥90%）：封丘縣華豐粉業(yè)有限公司；復(fù)合磷酸鹽（CP，純度≥90%）：江蘇燕科生物工程有限公司；溴化鉀（分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AHT36雙螺桿擠出機 山東真諾智能設(shè)備有限公司；Scientz-18N冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；EZ-Test生物力學(xué)測試儀 日本島津公司；RH-20流變儀 上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司；TESCAN MIRA LMS掃描電子顯微鏡 泰思肯貿(mào)易（上海）有限公司；NR10QC+色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；Nicolet iS10傅里葉變換紅外光譜儀 美國Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 植物蛋白肉的制備

實驗通過同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機進行，擠出機由給料機、高溫擠壓區(qū)（分為7個加熱區(qū)間）和冷卻模具組成。冷卻模具尺寸為70 mm×100 mm×1 800 mm（寬×高×長），螺桿長度為125 cm，螺桿直徑為4 cm（L/D=31.25）。原料混合物由SPI、PPI和WGP組成，由于研究重點是PPI和WGP的共混，所以SPI的占比是固定的，配方的詳細(xì)信息見表1，并向其中加入1%的復(fù)合磷酸鹽作為保水劑。參考Xia等^[15]的方法并根據(jù)實際情況改進。使用重量給料機將混合均勻的樣品原料以10 kg/h的速率進料到擠出機中。通過入口，以15 kg/h的恒定流量將水注入擠出機中，以獲得最終產(chǎn)品中約60%（濕基）的水分含量。螺桿速度設(shè)置為800 r/min，從進料到模具的7個區(qū)域中的筒體溫度設(shè)定為40，60，80，120，140，160，150 ℃。使用循環(huán)水進行冷卻，并將冷卻溫度設(shè)置為50 ℃。從冷卻模具的末端收集擠出物，將擠出物冷卻至室溫，使用真空密封器將擠出物真空包裝在塑料袋中，并在－4 ℃下儲存，直到進一步分析，以防止保存期間質(zhì)量劣變影響實驗結(jié)果。

1.3.2 色度分析

使用色度計對樣品的色度進行測量分析。在測量之前，使用標(biāo)準(zhǔn)白板進行校準(zhǔn)。參數(shù)表示為L^*值（亮度）、a^*值（紅色或綠色）和b^*值（黃色或藍色）。在隨機選擇的位置對每個樣品進行10次測量。標(biāo)準(zhǔn)白板的L₀^*值、a₀^*值和b₀^*值分別為95.13，－0.64和0.68。ΔE表示樣品與白板的色差，數(shù)值越大表明色差越大，按公式（1）進行計算：

ΔE=（L^*-L₀^*）²+（a^*-a₀^*）²+（b^*-b₀^*）²。（1）

1.3.3 視覺外觀

將高水分?jǐn)D壓肉類類似物樣品切割成50 mm×6 mm×50 mm（寬×高×長），然后使用相機拍攝外表面圖、橫切面圖和縱切面圖，所有照片都在黑色背景和LED光照射下拍攝。

1.3.4 硬度分析

使用生物力學(xué)測試儀進行硬度測試，分析了不同比例的SPI、PPI和WGP混合原料制備的植物蛋白肉樣品的硬度，將樣品切割成30 mm×7 mm×30 mm（寬×高×長），使用疲勞彈性測試的力學(xué)球形探頭以0.5 mm/s的速度下壓樣品，將樣品壓縮至厚度的50%，維持下壓狀態(tài)60 s，使球形探頭感受產(chǎn)品的回彈力，取下壓至樣品厚度的40%時探頭感受到的力為樣品的硬度。

1.3.5 嫩度、咀嚼性和組織化度分析

樣品的咀嚼性和組織化度使用Warner-Bratzler實驗來測量，Warner-Bratzler實驗可以通過測試樣品的最大剪切力來反映植物蛋白肉樣品的咀嚼性和組織化度。根據(jù)Novakovic＇等^[16]的方法并進行改進，評估樣品的咀嚼性和組織化度。將擠出物切割成15 mm×7 mm×50 mm（寬×高×長）。使用沃布氏切刀沿著擠出方向以1 mm/s的速度垂直（F_L）和水平（F_V）切割樣品。產(chǎn)品的嫩度用F_L表示，組織化度用F_L與F_V的比值表示（見公式（2）），產(chǎn)品的咀嚼性用剪切能（剪切過程中剪切力的積分）表示。每次分析重復(fù)10次，以測量每個樣品的F_L和F_V（n=10）。

組織化度=F_LF_V。（2）

1.3.6 持水率測試

采用烘箱干燥法測定高水分植物蛋白肉的持水率（濕基），參考Lee等^[5]的方法并進行改進，取生產(chǎn)48 h后的樣品進行研磨（4～5 g），稱重記為M_i，使用干燥箱于105 ℃干燥24 h。干燥后冷卻1 h至室溫，再次稱重記為M_d。水分含量按公式（3）計算，每個樣品重復(fù)5次實驗（n=5）。

水分含量（%）=（M_i-M_d）/M_i×100%。（3）

式中：M_i為干燥前樣品的質(zhì)量，g；M_d為干燥后樣品的質(zhì)量，g。

1.3.7 掃描電子顯微鏡（SEM）分析

通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同樣品的橫截面。將樣品直接黏合在導(dǎo)電黏合劑上，并使用濺射涂布機在10 mA下用金噴涂45 s。然后在掃描電子顯微鏡下以100，300，500倍的放大率觀察樣品，加速電壓為3 kV用于輪廓分析，15 kV用于譜圖繪制。檢測器為SE2二次電子檢測器。

1.3.8 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

參考Wang等^[17]的方法并進行改進，取5 mg凍干樣品研磨成粉末并過120目篩，將1～2 mg樣品與100 mg 溴化鉀混合并在研缽中研磨混合物來制備溴化鉀圓盤，將100 mg混合物壓在圓盤中，使用光譜儀記錄IR光譜。掃描次數(shù)為64次，分辨率為4 cm^-1，每個樣品測試3次，取平均值。使用OMNIC 9.2.86軟件對紅外圖譜進行基線校正、歸一化和去卷積化處理，使用PeakFit v4.12軟件對4 000～500 cm^-1（酰胺Ⅰ區(qū)）進行擬合分析。

1.3.9 流變特性分析

將擠出物冷凍干燥，研磨至粒徑＜500μm，并以20%（質(zhì)量比）的比例分散在蒸餾水中，攪拌1 h。在流變學(xué)測試前，將再水合樣品真空包裝，并在4 ℃冰箱中儲存12 h以上，以確保水分分布均勻。將分散液裝入流變儀平行板（直徑50 mm）正下方，在25 ℃下進行剪切測試，剪切速率為1～100 s^-1。

1.3.10 統(tǒng)計分析

使用方差分析（ANOVA）和皮爾遜相關(guān)系數(shù)（r）對所有數(shù)據(jù)進行分析，擠壓響應(yīng)參數(shù)和擠壓物質(zhì)地之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)使用SPSS Statistics 23.0進行統(tǒng)計分析。顯著性差異水平P＜0.05為差異顯著。使用Origin 2021軟件制作數(shù)據(jù)圖。

2 結(jié)果和分析

2.1 色度分析

植物蛋白肉的色澤影響著消費者對其的接受程度^[18]。不同SPI、PPI和WGP原料配比對植物蛋白肉色澤的影響見表2。

由表2可知，樣品的L^*值隨著WGP比例的增加而增加，表明樣品的白度不斷增加，這是WGP原料自身的白色導(dǎo)致的，這類高WGP原料的產(chǎn)品更適合模仿雞胸肉。樣品的a^*值和b^*值沒有顯著變化，說明不同原料配比混合添加對樣品的a^*值和b^*值沒有影響，不同比例的混合原料對顏色的影響不大，這更有利于混合原料植物蛋白肉的進一步開發(fā)。

2.2 視覺和宏觀狀態(tài)分析

在不同PPI和WGP比例條件下通過高水分?jǐn)D壓得到手動變形植物蛋白肉樣品，通過目測外表結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)來進行分析。由視覺表面圖（見圖1中A）可以明顯觀察到隨著WGP比例的增大，樣品的顏色逐漸變白，該結(jié)果和色度計分析結(jié)果一致，SPI、PPI和WGP混合植物蛋白肉更適合模擬白肉，模擬紅肉時可以添加植物衍生的紅色素。所有混合比例的樣品均成型狀態(tài)好且結(jié)構(gòu)緊致，沒有斷裂和不成型現(xiàn)象。表面出現(xiàn)了各向異性的擠壓痕跡，這是雙螺桿擠壓導(dǎo)致的正常現(xiàn)象。由橫切面圖（見圖1中B）觀察到樣品的纖維狀結(jié)構(gòu)。SPI、PPI和WGP共混樣品均有著很好的纖維狀結(jié)構(gòu)，但沒有添加WGP的樣品拉絲效果偏硬，纖維粗。隨著WGP占比的增大，纖維逐漸變細(xì)，拉絲效果更明顯，該研究結(jié)果和Schreuders等^[14]的研究結(jié)果一致。本研究在P20W30樣品中觀察到了最優(yōu)的纖維化結(jié)構(gòu)，表明SPI、PPI和WGP 3種混合蛋白高水分?jǐn)D壓產(chǎn)品仍然具有致密的組織化結(jié)構(gòu)。由沿垂直擠出方向的切面圖（見圖1中C）可以看到所有樣品均呈現(xiàn)分層狀結(jié)構(gòu)，切面圖照片證實了植物蛋白肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由多個U-shaped層堆疊而成，該發(fā)現(xiàn)和Lee等^[5]的研究結(jié)果一致。在P20W30樣品層狀結(jié)構(gòu)中還出現(xiàn)了明顯的上下拉絲效果，這與質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)果一致。

2.3 質(zhì)構(gòu)分析

對于市場而言，質(zhì)構(gòu)特性是植物蛋白肉產(chǎn)品最重要的屬性。通過力學(xué)球形探頭和Warner-Bratzler實驗測試了產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特征，這種測試設(shè)計比傳統(tǒng)的TPA測試更具有科學(xué)性和參考價值。不同原料配比對高水分植物蛋白肉質(zhì)構(gòu)的影響見表3。

由表2可知，隨著WGP比例的增加，樣品的硬度逐漸增大（P＜0.05）。這是由于小麥面筋蛋白有著優(yōu)異的黏彈性、伸長率和熱凝固性，使其產(chǎn)品更易形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品硬度的增大。嫩度和咀嚼性也是植物蛋白肉產(chǎn)品重要的屬性，嫩度值越小表明產(chǎn)品的嫩度越高。實驗結(jié)果顯示隨著WGP占比的增加，產(chǎn)品的嫩度值和咀嚼性不斷增大，表明添加WGP導(dǎo)致的致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可能會使產(chǎn)品不嫩且更有嚼勁，這類食品更適合年輕人食用，而PPI占比高的產(chǎn)品更嫩，這類食品更適合老年人食用，因為老年人的牙齒和顎骨肌肉衰弱，更喜歡柔軟且易吞咽的食品。

植物蛋白肉的組織化度是一個重要的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，當(dāng)纖維形成時，橫向切割（F_L）比縱向切割（F_V）需要更大的力，橫向和縱向切割之比反映了擠壓過程中產(chǎn)品組織化形成的程度和強度^[19]。實驗結(jié)果表明隨著WGP比例的增加，產(chǎn)品的組織化度先顯著增大后略微減小，在P20W30時達到最大的組織化度，為2.14±0.07。豌豆分離蛋白在120 ℃以上完全變性，已暴露與其他蛋白交聯(lián)的鍵合位點，Schreuders等^[14]的研究也表明在120 ℃以上PPI和WGP開始形成纖維，在140 ℃以上WGP和PPI混合擠壓可以形成更多的纖維。本研究中，在160 ℃條件下，大分子的鍵合位點可以暴露出來，允許更多的相互作用，并導(dǎo)致了更大的鍵合作用，從而導(dǎo)致在SPI存在的條件下同時添加PPI和WGP有著更高的纖維化結(jié)構(gòu)^[20]。

2.4 持水率分析

高水分植物蛋白肉的水分含量取決于原料混合物在擠壓過程中保留水分的程度，產(chǎn)品的持水率和原料蛋白種類有著密切的關(guān)系。由圖2可知，所有產(chǎn)品的持水率均在44%～53%之間。隨著WGP比例的增加，產(chǎn)品的持水率顯著增加（P＜0.05），這是因為WGP可以在高溫下變性形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而鎖住水分來減少水分的流失。樣品P0W50的持水率最高，這是因為PPI原料的持水率大約為WGP的50%，原料的差異性導(dǎo)致了產(chǎn)品的持水率不同，該研究結(jié)果和Lee等^[5]的研究結(jié)果一致，都表明樣品的持水率隨著PPI比例的增加而降低。還可能是因為WGP比例增加導(dǎo)致了樣品內(nèi)部孔面積減小、孔隙率增加，使得水分不易流失^[21]。

2.5 掃描電子顯微鏡（SEM）分析

不同原料配比的樣品縱切面的SEM圖像見圖3。

由圖3可知，所有樣品均表現(xiàn)出整齊的孔狀纖維排列結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)類似真實的肉類纖維。由圖3中A可以明顯看到有許多分布均勻且大小一致的孔隙，這是由于冷凍干燥后的樣品水分缺失，中間出現(xiàn)孔隙。由圖3中C可以看出P50W0樣品的孔隙最大，這是因為樣品經(jīng)冷凍干燥后拍攝電鏡，PPI使孔面積增大，孔隙率減少，導(dǎo)致樣品的嫩度值減小，嫩度增加，該觀察結(jié)果和Warner-Bratzler實驗中測試的產(chǎn)品嫩度值結(jié)果一致，結(jié)果表明PPI會使產(chǎn)品的孔面積增大。隨著WGP占比的增加，可以明顯看出產(chǎn)品的孔面積減小，但孔隙率增加且分布均勻，這是由于產(chǎn)品原料中的WGP形成多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得樣品各向異性降低，此發(fā)現(xiàn)和表觀分析結(jié)果一致，這種形態(tài)使得高WGP占比的產(chǎn)品有著更好的組織化度，拉絲效果明顯，此結(jié)果與質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果一致，證實了樣品P20W30有著最好的拉絲效果，和傳統(tǒng)肉類最相似。

2.6 傅里葉變換紅外光譜分析

傅里葉變換紅外光譜是表征蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象常用的方法。不同原料配比的植物蛋白肉樣品紅外光譜圖見圖4。

由圖4可知有5個吸收帶，位于約3 300，2 930，1 635，1 520，1 230 cm^-1處。3 300 cm^-1處的吸收帶是因為分子間氫鍵中O—H和N—H的拉伸振動^[22]。WGP占比的增加導(dǎo)致了圖譜的紅移。2 930 cm^-1處的吸收帶是因為蛋白質(zhì)分子中的—CH₃和—CH₂中碳?xì)滏I的伸縮振動^[16]。1 635 cm^-1處的吸收帶是酰胺Ⅰ帶，主要歸因于蛋白質(zhì)中C—O的拉伸。1 520 cm^-1處的吸收帶是酰胺Ⅱ帶，主要歸因于N—H的彎曲振動和C—N的拉伸振動。1 230 cm^-1處的吸收帶是酰胺Ⅲ帶，主要歸因于C—N的拉伸振動和N—H的彎曲振動^[23]。

酰胺Ⅰ區(qū)是對蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)敏感的區(qū)域，常用酰胺Ⅰ帶來計算蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)^[24]。樣品中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的每個構(gòu)象所占的比例見表4。

由表4可知，α-螺旋結(jié)構(gòu)約占13%～16%，β-折疊約占44%～45%，β-轉(zhuǎn)角約占26%～28%，無規(guī)則卷曲約占12%～13%。所有原料配比生產(chǎn)的產(chǎn)品都以β-折疊和β-轉(zhuǎn)角為主要的二級結(jié)構(gòu)，其次是α-螺旋和無規(guī)則卷曲，這表明所有樣品主要以穩(wěn)定的β結(jié)構(gòu)存在，其中樣品P20W30最穩(wěn)定。

2.7 流變特性分析

對于植物蛋白肉的研究，了解其流變學(xué)特性是改善其質(zhì)量的先決條件。不同原料配比的產(chǎn)品的表觀黏度隨著剪切速率增加的變化見圖5。

由圖5可知，隨著剪切速率的增加，復(fù)水粉末樣品的黏度均呈逐漸下降的趨勢，在0～30 s^-1黏度急劇下降，隨著剪切速率的增加，系統(tǒng)所需的剪切應(yīng)力逐漸穩(wěn)定，樣品黏度的下降速率變慢并趨于平緩，在剪切速率超過60 s^-1后黏度基本沒有變化，是典型的剪切稀化的非牛頓流體行為，這是由于高濃度的生物聚合物具有典型的剪切減薄行為^[25]。在高水分?jǐn)D壓中，加入的水主要轉(zhuǎn)化為擠壓產(chǎn)品中的凍結(jié)水，在蛋白質(zhì)擠壓過程中起到潤滑和降黏的作用。在同一剪切速率下，隨著WGP占比的增加，樣品的黏度也增加，WGP的添加降低了樣品的流變性能。

3 結(jié)論

本研究以SPI、PPI和WGP為原料，通過雙螺桿擠出機研究了在高水分?jǐn)D壓中3種混合蛋白原料對高水分肉類類似物品質(zhì)特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有樣品的組織化度均大于1，其中P20W30樣品有著最高的組織化度（2.14±0.07），P20W30樣品的視覺拉絲效果和微觀結(jié)構(gòu)各向異性比兩種蛋白混合的P50W0樣品更明顯。隨著WGP比例的增加，樣品的咀嚼性和持水率顯著增加，WGP的添加降低了產(chǎn)品的流變特性，3種混合蛋白原料制備的產(chǎn)品以穩(wěn)定的β結(jié)構(gòu)存在。總的來說，本研究以SPI為主要原料和其他兩種蛋白混合不僅降低了生產(chǎn)成本，而且對產(chǎn)品的品質(zhì)特性有著明顯的提升作用，這些結(jié)果表明混合蛋白原料制備的植物蛋白肉可以用來模仿真肉。

參考文獻：

[1]LEE H J， YONG H I， KIM M， et al. Status of meat alternatives and their potential role in the future meat market—a review[J].Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2020，33（10）：15-43.

[2]ZHANG Z Y， ZHANG L J， HE S D， et al. High-moisture extrusion technology application in the processing of textured plant protein meat analogues： a review[J].Food Reviews International，2022，39（8）：4873-4908.

[3]KUMAR P， SHARMA B D， KUMAR R R. Product profile comparison of analogue meat nuggets versus chicken nuggets[J].Fleischwirtschaft International，2011，91（3）：72-75.

[4]VAZ L C M A， AR?AS J A G. Recovery and upgrading bovine rumen protein by extrusion： effect of lipid content on protein disulphide cross-linking， solubility and molecular weight[J].Meat Science，2010，84（1）：39-45.

[5]LEE J S， KIM S， JEONG Y J， et al. Impact of interactions between soy and pea proteins on quality characteristics of high-moisture meat analogues prepared via extrusion cooking process[J].Food Hydrocolloids，2023，139（10）：108567.

[6]GUYONY V， FAYOLLE F， JURY V. High moisture extrusion of vegetable proteins for making fibrous meat analogs： a review[J].Food Reviews International，2022，39（7）：4262-4287.

[7]WANG Y， LYU B， FU H， et al. The development process of plant-based meat alternatives： raw material formulations and processing strategies[J].Food Research International，2023，167（3）：112689.

[8]KUMAR P， CHATLI M K， MEHTA N， et al. Meat analogues： health promising sustainable meat substitutes[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2017，57（5）：923-932.

[9]PIETSCH V L， B?HLER J M， KARBSTEIN H P， et al. High moisture extrusion of soy protein concentrate： influence of thermomechanical treatment on protein-protein interactions and rheological properties[J].Journal of Food Engineering，2019，251：11-18.

[10]LEE J S， OH H， CHOI I， et al. Physico-chemical characteristics of rice protein-based novel textured vegetable proteins as meat analogues produced by low-moisture extrusion cooking technology[J].LWT-Food Science and Technology，2022，157：113056.

[11]WILD F， CZERNY M， JANSSEN A， et al. The evolution of a plant-based alternative to meat： from niche markets to widely accepted meat alternatives[J].Agro Food Industry Hi-Tech，2014，25（1）：45-49.

[12]RUTHERFURD S M， FANNING A C， MILLER B J， et al. Protein digestibility-corrected amino acid scores and digestible indispensable amino acid scores differentially describe protein quality in growing male rats[J].The Journal of Nutrition，2015，145（2）：3-9.

[13]KALEDA A， TALVISTU K， VAIKMA H， et al. Physicochemical， textural， and sensorial properties of fibrous meat analogs from oat-pea protein blends extruded at different moistures， temperatures， and screw speeds[J].Future Foods，2021，4（5）：100092.

[14]SCHREUDERS F K G， DEKKERS B L， BODN?R I， et al. Comparing structuring potential of pea and soy protein with gluten for meat analogue preparation[J].Journal of Food Engineering，2019，261：32-39.

[15]XIA S， SONG J， LI K， et al. Yeast protein-based meat analogues： konjac glucomannan induces the fibrous structure formation by modifying protein structure[J].Food Hydrocolloids，2023，142：108798.

[16]NOVAKOVI? S， TOMA?EVI? I. A comparison between Warner-Bratzler shear force measurement and texture profile analysis of meat and meat products： a review[J].IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2017，85（1）：12063.

[17]WANG X X， ZU X Y， WANG T， et al. N，S-Doped carbon dots prepared by peanut protein isolates and cysteamine as highly sensitive fluorescent sensors for Fe²⁺， Fe³⁺and lactoferrin[J].Polymers，2023，15（1）：216.

[18]XIA S， SHEN S， MA C， et al. High-moisture extrusion of yeast-pea protein： effects of different formulations on the fibrous structure formation[J].Food Research International，2023，163：112132.

[19]WEBB D， LI Y， ALAVI S. Chemical and physicochemical features of common plant proteins and their extrudates for use in plant-based meat[J].Trends in Food Science & Technology，2023，131：129-138.

[20]MUNIALO C D， KONTOGIORGOS V， EUSTON S R， et al. Rheological， tribological and sensory attributes of texture-modified foods for dysphagia patients and the elderly： a review[J].International Journal of Food Science and Technology，2020，55（5）：1862-1871.

[21]ZAHARI I， FERAWATI F， HELSTAD A， et al. Development of high-moisture meat analogues with hemp and soy protein using extrusion cooking[J].Foods，2020，9（6）：772.

[22]GUO G， TIAN H， WU Q. Influence of pH on the structure and properties of soy protein/montmorillonite nanocomposite prepared by aqueous solution intercalating[J].Applied Clay Science，2019，171：14-19.

[23]DAI S， LIAN Z， QI W， et al. Non-covalent interaction of soy protein isolate and catechin： mechanism and effects on protein conformation[J].Food Chemistry，2022，384：132507.

[24]SHRESTHA S， VAN'T H L， HARITOS V， et al. Comparative study on molecular and higher-order structures of legume seed protein isolates： lentil， mungbean and yellow pea[J].Food Chemistry，2023，411：135464.

[25]XIA S， XUE Y， XUE C， et al. Structural and rheological properties of meat analogues from Haematococcus pluvialis residue-pea protein by high moisture extrusion[J].LWT-Food Science and Technology，2022，154：112756.