通过渗透力引导的大豆蛋白分离物的水化作用，实现大豆肉混合面团质地的实用调整方法

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：A practical approach to tailoring the texture of soy-meat hybrid batters through penetration force-guided hydration of soy protein isolates

植物肉替代品通过渗透力指导的 hydration 优化方法研究大豆分离蛋白水合条件对质地、水分保持和结构的影响，SA和SD蛋白凝胶硬度与禽肉模型相当，SC蛋白在部分替代时表现最佳兼容性，动态流变学G'值最高，验证了优化方法的有效性。

　　

林伟伦|玛丽亚·G·科拉迪尼|谢伊·巴布特

圭尔夫大学食品科学系，加拿大安大略省圭尔夫市，N1G 2W1

摘要

复制类似肉的质地仍然是开发下一代肉类产品（如植物肉混合物）的主要障碍。本研究评估了一种基于渗透力（PF）的水合方法，用于四种具有独特功能性的商业大豆蛋白分离物（SPIs；约86%的蛋白质）：SA（强凝胶）、SB（易分散）、SC（强乳化性）、SD（高粘度和溶解性）。使用一种瘦肉模型配方的渗透力（作为机械目标）来指导水合优化，假设最佳水合的SPIs可以在不损害质地、持水能力和结构完整性的情况下替代25%至100%的肉类。采用中心复合设计来优化水与大豆的比例（3:1至5:1）和氯化钠浓度（0至3%）。逐步（正向选择）回归建模有助于确定最佳条件，并随后进行了验证。尽管100%的SA和SD凝胶的硬度与对照组（CL）相当（通过质地分析），但它们与肉类蛋白质在混合物中协同凝胶化，导致凝胶硬度显著高于对照组。相比之下，100%的SC凝胶较软，但在25%和50%替代比例下，SC混合物的硬度与对照组相当，并且始终显示出最高的最终G′（动态流变学值），表明其与肌纤维蛋白的兼容性更好。在持水方面，SD处理显示出最低的烹饪损失和PT??（T? NMR值），而SC处理则表现出较高的损失（尽管最接近对照组），并且PT??值也高于其他SPIs。显微照片显示，SC形成了中等大小的聚集体，具有适度的连通性，这与SA和SD形成的较大且高度互联的基质形成对比。总体而言，本优化方法被证明能够有效地将中等凝胶性的SPIs（如SC）纳入瘦肉模型配方中，而无需额外的结构化处理（例如挤出）。未来的工作应致力于改进这种方法，以适用于高凝胶性的SPIs，并评估SC在商业重组产品中的应用。

引言

几千年来，肉类一直是人类饮食和文化的重要组成部分，预计到2034年全球产量将达到4.06亿吨（OECD-FAO农业展望2025–2034，2025年）。日益严重的环境问题促使人们提出建议（世界卫生组织，2023年）并采取行动（De Visser, Barnard, Benham, & Morse, 2021年），提倡减少肉类消费并采用替代蛋白质。然而，由于多种因素，目前完全转向植物性饮食是不可行的（Belk, Ederer, & Leroy, 2025年）。肉类提供了更完整的氨基酸谱和更好的消化率，而大多数植物蛋白质通常含有抗营养物质和不良风味（Arinzechukwu, Tang, Chen, & Corradini, 2025年）。虽然加工（例如挤出或发酵）可以缓解这些限制，但这些方法会增加复杂性、成本和资源消耗。此外，目前的植物基肉类替代品往往难以在可接受的水平上复制肉类的特性，尤其是质地。此外，尽管生命周期分析经常报告植物基蛋白质对环境的影响较小，但许多研究忽略了制造植物蛋白分离物所需的资源密集型提取和纯化过程（Aimutis & Shirwaiker, 2024年）。

关于植物基蛋白质益处的持续讨论激发了人们对混合肉制品的兴趣，这些制品部分用植物蛋白质替代肉类。尽管近年来豌豆、蚕豆和大米蛋白等替代蛋白质来源变得越来越普遍，但由于其高致敏性，大豆蛋白仍主导着植物基替代品市场。其优越的功能性、完整的氨基酸谱、强大的凝胶能力和广泛的可用性使其受到欢迎（Pandey, Kumar, & Upadhyay, 2025年）。此外，大豆蛋白是用于扩展肉类产品（Akesowan, 2010年；Youssef & Barbut, 2011年）和配制植物基肉类替代品（Baig et al., 2025年）的研究最广泛的植物蛋白之一。然而，它在重组肉类产品中的传统使用比例一直很小（2-3%）（Barbut, 2015年）。我们之前的工作评估了在瘦肉系统中加入33%和66%的大豆蛋白（预先水合以匹配肉类的蛋白质含量），并改变了添加的水分（Lin & Barbut, 2025b），尽管尚未确定生产适合混合肉应用的商业大豆蛋白凝胶的最佳水合条件。

包括混合肉和植物基肉在内的肉类产品具有特征性的质地属性。渗透测试（也称为穿刺测试）已被广泛用于评估食品凝胶的机械强度，提供了一个简单的硬度指标。这些测试已被用于表征植物蛋白凝胶（Broucke et al., 2025年；He et al., 2024年）、植物基肉类替代品（Ilic, Oosterlinck, Tomasevic, van den Berg, & Djekic, 2025年）、重组肉类产品（Cando, Borderías, & Moreno, 2016年；Feng et al., 2024年）和混合肉系统（Han, Li, Puolanne, & Heinonen, 2023年；Scholliers, Steen, & Fraeye, 2020年）。然而，在大多数研究中，渗透力主要用于比较凝胶强度，而不是作为优化工具来调整植物蛋白凝胶以匹配肉类质地。因此，本研究采用基于渗透力（PF）的优化策略来指导四种商业SPIs的水合，以匹配瘦肉模型系统的渗透力。假设最佳水合的SPIs凝胶可以在不损害模型系统的质地属性、持水能力和结构完整性的情况下部分替代肉类。研究结果提供了关于SPIs水合条件的见解，以实现瘦肉混合肉系统中的最佳凝胶强度，而无需预先进行挤出或剪切细胞处理。

材料

无皮鸡胸肉片从当地零售商（Costco Wholesale Corporation，加拿大安大略省圭尔夫市）购买。去除可见脂肪和结缔组织后，将肉切成大约20×20毫米的立方块。将16公斤的肉块在碗式切碎机（Schneidemeister, SMK40，Alexanderwerk，德国）中切碎30秒。然后将肉分装成0.5公斤的小包装并冷冻在-20°C。通过三次测定确定肉的蛋白质含量约为22.5%

大豆蛋白特性

图1显示了SPIs的分子量谱。所有SPIs都含有高分子量聚合物（>250 kDa），这可能是由于之前的加工过程中蛋白质聚集所致（Aryee, Agyei, & Udenigwe, 2018年），并显示出特征性的7S和11S大豆球蛋白带，这对大豆蛋白的功能至关重要（Zhang et al., 2024年）。然而，SB的带强度似乎较低（特别是α'、α和β亚基），表明在其制备过程中发生了轻微的水解

结论

本研究提出了一种相对快速的方法，通过调节水与大豆的比例和NaCl浓度来优化四种SPIs的水合，以匹配瘦肉模型系统的渗透力。研究了部分用这些水合SPIs替代肉类（25-75%）对质地属性、热凝胶行为、持水能力和结构完整性的影响。仅使用SPIs的凝胶显示SA和SD的硬度与对照组（CL）相当，而SB是最软的。

CRediT作者贡献声明

林伟伦：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，方法学，研究，数据分析，概念化。玛丽亚·G·科拉迪尼：撰写 – 审稿与编辑，监督，方法学，研究，概念化。谢伊·巴布特：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，方法学，资金获取，概念化。

未引用参考文献

Bourne, 2002

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了安大略省农业、食品和农村事务部的资助（授权号054855）。作者感谢Dr. Dérick Rousseau实验室的Veronica Hislop在核磁共振（NMR）测量方面提供的帮助。