FSAP|东北农业大学姜瞻梅教授：挤压大豆分离蛋白以改善高蛋白营养棒贮藏期硬化

东北农业大学食品学院Xu Heyang（第一作者）、姜瞻梅（通信作者）等研究了不同挤压温度对大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）游离巯基、游离氨基和表面疏水性的影响，以及对高蛋白营养棒贮藏期间游离巯基、游离氨基、硬度、微观结构、感官评分和颜色的影响。并根据上述结果初步确定生产抗硬化高蛋白营养棒最适挤压温度。

Introduction

近年来，高蛋白营养棒由于其可以快速为机体提供能量，补充蛋白质而被广泛地用于运动食品和军事食品中。它主要由蛋白质、糖、脂质、水和一些保湿剂和调味剂制备而成。商业用蛋白棒的蛋白质含量通常为15%～45%。蛋白质的主要来源为乳蛋白和大豆蛋白，相比于乳蛋白，大豆蛋白具有价格低廉、营养价值高、有助于降低胆固醇、更适合乳糖不耐受人群以及素食主义者等优点，被视为是乳蛋白的良好替代物。然而，市面上的大多数高蛋白营养棒的质地都会随着贮藏期的延长而硬化，降低了产品的食用品质。导致其硬化的机理有很多，主要有水分迁移、蛋白质聚集、相分离及美拉德反应等。

挤压是一种物理改性技术，能够在一定程度上改善食品功能特性。挤压产生的高温和剪切力可以促进蛋白质交联，并使颗粒破碎，防止颗粒在贮藏期间吸收来自其他成分的水分。目前已经有研究将挤压技术应用到乳蛋白的高营养蛋白棒中，但是对于使用SPI制备的高蛋白营养棒的研究较少。

Results

蛋白棒在贮藏期间硬度变化

由图1可知，在贮藏过程中，挤压SPI制备的高蛋白营养棒的硬度显著低于未挤压SPI制备的高蛋白营养棒（P＜0.05）。同时，挤压后的SPI中游离氨基含量相对较少，并且SPI的表面疏水性也呈现降低趋势。综上，对SPI进行挤压处理有利于阻止高蛋白营养棒在贮藏期间的进一步硬化。

此外，随着贮藏时间的延长，高蛋白营养棒的硬度都有一定程度的增加，尤其是在贮藏3 d后，高蛋白营养棒的硬度急速增加。但是在贮藏3 d后，同一贮藏时间内不同挤压温度处理后高蛋白营养棒的硬度没有显著差异（P＞0.05）。

大写字母不同表示相同贮藏时间、不同挤压温度差异显著（P＜0.05）；小写字母不同表示相同挤压温度、不同贮藏时间差异显著（P＜0.05）。

图1 挤压对于高蛋白营养棒贮藏期间硬度的影响

相关性分析结果

由图2A可知，PC1的特征指标为硬度、ΔE和感官评分；PC2以游离氨基和游离巯基为特征指标。结果可知，硬度、感官评分和ΔE与PC1密切相关，游离氨基和游离巯基与PC2密切相关。挤压前后高蛋白营养棒的样品点分布在垂直轴2侧，表明挤压与未挤压SPI制备的高蛋白营养棒在这些因素上差异显著（P＜0.05）。

由图2B可知，在贮藏45 d后，50 ℃挤压的SPI制备的高蛋白营养棒的感官评分最高、硬度最小。

图2 贮藏45 d后高蛋白营养棒的主成分分析图谱（A）和热图分析图谱（B）

Conclusion

挤压后SPI游离巯基含量、游离氨基含量以及表面疏水性降低，从而降低了SPI在高蛋白营养棒中的反应活性。因此，在长期贮藏45 d后，挤压SPI制备的高蛋白营养棒的硬度显著小于未挤压样品（P＜0.05）。并且由挤压SPI制备的高蛋白营养棒的感官特性也高于未挤压样品。其中，在50 ℃挤压SPI制成的高蛋白营养棒的质量特性最佳。综上，研究发现挤压处理蛋白质可用于生产抗硬化的高蛋白营养棒。

Abstract

Most high-protein nutrition bars (HPNBs) would harden during storage, seriously affecting the acceptability of consumers. In this work, soy protein isolate (SPI), extruded at 50, 75, 100, 125, and 150 ℃, was formulated for HPNBs to investigate whether extrusion protein could relieve hardening and improve quality characteristics of HPNBs during 45 days of storage at 37 ℃. HPNBs prepared with extruded SPI were notably softer. And they had higher sensory scores than HPNBs produced with unextruded SPI during storage (P < 0.05). But there were no significant differences in hardness and total color change with the increase of extrusion temperature after 45 days of storage (P > 0.05). According to the correlation analysis, HPNBs prepared by SPI extruded at 50 ℃had the best physicochemical properties. This study provides an effective way to relieve the hardening of HPNBs during shelf life or even longer.

作者介绍

姜瞻梅 教授

东北农业大学食品学院

博士生导师、黑龙江省新世纪人才。现任国民营养健康专家委员会委员，中国农业机械学会农副产品分会理事，《乳业科学与技术》、Food Science of Animal Products杂志编委。主要研究方向为蛋白质功能调控与乳制品加工。主持国家自然科学基金2 项；主持完成黑龙江省自然科学基金2项、黑龙江省新世纪人才项目1 项、黑龙江省教育厅项目1项、哈尔滨市科技项目1 项。获黑龙江省科学技术奖一等奖1 项、黑龙江省高校科学技术奖一等奖1 项、哈尔滨科技进步二等奖1项。以第一作者或通信作者在中科院一区TOP期刊发表学术论文40余篇，封面论文5 篇。出版专著和教材12 部，获得授权发明专利12 项、实用新型5 项。

文章编译由作者团队提供。 编辑：李婉君、龚艺； 责任编辑： 张睿梅

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Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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