芥菜蛋白热特性及其在牛肉饼中应用的研究：DSC分析与抗氧化功效评估

本刊推荐：为解决肉类加工中脂肪氧化和产品品质控制问题，研究人员通过差示扫描量热法(DSC)系统研究芥菜蛋白分离物(MPI)的热稳定性，并评估其作为牛肉饼配料的可行性。结果表明MPI在3%添加水平下可使烹饪得率提升至78.27%，且显著降低TBARS值（0.86 mg MDA/kg），展现优异的抗氧化性能和加工适应性，为植物蛋白在肉制品中的应用提供新方案。

　　

随着消费者对健康饮食和可持续食品需求的增长，植物蛋白在食品工业中的应用正迎来爆发式发展。芥菜作为全球重要的油料作物，其榨油后的粕渣中含有丰富的蛋白质资源，如何高效利用这些副产物成为产业升级的关键。传统上芥菜粕多被用作动物饲料，经济价值有限，而将其深加工成蛋白配料不仅能提升附加值，更能满足市场对植物基产品的需求。然而，芥菜蛋白在食品加工中的行为特性尚不明确，特别是在热加工条件下的稳定性、与常见食品配料（如盐、糖）的相互作用等基础数据缺乏，制约了其产业化应用。

肉类工业同样面临挑战：加工过程中的脂肪氧化会导致品质劣变，而合成抗氧化剂的使用又受到健康疑虑。将植物蛋白引入肉制品，既可改善产品质量，又能赋予天然抗氧化功能，但需要科学验证其可行性。在此背景下，发表于《Food Chemistry》的研究首次系统揭示了芥菜蛋白分离物(MPI)的热力学特性及其在牛肉饼中的功能表现。

研究团队采用差示扫描量热法(DSC)分析MPI在不同条件（浓度、升温速率、pH、糖/盐添加）下的变性特征，通过SDS-PAGE确定蛋白组成，并构建含1-3% MPI的牛肉饼模型，对比大豆蛋白(SPI)和乳清蛋白(WPI)评估其色泽、质地、烹饪得率及抗氧化效果（TBARS测定）。关键方法包括：从加拿大黄芥菜粕中提取MPI（等电点沉淀法），利用DSC测定热参数（T_m/T_d/ΔH），通过质构仪分析牛肉饼硬度/内聚性，采用硫代巴比妥酸法测定脂肪氧化程度。

3.1. 蛋白质谱分析

SDS-PAGE显示MPI主要由12S球蛋白（32%）和2S清蛋白（68%）组成，其中球蛋白条带位于20-50 kDa，清蛋白条带集中于14-17 kDa。这种组成差异预示二者在加工中可能呈现不同的功能特性。

3.2. 热特性影响因素

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  浓度效应：当MPI浓度从10%增至40%，球蛋白变性峰（85.12°C→91.11°C）逐渐掩盖清蛋白峰（102.24°C→91.38°C），高浓度下蛋白间相互作用增强。
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  升温速率：速率从2°C/min提至20°C/min时，球蛋白T_d从84.21°C升至90.82°C，短时热暴露减少蛋白变性程度。
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  pH影响：pH 5与pH 7条件下变性温度无显著差异，但pH 5时ΔH降低（1.41 J/g→1.31 J/g），表明酸性环境可能削弱蛋白结构稳定性。
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  糖类添加：30%蔗糖使球蛋白T_d提升4.87°C，而果糖和葡萄糖的稳定效果较弱，与糖类增强蛋白水化作用相关。
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  盐类作用：0.5M NaCl使球蛋白T_d升高至102.85°C，而CaCl₂在0.01M时显著提高ΔH（2.74 J/g），但高浓度CaCl₂（0.5M）反而破坏结构稳定性。

3.3. 牛肉饼色泽

MPI添加组L值（亮度）与对照组无显著差异（50.29±0.27），而SPI组色泽偏暗。a值（红度）在MPI添加量为3%时仍保持22.19，接近对照组（23.86），证明MPI对产品视觉接受度无负面影响。

3.4. 质构特性

MPI添加量为1%时，牛肉饼硬度降低21%，内聚性随添加量增加而上升（3%时提升约40%）。这表明MPI可通过蛋白网络形成改善产品质地，减少加工过程中的水分流失。

3.5. 水分保持能力

离心实验中，3% MPI组水分损失率（30.51%）显著低于对照组（54.27%），甚至优于SPI和WPI。MPI的清蛋白组分因其小分子特性可能增强了水合能力。

3.6. 抗氧化效果

在-20°C储存6个月后，3% MPI组TBARS值仅为0.86 mg MDA/kg，显著低于SPI（1.82）和WPI（1.94）。MPI中含有的酚类物质（2219 μg/g）及硫基氨基酸可能是其抗氧化活性的主要来源。

3.7. 烹饪得率

MPI在3%添加水平下使牛肉饼烹饪得率提高至78.27%，与SPI（78.63%）和WPI（77.45%）相当，证明其具备良好的加工适应性。

本研究通过多角度验证了芥菜蛋白在食品加工中的巨大潜力。DSC数据表明MPI的热稳定性受加工条件显著影响，尤其在含糖或低盐环境中表现更优。在应用层面，MPI不仅能够改善肉制品的质地和得率，其天然抗氧化特性更可为替代合成添加剂提供解决方案。值得注意的是，MPI的抗氧化效果优于传统植物蛋白，这可能与其特有的酚类-蛋白复合物结构有关。未来研究可进一步解析MPI中活性组分的作用机制，并拓展其在其他食品体系中的应用。该工作为芥菜副产物高值化利用奠定了理论基础，对推动可持续食品产业发展具有重要意义。