高压均质改性鹰嘴豆蛋白对鸡肉糜凝胶特性及3D打印性能的调控机制

推荐：针对鸡肉糜凝胶弹性差、出品率低等问题，研究人员通过添加高压均质(HPH)改性鹰嘴豆蛋白(CPI)，系统探究了2%-6%添加量对凝胶持水性(WHC)、强度及分子作用力的影响。结果表明，6% HPH-3循环处理的CPI使凝胶强度提升47.55%，烹饪损失显著降低，并通过增强疏水相互作用和二硫键形成致密网络结构，同时改善3D打印精度和质地特性。

　　

随着健康饮食理念的普及，低脂高蛋白的鸡肉糜制品需求激增，但其加工过程中存在的凝胶弹性差、汁液流失严重等问题制约了产业发展。传统解决方案常依赖磷酸盐等添加剂，而消费者对清洁标签产品的偏好促使研究者转向植物蛋白改良。鹰嘴豆蛋白(CPI)因其低致敏性和丰富氨基酸组成成为理想候选，但天然CPI溶解性和功能特性不足，且豆腥味影响产品接受度。如何通过绿色改性技术提升CPI在肉制品中的应用价值，成为食品科学领域的热点课题。

中国新疆石河子当地市场采购的鸡胸肉与新疆木垒鹰歌生物技术公司的鹰嘴豆，为这项研究提供了原料基础。研究人员创新性地采用高压均质(HPH)技术对CPI进行物理改性，系统研究了不同添加量(2%-6%)和均质循环次数(0-3次)对鸡肉糜凝胶特性的影响，相关成果发表在食品领域权威期刊《LWT》上。

研究主要采用高压均质(90 MPa)结合冻干技术制备改性CPI，通过质构分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等多维度评价凝胶性能，并首次将改性CPI应用于鸡肉糜3D打印。关键发现包括：6% HPH-3循环处理的CPI使凝胶强度达1970.2 g，持水性提升14.90%，烹饪损失显著降低；FT-IR显示β-折叠含量增加促进蛋白交联；分子作用力分析证实疏水相互作用和二硫键是主要作用力；SEM观察到均质处理后凝胶孔径缩小50%以上。尤为重要的是，改性CPI使3D打印样品硬度提升84.3%，纹理清晰度显著改善。

在技术方法上，研究团队首先通过碱溶酸沉法提取CPI(蛋白含量88.66%)，采用90 MPa压力进行1-3次循环均质处理。将改性CPI以2%-6%比例加入鸡肉糜(80%含水量)后，85℃加热成型凝胶。通过离心法测定持水性(WHC)，质构仪分析凝胶强度，FT-IR解析二级结构变化，化学试剂解离法量化分子作用力贡献度，并利用食品级3D打印机(喷嘴直径1.2 mm)评估打印适性。

研究结果部分揭示多个重要发现：

1. 烹饪损失与WHC：6% CPI-3使烹饪损失降低29.6%，WHC达峰值，归因于均质处理暴露的活性基团增强蛋白交联。
2. 白度值：CPI添加使L^*值降低，但HPH处理可部分抵消这种影响，因粒径减小减弱光散射。
3. 凝胶强度：β-折叠含量与凝胶强度呈正相关(R²=0.92)，6%添加量使强度提升47.55%。
4. 分子作用力：8 mol/L尿素解离实验显示疏水相互作用贡献率达38%，0.5 mol/L β-巯基乙醇处理证实二硫键关键作用。
5. 3D打印性能：CPI-3处理组打印精度提高2.3倍，层间粘附力增强，蒸煮后硬度达4611.55 g。

这项研究不仅证实HPH改性CPI可作为磷酸盐替代物改善肉制品品质，更创新性地拓展了植物蛋白在食品3D打印中的应用边界。通过物理改性避免化学添加剂使用，符合清洁标签趋势；而双重蛋白体系的设计为开发高营养低脂肉制品提供了新思路。特别值得注意的是，研究揭示的"均质循环次数-蛋白构象-凝胶性能"关系模型，为植物蛋白改性工艺优化提供了理论依据。未来可进一步探索不同植物蛋白复配、均质参数与肉制品品类适配性等方向，推动该技术产业化应用。