《Journal of Agriculture and Food Research》：Fabrication of soy protein isolate based emulsion gel loaded with rice bran oil as animal fat mimetic: Effect of transglutaminase on physical property of the emulsion gel and application in meatballs
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乳液凝胶（EG）是一种具有固体凝胶状结构的新型体系，通过提供较低的饱和脂肪酸含量，适用于食品产品的开发。本研究阐明了转谷氨酰胺酶（TG）对以大豆分离蛋白（SPI）和κ-卡拉胶（κCA）为结构构建剂、负载米糠油作为动物脂肪模拟物的复合乳液凝胶特性的影响。结果表明
乳液凝胶（EG）是一种具有固体凝胶状结构的新型体系，通过提供较低的饱和脂肪酸含量，适用于食品产品的开发。本研究阐明了转谷氨酰胺酶（TG）对以大豆分离蛋白（SPI）和κ-卡拉胶（κCA）为结构构建剂、负载米糠油作为动物脂肪模拟物的复合乳液凝胶特性的影响。结果表明，TG改善了SPI/κCA乳液凝胶的黏弹性和稳定性，尤其是随着SPI浓度的增加效果更为显著。在适宜的SPI（6%）和TG（占SPI重量的2%）添加量条件下，可制备出具有类固体脂肪特性的负载米糠油的SPI/κCA乳液凝胶。随后，研究人员将该乳液凝胶部分替代猪脂肪用于制备肉丸。由于SPI/κCA乳液凝胶的掺入，肌原纤维蛋白网络的形成得到增强，肉丸呈现出排列良好的微观结构，从而改善了产品的稳定性和质构特性（包括弹性和咀嚼性）。目前，SPI/κCA乳液凝胶对猪脂肪的有效替代水平为25%，与对照肉丸相比，保留了质构参数的同时降低了蒸煮损失（从约15%降至12%）。经TG处理的SPI/κCA乳液凝胶作为动物脂肪模拟物，在改善肉制品营养特性的生产中具有实际应用潜力。
**基于大豆分离蛋白/κ-卡拉胶乳液凝胶的动物脂肪模拟及其在肉丸中的应用——论文解读**
**一、研究背景与意义**
加工肉制品因其良好的口感、便利性和营养价值而广受消费者欢迎。动物脂肪作为肉制品中的关键配料，含量约占30%，对产品品质起着重要作用。然而，动物脂肪含有高水平的饱和脂肪酸和胆固醇，过量摄入可能增加心血管疾病等慢性疾病的患病风险。因此，利用富含不饱和脂肪酸的植物油构建脂肪替代物，成为改善肉制品营养品质的可行途径。米糠油（RBO）富含不饱和脂肪酸（特别是油酸（C18:1）和亚油酸（C18:2），分别约占总脂肪酸组成的42%和32%）以及具有健康促进作用的植物化学物质（尤其是γ-谷维素），是改善肉制品营养特性的理想候选原料。然而，用液态植物油直接替代固态动物脂肪可能导致产品稳定性和品质下降，造成消费者接受度降低。
乳液凝胶（EG）是将油滴包埋于凝胶结构剂形成的三维网络中的新型体系，可作为固体脂肪替代物应用于食品中。EG具有稳定性好、制备简便等优点，可利用蛋白质和多糖作为凝胶结构剂制备安全且经济的乳液凝胶。大豆分离蛋白（SPI）因其优异的凝胶性和乳化性，以及氨基酸营养价值和可接受的成本，成为构建EG的理想结构剂。然而，SPI因结构致密，在食品加工条件下溶解性和稳定性受限，制约了其应用。尽管已有研究将SPI用于EG制备，但SPI基EG的持水性和稳定性仍有待改善。κ-卡拉胶（κCA）是一种从红藻中提取的阴离子多糖，具有优异的凝胶能力，可有效改善蛋白质基EG的功能特性。然而，κCA与肌原纤维蛋白之间的相互作用在肉制品中常见的一价阳离子（如Na+）存在下往往不稳定，导致产品品质下降。
转谷氨酰胺酶（TG）可催化酰基转移反应，促进蛋白质分子间的交联，从而改善蛋白质的功能特性（如凝胶性和乳化性）。已有研究表明TG处理可改善鱼明胶的疏水性，促进其与κCA的相互作用，增强凝胶基质刚性。然而，TG对SPI和κCA复合EG特性的影响尚未见报道。因此，本研究旨在探讨TG对SPI/κCA复合EG物理和流变学特性的影响，并将其作为动物脂肪模拟物应用于肉制品中，为开发具有优良品质和营养特性的植物基肉制品提供理论依据和技术支持。
**二、主要技术方法**
研究人员采用高速均质法制备以SPI和κCA为凝胶结构剂、RBO为分散相的复合EG。通过调控SPI（3%、4.5%、6%）和TG（0、1%、2%，占SPI重量百分比）的添加量，系统考察其对EG特性的影响。采用光学显微镜和荧光显微镜观察EG的微观结构和油滴分布；通过离心法和加热法测定EG的持水性（WHC）和热稳定性；利用流变仪进行应变扫描和频率扫描测试评估EG的黏弹特性；使用质构仪测定EG的质构特性（硬度、粘附性、弹性、咀嚼性）。随后，将最优条件下制备的EG以不同水平（25%、50%、75%）部分替代猪脂肪用于肉丸制备，采用扫描电子显微镜（SEM）观察肉丸微观结构，并测定蒸煮损失和质构特性。SPI（蛋白质含量91.5%）和κCA分别购自中国临沂Pine Agritech Limited和山东Foconsci Chemical Industry；TG（酶活102-138 U/g）购自江苏一鸣生物科技有限公司；RBO及肉丸制备原料购自泰国曼谷当地市场。
**三、研究结果**
**3.1 TG和SPI含量对SPI/κCA EG特性的影响**
**3.1.1 胶体与形态学特征**
研究人员首先考察了TG和SPI含量对SPI/κCA EG外观和胶体特性的影响。在未添加TG且SPI含量为3%的对照组（Ct-SPI3）中，明显观察到油脂释放，无法形成类固体凝胶结构。而其他配方的EG均可形成结构完整的凝胶网络，表明TG和SPI含量对凝胶形成能力具有重要作用。随着TG浓度的增加，油滴在凝胶基质连续相中的分散性得到改善，表现为平均粒径减小、粒径分布变窄，说明TG处理改善了SPI的乳化能力。荧光显微镜观察显示，未添加TG的EG中油滴聚集明显，尤其在SPI含量较低时；而添加TG后油滴分布显著改善，蛋白质网络更加致密。这可能归因于TG诱导SPI三级结构展开，暴露疏水性氨基酸，提高界面活性和乳化能力。
**3.1.2 流变学特性**
流变学测试结果表明，随着SPI和TG浓度的增加，EG的剪切应力增大，表明TG和SPI对增强凝胶黏度具有积极作用。所有EG样品的储能模量（G'）均高于损耗模量（G''），表明形成了具有弹性的三维凝胶网络。在相同SPI含量下，添加TG的EG表现出更高的G'值；增加SPI含量同样导致G'增大。频率扫描结果显示，SPI6-TG2样品具有最高的G'值，表明其弹性最强。损耗角正切值（tan δ）在0.1-0.2范围内，反映弱凝胶特性；在相同SPI含量下，添加TG降低了tan δ值，表明酶处理增强了凝胶结构强度。TG通过促进SPI与κCA之间的共价和非共价交联，有效增强凝胶网络的内部弹性。
**3.1.3 稳定性与质构特性**
SPI6-TG2样品表现出最高的WHC和热稳定性。TG处理通过增加SPI的β-折叠构象含量，促进蛋白质与水分子间的氢键作用，从而提高凝胶持水性。同时，TG降低SPI的凝胶化温度，减少蛋白质变性，形成结构良好的SPI基凝胶。质构分析显示，添加TG显著提高了凝胶的硬度、内聚性和弹性，尤其是SPI含量较高时。较小且分布均匀的油滴有效增强凝胶网络，改善质构特性。凝胶的硬度和弹性与咀嚼特性相关，可能适合模拟动物脂肪的固体特性；内聚性与凝胶网络内部强度相关，可防止凝胶在吞咽时分解。
**3.2 TG改性SPI/κCA EG作为猪脂肪替代物对肉丸品质的影响**
**3.2.1 微观结构与蒸煮损失**
将选定的SPI6-TG2 EG以不同水平（0、25%、50%、75%）部分替代猪脂肪制备肉丸（分别命名为CT、EG25、EG50、EG75）。添加EG制备的肉丸横截面结构更细腻，微观网络更致密、孔隙更少。这可能归因于凝胶结构剂与肌原纤维蛋白之间的良好相互作用，κCA作为填料增强肉丸凝胶网络。EG的掺入降低了肉丸的蒸煮损失，这与肉丸微观结构的改善一致，表明持水能力提高。然而，过量掺入EG（EG75）导致蛋白质基质过度吸水膨胀，出现蒸煮损失为负值的现象。
**3.2.2 质构特性**
添加SPI6-TG2 EG降低了肉丸的硬度和内聚性，但提高了弹性和咀嚼性，对粘附性无明显影响。硬度降低可能与EG的弱凝胶行为以及肉丸基质中保留更多水分有关；内聚性降低可能表明样品在分子间连接降解时更易碎裂；弹性增加归因于EG的良好黏弹性及其对肌原纤维蛋白网络的填充增强作用；咀嚼性提高可能是因为乳液凝胶与肌原纤维蛋白凝胶网络之间的活性填充效应。综合考虑，25%的替代水平能够在保持质构参数的同时改善微观结构，为适宜的替代比例。
**四、讨论与结论**
TG通过增强不可逆共价交联和可逆非共价键共同作用，构建具有类固体脂肪行为的EG：共价交联确保凝胶结构恢复，非共价相互作用通过解离吸收能量延缓凝胶变形。TG可增强SPI与肌原纤维蛋白之间的共价分子内和分子间相互作用，有效强化肉丸基质。此外，TG修饰的SPI结构改变后，可通过氢键、静电和疏水相互作用与κCA和肌原纤维蛋白发生非共价结合，发挥填充效应增强肉丸基质。
研究结论表明，在适宜的TG和SPI浓度下，可制备具有类固体行为、能够模拟固体动物脂肪的SPI/κCA EG。TG的掺入可增强SPI/κCA复合EG网络，改善凝胶的黏弹性和稳定性。使用SPI（6%）和TG（2%）制备的凝胶可适当模拟动物脂肪特性。将制备的SPI/κCA EG部分替代猪脂肪制备肉丸时，观察到对肌原纤维蛋白结构的增强效应，有效提高肉丸的持水能力。因此，经TG处理的SPI/κCA EG可作为动物脂肪模拟物应用于肉制品中，通过降低动物脂肪含量改善营养品质。然而，EG添加对感官特性、储存稳定性（尤其是氧化反应）以及人体肠道环境中的消化特性的影响仍需进一步研究，以更全面地评估其在食品产品中的应用可行性。
