通过使用κ-卡拉胶-豆胶乳液凝胶，提高了牛肉饼的耐冻融性及体外蛋白质消化率

《International Journal of Biological Macromolecules》：Improvement in the freeze-thaw stability and in vitro protein digestibility of beef patties using κ-carrageenan-locust bean gum emulsion gel

　　

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  豆胶（LBG）提高了κ-卡拉胶凝胶（κCAR）的冻融稳定性。
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  κCAR-LBG乳液凝胶减少了冷冻和解冻后肉饼中的水分和脂质损失。
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  κCAR-LBG乳液凝胶减少了冷冻和解冻后肉饼的颜色和质地变化。
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  κCAR-LBG乳液凝胶提高了肉饼的体外蛋白质消化率。
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  κCAR-LBG乳液凝胶有效替代了肉饼中的牛肉脂肪。

引言

肉制品，如牛肉饼，在全球范围内广泛消费，然而它们通常含有高水平的饱和脂肪，主要来源于动物脂肪。过量摄入这些饱和脂肪酸（SFAs）与负面健康后果有关，包括心血管疾病和其他健康并发症的风险增加[1]。因此，由于植物脂肪中含有更高的不饱和脂肪酸（UFAs）比例[2]，[3]，植物油已成为替代动物脂肪的有希望的选择。然而，直接用液态植物油替代固体动物脂肪存在显著的技术挑战。植物油缺乏固体脂肪所提供的结构完整性和质地，导致不理想的感官特性——例如过于柔软、烹饪时渗油以及口感不佳[4]。为了克服这些限制，乳液凝胶作为一种创新方法被开发出来。乳液凝胶系统是双相的，通常由分散在水凝胶相中的油滴组成，通过乳化剂和凝胶化剂（如蛋白质、多糖或其组合）来稳定[5]。乳液凝胶在肉制品中的应用受到了极大关注，因为它们具有功能优势，包括改善的质地特性以及加工和储存过程中的稳定性[2]，[3]，[6]。

冷冻是一种常用的肉制品保鲜方法，可以延长其保质期。然而，在冷冻过程中形成的冰晶会改变蛋白质网络结构并引起氧化变性[7]，从而损害其理化性质，如保水性及质地[8]。当用植物油基系统替代动物脂肪时，冷冻引起的恶化可能会更加严重。冰晶会破坏乳液凝胶网络的 delicate 结构，导致相分离（例如油渗出和水分流失）以及解冻后的质地缺陷。因此，开发具有增强冻融稳定性的乳液凝胶配方对于在整个冷链中保持产品质量至关重要。

在我们之前的研究中，基于琼脂的凝胶具有较高的硬度且易碎，不易受到外力影响[9]，[10]。由于柔性的交联凝胶网络在冻融循环中通常更为稳定，而基于琼脂的凝胶往往形成坚硬且易碎的结构，因此可能不适用于需要冷冻储存的肉制品[11]。因此，我们探索了具有优异冻融稳定性的新凝胶化剂，并选择了κ-卡拉胶（κCAR）。κCAR形成的凝胶网络具有比琼脂更高的保水性和塑性，因此作为肉制品中的脂肪替代品时，在冷冻和解冻后能够表现出更高的理化稳定性[12]。豆胶（LBG）是一种具有良好增稠性能的中性多糖[13]。尽管先前的研究报道了κCAR和LBG在增强凝胶网络方面的协同效应[14]，[15]，但很少有研究考察这种组合如何影响κCAR-LBG乳液凝胶及其最终肉制品的冻融稳定性。

重要的是，这些物理变化不仅限于产品质量，还可能在解冻后持续存在并影响胃肠道消化。冷冻和解冻过程中的结构变化可能会改变蛋白质-脂质的相互作用和营养物质的吸收途径，从而影响消化行为[7]。相反，过量的油渗出和液滴聚结可能会促进胃环境中的乳化，减少脂质与消化成分之间的有效接触[16]。所使用的脂质类型也会影响乳液中的蛋白质消化行为[10]。因此，评估蛋白质消化行为是必要的，以确保脂肪替代不仅能够改善功能品质，还能保持或理想地提高最终产品的营养价值。

我们假设，在κCAR基乳液凝胶中添加LBG会创建一个更强且更灵活的网络，从而提高其作为动物脂肪替代品时的冻融稳定性。基于这一假设，我们研究了κCAR和LBG在提高冻融稳定性方面的协同效应。此外，我们还研究了不同脂肪来源如何影响肉饼在体外胃肠道消化后的蛋白水解行为。

章节片段

材料

κCAR、LBG、分离大豆蛋白（ISP）和大豆卵磷脂购自ES Food（韩国Gunpo）（补充文本S1）。κCAR和LBG的粘度分别为约130 mPa·s（1.5%水溶液）和3100 mPa·s（1%水溶液）。菜籽油购自SAJO HAEPYO（韩国首尔）。碎牛肉顶圆和牛背脂肪购自韩国大田的当地肉铺。所有其他化学试剂均为分析级。

κCAR和κCAR-LBG水凝胶的SEM图像

多糖凝胶网络的微观结构决定了油滴和水的捕获稳定性以及凝胶的强度和塑性[10]，[19]。水凝胶经过冷冻干燥后，使用SEM观察了干燥产品的微观结构。如图1A–B所示，LBG的添加显著改变了水凝胶网络结构。κCAR水凝胶的微观结构（图1A）显示出薄壁和不规则、不均匀的表面形态，而

结论

本研究调查了用κCAR-LBG乳液凝胶替代牛肉脂肪或菜籽油的牛肉饼的冻融稳定性和蛋白质消化率。在?20、?50和?70°C的冷冻储存条件下，添加LBG到κCAR基乳液凝胶中通过形成更粘稠和更密集的网络结构，减少了水分和脂质的损失，从而提高了冻融稳定性。

CRediT作者贡献声明

Minkyung Woo：撰写 – 原稿撰写，正式分析，数据管理。Soeun Kim：正式分析。Seokhee Han：正式分析。Yun-Sang Choi：正式分析。Samooel Jung：撰写 – 审阅与编辑，概念构思。Seonmin Lee：撰写 – 审阅与编辑，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了韩国国家研究基金会（NRF）和韩国政府（MSIT）[资助编号: RS-2025-00554089）的支持；以及通过农业、食品和农村事务部（MAFRA）资助的高附加值食品技术开发计划的韩国食品、农业和林业技术规划与评估研究所（IPET）[资助编号: RS-2024-00398457]的支持。

Minkyung Woo|Soeun Kim|Seokhee Han|Yun-Sang Choi|Samooel Jung|Seonmin Lee