本研究优化了超声频率（20、30、40 kHz）和处理时间（10、20、30 分钟），旨在通过对豆粕进行营养强化并将其用于开发植物基鸡块，从而实现豆粕的高效增值。超声处理通过提高豆粕的蛋白质、纤维和不饱和脂肪酸（亚油酸、α-亚麻酸、油酸）含量，同时降低抗营养因子，从而改善了豆粕品质。此外，经超声处理的豆粕（USSM）表现出改善的稳定性（氧化/微生物）和功能特性，包括乳化性、蛋白质溶解性以及持油/持水性。基于这些营养提升，研究人员在28天的冷藏贮存研究中评估了基于USSM的鸡块（添加量为25%–100%）的品质和保质期。USSM的添加显著（p<0.05）提高了鸡块的蛋白质、纤维和灰分含量。此外，与对照组相比，USSM鸡块保留了更高的总酚含量，其DPPH自由基清除活性、持水性和烹饪特性分别增加了46.35%、175.85%和4.24%。在28天的贮存期间，对照组鸡块的硬度和咀嚼性分别从3.89–19.67 N 和 2.22–7.47 N 大幅增加。相比之下，USSBMN-100鸡块（100% USSM添加）的质构值保持显著较低水平，硬度范围为1.08–3.91 N，咀嚼性范围为0.31–0.82 N。所有处理组的总活菌数均呈渐进式增加；然而，USSBMN-100组的增加率最低（110.78%），低于对照组（123.5%）和其他处理组。在28天内，对照组（CCN）鸡块的外观、香气、味道、嫩度和总体可接受度的感官评分从9分降至6.8分，而USSBMN-100组的下降幅度较小。USSM鸡块在整个贮存期间保持了与对照组相当的质构和感官特性，但微生物负荷更低。因此，可以确定超声处理能够提高豆粕的营养价值，并增强其在植物基产品中的应用适宜性。
研究背景与目的
豆粕（Soybean Meal, SBM）是大豆油提取过程中的主要副产物，富含蛋白质、不饱和脂肪酸、矿物质和生物活性化合物（如异黄酮），具有多种功能与保健功效。然而，豆粕中存在的抗营养因子（Antinutritional Factors, ANFs），如胰蛋白酶抑制剂和植酸，限制了其在食品领域的应用，通常仅用作饲料或生物燃料。为提升豆粕价值，需采用高效、绿色的加工技术。超声处理（Ultrasonication）作为一种非热加工技术，通过空化效应可破坏细胞结构，改善物料的功能特性并降低ANFs。本研究假设，超声处理能促进与ANFs减少相关的酶活性，并增加多酚积累，从而提升豆粕的抗氧化能力、技术功能特性和贮存稳定性。因此，本研究旨在系统优化超声处理条件（频率20、30、40 kHz，时间10、20、30分钟）对豆粕理化性质、脂肪酸谱、ANFs及技术功能特性的影响，并评估经超声处理的豆粕（Ultrasonicated Soybean Meal, USSM）在开发植物基鸡块中的应用潜力，为其在食品工业中的高效利用提供理论依据。本研究论文发表于《International Journal of Food Properties》。
主要研究方法简述
研究首先从巴基斯坦拉合尔的旁遮普大学农学系获取豆粕原料。通过单因素优化实验，在Sonics Vibra-cell超声水浴（浴功率400 W，功率密度140 kJ/L，料水比1:20，温度30°C）中以不同频率和时间处理豆粕粉末，并根据蛋白质含量、TBARS值和DPPH活性确定最佳处理条件（最终选定20、30、40 kHz处理30分钟）。对获得的USSM进行了全面表征，包括采用标准AOAC方法测定近似组成，GC-MS分析脂肪酸谱，测定乳化活性/稳定性、持水/持油性、蛋白质溶解度等技术功能特性，以及胰蛋白酶抑制剂、植酸等ANFs含量。同时评估了USSM的氧化稳定性（TBARS）、微生物数量（总活菌数、沙门氏菌数）和颜色（CIELAB）。随后，将USSM以不同比例（0%、25%、50%、75%、100%）替代鸡肉，制备植物基鸡块，并加入恒定比例的调味料。在4°C冷藏条件下对鸡块进行为期28天的贮存稳定性研究，期间定期测定其近似组成、pH、持水性、烹饪特性、抗氧化能力（总酚、总黄酮、DPPH）、质构、微生物数量和感官特性（采用9点享乐标度由10名半培训评价员评定）。所有实验均进行三次生物学重复，数据以均值±标准差表示，采用单因素或双因素方差分析（ANOVA）及Tukey事后检验进行统计学分析。
研究结果分析
1. 超声处理豆粕（USSM）的表征
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近似组成：超声处理显著改变了USSM的近似组成。与未处理豆粕（NSM）相比，USSM的蛋白质、纤维和灰分含量增加，而脂肪和水分含量降低。其中，40 kHz处理30分钟的USSM-F40组蛋白质含量最高。
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脂肪酸谱：超声处理，尤其是高频（40 kHz），显著增加了豆粕中多种饱和与多不饱和脂肪酸的含量，包括亚油酸、α-亚麻酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸。这归因于空化效应导致的细胞破裂和蛋白-脂质复合物解离。
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技术功能特性：超声处理显著增强了USSM的技术功能特性。乳化活性指数（EAI）、乳化稳定性指数（ESI）和蛋白质溶解度均随超声频率增加而显著提高。持水能力（WHC）在30 kHz时达到峰值，而持油能力（OHC）则持续增加。这些改善与蛋白质结构展开、疏水相互作用增强、油滴尺寸减小以及颗粒表面积增大有关。
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抗营养因子：超声处理有效降低了豆粕中的ANFs。胰蛋白酶抑制剂和植酸含量均显著下降，这可能是空化效应产生的高温导致ANFs变性的结果。
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颜色、氧化稳定性与微生物评价：超声处理降低了豆粕的亮度（L值），增加了红度（a）和黄度（b*）值，可能与美拉德反应和脂质氧化有关。同时，USSM的硫代巴比妥酸反应物（TBARS）值显著降低，表明脂质氧化减少。微生物分析显示，超声处理显著降低了豆粕的总活菌数和沙门氏菌数，显示出杀菌效果并提高了微生物安全性。
2. 豆粕基鸡块（SBMN）的表征
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近似组成与理化特性：添加USSM显著提高了鸡块的蛋白质、纤维、灰分和水分含量，同时降低了脂肪含量。在28天贮存期间，这些成分普遍呈下降趋势。USSBMN-100（100% USSM）的pH值和持水能力（WHC）均高于对照组（CCN），但随着贮存时间延长，两者均有所下降。
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烹饪特性与抗氧化能力：USSM的加入改善了鸡块的烹饪特性，USSBMN-100的烹饪得率最高，烹饪损失最低。同时，USSM鸡块的总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和DPPH自由基清除活性（RSA）均显著高于对照组，表明其抗氧化能力更强。在贮存期间，这些抗氧化指标有所下降，但USSBMN-100的下降幅度小于对照组。
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颜色与质构分析：USSM的添加影响了鸡块的颜色，高比例USSM导致亮度降低。在贮存过程中，对照组红度增加更明显，而USSBMN-100的黄度增加显著。质构分析表明，添加USSM降低了鸡块的硬度、内聚性、弹性、胶着性和咀嚼性，使其质地更嫩。但在冷藏贮存过程中，所有鸡块的硬度、胶着性和咀嚼性均增加，而内聚性和弹性下降。
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微生物分析与感官评价：微生物学分析显示，USSBMN-100的总活菌数（TVC）增长幅度低于对照组，表明其具有更好的微生物稳定性。感官评价结果表明，随着贮存时间延长，所有鸡块的感官属性均下降，其中含有50% USSM和50%鸡肉的CN/USSBMN-50组在整个贮存期内获得了最高的感官评分，被认为是综合感官特性最佳的处理组。
3. 热图、聚类及相关性与主成分分析
热图分析直观展示了不同处理鸡块在各贮存时间点的多项品质参数差异。相关性分析表明，总酚含量与DPPH活性呈显著正相关；持水能力、水分含量和烹饪得率之间呈正相关；而持水能力与烹饪损失、总活菌数与感官属性之间呈负相关。主成分分析（PCA）进一步揭示了不同处理和时间点样本的分布模式，确认了USSBMN-100在早期贮存阶段具有较高的蛋白质、DPPH活性、亮度和持水能力，而对照组在贮存末期则表现出较高的硬度和烹饪损失。
讨论与结论总结
讨论部分总结：研究讨论将各项结果与已有文献进行对比和阐释。超声处理对豆粕营养和功能特性的改善主要归因于空化效应引起的物理和化学变化。蛋白质含量和溶解度的提高可能与细胞壁破裂和蛋白质结构展开有关。脂肪酸含量的增加源于脂质从细胞基质中的释放。技术功能特性的增强，如乳化性和持水性，与蛋白质表面疏水性增加、粒径减小以及结构修饰有关。ANFs的降低被认为是超声产生的热和剪切力导致其变性失活。颜色变化可归因于美拉德反应和氧化反应。微生物数量的减少则与超声的物理杀菌作用及释放的酚类化合物的抗菌活性相关。在鸡块应用中，USSM的加入不仅直接提升了产品的营养成分（蛋白质、纤维），其改善的功能特性（如高持水性）也有助于优化产品的烹饪得率和质地。较高的抗氧化物质含量为鸡块提供了更好的氧化稳定性和微生物稳定性，从而延长了货架期。感官评价表明，适度替代（如50%）可以在不显著影响接受度的前提下，有效提升产品的营养价值。
研究结论翻译：豆粕是大豆油提取的主要副产物，因其高蛋白含量、脂肪酸和多酚而具有重要的营养价值。然而，其应用因ANFs的存在而受到限制，可通过有效加工来缓解。超声处理不仅能降低这些ANFs，还能提高豆粕的营养价值。这些化学修饰改善了其技术功能特性，增加了其在食品配方中的应用适宜性。与对照组相比，使用不同浓度USSM制备的鸡块保留了更高的蛋白质和纤维含量。此外，更高的总酚和总黄酮含量可能与改善的氧化稳定性和微生物稳定性相关，从而提高了贮存品质。使用100% USSM制备的鸡块，其质构和感官特性与对照组样品相似，表明USSM适用于开发高营养价值的植物基产品。
