雞肝乳糜流變及低場核磁性質研究

王 鵬，王華偉，邵俊杰，孫 健，趙穎穎，夏天蘭，徐幸蓮，周光宏

(肉品加工與質量控制教育部重點實驗室，南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

隨著人民生活水平的提高，口感與風味獨特的鵝肥肝受到了高檔消費者的青睞。但鵝肥肝的原料有限且價格昂貴，所以研究者對利用雞、鴨肝生產鵝肥肝的模擬產品——雞肝醬開始重視。但已有的研究原料和加工方法各異，且主要以工藝探索為主，缺乏流變學等理論基礎支撐[1-3]。

以往的雞肝醬研究中，雞肝和畜禽肉是其主要原料[2]，豬背膘被用來改善原料的脂肪不足并提升產品風味[3]。其中的背膘脂肪具有乳化穩定肉糜、改善產品硬度、多汁性、風味等多種功能。在剪切作用下，豬背膘被分散為固態脂肪顆粒或者液態脂肪滴，畜禽肉的功能性單位——肌原纖維蛋白可在脂肪球表面形成一個乳化蛋白膜將脂肪固定在肉糜中。但是背膘脂肪用量高(通常為30%)，而且其脂肪構成中飽和脂肪酸的比例高對人體的健康不利[4-5]。根據英國著名醫學雜志《柳葉刀》2011年的報道，對199個國家和地區的研究證實，全球肥胖癥男子比例從1980年的5%上升到2008年的10%。雖然2008年的統計數據表明，中國男性和女性的體質指數(Body Mass Index，BMI)低于世界平均水平，但中國男性過去28年內體質指數的增長速度高于全球平均值[6]。因此研究利用植物油代替背膘脂肪來生產雞肝乳糜，具有一定的現實價值和理論意義。

和肉類乳化性能的較多研究相比，雞肝對于乳糜體系的貢獻以及雞肉和雞肝在乳糜體系中的關系現在尚無相關研究。本研究在前期工藝研究以及參考相關文獻的基礎上，以雞肝、雞胸肉和植物油為材料，經過剪切乳化后建立乳糜樣品。研究乳糜體系流變和低場核磁性質，旨在從動態流變、水分布狀態的角度對不同來源蛋白質乳化相互作用進行研究，從而為功能性雞肝乳糜制品的開發提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞肝、雞胸肉和大豆油購于江蘇南京蘇果超市。化學試劑為分析純。

1.2 儀器與設備

HH-42水浴鍋 常州國華電器有限公司；MCR301旋轉流變儀 奧地利安東帕公司；NMR PQ001低場核磁共振分析儀 上海紐邁電子有限公司；MUL-9000 H20純水機 昆山總馨機械有限公司；RSD-5002食品攪拌機 九陽股份有限公司；DGG-9240A干燥箱 武漢中科萬通儀器有限公司；2300型自動凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司；MF-0617P馬福爐 北京華港通科技有限公司；SOX500索氏抽提儀 濟南海能儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 化學指標測定

蛋白質、脂肪、水分、灰分的測定分別參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》[7]、GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》[8]、GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》[9]、GB 5009.4—2003《食品中灰分的測定》[10]。

1.3.2 乳糜配方及剪切乳化

設置雞肝-大豆油乳糜、雞胸肉-大豆油乳糜和雞肝-雞胸肉-大豆油3個實驗組。第3組中原料雞胸肉和雞肝的質量比為0.75:1。3組的總脂肪含量統一標準化為35%，NaCl用量為2.5%。雞肝和雞肉剪為邊長約1cm的立方體，而后將所有原料在攪拌機中按1000～1400r/min離心20s乳化為乳糜。乳糜(4±2)℃貯藏，12h內完成所有測定。

1.3.3 動態流變測定

將樣品均勻涂布于測試平臺，趕掉氣泡。測試參數參考Wang Peng[11]、陳昌[12]等的方法：頻率為0.1，應變為2%，上下板狹縫為1mm，升溫過程為首先20～80℃線性升溫(速率1℃/min)。平行板外蛋白與空氣接觸處用液體石蠟封住，防止加熱過程中蛋白溶液蒸發。各處理測定3個重復。測定指標為流變儲能模量G’，損耗模量G”，相位角δ。

1.3.4 低場核磁測定

NMR弛豫測量在臺式脈沖NMR分析儀上進行。測試條件測試參數參考Wang Peng[11]、韓敏義[13]等的方法：質子共振頻率為22.6MHz，測量溫度為32℃。大約2g樣品放入直徑15mm核磁管。將樣品進行水浴加熱，從20℃以約1℃/min線性升溫至80℃，并在80℃保溫20min形成凝膠，接著從水浴鍋中取出迅速放入冰屑中冷卻，置于4℃冷庫中放置24h，然后進行低場NMR測定。所使用參數為：τ值(90°脈沖和180°脈沖之間的時間)為200μs。重復掃描32次，重復間隔時間為6.5s得到12000個回波。自旋弛豫時間T2用CPMG序列進行測量。每個測試有4個重復。

1.4 數據處理與統計分析

應用SAS(V.8.0)統計軟件進行方差分析和多重比較，方差分析采用ANOVA分析，Duncan’s法多重比較。主成分分析用Statistaica7.0軟件完成。

2 結果與分析

2.1 雞肝及雞胸肉的基本化學成分

表 1 雞肝和雞胸肉基本化學成分Table 1 Chemical composition of chicken liver and chicken breast

由表1可知，雞肝和雞胸肉兩者的基本化學成分只在水分含量一個指標上無顯著差異(P＞0.05)，在蛋白質、脂肪、和灰分上都存在顯著差異(P＜0.05)。

2.2 雞肝乳糜動態流變性質

圖 1 雞肝乳糜的流變學特性Fig.1 Rheological characteristics of chicken liver emulsion composite gels

由圖1可知，雞肉乳糜、雞肝乳糜和混合乳糜三者在程序升溫加熱情況下的儲能模量變化趨勢較為相似，都是隨著溫度的升高而逐漸降低，在三者中混合乳糜的變化趨勢最為緩和，而雞肉乳糜的實時測定值最高。熱加工是保證乳糜產品衛生品質和口感的重要環節。從物理化學的角度看，乳糜體系是熱力學不穩定體系，在外界能量的輸入下，可能會發生破乳或者乳化狀態的改變。

在溫度設定范圍、蛋白質含量以及是否采用純化肌原纖維蛋白與相關研究[14-15]不同，因此結果也有所不同，而參與乳化蛋白質的數量、構成和在乳化膜的分布情況，對乳化體系穩定有重要影響[16-17]。所以，本實驗中黏彈性下降的原因可能是因為原來包裹在脂肪球表面的膠原蛋白隨著加熱而流走進入連續相，使得整個體系的乳化性能發生變化[18]。在升溫過程中，G’始終高于G”，這說明乳糜的彈性成分大于黏性成分。相位角可間接反映乳糜體系油滴大小，相位角越小，油滴直徑越小，樣品的弱凝膠特性越強[14,19]；雞肝、雞肉和混合乳糜相位角分別處于7.9°、9.1°、8.4°的較低數值，這說明乳糜的凝膠態轉變均已完成。將本實驗中3個樣品的最終相位角取正切后所得的數值較小，分布在0.14～0.16，說明乳糜體系已呈現了較強的呈現弱凝膠的特性，這與楊述[14]和Wu Mangang[20]的研究結果是一致的。

2.3 雞肝乳糜低場核磁共振性質

不同種類的蛋白質之間，在熱加工條件下可能會因為分子間相互作用力的關系而產生相互作用，進而影響其乳化狀態與最終凝膠結構[21-22]，而凝膠結構與毛細管水的存在直接相關[23]。由圖2可知，擬合后3種乳糜的低場NMR T2弛豫時間分布為4個峰，所對應的T2弛豫時間分別為：T2b0.68～2.11ms、T2b-14.48～16.30ms、T2113.56.65～109.98ms、T22114.976～305.386ms。這4個弛豫時間段可能對應水的4種狀態，即蛋白質結合水(T2b)，乳化層水(T2b-1)、不易流動水(T21)和自由水(T22)。由圖3可知，對應4種弛豫時間的峰面積比例中，雞肝、雞肉和混合乳糜的不易流動水比例(P21)分別是79.72%、68.50%和78.87%，也就是說呈不易流動狀態的水(T21)占有乳糜都中最高的比例，這也就意味著3種乳糜都有較好的穩定性，在貯藏期間水分不易分離出來。這可能是因為3種乳糜都有較高的黏性模量(加熱到80℃仍高于240Pa)，整個體系的水主要以毛細管形式存在。在食品體系的貯藏變化和加工穩定性方面，低場核磁性質已被證實與乳化能力、穩定性以及凝膠穩定性相關[23-25]，本研究也從水分分布的角度證實不同的原料對于乳糜低場核磁性質的影響。

圖 2 雞肝乳糜的T2弛豫時間分布Fig.2 Distribution of T2 relaxation time of chicken liver emulsion composite gels

圖 3 雞肝乳糜的核磁峰面積百分數Fig.3 Percentage of four relaxation components of chicken liver emulsion composite gels

2.4 雞肝乳糜主成分分析

雞肝乳糜主成分分析是利用降維的思想，將多個變量通過線性變換以選出少數幾個綜合指標的一種多元統計分析方法[26]。從前3個主成分(PC)對總體方差的解釋情況看，PC1、PC2和PC3分別解釋了總體方差變異的62.83%、17.91%和11.22%，前3個主成分能夠解釋總體方差變異的91.96%，說明原始數據之間存在著很強的相關性。

每個變量對主成分的貢獻情況見表2，第1主成分主要與化學成分指標中的灰分、蛋白質含量，流變測試中儲能模量、損失模量和相位角的最終值，以及核磁測試中不易流動水的弛豫時間和自由水比例呈正相關；而與化學成分指標中的水分、脂肪以及核磁測試中不易流動水的比例呈較強(－－)負相關。第2主成分主要與連續相蛋白結合水比例呈較強(＋＋)正相關，而與核磁測試中不易流動水及自由水的弛豫時間，以及結合水的比例呈較強(－－)負相關。

表 2 NMR反演結果的主成分分析中前兩個主成分與各參數的系數Table 2 Principal component (PC) coefficients for NMR inversion data in principal component analysis

圖 4 雞肝乳糜的主成分評分圖Fig.4 PCA score of chicken liver emulsion composite gels

由圖4可知，由因子1和因子2構成的評分圖中，雞胸肉和雞肝的乳糜分別分布在一二象限，表明二者的性質相差較多，而混合乳糜的分布在三四象限之間，結合流變與核磁的測定結果，其特征為較多的不易流動水比例以及適中的黏彈性，可以說是兼具了雞肉和雞肝乳糜的優勢。

3 結 論

本實驗研究雞肝-雞肉-大豆油復合乳糜的動態流變與低場核磁共振性質。結果顯示復合乳糜在程序升溫加熱情況下儲能模量和損失模量隨著溫度的升高而逐漸降低，在加熱終點趨于穩定；乳糜的最終相位角呈現8.4°的較低數值，這說明乳糜的凝膠態轉變已完成。復合乳糜中不易流動水高達78.87%，意味著其較好的貨架期穩定性。主成分分析中，雞胸肉乳糜和雞肝乳糜的評分差異較大，而混合乳糜的性質介于二者之間。本研究說明利用副產物雞肝開發不飽和脂肪酸含量較高的乳糜產品具有理論可行性，下一步工作的重點將是以此為基礎進行不同飽和度植物油脂復配調節風味和口感的應用性探索。

[1] 羅欣, 楊玉身. 涂抹型肝泥腸的加工技術研究[J]. 肉類工業,1997(11): 32-34.

[2] 馬元元, 楊雁, 袁書高, 等. 雞肝醬的研制[J]. 肉類工業, 2012(1): 21-23.

[3] 趙希艷, 高光平, 楊洋. 雞肝大蒜風味腸的研制[J]. 肉類工業,2009(10): 22-25.

[4] ARIHARA K. Strategies for designing novel functional meat products[J]. Meat Science, 2006, 74(1): 219-229.

[5] VANDENDRIESSCHE F. Meat products in the past, today and in the future[J]. Meat Science, 2008, 78(1/2): 104-113.

[6] FINUCANE M M, STEVENS G A, COWAN M J, et al. National,regional, and global trends in body-mass index since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 960 country-years and 9 million participants[J]. The Lancet,2011, 377: 557-567

[7] 中華人民共和國衛生部. GB 5009.5—2010 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[8] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局. GB/T 14772—2008食品中粗脂肪的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2008.

[9] 中華人民共和國衛生部. GB 5009.3—2010 食品安全國家標準 食品中水分的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2010.

[10] 中華人民共和國衛生部. GB/T 5009.4—2003 食品中灰分的測定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2003.

[11] WANG Peng, XU Xinglian, HUANG Ming, et al. Effect of pH on heat-induced gelation of duck blood plasma protein[J]. Food Hydrocolloids, 2013, 35: 324-331.

[12] 陳昌, 王鵬, 徐幸蓮. 不同質量比雞胸肉, 雞腿肉混合肌原纖維蛋白的熱誘導凝膠特性[J]. 食品科學, 2012, 33(9): 58-63.

[13] 韓敏義, 費英, 徐幸蓮, 等. 低場NMR研究pH對肌原纖維蛋白熱誘導凝膠的影響[J]. 中國農業科學, 2009, 42(6): 2098-2014.

[14] 楊述, 高昕, 于甜, 等. 4 種蛋黃醬的流變特性比較研究[J]. 食品科學, 2011, 32(15): 121-125.

[15] WU Mangang, XIONG Youling L., CHEN Jie, et al. Rheological and microstructural properties of porcine myofibrillar protein-lipid emulsion composite gels[J]. Journal of Food Science, 2009, 74(4):207-217.

[16] JIANG Jiang, XIONG YoulingL.. Extreme pH treatments enhance the structure-reinforcement role of soy protein isolate and its emulsions in pork myofibrillar protein gels in the presence of microbial transglutaminase[J]. Meat Science, 2012, 93(3): 469-476.

[17] SHAO Junhua, ZOU Yufeng, XU Xinglian, et al. Evaluation of structural changes in raw and heated meat batters prepared with different lipids using by raman spectroscopy[J]. Food Research International, 2011, 44(9): 2955-2961.

[18] 戴瑞彤, 楊龍江. 肉蛋白質的功能特性及其在肉品加工中的作用[J].肉類工業, 2000(11): 17-19.

[19] LIU He, XU Xueming, GUO Shidong. Rheological, texture and sensory properties of low-fat mayonnaise with different fat mimetics[J]. LWTFood Science and Technology, 2007, 40(6): 946-954.

[20] WU Mangang, XIONG Youling L., CHEN Jie. Rheology and microstructure of myofibrillar protein-plant lipid composite gels:effect of emulsion droplet size and membrane type[J]. Journal of Food Engineering, 2011, 106(4): 318-324.

[21] LIU Ru, ZHAO Siming, XIE Bijun, et al. Contribution of protein conformation and intermolecular bonds to fish and pork gelation properties[J]. Food Hydrocolloids, 2011, 25(5): 898-906

[22] YIN Huaixia, WAN Yuting, PU Jianing, et al. Functional properties of protein fractions of channel catfish (Ictalurus punctatus) and their effects in an emulsion system[J]. Journal of Food Science, 2011, 76(3):E283-E290.

[23] HAN Mingyi, ZHANG Yingjun, FEI Ying, et al. Effect of microbial transglutaminase on NMR relaxometry and microstructure of pork myofibrillar protein gel[J]. European Food Research and Technology,2009, 228(4): 665-670.

[24] JOHNS M L, HOLLINGSWORTH K G. Characterisation of emulsion systems using NMR and MRI[J]. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 2007, 50(2/3): 51-70.

[25] BOT A, DUVAL F P, BOUWMAN W G. Effect of processing on droplet cluster structure in emulsion gels[J]. Food Hydrocolloids,2007, 21(5): 844-854.

[26] WANG Peng, HAN Minyi, DONG Qingli, et al. Principal component analysis for textural properties of selected blood curd[J]. Journal of Texture Studies, 2010, 41(6): 757-773.