可得然膠凝膠特性及其在西式火腿中的應用研究

趙 冰，李家鵬，陳文華，曲 超，艾 婷，喬曉玲*

（北京食品科學研究院，中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

可得然膠凝膠特性及其在西式火腿中的應用研究

趙 冰，李家鵬，陳文華，曲 超，艾 婷，喬曉玲*

（北京食品科學研究院，中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

采用質構儀檢測可得然膠的凝膠特性，并研究其對西式羊肉火腿質構的影響。結果表明，可得然膠隨著質量濃度和加熱溫度的升高，凝膠強度逐漸增加，同時具有熱不可逆性，高于80 ℃加熱可得然膠水溶液，冷卻形成凝膠后，重新加熱凝膠結構不會破壞；合適的NaCl質量濃度、磷酸鹽質量濃度和pH值可以提高可得然膠的凝膠強度，添加大豆蛋白會降低可得然膠的凝膠強度，而蔗糖和淀粉對可得然膠的凝膠強度影響不大。將可得然膠添加到肉制品西式羊肉火腿中，隨著添加量的增加，質構顯示出逐漸增加的趨勢。

可得然膠；質構；凝膠強度；西式羊肉火腿

可得然膠是由微生物發酵產生的以β-1,3-糖苷鍵構成的水不溶性葡聚糖，是一類將其懸濁液加熱后既能形成硬而有彈性的熱不可逆性凝膠又能形成熱可逆性凝膠的多糖類的總稱[1]。我國于2006年5月批準可得然膠可以作為食品添加劑用于生干面制品、生濕面制品、方便面制品、豆腐類制品、熟肉制品、西式火腿、肉灌腸類食品中，GB 2760—2011《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》規定，可得然膠在各類食品中使用量都是按照生產需要適量使用。在干燥狀態下，可得然膠具有極強的穩定性，在密封條件下可長期保存[2]。可得然膠根據加熱溫度不同可以形成性質完全不同的凝膠[3-4]：低度凝膠和高度凝膠：1）把可得然膠的水分散液加熱到約55～65 ℃后再降溫至約40 ℃以下，可以形成熱可逆性的低度凝膠，它的強度較低；當這種低度凝膠再被加熱到約60 ℃時，能恢復到原有的分散液狀態；2）把可得然膠的水分散液加熱到約80 ℃以上時，就會形成結構堅實并且具有高彈性、熱不可逆的高度凝膠，繼續加熱到直至130 ℃，其膠體強度會不斷被提高，膠體強度也隨可得然膠的濃度上升而提高，這也是它區別于卡拉膠的一條重要性質。

目前，卡拉膠是目前肉制品中最常使用的凝膠劑，但研究發現，在中性條件下，卡拉膠長時間高溫加熱，會發生水解，導致凝膠強度降低；在pH 4.3的酸性溶液中，加熱的情況下卡拉膠會失去黏度和凝膠強度，在高溫和低陽離子濃度下，水解程度增加[5]；同時卡拉膠雖然沒有毒性，但它不能被人體消化吸收，大量使用會增加胃容量。因此，可得然膠作為一種新型的凝膠劑應用到肉制品中。

本實驗以可得然膠為對象，研究西式羊肉火腿中常用的輔料和添加劑對可得然膠凝膠強度的影響，并將其應用到西式羊肉火腿中，研究其對羊肉火腿質構的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

可得然膠 山東中科生物科技股份有限公司；羊肉購于清真市場。

1.2 儀器與設備

TA-XT Plus型質構儀 英國Stable Micro Systems公司。1.3 方法

1.3.1 可得然膠凝膠特性的研究

凝膠強度測定：采用TA-XT Plus型質構儀進行檢測，在凝膠強度的模式下采集數據，實驗參數如下：探頭：P/0.5；測量模式：Compression；測試前速率：1.0 mm/s；觸發力：5.0 g；測試速率：0.5 mm/s；返回速率：10.0 mm/s；測試循環次數：1；測試距離：10 mm。

1.3.1.1 不同質量濃度的可得然膠凝膠強度的測定

用去離子水分別配制質量濃度為0.5、1、1.5、2、2.5、3 g/100 mL的可得然膠水溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度[6]。

1.3.1.2 不同溫度條件下可得然膠的凝膠強度

用去離子水配制質量濃度為2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，分別在60、70、80、90、100 ℃條件下加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.3 不同溫度條件下復加熱對可得然膠凝膠強度的影響

按步驟1.3.1.2節方法配制的凝膠在冷卻后，分別在各自的溫度條件下重新在恒溫水浴鍋中加熱30 min，用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.4 NaCl溶液對可得然膠凝膠強度的影響

用去離子水分別配制質量濃度為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/100 mL的NaCl溶液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.5 磷酸鹽溶液對可得然膠凝膠強度的影響

用去離子水分別配制質量濃度為0、0.1、0.2、0.3、0.4 g/100 mL的三聚磷酸鈉溶液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.6 不同pH值對可得然膠凝膠強度的影響

配制0.1 mol/mL的pH值分別為4、5、6、7、8的磷酸鹽緩沖液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.7 蔗糖對可得然膠凝膠強度的影響

用蔗糖和去離子水分別配制0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g/100 mL的蔗糖溶液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.8 淀粉對可得然膠凝膠強度的影響

用淀粉和去離子水分別配制0、2、4、6、8、10 g/100 mL的淀粉溶液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.1.9 大豆蛋白對可得然膠凝膠強度的影響

用大豆蛋白粉和去離子水分別配制0、1、2、3、4、5 g/100 mL的大豆蛋白溶液，然后用其配制2 g/100 mL的可得然膠溶液，用高速攪拌機混勻，分別取50 mL分別倒入100 mL的燒杯中，做3 個平行，在90 ℃水浴中加熱30 min，取出用冷水迅速冷卻備用，用質構儀檢測其凝膠強度。

1.3.2 可得然膠在西式羊肉火腿中的應用

取羊里脊肉5 kg，按照羊肉的質量稱取輔料，配方（質量分數）為：亞硝酸鈉0.01%、異抗壞血酸鈉0.1%、復合磷酸鹽0.4%、食鹽3.4%、蔗糖2%、味精0.25%、大豆分離蛋白4%、玉米淀粉10%、白胡椒粉0.12%、玉果粉0.1%、紅曲紅0.12%、水40%，可得然膠按照0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的質量比例添加，然后將其與嫩化后的羊肉混勻、輥揉、灌制，然后在95 ℃加熱1 h，迅速冷卻，備用，用質構儀檢測其質構特性。

2 結果與分析

2.1 可得然膠凝膠的強度

2.1.1 不同質量濃度可得然膠溶液的凝膠強度

由圖1可知，可得然膠的凝膠強度隨著可得然膠質量濃度的升高而不斷增加，這是由可得然膠本身的性質決定的。隨著可得然膠質量濃度的增加，其結合的水的能力也在不斷增加，從而形成更加緊密的網狀結構，使其凝膠強度不斷增加[7]。

圖1 不同質量濃度可得然膠溶液的凝膠強度Fig.1 Gel strength of curdlan gum at different concentrations

2.1.2 不同溫度條件下可得然膠的凝膠強度

圖2 可得然膠溶液在不同加熱溫度條件下的凝膠強度Fig.2 Gel strength of curdlan gum at different temperatures

由圖2可知，可得然膠的凝膠強度隨著加熱溫度的升高而增加，這可能是由于在隨著溫度的升高形成凝膠時，可得然膠分子由單分子螺旋形成了三螺旋結構，而且螺旋之間距離變小，每個螺旋間作用力顯著增強，所形成的凝膠強度逐漸增加[8-9]。

2.1.3 不同溫度復加熱條件下可得然膠的凝膠強度

圖3 不同復加熱溫度條件下可得然膠的凝膠強度Fig.3 Gel strength of curdlan gum at different reheating temperatures

由圖3可知，可得然膠水溶液在不同的復加熱溫度條件下凝膠強度仍然隨著溫度的升高而升高，將其與圖2相比較發現，復加熱后，可得然膠水溶液的凝膠強度與第一次加熱時比較，并沒有發生明顯的變化。同時在復加熱的過程中可以發現，首次加熱低于80 ℃的可得然膠溶液，在復加熱時，可得然膠會重新形成水溶液的狀態，而首次加熱在80 ℃以上的可得然膠復加熱時，可得然膠仍然是凝膠狀態，并不會重新溶解。這可能是由于可得然膠通常由三條鏈通過鏈間的氫鍵相互纏繞形成右手三螺旋結構，而螺旋內的每個葡萄糖殘基可以結合兩分子水，在低溫時形成低度凝膠，體系內可得然膠大部分以單分子螺旋形式存在，螺旋間距離較大，作用力弱，因此凝膠強度較弱，是熱可逆凝膠；在高溫（80 ℃以上）形成凝膠時，可得然膠幾乎都形成了三螺旋結構，而且螺旋之間距離變小，每個螺旋間作用力顯著增強，所形成的凝膠強度大，是熱不可逆凝膠[9-10]。

2.1.4 不同質量濃度NaCl溶液中可得然膠的凝膠強度

圖4 NaCl質量濃度對可得然膠凝膠強度的影響Fig.4 Effect of Nacl concentration on gel strength of curdlan gum

由圖4可知，NaCl質量濃度對可得然膠的凝膠強度具有一定影響，但是并不明顯，這與Funami等[11]的研究是一致的，他們認為無機鹽對可得然膠的凝膠強度影響不大。2.1.5 不同質量濃度磷酸鹽溶液中可得然膠的凝膠強度

圖5 磷酸鹽質量濃度對可得然膠凝膠強度的影響Fig.5 Effect of phosphate concentration on gel strength of curdlan gum

由圖5可知，磷酸鹽可以顯著影響可得然膠的凝膠強度，當磷酸鹽的質量濃度為1 g/100 mL時，可得然膠的凝膠強度達到最大，但是繼續增加磷酸鹽的質量濃度會降低可得然膠的凝膠強度，這可能是由于磷酸鹽具有一定的保水性，適當質量濃度的磷酸鹽可以幫助可得然膠束縛水分，形成高強度的凝膠束；但是繼續提高磷酸鹽質量濃度可能由于是形成一種柔軟的超分子束均勻分布在其中的凝膠體中，降低了凝膠的強度。

2.1.6 不同pH值條件下可得然膠的凝膠強度

由圖6可知，pH值對可得然膠的凝膠強度具有明顯影響。可得然膠的凝膠強度隨著pH值的升高而降低，在pH值為7時達到最低，繼續提升pH值，可得然膠的凝膠強度又會升高，這說明可得然膠在酸性溶液中具有良好的凝膠特性和穩定性，這與其他研究人員的相關結果具有一致性[12-13]。

圖6 pH值對可得然膠凝膠強度的影響Fig.6 Effect of pH on gel strength of curdlan gum

2.1.7 不同質量濃度蔗糖溶液中可得然膠的凝膠強度

圖7 蔗糖質量濃度對可得然膠凝膠強度的影響Fig.7 Effect of sucrose concentration on gel strength of curdlan gum

由圖7可知，蔗糖對可得然膠的凝膠強度具有一定影響，在蔗糖的質量濃度范圍為0～2.5 g/100 mL時，隨著蔗糖質量濃度的提高，可得然膠的凝膠強度逐漸增加，但是增加的效果并不明顯，這可能是由于蔗糖可以在一定程度上有助于可得然膠形成網狀結構[14-15]。

2.1.8 不同質量濃度淀粉溶液中可得然膠的凝膠強度

圖8 淀粉質量濃度對可得然膠凝膠強度的影響Fig.8 Effect of starch concentration on gel strength of curdlan gum

由圖8可知，淀粉對可得然膠的凝膠強度有一定影響，加入淀粉降低了可得然膠的凝膠強度，這可能是由于淀粉大量吸水，與可得然膠競爭與水結合，使可得然膠不能形成穩定的凝膠結構；當淀粉的質量濃度達到10 g/100 mL時，凝膠強度升高可能是由于淀粉質量濃度升高到一定程度后淀粉顯示出一定的強度造成的[14-15]。

2.1.9 不同質量濃度大豆蛋白對可得然膠凝膠強度的影響

由圖9可知，添加大豆蛋白可以降低可得然膠的凝膠強度，且隨著大豆蛋白質量濃度的增大，凝膠強度逐漸降低，這可能是由于大豆蛋白與可得然膠之間都與水結合，形成一種競爭的關系，影響了可得然膠與水之間形成穩定的分子束，降低了凝膠強度。

圖9 大豆蛋白質量濃度對可得然膠凝膠強度的影響Fig.9 Effect of soybean protein concentration on gel strength of curdlan gum

2.2 可得然膠對西式羊肉火腿質構的影響

表1 可得然膠對西式羊肉火腿質構的影響Table1 Effect of curdlan gum on texture of western-style mutton sausage

由表1可知，當可得然膠加入到西式羊肉火腿中時，對產品的質構具有改善作用，隨著可得然膠添加量的增加，產品的硬度、彈性、黏聚性、膠著度、咀嚼度、回復性等質構指標顯示出增加的趨勢，當可得然膠的添加量達到1%時，具有顯著性差異。因此，適當添加量的可得然膠可以顯著改善產品的質構[16-18]。

3 結 論

本實驗通過質構儀測定可得然膠的凝膠特性，研究其在不同質量濃度NaCl、磷酸鹽、蔗糖、淀粉、大豆蛋白和加熱溫度、復加熱溫度、pH值等條件下的凝膠強度，發現：1）可得然膠隨著質量濃度和加熱溫度的升高，凝膠強度逐漸增加，而且具有良好的復加熱穩定性，同時具有熱不可逆性：加熱溫度低于80 ℃時，復加熱可以重新溶解，加熱溫度高于80 ℃時，凝膠結構不會被破壞。2）合適的NaCl質量濃度、磷酸鹽質量濃度和pH值可以提高可得然膠的凝膠強度，添加大豆蛋白會降低可得然膠的凝膠強度，而蔗糖和淀粉對可得然膠的凝膠強度影響不大。3）將可得然膠添加到肉制品西式羊肉火腿中，隨著添加量的增加，質構顯示出逐漸增加的趨勢。

美國、日本和韓國等國家早在20世紀90年代開始允許可得然膠作為食品添加劑應用，我國雖然早在2006年5月已經批準了可得然膠作為食品添加劑用于生干面制品、生濕面制品、方便面制品、豆腐類制品、熟肉制品、西式火腿、肉灌腸類食品中[19-20]，并于2012年10月，首次實現在國內大規模工業生產，但是可得然膠在國內的應用范圍還比較窄。目前的研究和應用主要集中在可得然膠的熱不可逆性特點應用于面制品中，取得了一定的成果，但是在肉制品中的應用還未見，而可得然膠作為一種優良的穩定劑、凝固劑、增稠劑，在肉制品中具有良好的應用空間。

通過研究可以發現，可得然膠作為一種新型的食品添加劑，具有良好的凝膠特性，可以顯著改善肉制品的質構；特別是其具有的80 ℃以上加熱冷卻后重新加熱不會發生溶解這一特性，在模擬脂肪、肉丸、面制品等需要使用前加熱的領域具有更加廣闊的應用空間。

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Gel Properties of Curdlan Gum and Its Application in Western-Style Ham

ZHAO Bing, LI Jia-peng, CHEN Wen-hua, QU Chao, AI Ting, QIAO Xiao-ling*
(China Meat Research Center, Beijing Academy of Food Sciences, Beijing 100068, China)

The gel strength of curdlan gum was measured using a texture analyzer and its effect on the texture of westernstyle ham was investigated. The result showed that the gel strength of curdlan gum increased gradually with an increase in its concentration and heating temperature, and that it had thermal irreversibility. After heating at temperature higher than 80 ℃and then cooling, the gel was formed, and reheating did not destroy the gel structure. The appropriate concentration of NaCl, phosphate and pH could improve the gel strength. Adding soy protein could reduce the gel strength but sucrose and starch had little effect on the gel strength of curdlan. With an increase in curdlan content, the texture of western-style mutton ham was improved gradually.

curdlan; texture; gel strength; western-style mutton ham

TS251.1

A

1002-6630（2014）21-0045-05

10.7506/spkx1002-6630-201421010

2014-06-11

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAK17B07）

趙冰（1986—），男，工程師，碩士，研究方向為肉類食品加工與安全。E-mail：zhaobtg@163.com

*通信作者：喬曉玲（1964—），女，教授級高工，本科，研究方向為肉品加工技術。E-mail：cmrcsen@126.com