超高壓預處理對乳化腸品質的影響

白 云， 羅玲英，2， 莊昕波， 韓敏義， 徐幸蓮， 周光宏

(1.南京農業大學肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇南京 210095； 2.南京農業大學工學院，江蘇南京 210031)

乳化腸是由瘦肉、脂肪、水、鹽和其他添加物通過斬拌、乳化等工藝加工而成的凝膠類制品，具有營養美味、食用方便等特點，因而受到消費者的喜愛[1]。但由于乳化腸在煮制及貯藏時肌肉蛋白聚集收縮，導致孔徑中的水分及脂肪流失[2]，造成了產品出水出油，質構特性變差，影響了其外觀和商業價值。

食品超高壓加工技術(HPP)是一項近年來流行起來的非熱加工技術，不僅可以改善肉類嫩度，有效滅菌延長貨架期，同時也不會影響肉類風味和營養成分[3]。隨著超高壓設備的發展，該技術受到了更多學者的重視，用于肉類蛋白修飾，以期獲得食用品質較好的肉制品。超高壓作用于單純的肉類蛋白已有了很多研究，如對豬肉蛋白質結構的影響[4]、對雞肉凝膠特性的影響[5]等，但從分子變化角度闡述超高壓對乳化腸這一復雜對象的整體影響鮮有報道。本研究以豬背最長肌為原料制成乳化腸，研究超高壓對產品質構、肉色及保水保油性等食用品質的影響，進一步通過探究乳化腸的微觀結構以及流變特性，分析超高壓處理影響乳化腸品質特性的機制，為利用超高壓技術改善乳化腸品質提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗原料選用優質豬背最長肌、豬背膘，其他輔料食鹽、糖、三聚磷酸鈉、白胡椒粉等購于江蘇省南京市農貿市場。

SANYO SIM-F124制冰機(日本三洋公司)；TE412-L電子天平(美國賽多利斯公司)；UMC-5C斬拌機(德國Stephan公司)；S-IL-100-850-9-W高壓設備(英國Stansted公司)；TA-XT Plus物性測試儀(英國Stable Micro System公司)；DC-800真空包裝機(美國希悅爾公司)；TW20通用水浴槽(德國Julabo公司)；MCR301旋轉流變儀(奧地利Anton Paar公司)；CR 400便攜式色差儀(日本Konica Minolta公司)；CM1900冷凍切片機(德國Leica公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理 將背最長肌用篩孔直徑為0.8 cm的絞肉機絞碎后真空包裝，100、200、300 MPa處理9 min，0.1 MPa為對照組，溫度保持在10 ℃。

1.2.2 肉糜制作 參照Lin等的方法[6]，稍加改動。以瘦肉 50 g、肥膘20 g計，其他添加物為冰水30 g、食鹽1.5 g、糖 0.5 g、三聚磷酸鈉0.2 g、白胡椒粉0.3 g。先將肥膘用直徑0.8 cm篩孔的絞肉機絞碎，然后將處理組及對照組瘦肉分別放入斬拌機，1 500 r/min斬拌30 s，斬拌過程中加入食鹽、三聚磷酸鈉和1/3冰水，停3 min；再1 500 r/min斬拌30 s，斬拌過程中加入其他輔料、豬背膘和1/3冰水，停3 min；最后 3 000 r/min 斬拌60 s，斬拌過程中加入1/3冰水，中心溫度低于10 ℃。

1.2.3 乳化腸制作 將肉糜放入50 mL離心管中，80 ℃水浴加熱20 min，之后4 ℃冷藏。

1.3 質構特性的測定

1.3.1 樣品預處理 將4 ℃冷藏的乳化腸置于室溫平衡 2 h，然后用平行刀將其切成高2 cm的圓柱體，切面要平整垂直。

1.3.2 質構參數設定 試驗選用P50探頭，測前、測時、測后速度分別為10、5、10 mm/s，壓縮比為75%，觸發力20 g。數據通過儀器自帶的宏TPA-Macro進行計算。得到的質構參數：硬度(hardness)，即第1次壓縮時使用力的最大值(g)；內聚性(cohesiveness)，即第2次壓縮曲線面積和第1次壓縮曲線面積的比值；彈性(springiness)，即第1次壓縮后樣品的回復百分比；咀嚼性(chewiness)，即硬度×內聚性×彈性。

1.4 蒸煮損失的測定

稱取25 g生肉糜至50 mL離心管中，500g離心15 min以便去除肉糜中的氣泡。之后將離心管放入80 ℃水浴中加熱20 min。取出后將離心管倒置放于干燥皿(干燥皿提前稱質量m1)中，在室溫下放置50 min后，稱取干燥皿的質量m2。

1.5 色澤的測定

選用D65光源，并用白板對色差儀進行矯正。將4 ℃冷藏的乳化腸置于室溫平衡2 h，切成2 cm厚的塊狀，然后使用色差計測定其色澤。其中L*代表亮度值，a*代表紅綠值(正值偏紅，負值偏綠)，b*代表黃藍值(正值偏黃，負值偏藍)。

1.6 微觀結構的測定

乳化腸中的蛋白與脂肪的存在狀態通過石蠟切片法進行顯微觀察[7]。石蠟切片的主要步驟：取5 mm×5 mm×2 mm的乳化腸片，浸泡于10%的甲醛溶液中固定24 h以上，將切片脫水后浸入透明劑與熔化的石蠟(1 ∶1)的混合液中20～30 min，然后移入純石蠟中，再用鋁質包埋容器使其凝固成蠟塊。石蠟凝固后，用旋轉切片機將其切成5～8 μm切片，經過蘇木精-伊紅染色、透明、封藏后即可用于顯微鏡觀察。

1.7 流變學測定

參照Feng等的方法，并稍作修改[8]。探頭選用PP50，將處理組及對照組的生肉糜均勻涂布于測試平臺，并趕走氣泡。測試參數：振蕩模式，狹縫間距0.5 mm，頻率0.1 Hz，應變2%，測定溫度20～80 ℃，1 ℃/min升溫。測試開始前為防揮發，在狹縫處加一層液體石蠟。測定指標為儲能模量G′(彈性模量)。

1.8 統計方法

試驗數據采用SPSS 20.0分析軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同壓力對乳化腸質構特性的影響

由表1可知，與對照組樣品相比，超高壓處理后，乳化腸的硬度隨壓力升高逐漸下降，至300 MPa時硬度急劇下降。究其原因可能是隨著壓力的升高，肌原纖維蛋白的溶解性增加，影響了蛋白質分子之間的結合方式，網絡結構交聯度降低，導致水分子進入，凝膠硬度下降[9]。100 MPa處理后，乳化腸的彈性、咀嚼性與對照組無顯著差異，之后隨壓力升高都有不同程度的下降，尤其是300 MPa時急劇下降。這可能由于壓力較低時，可以使肌動球蛋白活性巰基含量小幅度提高，隱藏在蛋白內部的巰基暴露在表面，而壓力較高時肌動球蛋白變性，總巰基含量減少，不能形成緊密的網絡結構[10]。Ros-Polski 等研究發現，雞肉在300 MPa處理 3 min 相對于200 MPa處理時，硬度顯著下降，是由于經過超高壓處理后的蛋白已經部分變性，在加熱的過程中不再解折疊，因此影響了其加熱后的硬度[11]。

2.2 不同壓力對乳化腸蒸煮損失的影響

由圖1可知， 隨著壓力升高， 乳化腸蒸煮損失逐漸降低，至200 MPa時，達到最低，當壓力升至300 MPa，蒸煮損失顯著升高(P<0.05)，且大于對照組。不同的壓力會對蛋白分子的展開、聚集產生不同作用。較低壓力可以促進蛋白分子局部變性解聚，疏水殘基周圍形成網絡結構，從而提高蛋白質的溶解性，有利于加強蛋白質-水的相互作用并引起乳化體系中水分分布的變化，從而提高了蛋白凝膠的保水性[12-13]。這與馬亞萍等的研究結果基本一致，其發現添加了卡拉膠的雞胸肉肉糜經高壓處理后，蒸煮損失及失水率隨著壓力升高先減小，在200～400 MPa達最低值后，又隨著壓力升高逐漸增加[14]。Wang等研究發現100 MPa壓力下，肌球蛋白凝膠的保水性最高，因為肌球蛋白在適當的壓力下會部分變性，從而形成緊密的網絡結構，當壓力上升后，肌球蛋白分子聚集，其結構過度變性，從而無法形成有力的網絡結構，造成水分損失[15]。

表1 壓力對乳化腸質構特性的影響

2.3 不同壓力對乳化腸色澤的影響

不同壓力處理對肉糜顏色影響主要體現在紅度值與亮度值，其中L*值(亮度)在200 MPa高壓處理時最高，a*值(紅度)隨著壓力增大呈現逐漸減小趨勢，即肉糜紅色度逐漸減小，b*值(黃度)在200 MPa及以下處理時與對照組無明顯差異，壓力增大為300 MPa時，顯著增加，顏色偏黃。肉色主要與肌紅蛋白、血紅蛋白關系密切，其中肌紅蛋白有3種形式：氧合肌紅蛋白MbO2(鮮紅色)、肌紅蛋白Mb(暗紅色)和高鐵肌紅蛋白MetMb(褐色)[16]，這三者的比例決定了肉制品的顏色。高壓導致肉糜紅度變淺的原因可能是肌紅蛋白被氧化成高鐵肌紅蛋白，同時高壓會引起球蛋白部分變性，導致鐵原子釋放，或使卟啉環被破壞，進而促進了肌紅蛋白的氧化[17]。L*值的增加與肉糜保水性及表面結構變化有關，肉糜中的含水量增加，會使表面對光線的反射或吸收作用發生改變。該結果與馬漢軍的研究相似，他發現牛肉經高壓處理后肌原纖維蛋白變性聚集，肌紅蛋白溶解性降低，從而使其L*值增加[18]。Shigehisa等同樣研究發現，隨著壓力升高，L*值逐漸增加直至到達一個恒定值，而b*值基本保持不變[19]。

表2 不同壓力對乳化腸色澤的影響

2.4 不同壓力對乳化腸顯微結構的影響

圖2是乳化腸蘇木精-伊紅(H-E)染色后的顯微圖片，白色部分為豬背膘顆粒，紅色部分為肌肉蛋白。由圖中可知，隨著壓力的升高，乳化腸中的脂肪顆粒逐漸變小，當壓力為200 MPa及以下時，脂肪與肌肉蛋白能較好地結合在一起，這是因為經超高壓處理，會使肌動蛋白與肌球蛋白的結合解離，將肌原纖維蛋白解離成小片段，同時肌肉內的鈣激活酶活性增加，加速蛋白水解，使肌肉硬度下降[20]，所以在斬拌的時候脂肪與蛋白顆粒分布的更加均一。這可以解釋加壓后乳化腸蒸煮損失及質構特性結果，在較低壓力處理條件下乳化腸肌肉蛋白與脂肪之間結合牢固，脂肪顆粒小且分布均勻，因此保水保油性較好，硬度減小。當壓力升至300 MPa，乳化腸中出現了大量縫隙和孔洞(見圖中箭頭)，存在大塊的肌肉碎片，蛋白與脂肪之間的交聯度變差。這是由于壓力為 200 MPa 以上時，蛋白質的三維結構發生改變，肌球蛋白解折疊程度加深，同時也伴隨著疏水氨基酸的暴露[21]，表面疏水性急劇增加，進而導致部分蛋白質發生聚集[15]，不能形成緊密的網絡結構，因而呈現出碎片化、松散的結構。由于在 300 MPa 時，乳化腸的內部蛋白結構發生碎片化，不能與脂肪發生很好地交聯，脂肪球雖然可以以更加小的顆粒存在，但是在蒸煮的時候脂肪球不能被很好地包裹，導致大量滲油和滲水現象，同時質構特性急劇下降。

2.5 不同壓力下肉糜流變特性的變化

儲能模量(G′)代表樣品彈性的變化，是反映溶液分子交聯程度的參數。由圖3可知，除300 MPa處理組，其余高壓組與對照組的肉糜G′隨溫度變化趨勢基本一致，均是隨溫度上升緩慢上升，當溫度升至45 ℃時，對照組迅速下降，后隨溫度升高再次升高，100 MPa及200 MPa處理組G′下降趨勢推遲至50 ℃時發生，這一段G′急劇下降區域可能是由于肌球蛋白頭部發生聚集后尾部展開，造成臨時形成的網絡結構遭到破壞，也可能是由于加熱誘導蛋白部分氫鍵斷裂，一部分α螺旋構象轉變成其他構象導致，進而促使蛋白凝膠網絡結構的形成[22]。高壓導致這一趨勢推遲說明高壓處理會影響肌球蛋白尾部的展開[23]。而300 MPa處理組峰消失，此結果與Hwang等學者在羅非魚的魚肉凝膠研究上的結果相似，其發現當壓力為200 MPa及以上時，53 ℃處的峰值微弱甚至完全消失，說明肌球蛋白頭部在此階段降低甚至喪失了聚集能力[24]。隨后，G′隨著溫度繼續升高而急劇升高，這可能是由于肌球蛋白分子的進一步聚集從而形成了三維網絡結構，這要歸因于二硫鍵的形成和疏水相互作用的加強[25]。隨著溫度升高，肉糜儲能模量逐漸增加，至75 ℃左右時達最高值，300 MPa 處理后的肉糜儲能模量遠低于對照組和100～200 MPa 處理組，說明過度高壓不利于形成彈性較好的乳化腸。同時該結果與質構特性及顯微結構結果一致，說明經適度高壓處理后的肉糜，其質構特性與未經高壓處理后的肉糜差異不明顯，但過度高壓會顯著降低肉糜的硬度、彈性等，導致其結構松散易碎，不利于乳化腸的形成。

3 結論

超高壓處理可以顯著提高乳化腸的保水保油性，200 MPa處理下，乳化腸蒸煮損失最小。乳化腸的硬度隨壓力升高逐漸下降，至300 MPa時，硬度急劇下降。乳化腸L*值在高壓處理200 MPa時最高，a*值隨著壓力增大呈現逐漸減小趨勢。隨著壓力的升高，乳化腸中的脂肪顆粒逐漸變小，網絡結構較為致密，而當壓力升至300 MPa時，乳化腸形成了碎片化的松散結構。總體而言，隨著壓力升高，乳化腸品質逐漸變好，但當壓力升至300 MPa時，乳化腸品質急劇降低。本研究發現，200 MPa高壓預處理豬背最長肌9 min時，乳化腸食用品質最好，因此，本研究可為新型低溫乳化腸的研發提供理論參考。