脂肪替代物在凝膠類調理肉制品中的應用

高雪琴,付 麗,吳 麗,張萬剛

(1.河南牧業經濟學院,河南鄭州 450046; 2.南京農業大學,肉品加工與質量控制教育部重點實驗室， 食品安全與營養協同創新中心,江蘇南京 210095)

凝膠類調理肉制品,因其口感鮮嫩,食用方便,價格實惠,便于攜帶,最大限度地保留了肉質的營養和風味,日益受到消費者的歡迎,已經成為了肉制品發展的趨勢,比如美國,每年有50%左右的牛肉是以凝膠肉制品的形式消費的[1]。但該技術主要來源于西方國家,而我國肉類加工技術和總體水平與西方發達國家相比要低很多,因此這類產品在我國出現的問題較多,主要表現為:產品出水、出油率高、質構松散等,在實際生產中一直比較難解決[2]。此外,傳統的凝膠類制品屬于高脂食品,尤其是飽和脂肪酸含量高的動物脂肪,攝入過多會引發高血壓、高血脂、心血管疾病和癌癥等,同時還會嚴重影響人們的正常生活和學習[3]。隨著營養與健康膳食觀念的提升,人們對肉制品中的飽和脂肪酸和膽固醇含量亦愈發敏感。研究者們也紛紛致力于尋找各種方式來降低此類肉制品中的脂肪。

降低動物脂肪含量,通常主要有三個途徑:通過輻照將動物脂肪中的膽固醇轉化為不溶性的VD3;單純減少脂肪含量;采用脂肪替代物取代動物脂肪。目前國內缺乏輻照處理的商業化低脂肉制品;單純降低肉制品中動物脂肪含量,會導致產品質地變得粗糙,持水能力降低,切片性變差,最終影響肉制品的風味和整體可接受性。因此尋找合適的脂肪替代物,發揮脂肪替代物功效,從而解決肉制品出水、出油、凍融不穩定等存放和熟制過程中常出現的問題是生產中常被采用的措施[4-6]。

目前,常用的脂肪替代物制品通常有以下幾大類:以蛋白質為基礎的替代物(植物蛋白,包括大豆、花生、豌豆、小麥等、膠原蛋白、乳清蛋白等);以脂肪為基礎的替代物(如大豆卵磷脂,通常作為食品乳化劑使用);以碳水化合物為基礎的替代物,主要包括各種膠體(卡拉膠、魔芋膠、海藻酸鈉等),淀粉類(玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、其他改性淀粉等),纖維素類(豌豆纖維、燕麥纖維、蔬菜纖維、水果纖維等)和其他碳水化合物類物質(明膠、晶體纖維素等)。水解植物蛋白(大豆、豌豆、花生、小麥等)制成的組織蛋白因具有肌肉狀的組織和口感,通常也作為脂肪替代物來使用。與沒有添加脂肪替代物的肉制品相比,大多數的脂肪替代物可以明顯改善肉制品的保油保水性,對產品質構的影響也比較大[1]。

1 以蛋白質為基礎的脂肪替代物

蛋白質的三級結構在溫度、pH和外加酶的影響下容易變性,使得其分子中的疏水基團暴露于分子表面,從而具有類似于脂肪的疏水性表現[7]。變性能夠改變產品的質構、凝膠形成和保水性等,特別是一些植物蛋白的變性,比如大豆蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白、小麥蛋白等。加熱的同時伴以高速剪切,蛋白質分子變成細微顆粒,與水相互作用后,可模擬脂肪球潤滑細膩的特性;而且蛋白質可與風味物質發生作用,從而延緩風味物質的釋放[8]。

1.1 大豆蛋白

大豆蛋白是典型的優質植物蛋白,氨基酸種類齊全,含有人體所必需的多種氨基酸,且大豆蛋白有顯著的降低血膽固醇特性,美國FDA(食品藥品監督管理局)證實長期食用大豆蛋白可降低冠心病的發生率[9]。除了較高的營養價值,大豆蛋白還具有許多良好的加工特性,比如溶解性、組織形成性、持水性、膨潤性、乳化性、膠凝性、起泡性、黏性等,這些理化特性是影響肉制品品質的主要因素。例如:大豆蛋白可以促進乳液形成并提高其穩定性;通過對脂肪和水分的束縛,改善保油保水性能,從而提高出品率;還可以防止油脂分離析出,促進肉粒之間的粘性,改善產品的質構特性等;同時在一定程度上發揮抗氧化作用,提高產品的儲存性能;動植物蛋白互補,還可以增加營養價值[10]。通過在調理肉制品中添加植物蛋白質,可以適當降低生產成本。因此,在調理肉制品的開發中,大豆蛋白發揮著十分重要的作用[11-12],但添加過多會產生明顯的豆腥味[13]。

大豆粉(50%蛋白質)、大豆濃縮蛋白(70%蛋白質)和大豆分離蛋白(90%蛋白質)是肉制品生產中常用的大豆蛋白。在乳化肉制品中,大豆蛋白主要起到保水的作用,并不會同肌肉中的鹽溶蛋白一樣對脂肪有乳化作用。Ahmad等報道大豆分離蛋白的添加對牛肉乳化腸質構、多汁性和色澤均有很大改善[14]。還有文獻報道在牛肉餅中添加大豆分離蛋白比大豆濃縮蛋白和大豆粉效果好,可以產生和全肉餡餅更類似的質構特性[15]。Ziprin等報道,添加10%的脫脂棉籽粉、花生濃縮蛋白、大豆分離蛋白可以提高肉餅產品得率,并且脂肪含量最低[16]。大豆濃縮蛋白的添加比例超過5%時,牛肉餅的保水性顯著增加,蒸煮損失降低。肉餅添加大豆分離蛋白比添加大豆粉具有更高的硬度值和粘聚性[17,18]。Kassem和Emara研究發現在幾種配方中,含有大豆蛋白添加物的漢堡肉餅其蒸煮損失率最低(16%左右),其次是對照組(18%),添加蔬菜的蒸煮損失最大(20%)[19]。大豆組織蛋白或熟制的絞碎大豆替代30%的碎牛肉,會對肉糜糕產品產生不同的影響[20]。使用15%～30%的水解大豆組織蛋白替代肉糜糕中的牛肉,產品有更好的嫩度,然而整體風味下降[21]。Rhee和Smith報道,30%的水解大豆組織蛋白添加到不同脂肪含量的斬拌牛肉餅中(脂肪含量分別是8%,16%和27%),降低生肉餅中的脂肪含量的同時,還能夠降低處理組的膽固醇含量[22]。圖1顯示了大豆分離蛋白對豬肉漢堡包肉餅的微觀結構的影響,由圖可以看出高脂組(19.3%脂肪),即未添加大豆分離蛋白的處理組(A),脂肪球大且多,遍布整個基質;而低脂組(7.3%脂肪)和加入2%大豆分離蛋白的低脂組凝膠網絡基本形成,少量的球形脂肪滴均勻遍布整個基質(C、E);500×的放大圖中(B、D、F),高脂組(B)大脂肪球空洞遍布,低脂組(D)中,可以看到叢生的蛋白凝膠,而大豆分離蛋白添加的低脂F組,簇狀的混合凝膠聚集明顯,可以賦予產品堅固、粘彈和光滑的外觀,見圖1[23]。還有文獻報道添加30%以上的非溶劑提取的大豆組織蛋白到斬拌牛肉餅中,會增加產品的異味[24]。而Liu等報道在牛肉餅中添加25%的大豆分離組織化蛋白替代牛肉(10%的脂肪含量),不會對產品的牛肉風味產生影響[25]。Zhu等報道了頂空進樣技術分析肉餅的香味情況,發現添加復水大豆分離蛋白的肉餅其肉香、蛋香、燒烤香均比全肉肉餅高,只有脂肪香味稍微偏低[26]。氣相色譜-嗅覺測量分析發現,含有大豆蛋白的漢堡包肉餅比全肉肉餅含有更多的2-甲基3-呋喃和硫化氫。同時,因為含有高濃度的硫化氫,大豆蛋白添加組的揮發性含硫化合物總量較高,而全肉肉餅的甲基硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚的含量較高[26]。這些結果充分表明,大豆分離蛋白改變了牛肉漢堡肉餅的肉香香氣成分,并且植物蛋白的抗氧化成分在某種程度上抑制了脂肪氧化,從而降低了產品的酸敗味、己醛味和整體的揮發性成分[27]。單一添加20%的大豆分離蛋白、濃縮蛋白和大豆粉到低脂(8%)和高脂(20%)牛肉餅中,可以明顯降低產品的牛肉風味,增加不良氣味。而當與0.5%的卡拉膠、0.5%的淀粉和0.2%的磷酸鹽復配使用時,這種現象可以改善[28]。Angor和Al-Abdullah也有類似的報道,他們發現單獨添加大豆組織蛋白可以顯著提高產品的保水性和蛋白質水平,卻影響了低脂(14%)牛肉餅的風味,0.5%的卡拉膠、1.5%的大豆組織蛋白和0.5%的三聚磷酸鹽混合使用能夠明顯提高整體感官品質[29]。

圖1 不同處理漢堡包豬肉餅微觀結構[23]Fig.1 Scanning electron micrographs of pork burgers with different foumulations[23]注:(A、B)全脂(19.3%脂肪);(C、D)低脂(7.3%脂肪);(E、F)添加2%大豆分離蛋白的低脂； A、C、E-100×;B、D、F-500×。

1.2 乳清蛋白

將乳類蛋白和其他添加劑混合,以注射的方式加入到肉制品中,對產品有很好地改善效果。Hale等報道水解的乳清組織蛋白和玉米淀粉以2∶1的比例混合加入到牛肉餅中,明顯的降低了蒸煮損失和蒸煮收縮,但粘聚性比全肉肉餅低[36]。Walsh等也發現與未注射的對照組相比,用含有乳酸鉀、乳清濃縮蛋白、卡拉膠或酵母提取物的溶液注射的牛肉處理組,剪切力降低,感官嫩度增加[37]。用1%的乳清濃縮蛋白和9%的水分替代早餐腸中的脂肪能夠生產出消費者最容易接受的可口的產品[38]。4%的乳清蛋白及其水解產物還能夠抑制熟制豬肉餅中脂類的氧化。對氧化影響的原因可能是因為乳清蛋白中乳鐵傳遞蛋白結合Fe3+的能力,阻止了鐵作為催化劑對脂肪的氧化[39]。乳清蛋白性質相對溫和,容易吸收脂肪和風味化學物質。另外乳清分離蛋白在肉糜基質中可以形成明顯的蛋白凝膠區域,這些凝膠區域能夠和基質中的肉蛋白發生相互作用。使用時既可以以粉末的形式和水直接加入,也可以斬拌前先與水混合,再加入使用。但乳清濃縮蛋白應用在低脂肉制品中會增加成本是實際面臨的問題。因此作為脂肪替代物,其保水性通常會被其增加的成本抵消。Johnson報道說,乳清蛋白在低脂肉制品中的應用能夠節約10%～20%的成本[30]。

1.3 膠原蛋白

膠原蛋白來源于動物的結締組織,含有大約85%的蛋白質,提煉之后可形成明膠模擬脂肪的潤滑性。因其具有良好的水分結合能力和蛋白結合能力,因此在生產中通常被作為良好的脂肪替代物來使用。Campbell等報道在低脂斬拌牛肉餅中加入7%或10%的膠原蛋白,與對照組相比,添加組并無可感覺到的結締組織顆粒感,并且產品更多汁[40]。Graves等報道2%的膠原蛋白和8%的水分混合,加入到低脂牛肉餅中,其質構和感官品質顯著優于含18%脂肪的產品[41]。有文獻報道用20%的牛皮新鮮膠原纖維替代牛肉餡餅中的牛肉,對產品的營養價值幾乎沒有影響[42]。Chavez等研究發現,用不同比例的膠原蛋白(0%、10%、20%)添加到牛肉餅中,能顯著增加產品的多汁性,但同時降低了產品風味、質構和整體可接受性。另外膠原蛋白保水性強,加入產品中降低了粘聚性,減輕了脂肪氧化,提高了亮度值,對蒸煮損失沒有不利影響,但風味下降[43]。因為膠原蛋白是肉中的天然成分,因此添加膠原蛋白的產品也被當成“ground beef”來銷售,不僅可以降低脂肪含量,而且增加了保健功效。

2 以脂肪為基礎的替代物

以脂肪為基礎的替代物,主要有兩種形式:單一的脂肪模擬物和復合的脂肪模擬物。前者主要包括植物油、乳化劑(如大豆卵磷脂、脂肪酸單甘油脂,蔗糖酯、山梨糖醇脂、丙二醇脂肪酸酯等);后者主要指單一的替代物按照適當的比例混合,在肉制品中在保證品質的前提下,盡可能多的代替脂肪[3]。用植物油代替脂肪生產肉制品,降低脂肪含量的同時,還能增加營養價值。有研究表明當單獨添加菜籽油或和其他蛋白(大豆分離蛋白、酪蛋白酸鈉、乳清分離蛋白)預乳化的菜籽油替代動物脂肪,使牛肉餅的脂肪含量從25%降到10%的同時,產量和硬度值顯著提高,質構品質得到改善[44]。大豆卵磷脂是一個很好的乳化劑和增稠劑,可以穩定乳化液中的顆粒;蔗糖酯既具有脂肪的性質,又區別于普通油脂,可用于高脂食品中。生產中用到的脂肪模擬物多具有脂肪的功能,但卻不會像脂肪一樣增加產品的能量值。

3 以碳水化合物為基礎的替代物

以碳水化合物為主的脂肪替代物是由重復的單糖(葡萄糖、半乳糖)及其衍生物組成的多聚體,與水分子結合形成的網絡凝膠可以截留大量的水分,因此具有保水性和成膠性,能夠增加產品粘性[45]。不同來源和種類的淀粉和纖維素,包括玉米淀粉、大米淀粉、變性土豆淀粉和木薯淀粉等,可以有效的應用在肉制品的生產中。不同植物品種,淀粉含量不同,從31～83 g/100 g不等(花生31 g/100 g,大豆35 g/100 g,鷹嘴豆58 g/100 g,燕麥66 g/100 g,小麥76 g/100 g,高粱77 g/100 g,大米80 g/100 g,土豆83 g/100 g)。淀粉顆粒遇水發生膨脹,加熱開始糊化,冷卻后增加黏性或凝膠。有些變性淀粉凍融穩定性非常好,在肉制品中有很好的應用,但對pH范圍要求比較嚴格(通常在5.6～6.0)。纖維素可以大量應用在低脂肉制品中,有助于復水,增加產品口感。多數以碳水化合物為基礎的脂肪模擬物通過穩定凝膠基質中的外加水分來模擬脂肪,并且可以在某種程度上同脂肪溶解一樣釋放水分。常用的碳水化合物基脂肪替代物如下。

3.1 淀粉和面粉

因為具有很強的結合水和保留水分的能力,且原料來源廣泛、脂肪模擬效果好、安全性較高,因此,淀粉基脂肪替代物具有廣泛的應用前景[45]。面粉能夠增加產量,減少產品收縮,但會使產品產生不良氣味,且對產品質構也有一定的影響。如Rocha-Garza Zayas發現在牛肉餡餅中添加不同比例的小麥胚芽粉(2.0%,3.5%,5.0%),隨著添加比例的增大,能夠增加出品率,增強多汁性和嫩度,同時降低蒸煮損失和產品收縮[46]。與全肉餡餅相比,脂肪含量降低,水分含量增加,但有小麥粉氣味的殘留。在牛肉餅中(脂肪含量20%)添加不同復水比例的高粱粉(10%,20%,30%),增加了嫩度和產品得率,減少了蒸煮損失和產品收縮,熟制產品中富有高粱面的香氣和風味,但肉香味減少,且隨著添加水平的增加,多汁性不受影響[47]。

變性淀粉是經物理改性法、化學改性法、生物改性法和復合改性法改性后所獲得的產品,變性淀粉的添加能夠明顯改善肉制品的加工品質,降低肉制品加工的脂肪添加量,對肉制品的感官品質也有明顯的提升作用[48-49]。Liu等報道在低脂牛肉乳化腸中加入2%和4%的酶改性馬鈴薯淀粉來替代產品中的脂肪(脂肪含量分別為5%,10%和20%),與對照組(脂肪含量30%)相比,添加組的能量值降低了15%到49%。兩組馬鈴薯添加的低脂產品有類似的硬度值和較高的嫩度評分[50]。

在低脂漢堡包肉餅中添加不同比例的木薯淀粉(0～30 g/kg),對產品的蒸煮特性有正相關的影響(如產率和持水性),而與剪切力負相關。Berry發現與未添加輔料的牛肉餅(脂肪含量為8%和20%)相比,加入14%的木薯淀粉,7%的酪蛋白酸鈉或二者的混合物能夠提高產品嫩度、多汁性和出產率,而對脂肪保留率和牛肉風味幾乎沒有影響[51]。Nisar等發現分別添加(2%,3%,4%)的木薯淀粉到低脂(10%脂肪)和中脂(>18%脂肪)波尼亞香腸中,隨著添加比例的增加,產品的得率直線上升,且產品的蒸煮收縮下降,3%木薯淀粉的添加組,產品的風味和整體可接受度得分最高。文獻報道木薯淀粉可以延緩漢堡包肉餅中美拉德反應揮發性產物的釋放,從而對產品的風味有影響[52]。乳清蛋白和木薯淀粉的混合使用對法蘭克福熏腸中因脂肪含量減少水分增加而產生的不良的氣味有很好的抵消作用[53]。在法蘭克福牛肉腸中作為脂肪替代物來使用,木薯淀粉能夠減少產品中70%的脂肪含量。把法蘭克福香腸中的脂肪含量從12%降到5%,增加了蒸煮損失,降低了肉糜的乳化能力、膠著性和粘聚性[54],而添加木薯淀粉或乳清蛋白或二者混合卻可以改善這一現象。

3.2 糯米粉

糯米粉含有80%～87%的碳水化合物,7%～8%的蛋白質,10%的水分,90%以上的支鏈淀粉,因此黏性和附著性更大,不易老化[55]。在亞洲國家,磨碎的糯米粉由于其柔軟黏著的特性經常用于生產甜點、糖果、蛋糕等。盡管將糯米粉用于肉制品尤其是調理肉制品的研究目前比較少,但就目前已有的研究發現糯米粉用于肉制品加工中可以改善質構,增加黏結性,增加產品凍融穩定性等[56-57]。在牛肉餅中加入糯米粉可以明顯降低蒸煮損失,增加多汁性和嫩度,同時可以降低硬度、膠著性、彈性和咀嚼度。加入1%和3%的糯米粉得到的牛肉餅有最好的可接受性[55]。Gao等研究發現豬肉餅中添加糯米粉,與其他添加輔料相比,產品保油保水性增加,嫩度和多汁性得到改善,而感官品質和風味幾乎不受影響[58]。因此糯米粉可以作為一種有效的功能性食品添加劑來改善調理肉制品的質量。但目前來說,將糯米粉用于肉類產品的報道還比較少,糯米粉用來代替淀粉應用到肉制品中還需要深入的研究。

3.3 麥芽糊精和環狀糊精

麥芽糊精是淀粉的部分水解得到的產物,由不同長度的D-葡萄糖以α-1,4糖苷鍵連接而成。環狀糊精由淀粉經過酶轉化而成,是有5個或更多的α-D-吡喃葡萄糖苷以α-(1,4)糖苷鍵連接而成的環狀圓錐形低聚糖。環狀糊精能夠將其他物質(主要是疏水性分子)包埋在其環中,并能改變包埋物的特性,比如水溶性。肉制品加工過程中使用糊精除了能夠降低脂肪含量,還可以提高其乳化性和降低蒸煮損失。有文獻報道法蘭克福腸的脂肪從30%降到5%會增加蒸煮損失,乳化穩定性、硬度、咀嚼度、膠著性降低,但整體可接受性增加,而加入5%～20%的環狀糊精到低脂處理組中,能夠降低脂肪含量,乳化穩定性和蒸煮損失也降低,但對感官評定得分幾乎無影響[59]。

3.4 纖維素

以植物為主的纖維素主要來源于大米、燕麥、大麥、玉米、大豆、花生殼,燕麥和大麥胚芽,玉米和小麥胚芽等,主要成分是β-葡聚糖、支鏈淀粉和纖維質等。纖維素一般顆粒較小,能夠形成細膩光滑的凝膠結構[60]。文獻報道在牛肉餅中添加β-葡聚糖/支鏈淀粉的混合物,與對照組相比,降低了肉餅的多汁性和咀嚼度[61]。牛肉餅中添加1.5%的纖維素和10%的水分,可以使肉餅的脂肪含量從對照組的10/100 g降到6/100 g,卡路里值從190 kJ降到140 kJ。一些纖維素具有特殊的功能,使其在肉制品生產中更受歡迎。比如,大米糠具有抗氧化特性,對脂質的氧化具有延遲阻止作用,因此可以延長牛肉餅的貨架期[62]。Pinero等研究發現在牛肉餅中添加燕麥纖維(β-葡聚糖含量13.45%),與對照組(20%脂肪含量)相比,提高了產品得率及脂肪和水分保留率[63],這主要是和β-葡聚糖良好的保水能力有關。含有β-葡聚糖的低脂肉餅和高脂肉餅相比,外觀、嫩度和色澤差別不大,但風味不同和多汁性較差。Chevance等發現燕麥纖維素可以延緩牛肉餅中揮發性物質的釋放[64]。在斬拌牛肉餅中添加復水的小麥纖維素(5～150 g/kg)作為脂肪替代物,無論生的產品還是熟制的,都能夠降低脂肪和膽固醇的含量,增加水分、蛋白質和碳水化合物含量[65]。燕麥麩占總物料質量為3.09%時,制得的豬肉丸感官總評最高。隨燕麥麩含量增加,其硬度、咀嚼性顯著降低;脂肪含量顯著減少,粗纖維、蛋白質、水分含量增加[66]。在低脂牛肉餅中添加豌豆纖維素改善了嫩度,提高了產量,并能減少蒸煮損失[67]。不同的膳食纖維(干燥的甘藍莖、洋薊葉子、絞碎的花生殼)應用到低脂香腸中,當添加量在20%～40%時,水分、蛋白質、礦物質和碳水化合物含量均有提高[68],同時產品的硬度有所下降。因此,纖維素提高了肉制品的出品率,改善了質構,但對色澤、嫩度、多汁性、牛肉風味和整體可接受性影響不盡相同。

3.5 膠體類

膠體是一種與蔗糖相似的多糖,由多個糖分子構成,分子量很大,滋味溫和,無異味。食用膠體比如海藻酸鈉、卡拉膠、瓜爾豆膠和黃原膠通常和淀粉、其他蛋白質等復配應用在低脂肉制品中。加入食用膠體之后,通常高脂肉制品的二次加熱損失率會低于低脂肉制品。

3.5.1 卡拉膠 卡拉膠(Carrageenan)是從紅色海藻中提取的一類含多糖物質的純植物膠,是天然膠質中唯一具有蛋白質反應性的膠質。卡拉膠分子大,易折疊彎曲成螺旋結構,因此室溫下即有形成凝膠的能力。根據不同的功能特性,卡拉膠主要有三種類型:κ-型(鉀離子存在時能夠形成強度很大的凝膠,且可以和乳蛋白反應)、ι-型(鈣離子存在時形成柔軟的凝膠)和λ-型(溶于冷水,但不形成凝膠)。不同類型的卡拉膠具有不同的功能特性,比如水溶性、粘結性、乳化穩定性和凝膠形成性等。另外聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會(JECFA)已經確認卡拉膠安全無毒,可廣泛應用于食品工業、日化工業及生化、醫學研究等領域,這使得卡拉膠工業迅速發展。最近幾年在食品工業中尤其是在肉制品生產中,卡拉膠已經成為應用得最為廣泛的膠體之一。

由于卡拉膠能與蛋白質結合,在加熱時表現出充分的凝膠化,形成巨大的網絡結構,從而可以增強肉制品中的保水性,減少肉汁的流失,抑制鮮味成分的溶出,并使產品具有良好的彈性和韌性。且卡拉膠具有良好的乳化效果,可以很好的穩定脂肪,產品的離油值較低,從而提高產品得率。比如卡拉膠的分散性和保水性可以減少肉制品的蒸煮損失、增加制品出品率。實驗表明,在肉制品中添加卡拉膠,禽類制品蒸煮損失減少2%～4%,腌肉損失減少3%～6%,腸類制品損失減少8%～10%,火腿制品損失減少9.6%[69]。卡拉膠與30倍的水煮沸10 min冷卻后即成膠體。這主要是由于加熱引起分子內的閉環作用形成的“雙螺旋結構”。根據其結構特點,卡拉膠的水溶液可形成兩種凝膠,即可逆的、強和脆的凝膠及可逆的弱和彈性的凝膠。卡拉膠的這種獨特的凝膠形成性,一方面揭示了其保水性的機理;另一方面它與肉制品的質構、凝膠和切片等密切相關。用于灌腸制品的卡拉膠能明顯改善肉制品的切片性,增加制品彈性。卡拉膠與磷酸鹽和大豆分離蛋白協同作用能夠增強乳濁液的乳化穩定性,而且卡拉膠還可以明顯降低肉制品的水分活性,利于肉食品保藏。卡拉膠添加量為0.30%時,豬肉灌腸的質構特性優于添加其他食用膠的樣品[17]。Xiong等報道卡拉膠是低脂牛肉腸中唯一能被感官評定小組接受的食用膠體[70]。盡管卡拉膠是食品工業中一種重要的脂肪替代物,但在功能性、價格、來源等方面還面臨著很多問題[71]。

3.5.2 黃原膠、刺槐豆膠和瓜爾豆膠 黃原膠由微生物發酵產生,是一種陰離子非線性多糖。盡管黃原膠單獨不能形成凝膠,但和其他物質(葡甘露聚糖等)結合,能協同形成品質良好的熱可逆凝膠[72]。黃原膠和魔芋膠結合在任何pH條件下都能形成凝膠。0.5%的黃原膠和刺槐豆膠在40 ℃時即可形成凝膠。刺槐豆膠來源于角豆樹的種子胚乳,主要有結合水、增稠和凝膠的功能。刺槐豆膠部分溶于冷水,在82 ℃和pH5.4～7.0之間時完全溶解,在肉中的添加比例一般為0.1%～1.0%。

瓜爾豆膠和刺槐豆膠、木薯淀粉、玉米淀粉類似,是一種天然的食品增稠劑。瓜爾豆膠含有80%～85%的水溶性膳食纖維,能夠在冷水中膨脹,凝膠特性良好。通常生產中常用的添加比例為0.1%～0.3%。在三種親水膠體中,黃原膠、刺槐豆膠和瓜爾豆膠都能夠有效的單獨使用,刺槐豆膠和瓜爾豆膠通常會與其他膠體比如卡拉膠和黃原膠等復配使用。

3.5.3 海藻酸鈉 海藻酸鈉是從褐色海藻的細胞壁中提取的一種負離子線性多糖。海藻酸鈉在有鈣離子和鎂離子存在時能夠形成凝膠。特別是鈣離子Ca2+的存在,可以賦予海藻酸鈉凝膠良好的凍融穩定性。海藻酸鈉對pH的變化穩定,在5～11的pH范圍內,均可以形成穩定的凝膠。海藻酸鈉具有降低溶液表面張力的功能,能夠吸附自身重量200～300倍的水分而形成粘彈的膠體。在生產實際中,海藻酸鈉的添加比例一般為0.3%～0.5%之間。海藻酸的鈉鹽和鉀鹽可以用來增強溶液的粘性、穩定性和粘稠度。在牛肉餅中加入海藻酸鈉,可以使產品具有較高的硬度和脆性,致密均勻的結構,蒸煮損失和二次加熱的重量損失減少,但多汁性稍差,對產品的風味也沒有影響[73]。和卡拉膠相比,海藻酸鈉賦予產品更為細膩的結構,但添加卡拉膠的產品在熟制時和二次加熱時,釋放的汁液更豐富。海藻酸鈉和卡拉膠復配添加到低脂(10%脂肪)牛肉餅中,與高脂產品(20%)對照相比,顯著提高了出品率和質構特性。文獻報道在低脂牛肉餅中添加保水劑,含有海藻酸鈉/刺槐豆膠混合物的處理組感官評定嫩度得分最高,整體可接受性與添加卡拉膠的處理組差異不顯著[73-74]。因此,食用膠體添加到肉制品中通常能夠提高產品的得率、改善質構,而對風味影響不大。

4 未來趨勢

由于人們健康保健意識的提高,低脂甚至無脂食品越來越受到消費者的歡迎。低脂肉制品不僅在改善人群健康方面有重要意義,而且是將來食品發展不可逆的趨勢。近幾年來,隨著食品工業的不斷發展,食品中的脂肪替代物也以極快的速度發展,而且在應用方面的前景極其廣泛。目前,脂肪替代品雖然能夠達到預期的感官指標,但是其與食品組分之間的相互作用仍然存在一定的缺陷,比如對風味的影響,以及二者之間的互作機理還有待進一步研究。因此,今后的研究方向應該在改善食品質構和風味的基礎上,探尋新的脂肪替代品。從原料來源、制備工藝、穩定性等方面制備出安全、營養、高效、環保、廉價的復合型脂肪替代品。

[1]Brewer M S. Reducing the fat content in ground beef without sacrificing quality:A Review[J]. Meat Science,2012,91(4):385-395.

[2]汪張貴,閆利萍,彭增起,等. 脂肪剪切乳化和蛋白基質對肉糜乳化穩定性的重要作用[J]. 食品工業科技,2011(8):466-469.

[3]董學文,張蘇蘇,李大宇,等. 脂肪替代物在肉制品中應用研究進展[J]. 食品安全質量檢測學報,2017,8(6):1961-1966.

[4]Gao X,Zhang W,Zhou G. Emulsion stability,thermo-rheology and quality characteristics of ground pork patties prepared with soy protein isolate and carrageenan[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture,2015,95(14):2832-2837.

[5]Chattong U,Apichartsrangkoon A,Chaikham P,et al. Viscoelastic properties and physicochemical characteristics of pressurized ostrich-meat emulsions containing gum additives[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2015,32:64-69.

[6]Branch T. A review on application of hydrocolloids in meat and poultry products[J]. International Food Research Journal,2015,22(3):872-887.

[7]Cooper K,Michaelides J. Fat replacers and extenders. www.gftc.ca/articles/2004/fat-replacers-extenders.cfm.

[8]Weiss J,Gibis M,Schuh V,et al. Advances in ingredient and processing systems for meat and meat products[J]. Meat Science,2010,86(1):196-213.

[9]Sirtori C R,Lovati M R. Soy proteins and cardiovascular disease[J]. Current Atherosclerosis Reports,2001,3(1):47-53.

[10]Lin W,Mei M Y. Influence of gums,soy protein isolate,and heating temperatures on reduced-fat meat batters in a model system[J]. Food Science,2000,65(1):48-52.

[11]周杰,陳韜. 大豆蛋白的功能特性及其在肉制品中的應用[J]. 肉類工業,2009(11):46-49.

[12]張小弓,盧進峰,王雅靜,等. 大豆蛋白在調理肉制品中的應用[J]. 肉類研究,2010(12):34-36.

[13]Kotula A W,Berry B W. Addition of soy proteins to meat products. Plant proteins:Applications,biological effects,and chemistry[M]. American Chemical Society Symposium Series,1986:74-89.

[14]Ahmad S,Rizawi J A,Srivastava P K. Effect of soy protein isolate incorporation on quality characteristics and shelf-life of buffalo meat emulsion sausage[J]. Journal of Food Science and Technology-Mysore,2010,47(3):290-294.

[15]Berry B,Wergin W. Modified pregelatinized potato starch in low-fat ground beef patties[J]. Journal of Muscle Foods,1993,4(4):305-320.

[16]Ziprin Y A,Rhee K S,Carpenter Z L,et al. Glandless cottonseed,peanut and soy protein ingredients in ground beef patties:Effect on rancidity and other quality factors[J]. Journal of Food Science,1981,46(1):58-61.

[17]Heywood A A,Myers D J,Bailey T B,et al. Effect of value-enhanced texturized soy protein on the sensory and cooking properties of beef patties[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society,2002,79(7):703-707.

[18]Kassama L S,Ngadi M O,Raghavan G S V. Structural and instrumental textural properties of meat patties containing soy protein[J]. International Journal of Food Properties,2003,6(3):519-529.

[19]Kassem M A G,Emara M M T. Quality and acceptability of value-added beef burger[J]. World Journal of Dairy Food Science,2010,5(1):14-20.

[20]Ali F S,Perry A K,Duyne F O. Soybeans vs. textured soy protein as meat extenders[J]. Journal of the American Dietetic Association,1982,81(4):439-444.

[21]Deliza R,Saldivar S O S,Germani R,et al. The effects of colored textured soybean protein(TSP)on sensory and physical attributes of ground beef patties[J]. Journal of Sensory Studies,2002,17(2):121-132.

[22]Rhee K S,Smith G C. Title Effect of cooking on cholesterol content of patties containing different amounts of beef,textured soy protein and fat[J]. Journal of Food Science,1983,48(1):268-269.

[23]Akesowan A. Quality Characteristics of Light Pork Burgers Fortified with Soy Protein Isolate[J]. Food Science Biotechnology,2010,19(5):1143-1149.

[24]Rentfrow G,Weingartner K,Carr T,et al. The use of non-solvent extracted soy protein in ground beef,fresh and smoked pork sausage,and frankfurters[J]. Journal of Muscle Foods,2004,15(4):225-234.

[25]Liu M N,Huffman D L,Egbert W R,et al. Soy protein and oil effects on chemical,physical and microbial stability of lean ground beef patties [J]. Journal of Food Science,1991,56(4):906-912.

[26]Zhu L,Robbins K L,Cadwallader K R,et al. Effects of soy protein isolate on headspace aroma components of cooked ground beef patties[C]. Institute of Food Technologists,Annual Meeting. New Orleans,LA. Abstract,2001,88A-18.

[27]Wu S Y,Brewer M S. Soy protein isolate antioxidant effect on lipid peroxidation of ground beef and microsomal lipids[J]. Journal of Food Science,1994,59(4):1-6.

[28]Brewer M S,McKEITH F K,Britt K. Fat,soy and carrageenan effects on sensory and physical characteristics of ground beef patties[J]. Journal of Food Science,1992,57(5):1051-1055.

[29]Angor M M,Al-Abdullah B M. Attributes of low-fat beef burgers made from formulations aired at enhancing product quality[J]. Journal of Muscle Foods,2010,21(2):317-326.

[30]Johnson B R. Whey protein concentrates in low-fat applications[J]. US Dairy Export Council,2000,2:1-6.

[31]Shand P J. Mimetic and synthetic fat replacers for the meat industry[M]//Production and Processing of Healthy Meat,Poultry and Fish Products. Springer US,1997:191-209.

[32]El-magoli S B,Larola S,Hansen P M T. Ultrastructure of low-fat ground beef patties with added whey protein concentrate[J].Food Hydrocolloids,1995,9(4):291-306.

[33]Salwa B,Laroia S,Hansen P M T. Flavor and texture characteristics of low fat ground beef patties formulated with whey protein concentrate[J]. Meat Science,1996,42(2):179-193.

[34]張予心,蔡丹,宋秋梅,等. 乳清蛋白與海藻酸鈉復合物凝膠特性的影響因素[J]. 中國食品學報,2017,17(5):40-48.

[36]Hale A B,Carpenter C E,Walsh M K. Instrumental and consumer evaluation of beef patties extended with extrusion-textured whey proteins[J]. Journal of Food Science,2002,67(3):1267-1270.

[37]Walsh H,Martins S,O'Neill E E,et al. The effect of sodium lactate,potassium lactate,carrageenan,whey protein concentrate,yeast extract and fungal proteinases on the cook yield and tenderness of bovine chuck muscles[J]. Meat Science,2010,85(2):230-234.

[38]Wang S T,Fligner K,Mangino M E. Formulation of a palatable low-fat sausage using whey protein concentrate[J]. Milk Science International,2006,61(1):79-83.

[40]Campbell R E,Hunt M C,Kropf D H,et al. Low-fat ground beef from desinewed shanks with reincorporation of processed sinew[J]. Journal of Food Science,1996,61(6):1285-1288.

[41]Graves L,Delmore R,Mandigo R,et al. Utilization of collagen fibers in low-fat ground beef patties[C]. National Agriculture Library. Beef Cattle Report. 1994,61-A:60-61.

[42]Rao B R,Henrickson R L. Effect of hide collagen on the amino acid composition of beef patties and pork sausage[J]. Journal of Food Quality,1986,8(4):247-252.

[43]Chavez J,Henrickson R L,Rao B R. Collagen as a hamburger extender[J]. Journal of Food Quality,1986,8(4):265-272.

[44]高雪琴.大豆分離蛋白和卡拉膠復配對調理豬肉制品品質的影響及機理研究[D]. 南京農業大學,2015.

[45]Shewry P R,Tatham A S. Wheat gluten. Special publication[J]. Royal Society of Chemistry,2000,261:500-548.

[46]Rocha-Garza A E,Zayas J F. Effect of wheat germ protein flour on the quality characteristics of beef patties cooked on a griddle[J]. Journal of Food Processing and Preservervation,1995,19(5):341-360.

[47]Huang J C,Zayas J F,Bowers J A. Functional properties of sorghum flour as an extender in grond beef patties[J]. Journal of Food Quality,1999,22(1):51-61.

[48]葛林麗,胡喬遷. 改性淀粉基脂肪替代物的研究進展[J].現代食品,2017(14):18-20.

[49]劉文營,林海龍,車夏寧,等. 變性淀粉及其在肉制品加工中的應用研究進展[J]. 農產品加工月刊,2017(1):97-100.

[50]Liu H,Xiong Y L,Jiang L,et al. Fat reduction in emulsion sausage using an enzyme-modified potato starch[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,2008,88(9):1632-1637.

[51]Berry B W. Sodium alginate plus modified tapioca starch improves properties of low-fat beef patties[J]. Journal of Food Science,1997,62(6):1245-1249.

[52]Nisar P U M,Chatli M K,Sharma D K. Efficacy of tapioca starch as a fat replacer in low-fat buffalo meat patties[J]. Buffalo Bulletin,2009,28(1):18-22.

[53]Hughes E,Mullen A M,Troy D J. Effects of fat level,tapioca starch and whey protein on frankfurters formulated with 5% and 12% fat[J]. Meat Science,1998,48(1-2):169-180.

[54]Tatirat O,Charoenrein S. Physicochemical properties of konjac glucomannan extracted from konjac flour by a simple centrifugation process[J]. LWT-Food Science and Technology,2011,44(10):2059-2063.

[55]Yi H C,Cho H,Hong J J,et al. Physicochemical and organoleptic characteristics of seasoned beef patties with added glutinous rice flour[J]. Meat Science,2012,92(4):464-468.

[56]Bean M M,Esser C A,Nishita K D. Some physicochemical and food application characteristics of California waxy rice varieties[J]. Cereal Chemistry,1984,61:475-480.

[57]Juliano B O,Hicks P A. Rice functional properties and rice food products[J]. Food Reviews International,1996,12(1):71-103.

[58]Gao X,Zhang W,Zhou G. Effects of glutinous rice flour on the physiochemical and sensory qualities of ground pork patties[J]. LWT-Food Science and Technology,2014,58(1):135-141.

[59]Crehan C M,Hughes E,Troy D J,et al. Effects of fat level and maltodextrin on the functional properties of frankfurters formulated with 5,12 and 30% fat[J]. Meat Science,2000,55(4):463-469.

[60]Warner K,Eskins K,Fanta G F,et al. Use of starch-lipid composites in low fat ground beef products[J]. Food Technology,2001,55(2):36-41.

[61]Warner K,Inglett G E. Flavor and texture characteristics of foods containing Z-trim corn and oat fibers as fat and flour replacers[J]. Cereal Foods World,1997,42(10):821-825.

[62]Shih F F,Daigle K W. Antioxidant properties of milled-rice co-products and their effects on lipid oxidation in ground beef[J].Journal of Food Science,2003,68(9):2672-2675.

[63]Pinero M P,Parra K,Huerta-Leidenz N,et al. Effect of oat's soluble fibre(beta-glucan)as a fat replacer on physical,chemical,microbiological and sensory properties of low-fat beef patties[J]. Meat Science,2008,80(3):675-680.

[64]Chevance F F V,Farmer L J,Desmond E M,et al. Effect of some fat replacers on the release of volatile aroma compoun.ds from low-fat meat products[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2000,48(8):3476-3484.

[65]Mansour E H,Khalil A H. Characteristics of low-fat beef burgers as influenced by various types of wheat fibres[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,1999,79(4):493-498.

[66]汪倩. 燕麥麩豬肉丸的配方優化及烹飪、儲藏和復熱對其品質影響[D]. 浙江大學,2017.

[67]Anderson E T,Berry B W. Sensory,Shear,and Cooking Properties of Lower-Fat Beef Patties Made with Inner Pea Fiber[J]. Journal of Food Science,2000,65(5):805-810.

[68]Abo-El-Fetoh S M,Abdel-Razik M M. Quality attributes of low-fat beef sausage containing different dietary fibers[J]. Annals of Agricultural Science,2004,42(2):643-660.

[69]Mittal G,Barbut S. Effects of carrageenans and xanthan gum on the texture and acceptability of low fat frankfurters[J]. Journal of Food Processing and Preservation,1994,18:201-216.

[70]Xiong Y L,Noel D C,Moody W G. Textural and Sensory Properties of Low‐Fat Beef Sausages with Added Water and Polysaccharides as Affected by pH and Salt[J]. Journal of Food Science,1999,64(3):550-554.

[71]McMindes M K. Applications of isolated soy protein in low-fat meat products[J]. Food Technology,1991,45(12),61-64.

[73]Kumar M,Sharma B D,Kumar R R. Evaluation of sodium alignate as a fat replacer on processing and shelf-life of low-fat ground pork patties[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Science,2007,20(4):588-597.

[74]Bullock K B,Huffman D L,Egbert W R,et al. Nonmeat ingredients for low-fat ground beef patties [J]. Journal of Muscle Foods,1995,6(1):37-46.