不同添加量氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸品質的影響

周鳳超，李禹儒，趙俊梅，姜浩巖，張鵬

(綏化學院 食品與制藥工程學院，黑龍江 綏化，152061)

淀粉是肉制品中使用最廣泛的添加劑之一，主要是由于淀粉具有很高的膨脹和持水能力，可增強肉制品的凝膠強度、減少肉的用量，同時還能提高肉制品的穩定性[1]。淀粉原料中，馬鈴薯淀粉(potato starch，PS)常用于肉制品的加工[2]。由于肉制品工業的快速發展以及消費者對肉制品品質的需求，原料淀粉的添加已經不能滿足肉制品逐漸提高的產品品質標準，因此改性淀粉在肉制品中逐漸取代了原料淀粉，繼承了原料淀粉諸多特性的同時，賦予肉制品天然淀粉所不能提供的諸多功能特性，如耐熱性、耐酸性、糊化穩定性、抗老化性和抗剪切性等[3]。

馬鈴薯淀粉通過氧化處理(oxidation treatment，OT)可以降低其特征性的高黏度和老化特性，使淀粉糊更加透明并具有良好的成膜性，目前已被廣泛應用于食品工業中的面團、面包和烘焙食品加工[4]。常用的氧化劑有次氯酸鈉和過氧化氫，其中次氯酸鈉是商業化生產氧化淀粉最常用的氧化劑[5]。目前，有關氧化馬鈴薯淀粉應用于食品的研究很多[6-7]，但對考察其凝膠特性和應用于肉制品方面的研究卻鮮有報道。

本試驗在前一階段研究的基礎上[8]，將具有較強凝膠特性的氧化馬鈴薯淀粉按照不同添加量添加于乳化腸中，考察了其對乳化腸品質的影響，有效提高了乳化腸的保水保油性，改善了產品的質構和風味，提高了產品的可接受性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料馬鈴薯淀粉(native potato starch, NPS)、體積分數為0.2%的氧化劑處理的馬鈴薯淀粉(potato starch treated with 0.2% oxidant, 0.2% OTPS)，實驗室自制；豬后腿肉，購自黑龍江北大荒肉業有限公司；Na2HPO4、NaH2PO4等均為國產分析純試劑。

1.2 儀器與設備

101-3AB 電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；XT120A 普利塞斯XS系列原裝天平，瑞士普利賽斯有限公司；S-3400N掃描電子顯微鏡，日本日立公司；TA-XT plus型質構分析儀，英國Stable Micro System公司；UMC5斬拌熔融釜，德國Stephan公司；FW12型絞肉機，廣東韶關市食品機械廠；GC-3L小型灌腸機，瑞安市鴻飛機械有限公司；應變式無側限壓縮儀，滄州星旺試驗儀器有限公司；Mq-20低場核磁共振分析儀，德國布魯克公司；ZE-6000色差計，日本色電工業株式會社。

1.3 試驗方法

1.3.1 乳化腸的制備方法

試驗共設6個處理組，處理組名稱及原輔料添加量見表1。所有乳化腸均采用相同加工工藝，其制備工藝參考劉迪迪[9]的方法，稍有修改。工藝流程如下：

豬后腿肉去除結締組織并絞碎 → 加入腌肉料混勻 → 置于4 ℃腌制12 h 以上 → 按配方加入各類脂肪和輔料 → 斬拌乳化 → 灌腸 → 打卡 → 85 ℃ 煮制30 min → 流動水冷卻 → 4 ℃冰箱冷藏。

表1 乳化腸配料表Table 1 Ingredients of emulsion sausage

注：輔料(按總肉質量計)淀粉4%、6%、8%(質量分數，下同)，大豆分離蛋白2%，卡拉膠0.6%，冰水50%。

豬后腿肉去除結締組織后絞碎，加入腌制劑(按瘦肉質量計)：3%鹽，1.5%糖，0.01%亞硝酸鹽，0.05%異抗壞血酸鈉，0.4%復合磷酸鈉。攪拌均勻，在4 ℃冰箱下腌制12 h 以上。將腌好的肉在斬拌機斬拌。按表2的配方加入輔料，斬拌30 s，得到肉餡。將肉餡灌入直徑26 mm的膠原蛋白腸衣中，保持松緊一致，每根乳化腸長度15 cm，放入85 ℃水浴鍋中煮制30 min，將煮制好的乳化腸放入流動水中冷卻至室溫，腸直徑為28 mm左右。擦干表面，4 ℃冰箱貯存待用。所有樣品要求在2 d 內測完。

1.3.2 乳化腸蒸煮損失率的測定

乳化腸在煮制前，精確稱其重量(M1)，煮制好的乳化腸冷卻至常溫后，用吸水紙將腸體表面的水和油吸干，再次精確稱其重量(M2)，蒸煮損失率可以反映產品的持水持油能力，公式如下：

(1)

1.3.3 總壓出汁液

參考CARBALLO等[10]的方法，使用應變式無側限壓縮儀測定。取相同部位1 cm厚的乳化腸稱重(M1)，用4層紗布包裹后再用10層濾紙包裹，置于壓力儀平臺上在69.44 N作用力下作用10 min，去除紗布及濾紙后稱重(M2)，總壓出汁液率用下式表示：

(2)

1.3.4 乳化腸質構特性測定

從冰箱中取出乳化腸，待溫度逐漸回升至室溫，將腸衣剝去，用刀將其切成直徑28 mm，長20 mm的圓柱體，每組樣品選取6段采用質構儀進行質地剖面分析測定。測定指標如下：硬度，黏聚性，黏附性，彈性和咀嚼性。選用P/50探頭，測前速度為2.0 mm/s，測試速度為1 mm/s，測后速度為1 mm/s，壓縮比為50%，2次激活感應力為5 g，2次下壓間隔時間為5.0 s，TPA結果采用stablemicro system軟件分析。

1.3.5 乳化腸色差的測定

使用色差計測定乳化腸內部顏色，記錄L*值(亮度)、a*值(紅度)和b*值(黃度)。

1.3.6 低場核磁共振(LF-NMR)測定乳化腸中水分的動態分布(T2的測定)

將乳化腸切成小塊放入核磁玻璃試管中進行測定，每個樣品的T2通過CONTIN軟件對其進行反演，得出每個樣品的T2弛豫時間及相對應的峰面積比A2，分析水分在乳化腸中的分布及運動情況。

1.3.7 掃描電鏡微觀結構觀察

將乳化腸樣品取小塊，用2.5% pH 7.2的戊二醛溶液固定，固定好的樣品切成厚度約為2 mm 的薄片，用0.1 mol/L pH 7.2的磷酸鹽緩沖液洗滌3次，每次10 min，接著分別用體積分數50%、70%、80%、90%的乙醇浸泡脫水，每個梯度浸泡10 min，然后再用體積分數100%的乙醇二次脫水2次，每次10 min，最后用無水乙醇與叔丁醇的混合液(體積比為1∶1)置換1次，用叔丁醇置換1次，每次15 min。處理好的樣品通過真空冷凍干燥機干燥后，選擇截面平緩的樣品逐個粘貼在掃描電鏡樣品臺上，表面噴金鍍膜后于掃描電鏡(scanning electron micrograph，SEM)在放大倍數400倍的條件下觀察微觀結構，加速電壓為5 kV。

1.3.8 乳化腸感官評定

感官評定由10位有經驗的教師和學生(男、女各5人)組成的感官評定小組完成。評定人員需從組織形態、彈性、口感、風味和總體可接受性5個方面對乳化腸打分。采用盲評計分方式進行評定，評定人員禁止接觸交流，評定之前需用溫水漱口。乳化腸去掉腸衣，均切成5 mm厚的薄片，隨機編碼，用于感官評價，評定標準見表2。

1.3.9 數據統計分析

每個試驗重復3次，結果表示為平均值±SD。數據統計分析采用Statistix 8.1(分析軟件，St Paul, MN)軟件包中Linear Models程序進行，差異顯著性(p<0.05)分析使用Tukey HSD程序。采用SigmaPlot 11.0軟件作圖。

表2 感官評定評分標準Table 2 Standards for sensory evaluation

2 結果與分析

2.1 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸保水保油性的影響

蒸煮損失率和總壓出汁液率可以反映乳化腸的保水保油性，同時對產品的組分和風味產生影響(圖1)。

圖1 NPS和0.2%OTPS對乳化腸蒸煮損失率和總壓出汁液率的影響Fig.1 Cooking loss and total expressible fluid of NPS,or 0.2%OTPS注：數據表示為平均值±標準差(n=3)；a～c在同一指標中，相同表示差異不顯著(p>0.05)，不同表示差異顯著(p<0.05)。

由圖1 可知，乳化腸的蒸煮損失率和總壓出汁液率均隨淀粉含量的增加顯著下降(p<0.05)，說明淀粉含量的增加改善了乳化腸的保水保油性，PIETRASIK[11]將改性馬鈴薯淀粉與磷酸酯淀粉添加到粉碎肉糜蒸煮香腸中得到了同樣的結果。相同條件下，添加0.2% OTPS的乳化腸其蒸煮損失率和總壓出汁液率相比于添加NPS的乳化腸顯著降低，說明添加0.2% OTPS能更好的改善乳化腸的保水保油性。這是因為，0.2% OTPS具有較高的凝膠強度[8]，與肉糜可形成良好的乳化效果，淀粉顆粒均勻的分布于乳化腸中使乳化體系具有更均勻的粒徑，且能夠充分溶脹填充在蛋白凝膠網絡結構內部，從而降低了蒸煮損失。

2.2 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸質構的影響

許多研究報道，肉糜類制品的特性與淀粉的類型和添加量有關[12-13]。由表3可知，添加NPS和0.2% OTPS的乳化腸硬度、黏附性和咀嚼性均隨淀粉含量的增加而顯著增加(p<0.05)。一些學者也證實了腸類制品中較高的淀粉含量會提高產品的硬度和咀嚼性等[14]，但并不是提高越高越好。相同條件下，添加0.2% OTPS的乳化腸硬度、黏附性和咀嚼性顯著高于(p<0.05)添加NPS的乳化腸，說明0.2% OTPS對乳化腸硬度、黏附性和咀嚼性的提升效果顯著。淀粉添加量6%(質量分數)的乳化腸，彈性、黏聚性和回復性顯著高于添加量4%(質量分數)的乳化腸，但相比于添加量8%的乳化腸無顯著變化；相同條件下，添加0.2% OTPS乳化腸的彈性、黏聚性和回復性相比于添加NPS的乳化腸仍表現出顯著增加的數值，說明0.2% OTPS對乳化腸彈性、黏聚性和回復性也有顯著的提升。

硬度和彈性是反映乳化腸質構特性的2個重要指標，直接影響產品的口感。乳化腸硬度隨淀粉添加量的增加顯著增加，而彈性在6%和8%添加量(質量分數)時無顯著變化，這可能是由于隨著添加量的增加，淀粉在乳化腸中逐漸將蛋白質三維空間網絡填滿，使其結構更加緊密，孔隙更加狹小，雖然硬度呈顯著增加趨勢，但由于凝膠內部的孔隙已經被填充到一定程度趨于飽和，因此在添加量為6%和8%(質量分數)時，乳化腸彈性并未呈顯著增加趨勢，同時黏聚性和回復性也出現了同樣的變化。乳化腸的黏附性是指乳化腸表面與口、舌和牙等剝離時所需要施加的力，黏附性中的負號表示力的方向，其大小用絕對值表示。0.2% OTPS相比于NPS帶有更多的負電荷，在乳化腸中能更好地分布，使乳化腸復合凝膠體系中的淀粉-蛋白產生良好的相互作用[15-16]，形成的乳化腸內部結構均勻，三維網絡空間疏松和緊密程度適中，因此表現出較好的黏附性和咀嚼性。

表3 NPS和0.2%OTPS對乳化腸質構的影響Table 3 Effect of NPS and 0.2%OTPS on TPA of emulsion-type sausage

注：對于同一測定指標，字母a～d不同表示差異顯著(p<0.05)，相同表示差異不顯著(p>0.05)。

2.3 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸內部顏色的影響

肉制品的顏色并不影響產品的營養價值和風味，但會直接關系到商品的價值和消費者的食欲，對產品的可接受性影響較大。乳化腸內部顏色見表4，亮度隨淀粉添加量的增加呈顯著增加趨勢，相同條件下，添加0.2%OTPS的乳化腸的亮度最高(p<0.05)。淀粉本身具有很高的亮度，因此隨淀粉添加量的增加乳化腸的亮度顯著增加。同時，次氯酸鈉氧化處理對淀粉具有漂白作用，則相比于NPS，0.2%OTPS亮度更大，從而使添加0.2%OTPS的乳化腸亮度更高。此外，由于0.2%OTPS帶有更多的負電荷[8]，可與肉糜形成更好的乳化效果，使加熱融化的脂肪更加均勻地分布在乳化腸內，表現出更多的光反射，使亮度增加。與亮度值的變化相反，紅度值和黃度值均隨淀粉添加量的增加呈顯著降低趨勢。相同條件添加0.2%OTPS的乳化腸的紅度值和黃度值最低(p<0.05)。

表4 NPS和0.2%OTPS對乳化腸顏色的影響Table 4 Effect of NPS and 0.2%OTPS on color of emulsion-type sausage

注：對于同一測定指標，字母a～d不同表示差異顯著(p<0.05)，相同表示差異不顯著(p>0.05)。下同。

2.4 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸水分組成及分布的影響

如圖2-A和圖2-B分別為添加NPS和0.2%OTPS的乳化腸LF-NMR衰減曲線反演后的T2弛豫時間分布。

圖2 NPS和0.2%OTPS對乳化腸T2弛豫時間分布的影響Fig.2 Representative distributions of T2 relaxation times of emulsion-type sausage

T2弛豫時間出現的4個峰代表乳化腸中不同組分的水，即T2b：與大分子緊密結合的水；T21：凝膠網絡結構內部的水；T22：凝膠網絡結構間的水；T23：凝膠體系外的水，分別對應乳化腸中的結合水(T2b)、不易流動水(T21和T22)和自由水(T23)。能夠明顯地看到，乳化腸T2弛豫時間的T22和T23峰隨淀粉添加量的增加均向快弛豫方向移動。說明隨淀粉添加量的增加，乳化腸中凝膠體系外的水逐漸向凝膠網絡結構中移動，這對提高乳化腸的品質是有利的。

表5 NPS和0.2%OTPS對乳化腸T2 弛豫 時間的影響Table 5 Effects of NPS and 0.2%OTPS on T2 relaxation times of emulsion-type sausage

由表5可知，隨著淀粉添加量的增加，乳化腸T2弛豫時間整體呈提前趨勢。相同條件下，添加0.2%OTPS的乳化腸T2弛豫時間顯著低于(p<0.05)添加NPS的乳化腸。由表6可知，乳化腸中代表結合水的A2b峰面積比無顯著差異(p>0.05)均在0.4%～0.5%；而代表不易流動水的A21和A22峰面積比隨淀粉添加量的增加呈顯著增加趨勢，相反，代表自由水的A23峰面積比則呈顯著降低(p<0.05)趨勢；相同條件下，添加0.2% OTPS的乳化腸A21和A22峰面積比顯著高于(p<0.05)添加NPS的乳化腸，而A23弛豫峰面積比則顯著低于(p<0.05)添加NPS的乳化腸。乳化腸LF-NMR結果說明：(1)淀粉類型及添加量的多少不影響乳化腸中與大分子緊密結合的水；(2)淀粉添加量的增加能夠使乳化腸中的自由水向不易流動水轉變，有助于提高乳化腸的品質；(3)添加0.2%OTPS的乳化腸相比于添加NPS的乳化腸能夠更好地穩定內部水分，保持良好的持水能力。

表6 NPS和0.2%OTPS對乳化腸T2 弛豫時間 峰面積比(%)的影響Table 6 Effects of NPS and 0.2%OTPS on T2 relaxation times area percentage (%) of emulsion-type sausage

2.5 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸微觀結構的影響

乳化腸制備過程中，淀粉顆粒會被肌原纖維蛋白包裹，加熱后形成蛋白凝膠的骨架結構，淀粉以填充的形式分散在骨架結構的縫隙中，共同形成乳化腸的內部的質構特性。由圖3可以清楚地觀察到，隨著淀粉添加量的增加，乳化腸的致密程度逐漸增強，表面孔洞逐漸減少。

圖3 淀粉種類及含量對乳化腸微觀結構的影響(×400)Fig.3 Effects of variety and content of starch on micros-tructure of emulsion-type sausage (×400)

從填充效果來看，添加0.2%OTPS的乳化腸孔隙度明顯小于添加NPS的乳化腸，且隨淀粉添加量的增加乳化腸表面組織結構更加均勻細膩。淀粉添加量4%(質量分數)時，能夠明顯地觀察到添加NPS的乳化腸表面有蛋白質包裹著的淀粉顆粒，并且淀粉顆粒周圍有較大的縫隙，而隨淀粉添加量增加這種狀況才逐漸減弱，這說明淀粉顆粒未能將蛋白凝膠網絡結構的空間充分充填，相互之間形成的作用力弱，在乳化腸煮制完成冷卻的過程中蛋白網絡中的淀粉發生重結晶，使原來糊化膨脹的淀粉顆粒體積縮小，與周圍的蛋白凝膠形成較大的縫隙。而添加0.2% OTPS的乳化腸只在4%添加量時觀察到表面有較小的縫隙，之后隨淀粉添加量的增加這種狀況幾乎未觀察到。由此可知添加0.2% OTPS的乳化腸具有良好的填充效果，加熱時形成穩定、結構均勻、組織細膩的凝膠體系，減少了水分和油滴的析出，這也是其具有較好的持水和持油性的原因。

2.6 原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸感官特性的影響

由表7可知，5項指標中評分最高的均是添加0.2%OTPS的乳化腸，其中6%添加量(質量分數)的彈性、口感、風味以及總體接受性評分最高，8%添加量(質量分數)的組織形態評分最高。這主要是由于0.2%OTPS與肉糜能夠形成組織結構更好的乳化肉糜，使肌原纖維蛋白、脂肪及淀粉顆粒在乳化腸中更均勻的分布，受熱后形成凝膠的特性更好。乳化腸中淀粉添加量越高組織形態越緊湊和致密，從而使硬度增加，但硬度增加會使乳化腸失去一定的彈性，因此并不是淀粉添加量越高產品感官特性越好。此外，淀粉添加量高會使乳化腸中的風味物質被掩蓋，其具有的回生作用也會使產品的口感下降，因此適當的淀粉添加量有利于提高乳化腸的感官特性。根據感官評價結果，乳化腸中適宜添加6%(質量分數)的0.2%OTPS來穩定其結構和提高產品品質。

表7 NPS和0.2%OTPS對乳化腸感官質量的影響Table 7 Effects of NPS and 0.2%OTPS on sensory evaluation of emulsion-type sausages

注：對于同一測定指標，字母a～e不同表示差異顯著(p<0.05)，相同表示差異不顯著(p>0.05)。

3 結論

試驗通過模擬乳化凝膠肉制品的生產工藝，研究不同添加量的原料及氧化馬鈴薯淀粉對乳化腸品質的影響，結果顯示馬鈴薯淀粉的類型及添加量對乳化腸的持水持油性、質構特性、水分分布、顏色和微觀結構均有影響。并根據氧化馬鈴薯淀粉的特性和其與肌原纖維蛋白的凝膠機理闡明了乳化腸各項指標的變化原因，為乳化凝膠肉制品的制備提供理論依據。研究結果表明，0.2% OTPS添加量為6%(質量分數)時，能夠明顯改善乳化腸的質構和感官特性，乳化腸總體可接受性最高。