再生纖維素-乳清分離蛋白乳化液對乳化腸品質的影響

趙尹毓，田筱娜，周光宏，張萬剛*

（南京農業大學食品科技學院，江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，肉品加工與質量控制教育部重點實驗室，江蘇 南京 210095）

在傳統乳化類肉制品中通常含有30%的動物脂肪[1]，脂肪在改善乳化類肉制品品質方面起著重要作用[2]，不僅為產品提供特殊的風味，良好的質構和多汁的口感，還有助于改善肉糜體系的穩定性，減少蒸煮損失[3]。然而，有研究表明，動物脂肪的攝入與高血壓、心血管疾病、糖尿病和肥胖等慢性疾病有關[4-5]。隨著消費者對于肉制品營養健康要求的不斷提高，低脂肉制品受到更多消費者的青睞，其成為食品領域的重要研究方向[6]。但有研究指出，降低脂肪添加量會顯著降低肉制品的感官品質與質構特性[7]，因此研究在降低脂肪含量的同時，可以保持或改善肉制品品質的脂肪替代物，對于生產低脂肉制品具有重要意義。

近年來，很多研究將蛋白質穩定的植物油預乳化液作為脂肪替代物應用到低脂肉制品中，以預乳化液形式存在的植物油可以形成較小的脂肪球顆粒，從而可以更好的與肉基質結合并產生更加穩定的肉糜體系，提高乳化類肉制品的質構特性[8-10]。Gao Leng等[11]利用預乳化向日葵油取代麋鹿腸中的不同比例的豬背膘，結果顯示乳化向日葵油取代度越高，低脂香腸的蒸煮損失降低，脂肪含量和硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）值降低，氧化穩定性提高，并且乳化液可以改善香腸質構。王曉娟等[12]利用酪蛋白酸鈉-葵花籽油乳化液替代脂肪可顯著改善乳化腸的品質及營養特性。Bishop等[13]研究玉米油預乳化液替代豬背膘對博洛尼亞腸品質的影響，結果表明預乳化處理可以降低產品的脂肪含量和硬度，而且玉米油乳化液組的產品顏色不受影響。

與動物脂肪相比，不含膽固醇的橄欖油具有較高的不飽和脂肪酸，可以降低膽固醇水平，而且由于橄欖油中含有豐富的亞油酸，可以預防心血管疾病等[8]。但是預乳化液容易出現分層、絮凝等脫穩問題，在實際應用中存在一定的局限性[14]。由微晶纖維素通過磷酸溶解和水再生得到的凝膠態再生纖維素（regenerated cellulose，RC）具有較高的表面活性，有疏水和親水基團，本課題組研究表明RC具有很強的增稠能力，可以增加脂肪球周圍的吸附層的厚度以及形成空間位阻實現乳液體系的穩定[15]。由于RC具有很好的持水性而呈現出凝膠狀態，具有與動物脂肪相似的質地和口感[16]。

通過之前的研究發現[17]，在含有30%橄欖油和2%乳清分離蛋白（whey protein isolate，WPI）的預乳化液中，添加1.2% RC可以得到性質穩定的RC-WPI乳化液，但是將RC-WPI乳化液作為脂肪替代物應用到低脂乳化腸的研究鮮見報道。因此，本研究旨在用RC穩定的WPI-橄欖油預乳化液作為脂肪替代物制備低脂乳化腸，探究不同比例乳化液對乳化腸理化品質、脂肪酸組成、脂肪氧化以及肉糜動態儲存模量（G’）的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬后腿肉、豬背膘 江蘇省雨潤集團；微晶纖維素 山東曲阜天利藥用輔料有限公司；WPI（蛋白質質量分數90%） 河南正興食品有限公司；歐麗薇蘭橄欖油 南京蘇果超市；脂肪酸標準品 美國Supelco公司；85%磷酸（食品級） 江蘇澄星磷化工有限公司；其他試劑均為市售分析純。

1.2 儀器與設備

LSHZ-300型冷凍水浴恒溫振器 常州諾基儀器有限公司；Beckman Avanti J-E離心機 美國Beckman Coulter公司；Ultra Turrax T-25 Basic高速勻漿機、C-MAG HS7磁力攪拌器 德國IKA公司；FE20 pH計 梅特勒-托利多儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 上海亞榮生化儀器廠；BZBJ-40斬拌機 杭州艾博科技工程有限公司；2 3 0 0凱氏定氮儀瑞士FOSS公司；CR-400色差計 日本Konica Minolta公司；TA-XT plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司；TRACE GC Ultra氣相色譜儀 美國Thermo公司；MCR301旋轉流變儀 奧地利安東帕（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 RC及RC-WPI乳化液的制備

RC的制備根據Jia Xuejuan等[16]方法有部分修改。稱取4 g微晶纖維素，加入12 g去離子水潤濕，再加入160 mL預冷過的食品級磷酸，充分搖勻后置于4 ℃低溫振蕩器中勻速振蕩；24 h后取出，并向澄清黏稠的液體中加入800 mL去離子水，用玻璃棒混勻，然后在16 500×g離心15 min取沉淀，水洗離心操作重復數次，直到上清液pH值恒定在6.0～6.5，最終獲得半固體凝膠態的RC，通過烘箱稱重法得到RC質量分數為4.35%。

RC-WPI乳化液的制備：將WPI過夜溶解在去離子水中，然后加入橄欖油，12 000 r/min勻漿1.5 min獲得預乳化液；向預乳化液中加入RC和去離子水，繼續以12 000 r/min勻漿1.5 min，最終得到穩定的RC-WPI乳化液。乳化液中橄欖油、WPI和RC的質量分數分別為30%、2.0%和1.2%。為了避免高速勻漿過熱使WPI變性，保證勻漿操作在冰浴條件下進行。乳化液制備完成后置于4 ℃儲存，24 h內使用。

1.3.2 乳化腸的制作

本實驗制備4 組乳化腸，對照組（C）：豬后腿肉添加量為50%，豬背膘添加量為30%，預乳化液替代比例為0%。另外3 組為取代組，豬后腿肉比例不變，RC-WPI乳化液分別取代33%（T1）、66%（T2）、100%（T3）的豬背膘，豬背膘和RC-WPI乳化液的添加量以及其他輔料含量如表1所示。

表1 不同比例RC-WPI乳化液替代豬背膘的乳化腸配方Table 1 Formulation of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion %

乳化腸制備工藝流程：以新鮮豬后腿肉為原料肉，去除結締組織和肌內脂肪。將豬后腿肉和豬背膘分別通過絞肉機絞碎。取后腿肉，加入1.5 g食鹽、0.3 g三聚磷酸鈉、0.5 g蔗糖、0.24 g白胡椒和1/3冰水，用真空切碎機以1 500 r/min的轉速斬拌30 s，隨后以3 000 r/min斬拌1 min；再加入豬背膘或RC-WPI乳化液和1/3冰水加入并以3 000 r/min繼續斬拌1 min。最后，加入剩余的1/3冰水，以3 000 r/min斬拌1 min，得到肉糜。在整個操作過程中，肉糜的溫度不得高于12 ℃。將部分生肉糜直接放入4 ℃儲存用于測定肉糜動態G’，測試在肉糜制備好12 h內完成。將剩下的肉糜真空填充到直徑為25 mm的膠原腸衣中，并在80 ℃的水浴中煮至中心溫度為72 ℃，冷卻至室溫后，乳化腸樣品貯藏在4 ℃并在7 d內進行測定。

1.3.3 乳化腸化學組成測定

水分含量測定：方法參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》[18]；脂肪含量測定：參照Bligh等[19]的方法；蛋白質含量測定：采用凱氏定氮法；脂肪酸組成測定：根據Salcedo-Sandoval等[20]方法。

1.3.4 色差測定

使用色差計測定乳化香腸的顏色，用白板（L*=96.86，a*=－0.15，b*=1.87）校準，將樣品室溫放置0.5 h，切成高20 mm的圓柱體，選取3 個不同的區域測定L*（亮度）、a*（紅度）、b*（黃度）的值。

1.3.5 蒸煮損失測定

蒸煮損失表示乳化腸樣品蒸煮前后質量的損失率，計算公式如下：

式中：m1為乳化腸樣品蒸煮前質量/g；m2為乳化腸樣品蒸煮后質量/g。

1.3.6 質構測定

乳化腸質構測定參照Gao Xueqin等[21]的方法。在測試之前，使樣品在室溫放置2 h，然后將乳化腸樣品切成20 mm高×25 mm直徑的圓柱體，使用TA-XT plus質構儀測定乳化腸的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性等指標。測試條件如下：探頭類型為P/50圓柱形；測試前速率和測試速率均為2.0 mm/s，測試后速率為5.0 mm/s，壓縮比為50%，觸發力為5 g。

1.3.7 肉糜動態G’測定

參照Kang Zhuangli等[22]的方法并稍作修改。用Physica MCR301流變儀測定肉糜動態G’，選用50 mm直徑的平行板探頭（PP50），將肉糜樣品涂勻，在20 ℃平衡3 min。測試參數為狹縫空隙1 mm，角頻率2 Hz，應變7%，測試初始溫度20 ℃，終止溫度80 ℃，升溫速率2 ℃/min。為了防止升溫過程中樣品中水分等的蒸發，滴加硅油密封。

1.3.8 脂肪氧化測定

根據Zhang Wangang等[23]的方法測定乳化腸樣品第1、3、7天的TBARS含量，以確定樣品中脂肪氧化的程度。取5 g絞碎的乳化腸樣品，加入5 倍體積7.5%的TCA（含有0.1% EDTA的三氯乙酸溶液），混合物在8 000 r/min勻漿1 min，然后3 000×g離心5 min，取2 mL上清液再加入2 mL硫代巴比妥酸溶液（0.02 mol/L）于離心管中充分混勻，并在95 ℃水浴中加熱35 min，取出后冷卻至室溫并測定在532 nm波長處的吸光度。通過1,1,3,3-四乙氧基丙烷的標準曲線計算TBARS值，結果表示為mg/kg。

1.4 統計分析

實驗重復測定4 次，數據結果采用SAS 8.1軟件進行單因素方差分析（One-way ANOVA），數據的表示形式為，多重比較采用Duncan方法，不同字母表示差異顯著（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 乳化腸化學組成分析

表2 不同比例RC-WPI乳化液替代豬背膘對乳化腸化學組成的影響Table 2 Proximate composition of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion%

由表2可知，隨著RC-WPI乳化液替代比例增加，乳化腸的水分含量顯著提高（P＜0.05），這是因為乳化液中水分含量高于豬背膘乳并且RC具有很好的保水性；而脂肪含量顯著降低（P＜0.05），由對照組（C）的25.69%減低到T3替代組的8.78%；蛋白質含量逐漸增加，當乳化液替代66%（T2）和100%（T3）豬背膘時，乳化腸中的蛋白質含量顯著高于對照組（C）（P＜0.05），主要是因為乳化液中使用WPI作為乳化劑，從而提高了乳化腸中的蛋白質含量。王曉娟等[12]用酪蛋白酸鈉-葵花籽油預乳化液替代豬背膘生產乳化腸，增加替代比例后，乳化腸的水分含量、蛋白質含量提高，而脂肪含量顯著降低，與本研究結果相似。

2.2 乳化腸顏色分析

表3 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸顏色的影響Table 3 Color comparison of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion

如表3所示，當RC-WPI乳化液替代比例為33%（T1）時，乳化腸的L*、a*和b*值與對照組（C）沒有顯著差異（P＞0.05），隨著替代比例增加到66%（T2）和100%（T3）時，乳化腸的L*值顯著高于對照組（C）（P＜0.05），而a*和b*值顯著降低（P＜0.05）。Jiménez-Colmenero等[8]研究發現，用不同蛋白穩定的橄欖油乳化液替代脂肪降低了法蘭克林香腸的b*值，但是同時提高了L*和a*值。有研究表明，低脂肉制品中L*、a*和b*值受到脂肪替代物來源的影響[24]，而在本研究中，RC-WPI乳化液呈現出亮白色，這可能是導致L*值增加而a*和b*值下降的原因。

2.3 乳化腸蒸煮損失分析

如圖1所示，隨著RC-WPI乳化液含量的增加，蒸煮損失呈先降低后增加的趨勢，但替代組均低于對照組，當替代66%（T2）的脂肪時乳化腸的蒸煮損失是最低的（P＜0.05）。有研究結果與本實驗相似，以乳清蛋白-大豆油乳化液為脂肪替代物，當替代66%豬背膘時，乳化腸的乳化穩定性最好，蒸煮損失最低。相比與豬背膘，用RC穩定的乳化液的脂肪顆粒更小，可以在肉糜體系中均勻分布[25]，而且乳化液中添加的WPI可以包裹住一些游離脂肪球顆粒，利于肌原纖維蛋白在加熱后形成緊密的蛋白凝膠，從而可以更好的結合水分和脂肪，減少加熱過程中的蒸煮損失。

圖1 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸蒸煮損失的影響Fig. 1 Cooking loss of emulsified sausages with differen t proportions of RC-WPI emulsion

2.4 乳化腸質構特性分析

表4 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸質構的影響Table 4 Texture pro file of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion

如表4所示，RC-WPI乳化液替代33%（T1）和66%（T2）的豬背膘時，乳化腸的硬度和咀嚼性都顯著高于對照組（C）（P＜0.05）。Jiménez-Colmenero等[8]研究認為較小的乳化液顆粒在斬拌過程中可以更加均勻的分布在肉糜體系中，而且乳化液中的RC顆粒可以有效地填充到肉蛋白質基質中而不破壞蛋白質網絡結構[26-27]，從而促進肌原纖維蛋白形成更高強度的凝膠，使乳化腸的硬度和咀嚼性顯著增強。但當替代比例增加到100%時，硬度顯著降低，與對照組沒有顯著差異（P＞0.05），這可能是因為乳化液中水分含量較高，而導致最終乳化腸產品中含有過高的水分，使乳化腸的硬度降低[20]。與對照組（C）相比，添加乳化液的乳化腸彈性均顯著提高（P＜ 0.05），而內聚性沒有顯著差異（P＞0.05）。

2.5 肉糜動態G’分析

圖2顯示出了乳化腸肉糜凝膠形成過程中G’變化過程，從整體看，添加與不添加RC-WPI乳化液的肉糜，熱誘導凝膠過程的變化趨勢相似，屬于典型的肌原纖維蛋白凝膠化過程，主要經歷3 個階段[28]。第1階段，43～48 ℃左右，G’不斷升高并達到最大值，這是由于肌原纖維蛋白頭部變形發生蛋白交聯引起的；第2階段，當溫度超過48 ℃時，G’開始下降，主要是因為肌原纖維蛋白的尾部逐漸展開，導致肉糜凝膠的流動性增加，破壞了已經形成的蛋白網絡結構；第3階段，60～80 ℃，G’急劇上升，這是因為溫度的升高，肌原纖維蛋白分子展開，分子間相互交聯增強，由松散的蛋白網絡結構轉向緊密結構，從而形成不可逆的三維網絡凝膠結構。替代33%（T1）和66%（T2）豬背膘的肉糜凝膠強度要顯著高于對照組（C），乳化腸中的部分脂肪被RC-WPI乳化液所替代，由于乳化液中脂肪粒徑較小，可以與RC顆粒一起有效的填充在肌原纖維網絡結構中，有助于形成更緊密的凝膠結構，在一定程度上提高了乳化腸的凝膠強度和彈性，這與乳化腸的質構研究結果一致（表4）。

圖2 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸肉糜G’的影響Fig. 2 Dynamic storage modulus (G’) of meat batter with different proportions of RC-WPI emulsion

2.6 乳化腸脂肪酸組成分析

表5 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸脂肪酸組成的影響（占總脂肪酸的百分比）Table 5 Fatty acid composition of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion%

如表5所示，隨著預乳化液替代比例的增加飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸在總脂肪酸組成中所占比例顯著降低（P＜0.05），飽和脂肪酸由對照組的38.43%降低到100%替代組（T3）替代組的20.80%，單不飽和脂肪酸比例顯著升高（P＜0.05），尤其是乳化腸中的油酸由對照組的41.47%增加到100%替代組（T3）的69.50%，所以替代100%（T3）豬背膘時乳化腸具有最低的SAF/UFA值。豬背膘中含有較多的飽和脂肪酸和油酸，而橄欖油中飽和脂肪酸含量低，卻富含80%左右的單不飽和脂肪酸（油酸）[14]，這與本研究結果一致。利用其他植物油乳化液替代豬背膘的乳化腸在脂肪酸組成與本實驗存在差異，如王曉娟等[12]用葵花籽油預乳化液替代豬背膘制備乳化腸時，單不飽和脂肪酸在總脂肪酸組成中所占比較降低，多不飽和脂肪酸比例逐漸升高。這是由于不同來源植物油中脂肪酸組成不同，但是最終飽和脂肪酸所占的比例都是顯著降低，不飽和脂肪酸的比例顯著增高，SAF/UFA值顯著降低。由此可見，用RC-WPI乳化液替代豬背膘制備乳化腸可以有效改善了乳化腸中的脂肪酸成分組成，低脂乳化腸中單不飽和脂肪酸比例顯著提高。

2.7 乳化腸脂肪氧化分析

表6 不同比例乳化液替代豬背膘對乳化腸脂肪氧化（TBARS值）的影響Table 6 TBARS values of emulsi fied sausages with different proportions of RC-WPI emulsion

如表6所示，在同一貯藏時間內，添加乳化液替代豬背膘的乳化腸中，TBARS值均顯著低于對照組（C）（P＜0.05），隨著貯藏時間延長，同一處理組的TBARS值均升高，脂肪氧化程度增加。肉制品中的脂肪氧化程度一般受脂肪含量和脂肪酸組成影響較大[23,29]，雖然乳化液中的橄欖油不飽和脂肪酸含量較高，但是由于添加到乳化腸中的橄欖油含量很低，所以含有乳化液的乳化腸中TBARS值要低于對照組。有研究用葵花籽油乳化液替代脂肪[12]，替代組的脂肪氧化程度要顯著低于對照組，與本研究結果一致。而且有研究表明微晶纖維素表現出抗氧化活性，可以作為抗氧化劑來提高乳化液的氧化穩定性[30]，在本研究中，乳化液中添加的RC是來源于微晶纖維素，可能也起到了一定的抗氧化作用，所以，添加RC-WPI乳化液可以有效改善乳化腸產品在加工過程中的氧化穩定性。

3 結 論

在乳化腸中添加RC-WPI乳化液部分或完全替代豬背膘，可以顯著影響乳化腸的理化品質，脂肪氧化以及脂肪酸組成。隨著乳化液替代比例增加，由于乳化腸的脂肪含量顯著降低，乳化腸在貯藏期間的脂肪氧化得到顯著抑制，對于延長產品的貨架期很有益。在脂肪酸組成方面更加營養健康，飽和脂肪酸在總脂肪酸組成中所占比例顯著降低，單不飽和脂肪酸比例顯著增加。替代66%（T2）的豬背膘時，乳化腸的蒸煮損失降到最低，可以顯著提高產品得率，但是當替代100%豬背膘時蒸煮損失顯著提高。相比與對照組（C），替代33%（T2）和66%（T2）的豬背膘時，乳化腸的硬度、彈性和咀嚼性明顯得到改善。所以，綜合以上結果用RC-WPI乳化液替代豬背膘生產乳化腸時最佳替代比例為66%，既可以有效提高產品質構和產品得率，又可以改善乳化腸脂肪酸組成，提高其營養特性。