復合添加劑提高調理肉餅乳化性的工藝優化

田晉梅，朱迎春*，馬 玲*，李玉昕，曹智翔

（1.山西省畜牧獸醫學校牧醫科，山西 太原 030024；2.山西農業大學食品科學與工程學院，山西 晉中 030801）

調理肉餅是指以禽畜肉為主要原料加工配制而成、經簡便處理即可食用的肉制品[1]，因其食用方便、營養搭配合理、容易攜帶而逐漸成為快餐行業的主流食品。

乳化性是一種重要的功能特性[2]，乳化性是蛋白質的界面特性，乳化作用的形成是蛋白質自發遷移并到達油水界面，疏水基團定向到達油相界面，形成蛋白質膜，從而使乳濁液穩定性提高的過程，其對肉制品的保水保油性意義重大。調理肉餅在加工過程中要經過斬拌形成肉糜，肉糜中的蛋白質、脂肪、水三者形成乳化體系。乳化體系中的脂肪微粒處于凝膠網狀結構中，在加熱條件下會形成不連續的脂肪顆粒，導致出水、出油等問題的發生[3]。非肉蛋白和親水膠體對肉糜制品凝膠的乳化性能具有改善作用，可作為共聚物或填充物占據在蛋白質凝膠骨架結構中，乳化油滴阻止其聚集；通過物理作用截留水分和脂肪，減小乳化肉糜類凝膠的空隙[4]，提高保水保油性。

卡拉膠是一類從海洋生物紅藻細胞壁中提取的線性多糖化合物[5]，可以與食品中的蛋白質發生交互反應，形成網狀絡合物，有效防止水分及營養物質的流失，改善質構并提高產品得率[6]。李君珂等[7]研究發現，將0.6%卡拉膠添加到豬肉餅中可以提高豬肉餅的保水保油性。大豆分離蛋白是一種重要的植物性完全蛋白，在食品加工過程中添加可以避免水分及脂肪的流失，改善口感及質構特性，提高貯藏性，降低蒸煮損失等[8]。王明爽等[9]研究發現，添加4%的大豆分離蛋白制得的紅薯雞肉丸滋味鮮美、富有彈性、切面細膩、氣孔細小均勻、組織狀態良好，具有很高的營養價值。黃原膠是肉制品中常用的膠體，在加工過程中發生凝膠化產生網狀結構，能夠減少肉制品的蒸煮損失和蛋白質損失、增加肉品出品率和彈性、降低肉品水分活度[8]。葉韜等[10]選取1%黃原膠與4%大豆蛋白作為羅非魚粒的黏結劑，此配方制得的魚粒黏結成型效果好，具有良好的硬度、彈性和咀嚼性。復合磷酸鹽通過改變肉制品的酸堿度影響其結構，改善肉制品的質構特性[11]，通過螯合金屬離子延緩脂肪氧化酸敗，通過增加肌肉的離子強度，促進肌球蛋白轉變為溶膠狀態，提高肉的保水能力[12]。李龍祥等[13]發現，復合磷酸鹽添加量為0.3%時，結合水和不易流動水與肌肉蛋白的結合最緊密，可以達到良好的保水效果。

單一添加食品輔料在實際生產中有一定的局限性，添加量不足導致肉糜類產品結構松散、口感發軟，添加量過大則會造成產品口感發硬、風味不良[14]。適量添加卡拉膠、大豆分離蛋白、黃原膠及復合磷酸鹽既可形成網狀結構，減少油水損失，又可避免形成不良口感及質構。因此，本研究對卡拉膠、大豆分離蛋白、黃原膠和復合磷酸鹽復配使用對改善調理肉餅保水保油性的作用進行研究，為實際生產提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

五花肉 山西農業大學雙匯冷鮮肉店；豆油、食鹽、料酒、醋、白胡椒粉、生姜粉、香油、白糖、花椒、辣椒 山西農業大學寸草心超市。

復合磷酸鹽（分析純） 鄭州天宇食品配料有限公司；亞硝酸鈉（分析純） 天津市申泰化學試劑有限公司；大豆分離蛋白（食品級） 河南旗諾食品配料有限公司；卡拉膠（食品級） 鄭州明欣化工產品有限公司；黃原膠（食品級） 廣東千恒生物科技有限公司；抗壞血酸鈉（食品級） 鄭州四陽化工產品有限公司。

1.2 儀器與設備

DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋 天津市大港區紅杉實驗設備廠；DHG-9243BS-Ⅲ電熱恒溫鼓風干燥箱 上海新苗醫療器械制造有限公司；HPP-9272電熱恒溫培養箱北京東聯哈爾儀器制造有限公司；LD5-2B低速離心機北京雷勃爾醫療器械有限公司；Scout SE-SE602F分析天平 奧豪斯儀器（常州）有限公司；HY-2調速多用振蕩器 國華電器有限公司；CPA分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；ZB-5斬拌機 上海青浦食品包裝機械公司。

1.3 方法

1.3.1 調理肉餅的制備及樣品的前處理

實驗材料為豬背最長肌及豬背膘脂肪。去除背最長肌上的筋腱組織，切成小塊后用絞肉機絞碎。調理豬肉餅的基本配方為：以絞碎豬肉（肥瘦肉質量比3∶7）500 g計，食鹽8 g、花椒水80 g、抗壞血酸鈉0.5 g、料酒20 g、醋20 g，按照實驗設計分別加入適量的卡拉膠、大豆分離蛋白、黃原膠和復合磷酸鹽，攪拌均勻，腌制30 min；添加雞精1 g、白胡椒粉1 g、五香粉0.4 g、白糖5 g、香油6 g、生姜粉0.4 g，高速斬拌3～5 min；用模具制成質量約（35±5） g的肉餅，保鮮膜包裝，放入托盤中，于4 ℃條件下冷藏。

1.3.2 試驗設計

1.3.2.1 單因素試驗

以肉糜質量為基準，向肉糜中分別添加不同比例的大豆分離蛋白（2%、3%、4%、5%、6%）、卡拉膠（0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%）、黃原膠（0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）及復合磷酸鹽（0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%），以水分流失率和脂肪流失率為指標進行單因素試驗。

1.3.2.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，對卡拉膠、大豆分離蛋白、黃原膠和復合磷酸鹽進行復配，通過設計正交試驗優化其配方。正交試驗因素水平如表1所示。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Code and level of factors tested in orthogonal array design

1.3.3 指標測定

根據Cofrades等[15]的方法測定水分及脂肪的流失率。在50 mL離心管中放入15 g肉糜，500hg離心3 min，排除肉糜中較大的氣泡；70 ℃恒溫水浴30 min，取出離心管并倒置在培養皿上，靜置1 h，收集；稱量汁液流失后離心管和肉糜的總質量；將收集到的汁液在105 ℃條件下恒溫干燥2 h，測定干燥后的培養皿總質量，分別按照公式（1）～（3）計算總汁液流失量（total expressible fluid，TEF）、水分流失率及脂肪流失率。

式中：m0為空離心管的質量/g；m1為肉糜的質量/g；m2為水浴后裝有肉糜的離心管和培養皿總質量/g；m3為汁液流失后離心管和肉糜的總質量/g；m4為干燥后的培養皿總質量/g。

1.4 數據處理

實驗均重復3 次，結果用平均值±標準差表示。數據統計分析采用Statistix 8.1軟件包（St Paul，MN）進行方差分析及顯著性檢驗。采用SigmaPlot 10.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 卡拉膠添加量對調理肉餅乳化性的影響

由圖1可知：當卡拉膠添加量為0.7%時，調理肉餅的水分流失率降至最低；繼續增加卡拉膠添加量（0.7%～1.0%），水分流失率無顯著性變化（P＞0.05）。卡拉膠可提高保水性，降低水分流失的原因是卡拉膠分子結構中含有高親水性的硫酸酯基團[16]，此基團與調理肉餅中的水分結合，抑制水分流失。卡拉膠和蛋白質相互作用形成致密的凝膠網絡[17]，加入卡拉膠使得調理肉餅中蛋白質等大分子截留水的能力顯著提高。

當卡拉膠添加量為0.0%～0.8%時，隨著卡拉膠添加量的增大，調理肉餅的脂肪流失率顯著降低（P＜0.05）；卡拉膠添加量為0.8%～1.0%時，隨著卡拉膠添加量的增大，調理肉餅的脂肪流失率變化不顯著（P＞0.05）。這是由于多糖與蛋白質作用后具有穩定的乳化特性，而卡拉膠作為陰離子多糖，與肌原纖維蛋白作用，將蛋白質有效地結合在卡拉膠形成的膠體體系內，從而形成復合蛋白體系，使肉糜類制品乳化穩定性提高[18]。朱秀清等[19]研究發現，當卡拉膠添加量為0.4%～0.6%時，脫脂豆粉保水保油性最好，且數值趨于穩定，這一結論與本研究相吻合。

但是添加卡拉膠的肉餅具有較強的收縮脫水性，所形成的凝膠雖堅固但極易破碎，因此卡拉膠需要與其他膠體配合使用。

2.1.2 大豆分離蛋白添加量對調理肉餅乳化性的影響

由圖2可知：大豆分離蛋白添加量為3%時，調理肉餅的水分流失率最低（16.32%）；大豆分離蛋白添加量為4%時，調理肉餅的脂肪流失率最低（27.04%）。大豆分離蛋白肽鏈骨架上含有親水性的極性側鏈，當遇水膨脹時，可吸收并保持自身質量14 倍的水分[17]，在加熱過程中蛋白質變性凝固，在肉糜中形成網絡骨架[20]，具有良好的保水性能。大豆分離蛋白添加量為5%～6%時，調理肉餅的水分流失率顯著升高，這可能是由于蛋白質親水性側鏈結合過飽和，使調理肉餅乳化穩定性降低，水分流失率增大。調理肉餅中加入大豆分離蛋白后表面張力降低，形成油-水乳化液，乳化的油滴與表面的蛋白質結合形成保護層，從而阻礙油滴聚集，有效防止脂肪向表面移動[21]，減少脂肪流失。

2.1.3 黃原膠添加量對調理肉餅乳化性的影響

由圖3可知，在調理肉餅中加入0.6%的黃原膠，可使其水分流失率降低10%～11%，脂肪流失率降低14%～15%。黃原膠是親水膠體，溶于水會吸收部分水分[22]，且黃原膠乳化液能提高蛋白凝膠的持水性，使蛋白凝膠中自由流動水的含量顯著減少，使更多的水分保留在蛋白凝膠網絡中[23]。趙百忠等[24]也發現，隨著黃原膠添加量的增大，火腿腸失水性呈現先下降后上升的趨勢，與本研究結果相近。由此可知，黃原膠本身并非一種膠凝性多糖，它通過增加體系黏度、形成弱凝膠結構來提高食品穩定性[25]。黃原膠也有乳化油脂的作用，調理肉餅中黃原膠添加量升高，大粒徑脂肪球減少，小粒徑脂肪球增加[26]，乳化液體系更趨向于穩定，脂肪流失率降低。當黃原膠添加量較大時，調理肉餅的黏稠度增加，乳化液體系反而存在絮凝的趨勢，調理肉餅外界滲透壓高于內部，水分流失及脂肪流失均隨之升高。

2.1.4 復合磷酸鹽添加量對調理肉餅乳化性的影響

由圖4可知，當復合磷酸鹽添加量為0.3%～0.5%時，調理肉餅的水分流失率顯著降低（P＜0.05）；復合磷酸鹽對調理肉餅脂肪流失率的影響呈現先降低后平穩的趨勢。加入復合磷酸鹽后水分流失減少主要有2 個原因：一是磷酸鹽加強了肌肉蛋白質結合水分子的能力，減少肉汁溢出[27]；另外，加入磷酸鹽后，調理肉制品的pH值偏離蛋白質等電點，向堿性偏移，增加了蛋白膠粒所帶電荷量，水化作用增強，能夠吸收更多的水分[28]。復合磷酸鹽對調理肉餅水分流失率的影響呈現先降低后上升的趨勢，一方面加入磷酸鹽后，磷酸鹽與蛋白質形成凝膠網絡結構；另一方面，磷酸鹽中大量的陰離子基團與肉餅中的陽離子結合，形成穩定的中性離子，肌肉蛋白中帶負電荷的羧基得以釋放，增加負電荷間的靜電斥力，使得結構松弛，增加吸水力[29]。但隨著復合磷酸鹽添加量的增加，負電荷作用達到飽和，凝膠均一性變差，形成失水的主導作用，導致肉餅保水性下降[30]。

2.2 正交試驗結果及分析

表2 添加劑對調理肉餅水分流失率及脂肪流失率影響的正交試驗結果Table 2 Orthogonal array design with experimental results

由表2可知，4 種添加劑對調理肉餅水分流失率的影響大小順序為卡拉膠＞復合磷酸鹽＞大豆分離蛋白＞黃原膠。根據K值可知，理論最優組合為A2B2C1D1，即0.7%卡拉膠+3%大豆分離蛋白+0.4%黃原膠+0.3%復合磷酸鹽。而9 組試驗中第5組（A2B2C3D1），即0.7%卡拉膠+3%大豆分離蛋白+0.6%黃原膠+0.3%復合磷酸鹽組合的保水性最好。2 組的區別在于黃原膠的添加量，因此針對黃原膠的添加比例還需要進一步試驗。

4 種添加劑對調理肉餅脂肪流失率的影響大小順序為復合磷酸鹽＞大豆分離蛋白＞卡拉膠＞黃原膠。根據K值可知，理論最優組合為A1B3C3D2，即0.6%卡拉膠+4%大豆分離蛋白+0.6%黃原膠+0.4%復合磷酸鹽。而9 組試驗中第3組（A1B3C3D3），即0.6%卡拉膠+4%大豆分離蛋白+0.6%黃原膠+0.5%復合磷酸鹽組合的保油性最好。2 組的區別在于復合磷酸鹽的添加量，針對復合磷酸鹽的添加比例還需要進一步試驗。

以水分流失率和脂肪流失率2 項指標考察不同配比的添加劑對調理肉餅保油保水性的影響，但2 組試驗結果不一致。為找到最佳配比，將每組優化出的最佳理論組合和試驗組合再次進行試驗。

表3 理論值與試驗值的比較結果Table 3 Comparison of theoretical and experimental values of water loss rate and fat loss rate

由表3可知：A2B2C1D1組的水分流失率最低，但其脂肪流失率為4 組中最高；A1B3C3D2組的脂肪流失率最低，但水分流失率為4 組中最高。綜合考慮，A1B3C3D3組的水分流失率為15.26%，脂肪流失率為11.17%，流失率均較小，故選定4 種添加劑的最適復配組合為A1B3C3D3，即0.6%卡拉膠+4%大豆分離蛋白+0.6%黃原膠+0.5%復合磷酸鹽。

3 結 論

以水分流失率和脂肪流失率為指標，考察卡拉膠、大豆分離蛋白、復合磷酸鹽和黃原膠4 種添加劑對調理肉餅乳化性的影響。通過單因素試驗與正交試驗優化4 種添加劑的最佳配比，最終得出添加0.6%卡拉膠、4%大豆分離蛋白、0.6%黃原膠和0.5%復合磷酸鹽的調理肉餅乳化性能較強，水分流失率和脂肪流失率均較低，分別為15.26%和11.17%，可應用于實際生產中。