低溫乳化香腸復配乳化劑的開發及應用

孔曉雪，韓衍青，徐寶才，周輝，曾憲明，孫健，*，李新福

（1.南京師范大學食品與制藥工程學院，江蘇南京210023；2.江蘇雨潤肉類產業集團有限公司肉品加工與質量控制國家重點實驗室，江蘇南京211806；3.江蘇省生產力促進中心，江蘇南京210042；4.南京農業大學食品科技學院，江蘇南京210095）

乳化劑是一類能夠改善乳化體中各種構成相之間的表面張力，形成均勻分散體或乳化體的食品添加劑[1]，在各類食品乳化體系中發揮著重要的乳化功能。伴隨著食品加工體系的日益多樣化，食品乳化體系已從傳統的水包油型和油包水型擴大到多重乳化體、非水乳化體、凝膠乳化體等多種形式[2]，乳化劑的含義也從單一的乳化功能逐步延伸到乳化、穩定、增稠等綜合性功能。單一乳化劑已不能滿足現代食品加工體系對于乳化的要求，科學利用多種添加物復配，以達到綜合乳化為目的的添加劑研發方式逐漸成為現代食品加工的重要趨勢[3]。

常見肉制品中發揮乳化、增稠、穩定作用的添加物有動植物源蛋白質、膠體以及一些多糖。在肉制品中加入大豆蛋白，能夠有效保水、保油，提高食用品質[4]。在香腸中加入從牛奶中分離制得的乳清蛋白，可在一定程度上促進脂肪乳化，防止脂肪分離和聚集[5]。在低質量分數下呈現很高黏度的瓜爾豆膠，作為一種植物源的半乳甘露聚糖，能夠在肉制品乳化體系中發揮協同增效作用[6]。黃原膠作為一種微生物源單孢多糖，因其具有的大分子特殊結構和膠體特性，常作為乳化劑、穩定劑、凝膠增稠劑等應用于高端肉制品[7]。

低溫乳化香腸常因乳化體系不穩定在貯藏和流通過程中出現出水和出油現象，嚴重影響產品的食用品質，給生產企業造成經濟損失[8]。綜合利用多種物質的功能特性，通過工藝設計進行科學復配，能夠有效提升肉制品的加工穩定性，改善產品出水、出油等品質下降問題。本研究通過對蛋白多糖共價復合類乳化劑的應用研究，篩選評價了復配乳化劑的加工特性及其對低溫乳化香腸保水保油特性、質構特性以及感官品質的影響，為改善低溫乳化香腸出水出油、質構和口感劣化等突出問題提供一定的應用參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

大豆濃縮蛋白（99%）：山東滕望化工有限公司；黃原膠（99.2%）：湖南株洲英特銳爾生物工程有限公司；乳清蛋白（98%）：陜西西安欣祿生物科技有限公司；低溫乳化香腸制備所需原輔材料（雞胸肉、豬背脂肪、三聚磷酸鈉、亞硝酸鈉、五香粉、蒜泥、豬腸衣、包裝袋等）：南京雨潤食品有限公司，按照工廠采購標準集中供應；三聚磷酸鈉（食品級，＞96%）：山東佰仟化工有限公司；亞硝酸鈉（98%）：江西南昌藍翔化工有限公司；五香粉：山東樂陵永和食品有限公司；豬腸衣（口徑40 mm）：天津鑫和腸衣有限公司；包裝袋：江西祥云包裝有限公司；大豆油、金龍魚非轉基因（精煉一級）：家樂福購物超市；瓜爾豆膠（食品級）：成都希福生物科技有限公司。

TA.XT.Plus 物性測定儀：英國Stable Micro System公司；MB-22S 型臺式絞肉機：北京南常肉食機械有限公司；SBX100 攪拌機、ZB-80 真空斬拌機：諸城市圣地食品包裝機械廠；VF620 真空灌腸機：德國handtmann公司；Ti3000 煙熏爐：德國fessmann 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 正交優化設計

根據單因素試驗及加工經驗，綜合考慮大豆蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠、乳清蛋白添加比例對低溫乳化香腸食用口感的影響，以4 類添加物的添加量為設計因素，以制備的乳化體硬度值為評價指標，按照L9（34）正交表選取適當添加水平進行正交優化設計，因素水平設置見表1。

表1 復配乳化體制備正交試驗因素水平Table 1 Compound emulsifier preparation orthogonal test factor level

1.2.2 復配乳化體的制備

參考朱明等的試驗方法[9]并作適當修改：將4 種能夠發揮乳化功能的添加物按照正交優化設計中的比例進行復配后添加到攪拌機中，加入相當于復配料8 倍體積的濃度為2.5%的食鹽水，20 r/min 低速攪拌1 min，攪拌過程中適時停止進行人工攪拌，防止復配料粘結在攪拌機底部，隨后進行60 r/min 高速攪拌3 min 達到充分混勻；再加入復配料8 倍體積的大豆油，同樣操作條件下攪拌使大豆油充分混合于復配料中，獲得混合均勻的乳化體。

將制備的乳化體真空灌裝入直徑為60 mm 的聚偏二氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）腸衣中，灌裝長度200 mm，按照低溫乳化香腸常規蒸煮工藝（85 ℃蒸汽蒸煮30 min）進行熱加工，冷卻至37 ℃以下，于4 ℃低溫冷庫貯藏24 h 后進行測定。

1.2.3 低溫乳化香腸的生產

按照加工車間正常生產工藝制作低溫乳化香腸，復配乳化劑按照試驗確定的配比混勻后，以占肉重0.6%的比例預先與豬背膘斬拌制成乳化脂，在斬拌工序時添加。相關測試均在產品出爐散熱4 h 后進行。生產工藝流程如下：

原料豬肉、雞腿肉→絞制→斬拌（復配乳化劑+豬背膘）→灌裝→蒸煮→冷卻→包裝

1.2.4 質構指標測定

復配乳化體質構特性測定參考韓衍青等的試驗方法[10]并作適當修改，具體方法如下：將制備的復配乳化體樣品剝去腸衣，均勻切成直徑為60 mm、長度20 mm 的圓柱體，采用物性測定儀選取P/50 探頭在室溫（25 ℃）下進行壓縮測定，樣本數n=20。具體試驗參數為測前速度2 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度1 mm/s，觸發力5 g，壓縮比例50%，測定間隔時間5 s。

1.2.5 蒸煮損失率測定

參考孫建清[11]等的方法，分別測定復配乳化體蒸煮前和蒸煮冷卻后的質量變化，按照下述公式計算蒸煮損失率，復配乳化體質量為3 次平行測定的平均值。

式中：W1為蒸煮前樣品質量，g；W2為蒸煮后樣品質量，g。

1.2.6 總壓出汁率測定

參考Pietrasik 等的方法[12]并作適當修改。將制備的復配乳化體樣品剝去腸衣，均勻切成長度為10 mm、直徑為60 mm 的圓柱體，將其置于濾紙上，采用物性測試儀選取Hold Until Time 模式用P/50 探頭進行壓縮測試，記錄樣品壓縮前后的質量變化，樣本數n=10。具體試驗參數為壓縮力2 kg，持續時間300 s，測前速度1 mm/s，測中速度0.5 mm/s，測后速度10 mm/s，觸發力5 g。

式中：M1為壓縮前樣品質量，g；M2為壓縮后樣品質量，g。

1.2.7 感官評定

參考Somboonpanyakul 等的試驗方法[13]進行，由一線研發人員10 人組成的感官評定小組完成。評價試驗采用雙盲法對香腸感官進行嗜好性評定，樣品進行密碼編號（本研究采用5 位隨機數字），隨機評定，評定分數采用1 分～10 分制，每次評定由每個評定成員單獨進行，相互不接觸交流，樣品評定之間用清水漱口。感官指標包括硬度（1=非常軟，10=非常硬）、質地（1=切面粗糙，10=切面細膩）、彈性（1=無彈性，10=彈性良好）、色澤（1=暗褐色，10=粉褐色）、風味（1=令人厭惡，10=非常令人愉悅）和總體可接受性（1=不可接受，10=接受性非常高），各權重系數分別為0.2、0.3、0.1、0.1、0.15、0.15。

1.2.8 統計分析

數據統計采用SAS8.12 進行ANOVA 單因素方差分析及Ducan’s 多重檢驗（P＜0.05），數據以均值±標準差表示。

2 結果與討論

2.1 復配乳化體正交試驗結果

復配乳化體正交試驗優化結果見表2，方差分析結果見表3。

表2 正交試驗結果Table 2 Orthogonal test results

表3 正交試驗方差分析Table 3 Orthogonal test analysis of variance

由表2 可見，9 組試驗得到的復配乳化體硬度差異很大，其中有3 組試驗獲得的復配乳化體硬度超過1 000 g，分別是第3 組1659.3 g，第6 組1 402.1 g 和第4 組1 172.9 g，說明這3 組試驗采用的復配比例保水保油效果較好，第5 組試驗結果得到的復配乳化體硬度最小（489.7 g），該組試驗采用的復配比例保水保油效果最差。其中第6 組以黃原膠最小添加量、瓜爾豆膠最大添加量、乳清蛋白和大豆蛋白中間添加量得到的復配乳化體硬度最大，說明在整個復配體系中，這兩種膠體對香腸保水保油特性起到關鍵作用。

有研究證實[14]，黃原膠具有良好的親水性和一定的乳化能力，并且可與其他添加物協同作用，特別是與瓜爾豆膠、刺槐豆膠等半乳甘露聚糖配合使用時表現有極為顯著的協同增效作用。單獨添加黃原膠一種膠體時，雖然可提高香腸的出品率，但會對凝膠的質構產生不利影響[15]。

從極差值分析來看，因素乳清蛋白添加量的極差最大（760.5），因素黃原膠添加量得到的極差最小（96.3），說明乳清蛋白添加量是影響復配乳化體硬度的最大因素，黃原膠添加量是影響復配乳化體硬度的最小因素。研究證實[16]，乳清蛋白和大豆蛋白的混合物能夠顯著改善乳化香腸的切片性，使得產品組織結構更加緊密，特別是乳清蛋白所特有的延伸三維網絡結構的能力，能夠促進形成凝膠增強產品持水能力。

根據表3 正交試驗方差分析結果分析得出，大豆蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠、乳清蛋白添加量對復配乳化體硬度的影響均不顯著。

2.2 復配乳化體質構指標測定結果

復配乳化體質構指標測定結果見表4。

表4 復配乳化體質構指標測定結果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

表4 復配乳化體質構指標測定結果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

由表4 可見，整體上9 組試驗對復配乳化體黏聚性的影響均不顯著，除黏聚性指標外，其他彈性、咀嚼度、回復性3 個指標在9 組試驗中呈現的結果均與正交試驗結果相一致，即最優結果為第3 組，其次是第6組，再次是第4 組，說明3 組試驗采用的復配比例均能夠達到比較好的保水保油效果。瓜爾豆膠、黃原膠作為多糖，與大豆蛋白、乳清蛋白共價復合后形成一種功能性乳化物，顯著提升乳化體的保水保油能力。徐葦等對大豆蛋白與瓜爾豆膠復合物的乳化性能進行研究表明[17]，復配后乳化性能明顯提高，且在堿性、高溫條件下乳化性能最好。本研究利用蛋白和多糖復配制得乳化體，各項質構指標顯示不同復配比例的乳化體其乳化性能差異很大，以第3、4、6 組總體乳化性能較好。

2.3 復配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響

復配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響結果見表5。

表5 復配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響Table 5 Effect of compound emulsifier on water retention and oil retention of cooked emulsified sausage

從表5 中數據可以看出，與市售某公司生產的乳化劑相比，本研究遴選出的3 組復配比例在香腸保水保油效果上均優于市售乳化劑S 組，尤其是采用第6組復配比例制作的香腸，其蒸煮損失率和總壓出汁率均達到最低，分別為9.72%和0.89%；采用第3 組復配比例制作的香腸蒸煮損失率顯著高于第6 組，但總壓出汁率卻與第6 組無顯著差異。第3 和第4 組對香腸蒸煮損失率和總壓出汁率的影響與市售乳化劑S組無顯著差異。添加乳化劑組與未添加乳化劑組對香腸蒸煮損失率和總壓出汁率的影響差異非常顯著，未添加任何乳化成分制作的香腸蒸煮損失率高達18.26%，總壓出汁率超過6%，添加乳化劑后香腸的蒸煮損失率低于13%，總壓出汁率在2%以下。

Su 等研究報道[18]，非肉蛋白添加促進了法蘭克福香腸凝膠網絡的形成，提高加工熱穩定性，保水保油能力顯著增強。本研究添加的4 類物質均有提高產品出品率，增強產品穩定性的作用，4 類添加成分發揮的協同乳化功能顯著提升了加工穩定性。

2.4 復配乳化劑對低溫乳化香腸質構特性的影響

復配乳化劑對低溫乳化香腸質構特性的影響結果見表6。

由表6 可以發現，添加乳化劑對低溫乳化香腸質構指標均有顯著改善，正交優化選出的3、4、6 組復配比例制作的香腸質構特性總體上比市售S 組制作的乳化香腸好，其中以第6 組復配比例制作的低溫乳化香腸硬度最大（6 505 g），彈性最好（0.92 g），黏聚性、咀嚼度以及回復性均最佳。其次是第3 組，香腸的硬度和彈性分別達到4 252.0 g 和0.83 g。采用市售乳化劑制作的低溫乳化香腸除硬度和咀嚼度與第3 組香腸差異顯著外，其他3 項質構指標均與第3 組無顯著差異。孫健等[19]對黃原膠、大豆分離蛋白的研究認為，2 種物質的添加在顯著增加產品出品率的同時，對產品的彈性、黏聚性的影響兩者存在顯著的交互作用。Muguruma 等[20]研究發現，乳清蛋白的添加可以明顯改善雞肉香腸的質構特性，即便在磷酸鹽降低的前提下也能發揮很好的乳化功能。

表6 復配乳化劑對低溫乳化香腸質構特性的影響Table 6 Effect of compound emulsifier on texture structure of low temperature emulsified sausage

2.5 感官評定分析

復配乳化劑對低溫乳化香腸感官評分結果見表7。

表7 復配乳化劑對低溫乳化香腸感官評分的影響Table 7 Effect of compound emulsifier on sensory score of low temperature emulsified sausage

正交優化篩選出的第3、4、6 組和市售乳化劑S 組制作的低溫乳化香腸在感官評分上沒有顯著差異，添加復配乳化劑和未添加復配乳化劑組相比，香腸的感官評分差異顯著，未添加復配乳化劑組突出表現在組織形態、口感、切片性等組織結構指標上評分較低，整體可接受性也較差。

在所有食品加工體系中，肉制品加工體系屬于較為復雜的一類，肌肉脂肪與肌肉蛋白質相互作用，對肉制品食用品質起著決定性影響。特別是對于低溫乳化類肉制品，乳化效果的好壞直接影響產品的食用口感、組織穩定性和風味呈現[21]。蛋白與多糖共價復合作為一種安全可靠的增強蛋白質保水保油能力的乳化方式近年來被廣泛關注，成為目前最有應用前景的改善蛋白質功能特性的方法之一[22]。兩者共價結合后形成的產物具有良好的乳化性、溶解性、抗菌性和抗氧化性[23]。綜合感官評定結果，復配乳化劑的添加有效改善了產品的質構和保水保油特性，在提升低溫乳化類香腸組織穩定性方面具有重要的應用價值。

3 結論

復配乳化劑的添加能夠顯著改善低溫乳化香腸的組織結構，有利于增強香腸保水保油特性，采用蛋白質和多糖共價復合形式制備的乳化體添加到香腸中能夠顯著改善香腸的食用品質。本文優選出了以大豆濃縮蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠和乳清蛋白按照質量比1 ∶1 ∶0.25 ∶0.33 制備的復配乳化劑，能夠顯著提升低溫乳化香腸的加工穩定性。