植物油預乳狀液替代豬脂肪對法蘭克福香腸品質特性的影響

陳益春，姜 帥，曹傳愛，陳佳新，孔保華，劉 騫*

（東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

由肌肉蛋白和動物脂肪經過斬拌后所加工成的乳化肉糜類制品（比如法蘭克福香腸、維也納香腸、博洛尼那香腸、肉糜類火腿腸等）由于加工過程中蛋白質適度變性，因而肉質結實、富有彈性，且最大限度地保持了其原有營養成分和固有風味，深受消費者青睞[1]。然而，傳統的乳化肉糜類制品中的動物脂肪質量分數一般都在10%～30%左右，而且以飽和脂肪酸為主，這些飽和脂肪酸的攝入可能會引起肥胖、高血壓、冠心病等潛在的健康威脅[2]。世界衛生組織在2013年就已經提倡消費者應該選擇低動物脂肪或者富含多不飽和脂肪酸的肉類制品[3]。相對于動物脂肪，植物油除含有較高比例的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，還含有少量的天然營養成分（維生素、類胡蘿卜素、酚醇等）[4-6]。因此，利用植物油脂部分或完全替代動物脂肪成為生產低脂肉糜制品的新思路。但是，如果在肉糜斬拌過程中直接利用植物油（比如葵花籽油、菜籽油、橄欖油、玉米油等）替代動物脂肪，則會對肉糜的流變特性產生顯著的負面影響，同時也降低了肉糜本身的黏度。Youssef等[7]研究發現，雖然利用菜籽油完全替代牛脂肪能夠顯著降低乳化肉糜制品中飽和脂肪酸和膽固醇的含量，但是存在嚴重的“漏油”現象，使得最終的產品具有異常堅硬的質地，從而大大降低了產品的總體可接受度。造成這種現象的主要原因是植物油的液滴直徑遠小于動物脂肪顆粒，而較小的直徑增大了油滴的比表面積，從而導致肉蛋白形成過于致密的網絡結構，最終使產品失去柔嫩多汁的特點[8]。

為克服上述問題，近年研究結果表明在乳化肉糜類制品加工中利用植物油預乳狀液替代動物脂肪能夠降低產品中飽和脂肪酸的含量，有利于消費者的健康[9-10]，同時也能夠最終獲得良好的產品品質。Asuming-Bediako等[11]利用大豆蛋白乳化菜籽油獲得的預乳化體系能夠在英式乳化香腸的生產中部分替代豬脂肪，極大降低了制品中飽和脂肪酸的含量，并且對香腸的食用品質（顏色、風味、貨架期等）基本沒有影響。Beriain等[12]將酪蛋白預乳化的橄欖油加入到莫班牙辣腸中，其感官品質基本沒有任何影響。但是，由于植物油預乳狀液體系中龐大的油水界面，脂質氧化會導致其品質發生嚴重的劣變，存在于油水界面中的促氧劑（氧氣、金屬離子等）會在一定程度上加速預乳狀液中的脂質氧化[13]。與此同時，以蛋白質為乳化劑制備的植物油預乳狀液對整個體系的pH值較為敏感，很容易發生絮凝和分層的現象[14]。因此，利用良好雙親性以及較強抗氧化能力的蛋白水解物制備植物油預乳狀液，成為提高植物油預乳狀液物理和氧化穩定性的新途徑[15]。

前期研究結果表明，以適度水解的豬血漿蛋白水解物（porcine plasma protein hydrolysate，PPPH）為乳化劑制備植物油預乳狀液，雖然能夠抑制脂質氧化，但是在整個貯藏期仍具有分層、絮凝等不穩定的現象[16]。為解決上述問題，將不同量的氧化綠原酸（oxidized chlorogenic acid，OCA）添加到以PPPH作為乳化劑所制備的植物油預乳狀液中，能夠顯著提高乳狀液貯藏期間的物理穩定和氧化穩定性[17]，為以蛋白水解物高穩定性植物油預乳狀液的制備提供了良好思路。但是，其在真實乳化肉糜中替代動物脂肪的效果未知。因此，本實驗將OCA以1 g/100 mL添加到以PPPH作為乳化劑所制備的植物油預乳狀液中，然后將該預乳狀液以15%、30%、45%和60%的比例替代豬脂肪加入到乳化肉糜（以法蘭克福香腸為例）中，探討替代脂肪比例對香腸品質特性的影響，以期為植物油預乳狀液替代豬脂肪在低脂乳化肉糜加工中應用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬血漿蛋白粉（蛋白質量分數70%）、冷鮮豬后鞧肉、豬背膘 黑龍江北大荒肉類有限公司；堿性蛋白酶丹麥Novozymes公司；菜籽油 恒大興發有限公司；復合磷酸鹽、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉 哈爾濱億人食品添加劑公司；綠原酸 上海源葉生物科技有限公司；白胡椒粉、肉豆蔻粉、姜粉、紅柿椒粉 上海味好美食品有限公司；食鹽 中鹽上海市鹽業公司；味精 上海太太樂食品有限公司；膠原蛋白腸衣（直徑18 mm）河北保定唯新腸衣有限公司。

1.2 儀器與設備

JD500-2電子天平 沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；DK-8B電熱恒溫水浴鍋 上海驚宏實驗設備有限公司；JB-2恒溫磁力攪拌器 上海雷磁新徑儀器有限公司；GZB20高速斬拌機 石家莊曉進機械制造科技有限公司；RYX-25型煙熏爐 浙江瑞邦智能裝備股份有限公司；真空灌腸機 臨沂大浩機械廠；ZE-6000色差計 日本色電工業株式會社；TA-XTplus型質構分析儀 英國Stable Micro System公司；GL-21M高速冷凍離心機 湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司；Mq-20低場核磁共振分析儀 德國布魯克公司；Discovery DHR-1流變儀 美國TA儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 PPPH的制備

參照李月等[18]的方法。將經過預熱處理（95 ℃、5 min）的4%（質量分數）豬血漿蛋白溶液（pH 8.0）加入堿性蛋白酶（酶與底物質量比為2∶100），置于55 ℃水浴水解1 h，水解過程以1 mol/L NaOH溶液調節pH值保持恒定（pH 8.0）。水解結束后95 ℃水浴5 min進行滅酶，用1 mol/L HCl溶液將水解液pH值調至7.0。然后，7 000 r/min離心10 min除去任何不溶物。制備出的PPPH在4 ℃貯藏備用。

1.3.2 OCA的制備

參照Aewsiri等[19]方法。綠原酸（質量分數2%）溶于蒸餾水，用1 mol/L NaOH溶液將pH值調至9.0。隨后40 ℃條件下通入高純度氧氣（99.5%）1 h，最終用1 mol/L HCl溶液將pH值調至7.0。

1.3.3 植物油預乳狀液的制備

菜籽油與PPPH溶液（質量分數4%，pH 7.0）以體積比1∶9混合，用高速均質機在13 500 r/min均質2 min。然后將粗乳狀液置于20 kHz、70%能量的條件下超聲3 min。隨后，加入1 g/100 mL的OCA，再用高速均質機在13 500 r/min均質30 s，調整所有乳狀液的pH值為7.0。

1.3.4 法蘭克福香腸配方

法蘭克福香腸的基礎配方參照姜帥等[20]的方法。不同實驗組中利用植物油預乳狀液替代豬脂肪制作低脂法蘭克福香腸配方如表1所示。

表1 利用植物油預乳狀液替代豬脂肪制作低脂法蘭克福香腸配方Table 1 Low-fat frankfurter formulations with added vegetable oil-in-water pre-emulsion g

1.3.5 法蘭克福香腸的制作工藝

參照姜帥等[20]方法。首先，將瘦肉、食鹽、復合磷酸鹽、亞硝酸鹽及50%的冰水放入斬拌機中，高速斬拌3～5 min；隨后，加入豬脂肪和20%左右的冰水，繼續高速斬拌1～2 min；將預乳狀液、香辛料、淀粉和剩余的冰水加入后繼續斬拌3～5 min；最后，在斬拌終點前加入異抗壞血酸鈉，腸餡溫度為12 ℃左右，即達到斬拌終點。用灌腸機進行灌制，每根法蘭克福香腸的長度固定在15 cm左右。

利用全自動一體化煙熏箱對香腸進行熟制，工藝參數如下：1）干燥，箱溫45 ℃，相對濕度0%，時間20 min，風速2檔。2）煙熏，箱溫60 ℃，相對濕度0%，時間30 min，風速2檔。3）蒸煮，箱溫78 ℃，相對濕度60%，時間30 min，風速2檔，腸體溫度達到72～74 ℃時即可。然后將香腸冷卻，真空包裝，在4 ℃貯藏。

1.3.6 蒸煮損失的測定

參照姜帥等[20]的方法。取35 g斬拌后的肉糜置于離心管中，3 000 r/min離心5 min除去管內氣泡。然后，將離心管置于水浴鍋中加熱（75 ℃、30 min），加熱后的樣品于室溫下冷卻1 h，倒出離心管中溢出的液體。蒸煮損失計算如式（1）所示：

1.3.7 乳化穩定性分析

參考Colmenero等[21]的方法略作改動。將1.3.6節中蒸煮損失的液體（離心管倒立40 min）倒入玻璃平皿中。水分損失為蒸煮損失的液體在105 ℃加熱16 h烘干后減輕的質量，而脂肪損失為蒸煮損失的液體烘干后剩余的樣品質量。水分損失和脂肪損失計算如式（2）、（3）所示：

1.3.8 色度值測定

將4 ℃貯藏的法蘭克福香腸放置在室溫下平衡1 h，用色差儀測定香腸的亮度值（L*值）、紅度值（a*值）和黃度值（b*值）。L*值、a*值和b*值分別為96.22、6.03和15.06。選擇O/D測試頭。

1.3.9 質構特性分析

將4 ℃貯藏的法蘭克福香腸放置在室溫下平衡1 h，剝去腸衣，將樣品切成20 mm×18 mm（高×直徑）的圓柱體進行質構測定。探頭型號為P/50，測試前速率為5 mm/s，測試速率為1 mm/s，測試后速率為1 mm/s，壓縮比為50%，觸發力為5 g。測定指標包括硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、黏著性和回復性。

1.3.10 香腸內部水分動態分布的測定

參考Aursand等[22]的方法。應用低場核磁共振（lowfield nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技術測定香腸內部水分動態分布。樣品置于核磁試管中（試管直徑為1.8 cm，高度為18 cm），磁場強度為0.47 T，質子共振頻率為20 MHz。使用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）程序測定樣品弛豫時間（T2）。每個樣品測定時，程序自動掃描16 次，每次掃描重復的間隔時間為2 s。通過CONTIN軟件對T2進行反演，反映出相應的弛豫時間（T2b、T21和T22）和振幅（A2b、A21和A22）。

1.3.11 肉糜動態流變特性的測定

參照姜帥等[20]的方法略作改動。用取樣器取約5 g斬拌好的生肉糜，均勻涂于平板的下表面（40 mm直徑）中心，平行板外肉糜與空氣接觸處用石蠟封住以防止水分蒸發。測試參數為：頻率1 Hz，恒定應力0.012，上下板夾縫距離0.5 mm，以1 ℃/min的速率從20 ℃升溫到80 ℃。測定不同樣品的儲能模量（G’）和損耗模量（G〞）及相位角正切（tanδ）的變化。

1.3.12 感官評價

邀請10 名有感官評價經驗的研究生，其中5 男5 女，組成評定小組，采用雙盲法進行檢驗。主要評定產品的色澤、氣味、組織狀態、口感和整體可接受性進行評定，每項指標的最高得分為9 分，最低為1 分，根據評分判定樣品的優劣。具體評價標準如表2所示。

表2 感官評價標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of frankfurters

1.4 數據統計分析

每個實驗重復3 次，結果表示為 ±s。數據統計分析采用Statistix 8.1（分析軟件，StPaul，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sigmaplot12.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 蒸煮損失和乳化穩定性

如表3所示，添加預乳狀液的實驗組的蒸煮損失顯著低于對照組（P＜0.05）。該現象表明預乳狀液替代動物脂肪可降低香腸加熱過程中的蒸煮損失，這與Ambrosiadis等[23]研究結果相一致，其研究發現添加植物油乳狀液的肉餅的蒸煮損失顯著低于含豬背膘的肉餅。同時，隨著預乳狀液添加量的增加，蒸煮損失、水分損失和脂肪損失都呈現明顯降低的變化趨勢（P＜0.05）。與對照組相比，替代45%脂肪的實驗組具有最小的蒸煮損失、水分損失及脂肪損失（P＜0.05）。這是由于經乳化的菜籽油可均勻分散在生肉糜體系中，而且油滴表面覆蓋的PPPH可以與肉糜中蛋白發生緊密的結合，進而提高了加熱過程中肉糜的物理穩定性。而過多的預乳狀液在肉糜的凝膠體系中僅起到填充作用，這就導致香腸持水能力的下降。Gao Leng等[24]研究表明，大豆分離蛋白乳化的葵花子油替代豬背膘加入法蘭克福香腸中，水相中與脂質表面的大豆分離蛋白有效的結合可明顯降低產品蒸煮損失。Jiménez-Colmenero等[5]研究發現乳化橄欖油替代豬背膘可提高法蘭克福香腸的乳化穩定性，相比于添加動物脂肪的對照組，乳化體系引入的蛋白提高了產品的保水保油能力。

表3 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對乳化肉糜的蒸煮損失和乳化穩定性的影響Table 3 Effects of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsion on cooking loss and emulsion stability of meat batter%

2.2 色度值結果

表4 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對法蘭克福香腸色度值的影響Table 4 Effect of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsions on color of frankfurters

如表4所示，與對照組相比，隨著預乳狀液替代脂肪比例的增加，香腸的L*值和b*值顯著增加（P＜0.05），a*值無明顯變化（P＞0.05）。相比斬拌的固態肥膘，乳化植物油液滴較小，具有較大的表面積，通過提高光的反射率增加了香腸的亮度值。而且實驗組肉糜凝膠網絡的內部水分較對照組損失減少，也可增強光的反射，這與上述蒸煮損失的結果相一致。Gao Leng等[24]研究發現，添加預乳化大豆油替代豬背膘可顯著提高香腸的亮度值，且存在濃度依賴關系。此外，L*值與脂質氧化及丙二醛的產生有關。前期實驗研究表明，OCA添加到以PPPH作為乳化劑所制備的植物油預乳狀液中，能夠顯著提高乳狀液貯藏期間的氧化穩定性。Cavalheiro等[25]研究結果表明雞肉蛋白水解物乳狀液加入摩泰臺拉香腸中，抑制了其脂質氧化，從而提高了香腸的亮度值。b*值的增加主要是由于動物脂肪和植物油之間顏色差異引起的[26]，呈現黃棕色的PPPH可能也會引起顏色的變化。

2.3 質構分析

通過質構儀對香腸硬度、彈性、黏結性和咀嚼性等指標的測定，客觀評價產品的食用品質，是評估肉制品質量和可接受性的關鍵特性[27]。如表5所示，與對照組相比，實驗組香腸的硬度顯著增加，且隨著預乳狀液替代比例的增加呈現上升的趨勢（P＜0.05）。這是由于在加熱過程中，肌原纖維蛋白分子結構舒展暴露活性基團[20]，同時隨著預乳狀液添加量的增大，引入更多的蛋白質參與肉糜凝膠網絡結構的形成，PPPH與基質中蛋白的緊密結合增加了產品的硬度。有研究表明，預乳化植物油替代動物脂肪加入肉制品中，通過加強基質凝膠網絡結構的強度而提高產品的硬度[26,28-29]。

表5 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對法蘭克福香腸質構的影響Table 5 Effect of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsions on texture characteristics of frankfurters

預乳狀液替代組的法蘭克福香腸咀嚼性和回復性也顯著增加（P＜0.05），彈性和黏結性雖增加但無顯著性差異（P＞0.05）。彈性和回復性分別為表征樣品在第1次壓縮后再恢復的程度和回彈能力的指標。OCA通過誘導PPPH多肽分子交聯，形成穩固的分子結構存在于肉基質中[30]，因此使香腸具有穩定的凝膠特性。Intarasirisawat等[31]研究發現，金槍魚籽蛋白水解物制備的乳狀液添加到魚肉乳化腸中，提高了產品的黏結性、咀嚼性和回復性，這主要是由于水解蛋白形成的肽發生的交聯引起了乳化腸結構特性的變化。因此，預乳狀液替代豬背膘加入法蘭克福香腸中可以提高香腸的質構特性，改善產品的質地。

2.4 香腸內部水分動態分布

通過LF-NMR技術測定香腸內部水分分布，能夠提供關于蛋白質固定水分子及其與氫質子相互作用的直接信息，從而反映肌球蛋白變性、肌纖維縱方回縮以及肌原纖維蛋白凝膠持水性的變化[32-33]。如圖1所示，擬合后的T2分布按弛豫時間呈現3 個峰，其根據水分子自由移動程度不同，從左至右依次表示結合水（T2b）、不易流動水（T21）和自由水（T22）。與對照組相比，添加預乳狀液的法蘭克福的3 種水分弛豫時間均方弛豫時間短的方方移動（P＜0.05）。這說明香腸中原有的不易流動水與肉中蛋白結合更加緊密，而且自由水也方不易流動水進行轉變。Miklos等[34]研究發現香腸的微觀結構中脂肪的大小會影響弛豫時間的變化，相比于斬碎的動物脂肪，更加微小的乳狀液滴存在于凝膠網絡的多微孔結構中，由于水分子受網絡結構限制不易流動，所以加速其與周圍水分子自旋交換，從而降低自旋-自旋時間[35-36]。

表6 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對法蘭克福香腸橫向弛豫時間及振幅的影響Table 6 Effect of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsion on relaxation times and amplitudes of frankfurters

如表6所示，相比于對照組，當脂肪替代量達到45%時，A2b和A21顯著增加，A22顯著減少（P＜0.05）。這說明隨著預乳狀液的增加，整個凝膠體系中蛋白結合更多的自由水，導致結合水和不易流動水含量增加。

2.5 流變學特性

圖2 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對乳化肉糜流變學特性的影響Fig. 2 Effect of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsion on rheological properties of meat batter

如圖2所示，肉糜黏彈特性隨著溫度的升高而發生變化，G’用于描述升溫過程中肉糜凝膠體系的彈性性質。如圖2A所示，對照組的G’在42 ℃開始增加，48 ℃達到最大值后又迅速下降，于57 ℃下降至最小值，繼續升溫，肉糜彈性呈現顯著上升的趨勢。這種流變特性的轉換是由于升溫過程中肌原纖維蛋白的變化引起的[37]。在升溫過程中，肌球蛋白頭部變性發生部分聚集（42～48 ℃）加強了肉糜凝膠彈性以及尾部螺旋打開（50～55 ℃）發生折疊導致蛋白凝膠網絡結構破壞。隨著預乳狀液的添加，提高了肉糜體系的G’。這說明脂肪球參與了肌原纖維蛋白凝膠網絡結構的形成，植物油滴在加熱時與蛋白質相互作用形成不規則網絡結構，這種蛋白-脂肪球相互作用隨著溫度繼續上升轉變為肉糜溶質中的永久性蛋白，而且隨著脂肪球膜的破壞而發生聚集[38]，從而導致G’相對于對照組較高。此外，OCA作為一種交聯劑，通過增加PPPH和肉糜基質中蛋白二硫鍵的形成[39]，促進蛋白間的交聯，從而建立更堅實的凝膠網絡結構[40]。然而，升溫對實驗組G’峰值影響不顯著，這是由于植物油和豬背膘的物理狀態不同，菜籽油液滴相對柔韌，G’變化也較為平滑，而在較高溫度下，豬背膘由固態逐漸融化，脂肪球發生破碎[41-42]，G’變化與實驗組相似。Wu Mangang等[38]研究發現乳化花生油加入到肌原纖維蛋白凝膠體系中，蛋白交聯形成致密的凝膠結構，顯著增強體系的彈性。

G〞表示流變行為的黏性特征，如圖2B所示，不同添加量的預乳狀液法蘭克福生肉糜G〞變化趨勢與G’一致，隨著脂肪替代量的增加，肉糜體系的黏性增加。植物油乳狀液作為脂肪球的黏性懸浮液，替代豬背膘加入肉糜中可提高體系的整體黏度。此外，Yang Huijuan等[43]研究發現水和脂肪的結合能力增強可以增加體系的黏度。覆蓋于油滴表面的PPPH通過疏水鍵和氫鍵結合更多的水分使G〞增加。

在蛋白質凝膠形成過程中，tanδ表示黏度與彈性的相對分布，即tanδ越小，凝膠黏性較小彈性較大[44]。如圖2C所示，相比于對照組，隨著預乳狀液添加量的增加，tanδ值增加。所有實驗組的法蘭克福肉糜的tanδ從42 ℃開始增加，于50 ℃附近達到峰值，而后隨著升溫繼續下降。Samejima等[45]研究表明肌球蛋白在初始加熱階段，結構膨脹產生黏稠狀態的溶膠，當溫度接近43 ℃時，重鏈肌球蛋白通過—S—S—交聯發生締合，導致彈性網絡的形成，所以tanδ下降。較高的溫度時，肌球蛋白主要結構發生改變，主要表現為分子相互作用及和PPPH交聯，所以導致蛋白凝膠網絡彈性增加，黏性下降。

2.6 感官評價

表7 植物油預乳狀液替代豬脂肪比例對法蘭克福香腸感官評分的影響Table 7 Effect of various replacement levels of vegetable oil-in-water pre-emulsion on sensory quality of frankfurters

如表7所示，相比于對照組，實驗組的法蘭克福香腸在色澤、組織狀態、口感上評分較高，但差異不顯著（P＞0.05）。不同植物油預乳狀液替代豬脂肪制備的法蘭克福香腸較為光澤，口感軟彈而細膩，組織結構均致密。這說明預乳狀液替代豬背膘加入香腸中，通過減少水分、油脂和營養物質的流失而改善產品品質特性的同時，并未對其食用品質產生不良影響，而且與只添加豬背膘的法蘭克福香腸一樣在總體可接受水平上。但隨著預乳狀液添加量增加至60%，PPPH特有的血漿氣味對產品產生了顯著影響（P＜0.05）。因此，替代45%豬背膘的法蘭克福香腸具有最好的組織結構和食用品質特性。

3 結 論

本實驗主要探討了以PPPH結合OCA所制備的高穩定性植物油預乳狀液以15%、30%、45%和60%的比例替代豬脂肪加入到法蘭克福香腸中對香腸品質特性的影響。研究結果顯示，該植物油預乳狀液的添加可以有效減少乳化肉糜的蒸煮損失，并提高其乳化穩定性；同時，改善了香腸的組織狀態。另外，低場核磁結果顯示，隨著植物油預乳狀液替代豬脂肪比例的增加，香腸內部水分方弛豫時間短的方方移動，水分子與肉蛋白結合趨于緊密。感官評定結果發現植物油預乳狀液替代豬脂肪對香腸的感官沒有顯著影響，尤其以45%的替代量為最佳。植物油預乳狀液部分替代豬脂肪添加到法蘭克福香腸中，在不影響產品品質的前提下，顯著降低了產品中的脂肪含量，為其在低脂乳化肉糜加工中良好應用提供理論參數。