復乳凝膠作為脂肪替代物對雞肉腸理化性質的影響

周士琪,劉 雪,劉少偉,*,呂學澤,劉 靜,周定鵬,湯曉智

(1.華東理工大學食品科學與工程系,生物反應器工程國家重點實驗室,上海 200237;2.中國農業大學信息與電氣工程學院,北京 100083;3.北京市畜牧總站,北京 100101;4.南京財經大學食品科學與工程學院,江蘇南京 210046)

脂肪是肉制品中非常重要的成分,對維持肉制品的香味、口感和質地起著非常重要的作用。但是研究發現,過多的飽和脂肪攝入與肥胖、糖尿病、心血管疾病等慢性病有關[1-2],目前市場上香腸類制品的脂肪含量大都高于25%[3-4],而美國膳食指南建議每人每天熱量來源中脂肪不宜超過30%,飽和脂肪不宜超過10%[5],低脂食品的研究越來越受關注。

目前,國內外對降低肉制品的脂肪含量主要集中于兩種方法:其一,直接減少配方中的脂肪含量;其二,使用脂肪替代物[6-7]。但是,單純的減少配方中的脂肪含量會嚴重影響肉制品的風味、質地和口感,產品的可接受性降低,從而影響銷售[8]。因此,越來越多的碳水化合物基質、蛋白質基質或復合型脂肪替代物被開發用于部分脂肪替代。研究發現,用植物油乳液替代動物油脂不僅能夠很好的降低香腸中的飽和脂肪酸含量,增加不飽和脂肪酸的分布,還可以改善單純的植物油替代帶來的肉糜流動性變差等負面影響[8]。

復乳是一種油包水和水包油狀態共存的多層分散體系[9]。近幾年對于脂肪替代物的研究中,植物油復乳被認為是一種改善脂肪結構非常有前景的新策略。雖然水包油乳液也可以作為脂肪酸的傳遞系統,但與其相比,復乳具有更潛在的優勢,如內水相中可包封一些生物活性化合物,或可掩蓋一些不愉快的風味等。Robert等[10]用橄欖油、亞麻籽油、魚油復乳凝膠替代肉類產品中的豬肉背脂,發現其不飽和脂肪酸含量遠遠多于飽和脂肪酸含量,并且提高了產品的抗氧化特性。Eisinaite等[11]用葵花籽油復乳替代了7%和11%的豬肉背脂,粗制和精制的復乳穩定性都很好,且均表現出良好的水分和脂肪結合能力。但是,單純的乳液應用無法很好的模擬脂肪的質地和口感,因此,凝膠形式的植物油乳液替代傳統的豬肉背脂成為一個新的研究趨勢[12-13]。Pintado等[3]對比了茶油和燕麥乳液凝膠作為脂肪替代物，對2 ℃儲存18 d longaniza香腸的營養成分和感官特性的影響,發現蒸煮損失均低于對照組,部分替代組的感官評分低于對照組,但均在消費者的可接受范圍內。

在復乳凝膠的應用過程中,其熱穩定性一直是目前存在的一個問題,大部分的復乳凝膠都只能控制在70 ℃下被應用[9]。為了改善熱穩定性,我們在復乳凝膠中復合了海帶水提多糖,并以0%、15%、30%、45%、60%和75%的替代度替代雞肉腸中的脂肪部分,研究雞肉腸的蒸煮損失、乳化穩定性、質構和感官等性質,探討復乳凝膠作為脂肪替代物的可行性及其在應用過程中對雞肉香腸性質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞胸肉、豬背脂、生姜 上海沃爾瑪超市;玉米油 豐益國際有限公司;白胡椒粉 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;白砂糖 廣州福正東海食品有限公司;料酒 佛山市海天調味食品股份有限公司;鹽漬豬腸衣 河北順平腸衣基地;單硬脂酸甘油酯 鄭州特正商貿有限公司;卡拉膠 福建省綠麒食品膠體有限公司;NaCl、石油醚 國藥集團化學試劑有限公司;復合磷酸鹽、D-異抗壞血酸鈉 南京納滿生物科技有限公司;所用水 均為去離子水。

CP213電子分析天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;HHS-I1-1電熱水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司;C21-SDHCB8E24電磁爐 浙江蘇泊爾股份有限公司;SHA-BA恒溫振蕩器 常州朗越儀器制造有限公司;DL-5-B離心機 上海安亭科學儀器廠;TA-XT plus 質構分析儀 英國 Stable Micro System 公司;STARTER2100 pH計 上海華聯醫療器械有限公司;FJ200-T 均質機 韜越上海機械科技有限公司;MOV-212F鼓風干燥箱 上海天呈實驗儀器制造有限公司;AKBR-XT10i全自動脂肪測定儀 西化儀(北京)科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 W1/O/W2復乳凝膠的制備 參考Eisinaite等[11]的方法并稍作修改,在室溫(25±2 ℃)條件下用兩步乳化法制備W1/O/W2復乳凝膠(Emulsion gel,EG)。W1∶O和W1/O∶W2的比例分別為1∶1和2∶8。內部水相(W1)由含0.6% NaCl(w/w)的蒸餾水組成。油相(O)通過將1.2%的單硬脂酸甘油酯分散在80 ℃保溫10 min的玉米油中,并在恒溫振蕩器中200 r/min 80 ℃水浴混合15 min。然后,將W1逐滴加入O中,并同時通過均質機以8000 r/min的速度均質20 min來制備主乳液(W1/O)。外水相(W2)是將2 g卡拉膠和0.3 g酪蛋白酸鈉溶解于0.6% NaCl(w/w)和海帶水提多糖(0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.25%)的水溶液(80 ℃水浴保溫10 min)中。最后,將W1/O添加到W2中,同時用均質機以5000 r/min乳化40 s。乳化結束后,室溫靜置6 h以形成凝膠,于4 ℃保存備用,并在雞肉腸系統配方中直接用作脂肪替代物。

1.2.2 不同濃度水提多糖對復乳凝膠脂肪替代物性質的影響

1.2.2.1 持水和持油特性 取2 g脂肪替代物置于4 ℃冰箱中冷藏24 h,然后取出恢復至室溫。稱重后放入10 mL離心管中,常溫下3000 r/min離心5 min,用濾紙吸取替代物表面水分再次稱重。用離心前后水分含量比計算持水性，以豬背脂作為對照組(C)。

取2 g脂肪替代物于70 ℃的水浴中加熱30 min,4000 r/min離心5 min。將上清液倒入預先稱重的坩堝中,于100 ℃下干燥過夜,坩堝增重即為油脂損失,以此計算持油性，以豬背脂作為對照組(C)。

式中:m1表示樣品離心后質量,g;m2表示樣品離心前質量,g;m3表示空坩堝質量,g;m4表示坩堝烘干后質量,g;M1表示樣品水分含量,g;M2表示樣品脂肪含量,g。

1.2.2.2 熱穩定性 根據Meltem等[9]的方法并稍作修改測定熱穩定性。稱取5 g左右樣品,置于50 mL離心管中并在90 ℃水浴中加熱,每10 min取出,用濾紙擦干表面液體,稱量未熔化的樣品質量,測量三次。用未熔化樣品質量比表示熱穩定性。

1.2.2.3 質構特性 將替代物和豬背脂切成體積1 cm×1 cm×1 cm的小方塊,并進行質構測定[14],對其硬度、彈性、粘結性和咀嚼性進行對比分析，以豬背脂作為對照組(C)。

測定條件:測試壓縮比為50%;測試前速度:2.0 mm/s;測試速度:1.0 mm/s;測試后速度:10.0 mm/s,停留時間2 s,測試距離15 mm,壓力5 g。

1.2.3 雞肉香腸系統的制備 以100 g肉(80 g雞胸肉,20 g豬肥膘)為基準,制作分別替代0%、15%、30%、45%、60%、75%豬肉背脂的雞肉香腸，其中復乳凝膠的海帶多糖濃度為1%。

首先將原料肉攪成肉糜,用料理機勻漿1 min,按表1加入非肉類成分勻漿1 min。然后,加入全部剩余成分再均化1 min。4 ℃下腌制2 h。將肉糜轉移至預先用冷水水浴的腸衣中,室溫下風干。最后,香腸在70 ℃的水浴中煮30 min,晾涼,將香腸包裝在聚乙烯袋中并在4±2 ℃冰箱中儲存,用于性質分析。

表1 不同脂肪替代物含量的雞肉香腸配方表

1.2.4 雞肉香腸性質的測定

1.2.4.1 雞肉腸的水分和脂肪含量 參照GB 5009.3-2016食品安全國家標準 食品中水分的測定方法,測量脂肪替代物和豬背脂的水分含量。用全自動脂肪測定儀測定脂肪含量。

1.2.4.2 雞肉腸蒸煮損失的測定 在沸水蒸煮前后稱量各香腸的質量,以此質量損失率表示香腸的蒸煮損失。

1.2.4.3 色澤的測定 切取1 cm厚的香腸,用色差儀對其進行色差測量,將色差儀垂直于斷面上,鏡口緊扣切面,測定不同位置的L*、a*、b*值。

1.2.4.4 持油性的測定 參照高雪琴[15]的方法并略做修改。熟制樣品切成2 mm厚的切片,稱重后放入蒸發皿中,倒入等量乙醚浸泡,分別于30、60、90、120 min后取出切片,等乙醚在通風櫥中揮發完全后稱量蒸發皿重,增重即為樣品的油脂損失量，并計算油脂損失率。

1.2.4.5 乳化穩定性的測定 根據Esmaeel等[16]的方法測量乳液穩定性。將未經蒸煮的5 g樣品于10 mL離心管中,以4000 r/min離心1 min。然后在70 ℃的水浴中加熱30 min并再次以4000 r/min離心5 min。取出沉淀的樣品并稱重,將上清液倒入預先稱重的坩堝中,于100 ℃下干燥過夜。總可表達流體(Total expressible fluid,TEF)和可表達脂肪(Expressible fat,EFAT)的體積由以下等式計算:

TEF=m1-m2

式中:m0表示樣品原始質量,g;m1表示離心管和樣品初始質量,g;m2表示離心管和沉淀質量,g;m3空坩堝質量,g;m4表示干燥過夜后的坩堝質量,g。

1.2.4.6 TPA分析 將制作好的雞肉腸切成體積為1 cm×1 cm×1 cm的小方塊進行TPA測定,使用P/36R探頭,測定條件同1.2.2.3。

1.2.4.7 感官評價 為判定脂肪替代物對香腸的感官的影響,邀請10位專業人員作為感官評價小組成員,參照聶智強等[17]對香腸的顏色、組織狀態、風味、口感和總體接受性進行評價,其中香腸每片5 g,每項指標設置分數為1～10分,具體評價標準如表2所示。

表2 不同脂肪替代物含量的雞肉腸感官分析表

1.3 數據處理

每個試驗重復三次,所有數據指標以“平均值±標準差”表示。利用Origin 9.0進行數據處理,統計分析軟件SPSS 19.0進行單因素方差分析,差異顯著性P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同濃度水提多糖對復乳凝膠脂肪替代物性質的影響分析

2.1.1 不同濃度水提多糖對復乳凝膠脂肪替代物持水和持油性的影響 肉的持水性和持油性可直接影響到成品的感官等性質,持水性好,肉的出品率就更好[18],持油性好,肉質就比較飽滿。不同海帶水提多糖添加量對復乳凝膠持水持油性的影響如圖1所示。豬背脂的持水性高達96.11%,這是品質優良的肉所必須具備的特性,不添加海帶多糖的復乳凝膠持水性顯著低于豬背脂(P<0.05),隨著海帶多糖濃度的增加,脂肪替代物的持水性顯著增加(P<0.05),添加量達到1%時逐漸趨于平穩,這說明海帶多糖可改善復乳凝膠的持水性。因為海帶多糖中的褐藻膠有很好的吸濕保濕性質,可作為保水劑有效的固定結合食品組織中的游離水,減少水分的流失[19]。豬背脂持油性(96.51%)顯著高于復乳凝膠的持油性(P<0.05),這主要是因為豬背脂中還含有蛋白質等其他成分,可以很好地與脂質結合。多糖添加濃度小于0.75%時,對復乳凝膠的持油性無顯著影響(P>0.05),隨著多糖濃度持續增加,其持油性顯著增強(P<0.05)。這可能是因為褐藻多糖可以與卡拉膠形成的三維網狀結構交聯,從而具有很好的水分和脂肪截留特性[20]。如此使產品具有更滑膩的口感,盡可能的減少在蒸煮加工過程中由于水分和脂肪減少而帶來的口感損失。

圖1 不同濃度水提多糖復乳凝膠脂肪替代物的持水持油性

2.1.2 不同濃度水提多糖對復乳凝膠脂肪替代物熱穩定性的影響 卡拉膠是從紅藻中提取出來的一種多糖類植物膠,實驗中所用海帶多糖是通過水提法從海帶中提取的一種多糖,兩者皆具有凝膠能力[21]。單獨的kappa型卡拉膠形成的是熱可逆凝膠,一般在70 ℃以上加熱就會慢慢熔化。如表3所示,不添加多糖時,卡拉膠無法經受高溫加熱。隨著海帶多糖添加量的增加,卡拉膠凝膠的熱穩定性顯著增強(P<0.05)。90 ℃加熱時,當多糖濃度達到1%,加熱10 min復乳凝膠無熔化跡象,隨后隨著加熱時間的延長,逐漸熔化。當溫度升為100 ℃時,1%的添加量也顯示出最好的熱穩定性(P<0.05),但由于溫度升高,其熱穩定性低于90 ℃。首先可能是因為褐藻膠本身是一種不可逆凝膠,其次可能因為褐藻膠與卡拉膠分子間相互作用,形成了更致密的三維空間結構,從而提高了復乳凝膠的熱穩定性。但添加量為1.25%時,90、100 ℃加熱,熱穩定性反而不如1%時好,這可能是因為多糖濃度增大,復乳的黏性也隨之增加,不利于凝膠體系的穩定,故穩定性下降。

表3 不同濃度水提多糖復乳凝膠脂肪替代物的熱穩定性

2.1.3 不同濃度水提多糖對復乳凝膠脂肪替代物質構的影響 脂肪替代物要在盡量保證不影響食物口感和質地的情況下,盡可能的減少脂肪含量,圖2和圖3表示了豬背脂和不同海帶多糖濃度的脂肪替代物的質構情況。從圖中可以看出,與豬背脂肪(C)相比,當海帶多糖添加量小于0.75%時,復乳凝膠與豬背脂肪硬度和粘聚性無顯著性差異(P>0.05),咀嚼性與彈性差異顯著(P<0.05)。當海帶多糖添加量大于0.75%時,多糖濃度對彈性差異影響不顯著(P>0.05),但硬度、粘聚性和咀嚼性均顯著降低(P<0.05)。這可能是因為高濃度的海帶多糖溶液黏度較大,不利于卡拉膠空間結構的形成,但添加量小于0.75%時,可很好的填充在卡拉膠形成的網絡結構中,故對復乳凝膠質構影響不顯著。因此,從整體上來看,卡拉膠復乳可以很好的模擬豬背脂肪的質構。

圖2 不同濃度水提多糖復乳凝膠脂肪替代物的硬度和咀嚼性

圖3 不同濃度水提多糖復乳凝膠脂肪替代物的彈性和粘聚性

2.2 不同脂肪替代度對雞肉腸理化性質的影響

2.2.1 不同脂肪替代度對雞肉腸水分和脂肪含量及蒸煮損失的影響 由圖4可知,脂肪替代物充分起到了替代脂肪的作用。隨著脂肪替代物含量的增加,香腸的脂肪含量顯著減少(P<0.05),這主要是由于脂肪替代物的脂肪含量非常低,僅有2.5%左右。與對照組相比,當脂肪替代度為15%時,脂肪含量減少29.04%;當脂肪替代度為45%時,脂肪減少量超過一半,為57.07%;當脂肪替代度為75%時,脂肪含量減少了83.09%,此時香腸的脂肪含量僅2.68%。根據美國食品藥品監督管理局和美國農業食品安全與檢測的標準,低脂肉制品的脂肪含量不高于10%[22]。由圖4可以看出,當脂肪替代度超過30%時,已經達到了要求。與此同時,隨著脂肪替代度的增加,水分含量也顯著增加(P<0.05)。這與Cofrades等[23]的研究結果一致,用作豬背脂替代物的雙重乳液是產品水分含量增加的主要原因。水分含量比較多,使得香腸鮮嫩多汁,這也彌補了由于脂肪減少而帶來的口感缺陷。

圖4 不同脂肪替代度雞肉腸的水分和脂肪含量及蒸煮損失

蒸煮損失取決于肉糜結合和保持水分的能力,而水膠體一般會增強肌肉類產品的水化和結合性能,從而在加工過程中減少蒸煮損失,同時提高產品產量[24]。在本研究中,隨著脂肪替代度的增加,香腸的含水量逐漸增加,但香腸的蒸煮損失無顯著變化(P>0.05),由此可見,香腸的保水能力得到了一定的改善。這可能是由于香腸中大部分都是雞胸肉,對持水性起著決定性的作用,從而使香腸口感幾乎不受脂肪減少的影響,肉質飽滿。

2.2.2 不同脂肪替代度對雞肉腸顏色的影響 香腸的顏色是評價香腸質量的一個重要指標,直接對感官刺激從而影響消費者對食物的喜好程度。不同脂肪替代物含量雞肉腸的L*、a*和b*值如表4所示。添加了脂肪替代物的雞肉腸的L*值顯著高于對照組(P<0.05),且隨著脂肪替代物含量的增加,L*值略有增加,這可能是由于膠體與固態脂肪相比表面更光滑,從而提高了反射率增加了光的亮度值,陳益春等[8]和Gao[25]等的研究結果均顯示,增加預乳化的脂肪替代物可提高香腸的亮度值。雞肉腸的a*值隨著替代物含量的增加逐漸減小,這主要取決于脂肪含量的減少,Wang等[26]用山茶油凝膠部分替代豬背脂,也發現隨著山茶油凝膠添加量的增加a*值逐漸降低。由于海帶多糖呈淡黃色,使得替代物的黃度值顯著高于豬背脂,因此,隨著替代物含量的添加,b*值也逐漸增加。

表4 不同脂肪替代度雞肉腸的顏色變化

2.2.3 不同脂肪替代度對雞肉腸持油性的影響 雞肉腸油脂的損失速率隨時間變化如圖5所示。隨著乙醚浸泡時間的延長,雞肉腸油脂的損失速率逐漸減小。15%脂肪替代度的油脂損失速率最大,這可能是因為少量的復乳凝膠不能很好地與肉體系蛋白緊密結合,因而油脂損失速率最大。對照組在60 min后油脂損失速率逐漸趨于平緩,說明油脂損失達到了最大值,而30%～75%替代度的香腸油脂損失速率均低于對照組,且隨著替代度的增加逐漸變小,并隨著時間增加逐漸趨于平緩,75%替代度的油脂損失速率最小。可能是因為復乳凝膠已經被很好的乳化,從而可以提高產品的乳化穩定性,使其具有很好的水和脂肪結合的能力,且在60%替代度時表現出最佳的水和脂肪結合能力。在Robert等[10]和Cofrades等[23]的研究中,植物油凝膠乳液均良好的改善了肉糜體系的結合性能。

圖5 不同脂肪替代度雞肉腸的保油能力

2.2.4 不同脂肪替代度對雞肉腸乳化穩定性的影響 乳液穩定性是指乳液抵抗其特性隨時間變化的能力。生產乳化肉制品的主要目標是建立一個穩定的結構并延長保持時間[9]。雞肉香腸樣品的乳化穩定性如圖6所示。由圖可知,添加脂肪替代物的香腸總可表達液體(TEF)和可表達脂肪(EFAT)均低于對照組,隨著脂肪替代度的增加,TEF和EFAT逐漸減小,在替代度達到60%時,逐漸趨于平緩。這與Esmaeel[16]的研究趨勢一致,用黃蓍膠部分替代肉類體系中的豬背脂,發現其TEF與EFAT含量均隨著膠體添加量的增加而顯著降低(P<0.05)。可能是由于乳液凝膠的添加可以與肉類系統中的蛋白更好的結合,表現出很好的乳化性,從而包裹住游離的脂肪,提高肉類體系保持水分和脂肪的能力,改善肉糜凝膠品質,減少營養損失[27]。因此可以通過增加復乳凝膠的添加量來提高香腸的乳化穩定性。

圖6 不同脂肪替代度雞肉腸的乳化穩定性

2.2.5 不同脂肪替代度對雞肉腸TPA的影響 脂肪的減少會對產品的質量和質地有很大的影響。不同脂肪替代物添加量香腸的質構結果如表5所示。與對照組相比,彈性無顯著變化(P>0.05),粘聚性顯著增加(P<0.05)。隨著替代物添加含量的增加,香腸的硬度和咀嚼性顯著增加(P<0.05),粘聚性無顯著變化(P>0.05)。Freire等[28]的研究表明,肉制品結構特性的差異主要取決于脂肪含量和脂肪替代物的類型以及油脂摻入方式,Cofrades等[23]的研究還表明雙乳液中親水性乳化劑的選擇對確定肉制品體系的質構特征也具有至關重要的意義。在本研究中,親水性乳化劑選擇了卡拉膠和酪蛋白酸鈉,它們可能作為復乳凝膠的重要成分,相互結合形成了更致密的網絡結構并引起質構的明顯變化。李倩倩[29]和陳益春等[8]的研究也有著相似的結果,這也進一步說明添加凝膠形式的脂肪替代物可為產品提供更大的強度。

表5 不同脂肪替代度雞肉腸的質構特性

2.2.6 不同脂肪替代度對雞肉腸感官的影響 感官是影響銷售品質最直接的標準。從表6中可以看出,感官評定小組成員對香腸的風味和總體接受性評價差異不顯著(P>0.05),替代度為15%和30%的總體接受性略低于對照組和其它替代度。30%與45%替代度的顏色評分與其他替代度相比，差異顯著(P<0.05),這可能是由于替代物是凝膠狀,不能完全與肉混合均勻,而使得替代物外觀和口感差異比較明顯,當替代度增加到60%和75%時,顏色評分逐漸接近對照組。對于組織狀態,添加脂肪替代物的香腸評分均高于對照組,且替代度高于45%時,組織狀態評分逐漸穩定,可能是由于添加了卡拉膠,肉制品質地有所改善。但總的來說,脂肪替代物的添加沒有給香腸感官帶來很大差異。Pintado等[3]、Camila等[30]和Poyato等[13]的研究也顯示了相同的結果,添加乳液凝膠后重新配制的豬背脂替代品對新鮮肉制品的感官特性(氣味、顏色、味道、硬度、多汁性等)沒有顯著差異。

表6 不同脂肪替代度雞肉腸感官評價表

3 結論

本實驗主要探討了0、0.25%、0.5%、0.75%、1.00%、1.25%的海帶水提多糖濃度對復乳凝膠作為脂肪替代物相關性質的影響,以及多糖復乳凝膠以0、15%、30%、45%、60%、75%替代度替代豬背脂對雞肉腸品質特性的影響。研究結果顯示,海帶多糖可以很有效的改善復乳凝膠的持水性、持油性和熱穩定性,且當添加量為1%時最好;當多糖添加量大于0.75%時,復乳凝膠的硬度和粘聚性逐漸降低,大于1.00%時,質構受到顯著影響。因此,選擇海帶多糖的添加量為1%最理想。隨著復乳凝膠添加量增大,雞肉腸的脂肪含量顯著降低,30%替代度時已達到低脂肉制品的要求,雞肉腸的持油性顯著增加,乳化穩定性提高,硬度和咀嚼性也逐漸升高,感官評定結果顯示,當替代度達到60%以上時,感官評分逐漸趨于對照組。綜合來看,60%的脂肪替代度效果最好。復乳凝膠作為脂肪替代物在雞肉腸中的應用,在盡量不影響產品質量的前提下,顯著降低了產品的脂肪含量,為脂肪替代物的進一步研究提供了理論依據。