竹筍膳食纖維結(jié)合預(yù)乳化植物油對(duì)低脂豬肉糜乳化穩(wěn)定性和流變學(xué)特性的影響

李可，李燕，劉俊雅，趙穎穎，劉驍，趙衛(wèi)東，白艷紅*

1(鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州，450001)2(河南省冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州，450001)

低溫乳化型肉制品深受消費(fèi)者的喜愛，加工過(guò)程不僅能保留原有營(yíng)養(yǎng)成分和良好風(fēng)味，而且產(chǎn)品細(xì)膩、緊實(shí)、富有彈性，例如博洛尼亞、法蘭克福香腸等產(chǎn)品[1]。該類型產(chǎn)品是由蛋白質(zhì)、脂肪、水、鹽以及其他添加物組成，其中脂肪在低溫乳化型肉制品加工中扮演著重要的角色。脂肪在熱加工過(guò)程中能夠穩(wěn)定肉糜蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性和保水性，同時(shí)賦予產(chǎn)品良好的風(fēng)味和口感[2-3]。但是脂肪的添加導(dǎo)致最終產(chǎn)品中含有過(guò)多的飽和脂肪酸和膽固醇[4]。攝入過(guò)多的飽和脂肪酸，容易增加患慢性疾病如高血壓、肥胖、心血管等的風(fēng)險(xiǎn)[5]。世界衛(wèi)生組織推薦，降低飲食中總脂肪攝入，建議總脂肪提供的能量占總能量的15%～30%[6]，隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的提高，開始逐步追求低脂肉制品[7]。此外，直接減少脂肪含量會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品容易出水和出油，降低產(chǎn)品的可接受度[8]。因此，肉類行業(yè)迫切需求脂肪替代品開發(fā)低脂健康肉制品，保證產(chǎn)品質(zhì)量，迎合消費(fèi)者需求。許多研究者在肉制品的生產(chǎn)過(guò)程中添加非肉蛋白、膠體、膳食纖維、改性油脂、和水等物質(zhì)代替動(dòng)物脂肪[1,9-10]。另一方面也有研究采用預(yù)乳化技術(shù)，即在脂肪/油混合物引入肉制品之前，先制備乳化形式的脂肪/油混合物，改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)或保水保油特性，并且有效降低飽和脂肪酸含量。預(yù)乳化液成分的油相一般是植物油，含有豐富的不飽和脂肪酸，利于人體健康；穩(wěn)定預(yù)乳化液的乳化劑一般使用非肉蛋白和多糖[11]。YOUSSEF等[12]研究預(yù)乳化菜籽油部分替代牛脂肪，大豆蛋白和乳清蛋白作為乳化劑，有效的減少香腸的質(zhì)量損失。趙穎穎等[13]采用超聲波處理預(yù)乳化液代替豬背脂加工低脂香腸，結(jié)果表明超聲的預(yù)乳化液在產(chǎn)品中比例越大，低脂香腸中的蒸煮損失越小，提高了產(chǎn)品的保水保油性。PELSER等[14]研究報(bào)道荷蘭式發(fā)酵香腸中高達(dá)20%的豬背脂被大豆分離蛋白預(yù)乳化亞麻籽油或菜籽油替代，預(yù)乳化液的添加不會(huì)影響產(chǎn)品的發(fā)酵和干燥。

膳食纖維被稱為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”，可以有效預(yù)防肥胖癥和糖尿病等疾病，并且可以作為功能型成分添加到肉制品中，改善其凝膠特性并降低脂肪含量，HENNING等[15]研究發(fā)現(xiàn)使用1%的菠蘿膳食纖維和水替代牛肉香腸中的豬背膘，增加了牛肉香腸的保水性、亮度等，降低了產(chǎn)品的pH和質(zhì)構(gòu)特性，但不會(huì)影響感官評(píng)定。ZHUANG等[16]研究肉糜中甘蔗膳食纖維的添加可以提高質(zhì)構(gòu)特性，并且降低肉糜制品中的膽固醇和脂肪含量。其中竹筍膳食纖維(bamboo shoot dietary fiber，BSDF)作為一種膳食纖維，具有類似的保水保油性質(zhì)[17]。另一方面，BSDF來(lái)源于竹筍的副產(chǎn)物，能夠提高資源的利用率。研究表明相對(duì)大豆膳食纖維和米糠膳食纖維，竹筍膳食纖維的膨脹性、持水性、持油性和吸附能力等物化性質(zhì)較好[18]。目前，BSDF已應(yīng)用到面粉和冷凍面團(tuán)、果膠和果醬中[19-22]。BSDF可以作為油炸魚丸和中式香腸良好的脂肪替代物和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑[23-24]。李可等[25]已研究發(fā)現(xiàn)添加BSDF可以顯著改善豬肉鹽溶性蛋白的凝膠特性和保水性，使形成凝膠的微觀結(jié)構(gòu)更加均勻致密。

目前鮮有研究報(bào)道BSDF結(jié)合預(yù)乳化技術(shù)對(duì)肉糜品質(zhì)的影響，本研究旨在評(píng)估BSDF結(jié)合預(yù)乳化技術(shù)對(duì)低脂豬肉糜的乳化穩(wěn)定性、色澤、脂肪、總能量、流變學(xué)特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響，為開發(fā)健康和可接受度高的低脂乳化型肉制品提供理論參考和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

BSDF，浙江耕盛堂生態(tài)農(nóng)業(yè)，樣品真空冷凍干燥24 h，經(jīng)過(guò)超微粉碎后過(guò)100目篩保證樣品粒徑均一。

豬后腿肉、豬背膘、金龍魚大豆油、食鹽、糖、白胡椒粉，鄭州市丹尼斯超市，剔除結(jié)締組織及多余脂肪的豬后腿肉和豬背膘分別用絞肉機(jī)(SZ-22A)絞碎，真空包裝，每袋質(zhì)量1.0 kg，儲(chǔ)存于-20 ℃的冰箱，貯藏時(shí)間低于14 d。

多聚磷酸鹽，鄭州裕和食品添加劑有限公司；酪蛋白酸鈉，蒙牛乳業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SZ-22A絞肉機(jī),廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；XHF-D高速分散器(內(nèi)切式勻漿機(jī))，寧波新芝生物科技股份有限公司；GM200刀式研磨儀,德國(guó)RETSCH公司；高速攪拌器,德國(guó)IKA公司； Ci6X 分光光度儀,美國(guó)愛色麗有限公司；Discovery 流變儀,美國(guó)TA儀器公司；JSM-6490LV 掃描電鏡,日本JEOL公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 預(yù)乳化液的制備

根據(jù)ZHUANG等[16]的方法，并稍加修改。1 g酪蛋白酸鈉與8 g冰水混合，混合物在1 500 r/min轉(zhuǎn)速下均質(zhì)2次，間隔30 s，每次1 min。將10 g大豆油緩慢倒入均質(zhì)后的混合溶液，10 000 r/min均質(zhì)3次，間隔30 s，每次1 min，制備的預(yù)乳化液于4 ℃儲(chǔ)存。

1.3.2 低脂豬肉糜的制備

將冷凍的豬后腿肉置于4 ℃冰箱解凍12 h，3組肉糜制作的配方及加工步驟參考已有文獻(xiàn)報(bào)道[26-27]，并加以修改。先將50 g豬后腿肉與10 g冰水混合，1 500 r/min斬拌30 s。然后加入食鹽、糖、白胡椒粉、多聚磷酸鹽、冰水和BSDF(添加含量如表1所示)混合斬拌30 s(1 500 r/min)。之后加入豬背膘、預(yù)乳化液和剩余冰水1 500 r/min斬拌30 s，停歇3 min，最后3 000 r/min斬拌1 min，斬拌肉糜溫度不超過(guò)10 ℃。稱取約40 g低脂豬肉糜于50 mL密封離心管中，離心除去樣品中的空氣，密封離心管置于80 ℃水浴鍋中加熱30 min。然后冷卻至室溫，樣品于4 ℃冰箱儲(chǔ)存12 h，測(cè)定低脂豬肉糜的色澤和微觀結(jié)構(gòu)。

表1 BSDF結(jié)合預(yù)乳化液替代豬背膘制作豬肉糜的配方 單位：g/100g

1.3.3 乳化穩(wěn)定性

根據(jù)KANG等[27]的方法，并稍加修改。取斬拌好的肉糜約30 g于50 mL密封離心管中，總質(zhì)量為m1，離心管質(zhì)量為ma，離心除樣品中的氣泡，密封的離心管置于80 ℃水浴鍋中加熱30 min。加熱完后立即打開密封蓋，用濾紙擦拭離心管表面的水分，在25 ℃將離心管倒置在培養(yǎng)皿上60 min，培養(yǎng)皿質(zhì)量為mb，釋放滲出物熟肉糜質(zhì)量為m2，滲出物表征樣品的總汁液損失(total released，TR)，計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

水分損失(water released，WR)是將含有滲出物的培養(yǎng)皿在105 ℃加熱16 h，稱量加熱蒸發(fā)水分的殘留物和培養(yǎng)皿質(zhì)量為m3，水分損失的計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

脂肪損失(fat released，F(xiàn)R)是總汁液流失與水分流失的差值(忽略其他微小的蛋白質(zhì)或鹽成分)。

1.3.4 色澤

取出4 ℃冰箱儲(chǔ)存的低脂熟豬肉糜，室溫放置30 min。使用便攜式色差計(jì)測(cè)量樣品(厚0.5 cm的圓柱低脂熟豬肉糜)的色澤，記錄樣品的L*值、a*值和b*值，并依據(jù)根據(jù)測(cè)量的L*、a*和b*3個(gè)數(shù)值計(jì)算白度值，計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

1.3.5 脂肪和總能量

根據(jù)GB 5009.6—2016測(cè)定低脂豬肉糜的脂肪含量，稱取5 g樣品于濾紙筒內(nèi)，將濾紙筒放入索氏抽提器的抽提筒內(nèi)，連接已干燥至恒重的接收瓶，質(zhì)量為m1，添加容積的2/3無(wú)水乙醚于瓶中，水浴加熱，使無(wú)水乙醚進(jìn)行不斷回流抽提，抽提10 h，提取結(jié)束取下接收瓶，回收并蒸干瓶?jī)?nèi)溶劑，再于(100±5) ℃ 干燥 1 h，放干燥器內(nèi)冷卻 30 min后稱量，重復(fù)以上操作直至恒重(m2)，得到樣品的脂肪含量，計(jì)算如公式(4)所示，并依據(jù)GB/Z 21922—2008脂肪和總能量換算系數(shù)計(jì)算總能量值。

(4)

1.3.6 流變學(xué)特性

根據(jù)朱東陽(yáng)等[11]的方法，并稍加修改。使用動(dòng)態(tài)流變儀在熱誘導(dǎo)膠凝過(guò)程中連續(xù)監(jiān)測(cè)生肉糜的動(dòng)態(tài)流變特性。測(cè)試參數(shù)：采用40 mm平板夾具，上下夾距0.5 mm，應(yīng)變0.5%，頻率0.1 Hz，25 ℃平衡樣品10 min，溫度設(shè)置為25～85 ℃，速度1 ℃/min。用硅油密封夾具縫隙，防止水分蒸發(fā)。

參考趙穎穎等[28]的方法，并進(jìn)行適當(dāng)修改測(cè)定生肉糜的黏度。測(cè)試參數(shù)：采用40 mm平板夾具，上下夾距0.5 mm，應(yīng)變0.5%，頻率0.1 Hz，剪切速率0.1～1 000 s-1。記錄初始剪切速率的黏度值。

1.3.7 掃描電鏡

根據(jù)李可等[25]的方法，并稍加修改，利用掃描電鏡觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。取出4 ℃冰箱儲(chǔ)存低脂熟豬肉糜，室溫放置30 min。樣品被切成體積為1 mm×1 mm×1 mm的小塊，將小塊樣品置于2.5%(體積分?jǐn)?shù))的戊二醛溶液，固定樣品12 h(4 ℃)，磷酸緩沖液(0.1 mol/L，pH 7.0)漂洗樣品3次，每次漂洗15 min，漂洗過(guò)后采用乙醇對(duì)樣品進(jìn)行脫水，脫水后的樣品冷凍干燥，鍍金觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次，數(shù)據(jù)表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。用軟件SPSS v.21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，多重比較為Duncan′s方法，P<0.05時(shí)表示不同處理組間顯著差異；采用軟件Origin 8.5繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低脂豬肉糜的乳化穩(wěn)定性

乳化穩(wěn)定性反映肉糜結(jié)合和保持水分的能力，表征肉制品品質(zhì)。表2所示是BSDF結(jié)合預(yù)乳化液生產(chǎn)的低脂豬肉糜的乳化穩(wěn)定性(總汁液損失、水分損失和脂肪損失)變化，未添加BSDF和預(yù)乳化處理的C組的總汁液損失和水分損失數(shù)值顯著高于PE組(P<0.05)，表明預(yù)乳化液替代動(dòng)物脂肪可降低豬肉糜在加熱過(guò)程中的總汁液損失、水分損失和脂肪損失。預(yù)乳化液替代豬背脂，減小脂肪球顆粒，從而使脂肪球均勻的分布在蛋白質(zhì)基質(zhì)，包裹更多的脂肪球，加熱過(guò)程中抑制水分和脂肪流動(dòng)。這與陳益春等[29]研究結(jié)果一致，即植物油預(yù)乳狀液替代豬脂肪可以提高法蘭克福香腸的乳化穩(wěn)定性。隨著BSDF添加，相對(duì)于PE組，PE-DF2組的總汁液損失和水分損失顯著減小(P<0.05)，脂肪損失在數(shù)值上稍高于PE組，但差異不顯著(P>0.05)，可能是由于BSDF自身的保水保油性質(zhì)。梁雯雯等[30]研究發(fā)現(xiàn)0%～1.5%濃度可溶性褐藻膳食纖維可以降低低鹽鰱魚肉糜蒸煮損失，并且提高凝膠持水力。

表2 低脂肉糜的乳化穩(wěn)定性 單位：%

2.2 低脂豬肉糜的色澤

由表3可知3組豬肉糜的亮度、紅度、黃度和白度的變化，與C組相比，添加預(yù)乳液化的PE組的L*值顯著增加(P<0.05)，a*值顯著降低(P<0.05)。這可能是因?yàn)橛团c肌肉蛋白和水混合后形成的乳狀液引起了光的散射，從而使高脂肪含量的豬肉糜顏色暗淡[31]。ZHUANG等[16]的研究也表明與對(duì)照組相比，預(yù)乳化的芝麻油可以增加肉糜的亮度值，降低紅度。隨著BSDF的添加，PE-DF2組與C組相比，a*值和b*值顯著增加(P<0.05)，亮度沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)，白度值隨之降低，可能是BSDF自身的顏色造成的。

表3 低脂肉糜的色澤Table 3 Color of lower-fat meat batter

2.3 低脂豬肉糜的脂肪含量和能量

由表4可知PE與PE-DF2兩組的能量均顯著低于C組(P<0.05)，說(shuō)明預(yù)乳化液和BSDF結(jié)合預(yù)乳化液均可有效降低豬肉糜脂肪含量和總能量。此外PE-DF2和PE兩組的產(chǎn)品總能量和脂肪含量相似，沒(méi)有明顯的變化。說(shuō)明竹筍膳食纖維的添加提供了微小的一部分能量，這可能和原料是BSDF有關(guān)系，但是PE-DF2組中含有更多的對(duì)人體有益的成分——膳食纖維。ZHUANG等[16]研究結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)一致，單獨(dú)的預(yù)乳化液可以降低的熟肉糜的脂肪含量，且添加蔗糖膳食纖維和預(yù)乳化液有一樣的效果?？傊?，BSDF結(jié)合預(yù)乳化液不僅能夠降低豬肉糜的脂肪含量和總能量，而且能夠?yàn)楫a(chǎn)品提供更多的功能型營(yíng)養(yǎng)成分。

表4 低脂肉糜的脂肪含量和總能量Table 4 Fat content and total energy of lower-fat meat batter

2.4 低脂豬肉糜流變學(xué)特性

黏度可以衡量肉類蛋白乳液的抗流動(dòng)性或抗內(nèi)摩擦力[32-33]。黏度和剪切速率繪制的曲線如圖1所示，3組處理組的黏度值隨剪切速率增大而減小，典型的剪切稀釋行為。與C組相比，添加預(yù)乳化液的PE組初始黏度明顯下降，從247.52 Pa·s下降到215.94 Pa·s，說(shuō)明預(yù)乳化液的添加降低了低脂豬肉糜的黏度[34]，這可能是由于預(yù)乳化液中含有大量的水(42.11%)，稀釋了整個(gè)肉糜體系。而BSDF結(jié)合預(yù)乳化液膳食纖維組(PE-DF2)初始黏度高于C組和PE組，表明了BSDF不僅能夠彌補(bǔ)預(yù)乳化液所造成的黏度下降，還能夠提高低脂豬肉糜體系的黏度?？赡苁怯捎贐SDF可以作為增稠劑添加在肉制品中，改善低脂豬肉糜的黏度。ZHAO等[34]研究發(fā)現(xiàn)添加再生纖維素增強(qiáng)肉糜乳化模型的黏度，表現(xiàn)出剪切稀釋行為。不僅如此，YAPAR等[35]研究表明，乳狀制品初始黏度的增加有助于提高產(chǎn)品的彈性和持水性。

圖1 低脂肉糜的黏度Fig.1 Viscosity of lower-fat meat batters

圖2 低脂肉糜的儲(chǔ)能模量(G′)Fig.2 Dynamic storage modulus of lower-fat meat batters

圖2所示是3組低脂豬肉糜在升溫過(guò)程中儲(chǔ)能模量G′的變化曲線圖，升溫過(guò)程中變化趨勢(shì)一般分為3個(gè)階段。第一階段，在25～47 ℃時(shí)，G′緩慢下降，這可能是被乳化包埋在豬肉糜基質(zhì)中的豬背脂顆粒在加熱過(guò)程中融化造成的，張雪花等[36]在研究結(jié)冷膠對(duì)豬肉糜凝膠特性的影響中發(fā)現(xiàn)在20～45 ℃時(shí)，豬背脂的融化可能導(dǎo)致了G′的降低，與本研究相似；第二階段是47～53 ℃，此時(shí)G′出現(xiàn)快速下降，溫度導(dǎo)致了肌球蛋白尾部變性，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部發(fā)生變化，破壞第一階段初步形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；第三階段是53～85 ℃，G′急劇上升，此時(shí)的肌球蛋白完全變性，肉糜中蛋白質(zhì)的聚集程度增加，并發(fā)生交聯(lián)形成更加穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[37-38]。動(dòng)態(tài)流變學(xué)特性中儲(chǔ)能模量(G′)表示微觀結(jié)構(gòu)中由彈性變形量變化而引起的能量變化。在加熱過(guò)程中，PE組、PE-DF2組的G′值均高于C組，這說(shuō)明預(yù)乳化液和BSDF結(jié)合預(yù)乳化液均可以明顯改善低脂豬肉糜凝膠特性。在加熱過(guò)程中，預(yù)乳化液中大豆油可以與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用形成不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)，隨著溫度的進(jìn)一步升高，在肉糜體系中這種脂肪和蛋白質(zhì)相互作用形成永久性蛋白，并隨著包被的脂肪球膜的破壞而發(fā)生聚集，增強(qiáng)肉糜凝膠的彈性[39]。另外，膳食纖維自身有較強(qiáng)的保水性，導(dǎo)致部分肉蛋白脫水和相互作用，也有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成[40]。

2.5 低脂豬肉糜微觀結(jié)構(gòu)

圖3所示是低脂豬肉糜凝膠在500倍和2 000倍視野下觀察到的掃描電鏡圖。熱致肉糜凝膠的微觀結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則和多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，C、PE和PE-DF2三組的微觀結(jié)構(gòu)顯著不同， C組中水通道交叉在整個(gè)肉糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，水通道對(duì)凝膠的相互作用有負(fù)面的影響。添加預(yù)乳化液的PE組的微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)于C組的微觀結(jié)構(gòu)較為光滑，且水通道交叉程度減小，可能是由于PE組的不飽和脂肪酸成分較高，不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)相對(duì)飽和脂肪酸靈活，有利于脂肪與界面上的蛋白質(zhì)相互作用。另外，植物油經(jīng)過(guò)乳化后粒徑小于動(dòng)物脂肪，更容易分散于蛋白質(zhì)凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，脂肪嵌入肌原纖維蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定乳化型肉制品[41]。相對(duì)C組和PE組，PE-DF2組的微觀結(jié)構(gòu)更加緊湊和均勻，形成獨(dú)立的水腔并均勻分布在凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表明2% BSDF結(jié)合預(yù)乳化液可以形成更加穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與流變特性結(jié)果相一致。并且與ZHUANG等[42]研究結(jié)果一致，掃描電鏡和石蠟切片結(jié)果表明添加2%不溶性膳食纖維的肌原纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均一且致密，有效提高肌原纖維蛋白的凝膠特性。

a-500倍C組；b-500倍PE組；c-500倍PE-DF2組；d-2 000倍C組；e-2 000倍PE組；f-2 000倍PE-DF2組圖3 低脂肉糜凝膠的掃描電鏡圖Fig.3 Scanning electron micrographs of cooked lower-fat meat batter

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，BSDF協(xié)同預(yù)乳化技術(shù)可以顯著改善乳化肉制品的乳化穩(wěn)定性和流變學(xué)特性，同時(shí)降低了產(chǎn)品的脂肪含量和總能量，為改善低溫乳化型肉制品的乳化品質(zhì)和BSDF及預(yù)乳化技術(shù)在肉制品加工中的應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。