復合黏合劑對兔肉排重組過程中理化特性的影響

陳茹，曾令英，李洪軍,2，王春幸，賀稚非,2*

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400715)

兔肉具有極高的營養價值，其營養組成符合現代飲食理念，深受消費者的喜愛[1]。但由于兔子體型較小且骨頭較多，在加工過程中不可避免地會產生一定量的碎肉，造成了極大的損失。近年來，重組肉在肉制品行業的發展受到越來越多的關注，重組肉是將多余的碎肉合理利用起來，并通過一些技術手段改善產品的外觀、結構、風味等品質，使其營養價值和感官特性達到消費者的需求。鑒于此，將生產過程中不能被利用的兔肉進行重組制成肉制品，不僅能滿足人們對營養的需求，還可以提高兔肉利用率。

由于重組肉通常是將不同種類的肉制成肉糜后再重新組合，因此，相較于傳統肉制品來說，重組肉的持水力和質構特性等品質特性相對較差。鑒于此，工業生產中通常使用黏合劑去改善重組肉制品的品質。黏合劑可以在非熱條件下促進蛋白質之間的交聯，既避免了因熱處理所引起的營養流失和肌肉成分氧化等不良現象，又賦予重組肉制品良好的質地和黏合特性。CANTO等[2]以添加了轉谷氨酰胺酶(transglutaminase，TGase)的重組牛肉排為實驗組，以未添加TGase為對照組，發現添加TGase后重組牛肉排的彈性和黏度值得到明顯提高。雖然以微生物產生的TGase作為黏合劑應用研究較多，但由于其成本高，不適合大規模生產[3]，因此，尋找新型黏合劑成為一種趨勢。葡萄糖酸-δ-內酯可以促進酸誘導的肌原纖維蛋白凝膠的形成，常被作為凝固劑、酸化劑以及品質改良劑應用于食品領域，但由于單獨過量添加可能造成水分的流失，因此葡萄糖酸-δ-內酯不適合單獨添加到肉制品中[4-5]。β-葡聚糖是由葡萄糖單體組成的水溶性多糖，在一定分子質量和分子結構的條件下，β-葡聚糖具備較好的黏度和凝膠特性[6-7]，在食品中常常被用作增稠劑。另外，有研究表明，β-葡聚糖能提高肉糜制品的保水性，并具有保護脂肪、促進凝膠形成的作用[8]。酪蛋白酸鈉是一種鹽溶性蛋白，在一定條件下，它能促進肌原纖維蛋白凝膠的形成，從而改善肉制品的質地[9]。由此可見，β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉、葡萄糖酸-δ-內酯和卡拉膠等可以作為黏合劑單獨或復合使用，應用于重組肉的生產。然而，在目前的研究中，將β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉和葡萄糖酸-δ-內酯按照一定比例配成復合黏合劑的研究未見報道。

本課題組根據前期工藝優化的結果，得到重組兔肉排最佳的復合黏合劑配方為：0.86%β-葡聚糖，1.5%酪蛋白酸鈉以及0.25%葡萄糖酸-δ-內酯(均為質量分數)。鑒于此，該試驗以伊拉兔后腿碎肉為原料，配比一定比例的豬肉制作重組兔肉排，探討重組兔肉排在重組24 h內基本理化特性、凝膠強度、流變學特性以及微觀結構的變化，并對復合黏合劑在重組過程中的作用機理進行研究，以期為黏合劑在重組兔肉排的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

伊拉兔，購于重慶市阿興記食品有限公司，屠宰后取后腿肉，封裝于聚乙烯自封袋中，放于取樣箱快速運回實驗室，待肉排酸后放于-18 ℃冰箱中冷凍貯藏備用；豬肋條肉，購于重慶北碚天生路永輝超市。

復合磷酸鹽，購于河南巧手食品添加劑有限公司；β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉、葡萄糖酸-δ-內酯、紅曲紅，購于河南三化生物科技有限公司；大豆分離蛋白、谷氨酰胺轉氨酶，購于河南千志商貿有限公司；其他化學試劑均為國產分析純，購于成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

5810型臺式高速離心機，德國Eppendorf 公司；CM-21型斬拌機，西班牙Mainca 公司；Avanti J-301型高速冷凍離心機，美國貝克曼庫爾特公司；XHF-D型高速分散器，寧波新芝生物科技股份有限公司；ZWY-2102C型恒溫培養振蕩器，上海智城分析儀器制造有限公司；PB-10型酸度計，賽多利斯科學儀器有限公司；DHR-1型流變儀，美國TA公司；JSM-7800F型掃描電子顯微鏡，日本電子株式會社；CT-3型物性分析儀，美國Brookfield公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 基礎配方

原料為100 g的兔肉和豬肉的混合肉糜(兔肉與豬肉質量比為4∶1)，輔料添加配比為大豆分離蛋白2%，食鹽2%，復合磷酸鹽0.3%，谷氨酰胺轉氨酶0.5%(酶活100 U/g)，紅曲紅0.006%(均為質量分數)；黏合劑配方為β-葡聚糖0.86%，酪蛋白酸鈉1.5%，葡萄糖酸-δ-內酯0.25%(均為質量分數)。

1.3.2 重組兔肉排的制備

重組兔肉排的制備工藝：

原料兔肉、豬肉在1～4 ℃解凍過夜，攪碎成肉糜→肉糜和輔料混合，加入一半水混合3 min→加入復合黏合劑后，加入另一半水斬拌混合3 min→通過3.5 mm 篩板(6目篩子)，得到均勻混合物→用餡餅制作器下壓成型→聚乙烯自封袋密封→在4 ℃下儲存24 h→低溫重組后置于-18 ℃中保存備用。

1.3.3 基本成分的測定

水分、灰分、脂肪和蛋白質含量的測定：分別參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[10]、GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》[11]、GB 5009.5—2016《食品中粗蛋白的測定》[12]、GB 5009.6—2016《食品中粗脂肪的測定》[13]。

1.3.4 pH的測定

根據GB 5009.237—2016[14]稍作修改。稱取7.5 g KCl于1 000 mL 容量瓶中，加水溶解，用水稀釋至刻度。稱取2.5 g肉樣剪碎，加入25 mL KCl溶液，10 000 r/min條件下均質處理，將電極插入均質液中，待數字變化穩定后讀數。每個樣品測定3次，結果取平均值。

1.3.5 凝膠強度的測定

凝膠強度的測定根據孫鐘雷[15]的方法，稍作修改。采用物性分析儀測定樣品的凝膠硬度。儀器參數設置如下：測量長度10 mm，圓柱直徑20 mm，形變7 mm，始發點負載4 g，測試速度1.00 mm/s，探頭TA5。

1.3.6 流變特性的測定

參考王亞娜[16]的方法，稍作修改。儀器校準后，將肉糜樣品置于流變儀的平臺，采用夾具直徑為50 mm平行板，間距為1 000 μm，在振蕩模式及1%應變的線性黏彈性線性區域內分別進行動態頻率掃描測試和動態溫度掃描測試。動態溫度掃描首先取適量重組兔肉排樣品置于測試平臺上，涂布均勻，趕走氣泡并小心刮走夾具外多余樣品，其測定參數為：狹縫設置為0.5 mm，頻率為1 Hz，應變為1%，樣品從20 ℃線性升溫至85 ℃，記錄肉糜的儲能模量(G′)隨溫度升高的變化情況。

1.3.7 質構的測定

根據白登榮[17]的方法適當修改。制備好的樣品從4 ℃條件下取出放于室溫下靜置30 min，放入蒸煮袋中，放于水浴鍋加熱使樣品中心溫度達到80 ℃，取出肉塊，冷卻至室溫，將待測樣品置于測定臺上放好，用物性分析儀對肉塊進行測定。測定參數設置如下：探頭類型：P/36R；測前速度：5 mm/s；測中速度：1 mm/s；測后速度：1 mm/s；下壓距離：7 mm；觸發點負載：5.0 g，觸發類型：Auto；數據攫取速率：200 Hz；停留時間：5 s；循環次數：2次。每個試樣測定3次，結果取平均值。

1.3.8 微觀結構的觀察

參考李少博[18]的方法將煮熟的重組兔肉排凝膠切成2～5 mm的立方體，用4 ℃的體積分數為2.5%的戊二醛溶液15 mL固定24 h，然后用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖鹽水(pH 6.8)洗滌3次，每次10 min。將凝膠樣品在50%、70%、80%、90%和100%(體積分數)乙醇中脫水10 min，連續3次。用V(100%乙醇)∶V(叔丁醇)=1∶1置換15 min后，將凝膠樣品真空冷凍干燥24 h。使用掃描電子顯微鏡在5 000×放大倍數，5 kV的加速電壓下觀察兔肉排凝膠的微觀結構。

1.4 數據處理

所有數據使用SPSS 22.0軟件進行顯著性分析，P<0.05為顯著，P>0.05為不顯著。結果運用Origin 8.6軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 復合黏合劑對重組兔肉排組成成分的影響

由表1可知，在重組的12 h內處理組兔肉排水分含量顯著低于對照組(P<0.05)，這可能是由于在黏合初期，復合黏合劑的加入使細胞滲透壓增大，導致兔肉排失水；而在12 h后處理組與對照組的水分含量不存在顯著性差異(P>0.05)，這可能是與對照組水分含量下降有關。總的來看，對照組水分含量隨重組時間的延長整體呈現下降趨勢，處理組水分含量較為穩定，可能是由于高黏度的β-葡聚糖和酪蛋白酸鈉形成的網絡狀結構吸收了周圍水分子，從而增強了兔肉排的保水性[19]。

加入復合黏合劑后兔肉排蛋白質含量顯著高于對照組(P<0.05)，但重組時間對蛋白質無顯著影響(P<0.05)，這可能是加入的酪蛋白酸鈉貢獻了蛋白質含量占比，這也表明酪蛋白酸鈉可以作為一種蛋白質的營養補充劑加入到肉制品中[20]。

在脂肪的測定中可以看到，脂肪含量不受重組時間的影響(P>0.05)，但受到復合黏合劑添加的影響。在處理組中脂肪含量顯著低于對照組(P<0.05)，這可能是由于β-葡聚糖和酪蛋白酸鈉的添加使重組肉的脂肪含量占比降低。

在重組的24 h內，對照組和處理組灰分的含量沒有發生顯著變化(P>0.05)。但加入復合黏合劑后處理組的灰分含量顯著高于對照組(P<0.05)，這可能是酪蛋白酸鈉的添加增加了兔肉排中無機鹽的含量。

表1 對照組和處理組兔肉排的組成成分分析表

2.2 復合黏合劑對重組兔肉排pH和凝膠強度的影響

2.2.1 pH

pH是評估肉制品品質的關鍵指標，與肉制品的色澤、嫩度和風味等品質的變化存在一定的相關性[21]。如圖1所示，在0 h時，處理組兔肉排的pH顯著低于對照組(P<0.05)，這可能是因為加入了呈酸性的葡萄糖酸-δ-內酯，故導致體系的pH下降。在重組過程中，處理組兔肉排的pH總體維持在5.87～5.91，表明重組時間對處理組pH的影響不顯著(P>0.05)；而對于對照組來說，隨著重組時間的延長，其pH顯著降低(P<0.05)。產生這種現象的原因可能是在處理組中，葡萄糖酸-δ-內酯的添加對微生物活性和蛋白質降解具有一定抑制作用，減少了微生物產酸和蛋白質降解產酸的程度，所以其pH值相對穩定[22]。CHUN等[4]研究也表明，葡萄糖酸-δ-內酯在一定程度上可抑制微生物的活性，減少了微生物產酸的程度。而在對照組中，隨著重組時間的延長，蛋白質被分解成氨基酸，氨基酸脫氨作用生成α-酮酸等酸性物質，從而導致pH下降[23]；此外，微生物在厭氧條件下可以分解肉排中的糖和淀粉等碳水化合物，無氧呼吸過程中生成的乳酸、醋酸等有機酸也會導致pH下降[24]。

圖1 重組過程中對照組和處理組兔肉排的pH變化

2.2.2 凝膠強度

凝膠強度是指凝膠崩裂或斷裂時單位面積所受的力，反映凝膠內部結構的堅實程度[25]。如圖2所示，在處理組中，凝膠強度在0～12 h顯著增加(P<0.05)，在24 h基本保持不變(P>0.05)。而對于對照組來說，雖然凝膠強度在重組前期(0～6 h)和重組后期(16～24 h)也呈現顯著增加趨勢(P<0.05)，但在整個重組過程中，對照組的凝膠強度始終顯著低于處理組(P<0.05)。有研究指出[26]，凝膠強度與多糖的添加量成正比，因此，在處理組中，β-葡聚糖與蛋白質在重組過程中的相互作用會促進穩定的高分子化合物的形成，進而增強了兔肉排在重組過程中的凝膠強度。

2.3 復合黏合劑對重組兔肉排質構特性的影響

由表2可知，重組兔肉排的質構特性顯著受到復合黏合劑的影響。在重組的24 h內，對照組和處理組兔肉排的硬度均顯著增大(P<0.05)，且處理組兔肉排的硬度的顯著高于對照組(P<0.05)。這可能是由于在重組的過程中，凝膠網絡結構的形成使硬度增大，而對于處理組來說，酪蛋白酸鈉的加入增強了蛋白質之間的交聯，導致肉排表面結構緊湊而堅硬；此外，β-葡聚糖是水溶性纖維，可以與水形成穩定的網絡結構，導致整個體系自由水含量下降，從而提高了重組肉排的硬度[5]。對于彈性、內聚性、膠著性和咀嚼性來說，復合黏合劑的添加能使兔肉排膠著性和咀嚼性顯著增加(P<0.05)，彈性和內聚力顯著降低(P<0.05)；隨著重組時間的變化，處理組中的彈性、內聚性、膠著性和咀嚼性不受重組時間的影響(P>0.05)，而在對照組中，重組兔肉排的彈性、內聚性、膠著性和咀嚼性隨著重組時間的延長呈現不規律的顯著性差異(P<0.05)。這種不規律的差異可能是多次重復試驗所造成的，因此，這同時也表明復合黏合劑的加入能更好地維持重組兔肉排最初的質構特性，這與曹瑩瑩等[27]的研究一致。

圖2 重組過程中對照組和處理組兔肉排凝膠強度的變化

表2 重組過程中兔肉排質構特性變化

2.4 復合黏合劑對重組兔肉排流變特性的影響

2.4.1 頻率掃描

如圖3所示，在相同的振蕩頻率下，隨著重組時間的延長，兔肉的儲能模量G′呈增長趨勢。重組過程使肉糜中蛋白質發生交聯，肉糜蛋白分子之間形成比較穩定的凝膠網絡結構，從而促使肉糜剪切應力τ增加，導致儲能模量G′上升[28]。對照組與處理組類似，但儲能模量顯著低于處理組，這可能是由于加入的黏合劑使處理組體系變稠，李可等[29]的研究也表明，β-葡聚糖可促使其纖維結構中親水基團與水結合，促使蛋白質之間發生交聯，形成穩定的三維網絡結構，增強蛋白質凝膠的流變特性。

a-對照組；b-處理組

2.4.2 動態溫度掃描

吳滿剛[30]在對肌原纖維蛋白的加熱過程中，發現儲能模量變化一共經歷3個過程，分別為：“gel setting”、“gel weakening”和“gel strengthening” 3個區域。25～50 ℃，即“gel setting”區，由于低溫區域肌球蛋白頭部發生結合，蛋白分子之間交聯，通過氫鍵作用初步形成蛋白質分子網絡結構，導致儲能模量G′緩慢增加；50～60 ℃，即“gel weakening”區，儲能模量G′呈現出明顯的降低趨勢，可能是因為肌肉中內源性蛋白水解酶在此區域有較高活性，可將蛋白質水解，也可能是肌動蛋白-肌球蛋白網絡結構的解離和肌球蛋白尾部的變性，導致肌球蛋白的頭部結合部位崩潰瓦解[31]，或者溫度的升高使初步形成蛋白網狀結構的氫鍵因加熱受到破壞。60～90 ℃，即“gel strengthening”區，使初步形成蛋白網狀結構的蛋白之間通過頭部二硫鍵和疏水相互作用聯結，尾部的橫向連接等方式發生聚集和其他變性蛋白的沉積，形成富有高度黏彈性的凝膠網絡結構，從而促使G′急劇增加。

如圖4所示，可以看到隨著重組時間的增加，重組兔肉排儲能模量都呈現增加的趨勢。處理組的重組兔肉排在開始加熱之前的儲能模量明顯高于對照組，且儲能模量在20～25 ℃有所降低。處理組兔肉排的第1個G′峰值在50～51 ℃，而對照組的第1個G′峰值大致在49 ℃出現。試驗表明，處理組兔肉排的第1個G′峰有明顯滯后的現象，說明加入了復合黏合劑可能改變了肌球蛋白的二級結構或空間構象。在55 ℃時對照組和處理組兔肉排的G′開始迅速增加，在75～85 ℃出現第2個峰。處理組兔肉排的G′峰值出現在75 ℃左右，對照組G′的峰值出現在接近80 ℃的位置，而后2組的G′隨著溫度上升顯著下降。這可能是由于高溫使聚集交聯的蛋白質分子之間再次解鏈[32]，導致G′升高后再降低。在振蕩溫度掃描過程中，處理組兔肉排的G′顯著高于對照組，這表明加入黏合劑后的重組兔肉排的黏彈性和凝膠網絡完整度要優于對照組，但在高溫時的熱穩定較差。

a-對照組；b-處理組

2.5 復合黏合劑對重組兔肉排微觀結構的影響

圖5所示為兔肉排在重組過程中微觀結構變化，可以發現其在網絡的完整性、密度以及均勻程度方面具有明顯的肉眼可見的結構差異。在前12 h內對照組和處理組中兔肉排的微觀結構呈現疏松到緊密的趨勢，肉糜的縫隙逐漸縮小，孔徑也更加均勻。隨著重組時間的繼續增加，在18 h時，對照組中這種緊密均勻的結構開始瓦解，肉排縫隙開始變大，在24 h時縫隙繼續變大，并且出現聚集結塊現象；相反，在處理組中，肉排在18和24 h時仍能較好地維持緊密均勻的結構。結果表明，復合黏合劑的更好地維持了重組肉排緊密均勻的微觀結構，這可能是由于復合黏合劑的加入，增強了肉排的保水性，避免了水分的流失，防止肉糜結塊。此外，黏合劑的加入可以促進重組肉排三維凝膠網絡結構的形成，使重組肉排的空間結構更加緊密均勻[33]。總體來看，加入黏合劑的兔肉排縫隙較小且分布均勻，表明復合黏合劑的添加改善了重組肉排凝膠質地，更好地維持了三維空間結構。綜上所述，0.86% β-葡聚糖，1.5% 酪蛋白酸鈉以及0.25% 葡萄糖酸-δ-內酯的復合黏合劑可以作為一種品質改良劑應用于重組兔肉排。

圖5 重組過程中對照組和處理組兔肉排的微觀結構

3 結論

復合黏合劑的加入對兔肉排重組過程中的基本理化性質、質構特性、凝膠強度、流變學特性以及微觀結構影響顯著。結果表明，加入復合黏合劑能較好地保持重組兔肉排的水分、提高蛋白含量，降低脂肪含量和維持pH的穩定；對質構特性和凝膠強度來說，復合黏合劑可以使兔肉排的硬度和凝膠強度增大，彈性、內聚性、膠著性以及咀嚼性保持穩定；流變學特性的結果表明，重組時間的延長和復合黏合劑的加入都能使兔肉排的儲能模量增大；掃描電鏡的結果表明，復合黏合劑可以使兔肉排的結構更加緊密均勻，并防止因重組時間延長而引起的孔隙變大和結塊現象。綜上所述，復合黏合劑的加入會影響兔肉排的基本理化性質、質構特性、凝膠強度、微觀結構和流變學特性，從而改善兔肉排的貯藏和食用品質，表明復合黏合劑可以作為一種品質改良劑應用于重組兔肉排。