大理石花紋替代脂的制備及質(zhì)構(gòu)相關(guān)性分析

王家鑌，劉龍龍，張華, ，梁成云,

1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品與生物科學(xué)系（延吉 133002）；2.延邊大學(xué)東北寒區(qū)肉牛科技創(chuàng)新教育部工程研究中心（延吉 133002）

大理石花紋（Marbling）指的是沉積于牛肉肌纖維之間的間層脂肪，它是評定牛肉質(zhì)量等級的主要指標(biāo)[1]，并且被認(rèn)為是與牛肉嫩度和風(fēng)味密切相關(guān)的牛肉脂肪[2]。牛肉營養(yǎng)價(jià)值極高，具有高蛋白質(zhì)、低脂肪、低膽固醇的優(yōu)點(diǎn)[3-4]。大理石花紋豐富的優(yōu)質(zhì)牛肉，其風(fēng)味獨(dú)特、滑膩多汁、保水性較好且嫩度較高，相反，其肉質(zhì)則會出現(xiàn)質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙少汁和風(fēng)味不佳等讓消費(fèi)者難以接受的不足等[5-6]。但是，牛肉脂肪其飽和脂肪酸含量高，長期攝入會易引起血液膽固醇增高和冠狀心血管和糖尿病等疾病，不利于人體健康[7-8]。隨著時(shí)代的不斷變化和生活條件的普遍改善，近年來，中國居民對食品的營養(yǎng)品質(zhì)要求極其注重，如何在人類飲食中消除或最大程度減少飽和脂肪酸，降低心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)成為關(guān)注重點(diǎn)[9-10]。因此，聚焦于開發(fā)能降低飽和脂肪酸的健康且方便的脂質(zhì)食品，大理石花紋替代脂是脂質(zhì)替代物中的一種，屬于油脂凝膠類，由植物油作為基油，添加一定的凝膠因子，并通過一定條件制備而成，兼顧食品的營養(yǎng)與安全。

Gandolfo等[11]使用配置圓柱形探頭的TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測定一系列高級偶碳鏈脂肪醇（C16～C22）和一系列偶碳鏈脂肪酸（C16～C22）在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.5%～11%）下制得油脂凝膠的硬度及不同貯存溫度對凝膠硬度的影響，通過硬度指標(biāo)數(shù)據(jù)確定每種凝膠劑的凝膠化濃度及評價(jià)同濃度但不同凝膠劑的凝膠能力。Pernetti等[12]將卵磷脂和三硬脂酸山梨糖醇酯混合作為復(fù)合低分子量凝膠劑，研究2種不同凝膠劑混合的比例對油脂凝膠硬度的影響，結(jié)果表明，凝膠硬度與復(fù)合凝膠劑添加量并不呈正相關(guān)關(guān)系，隨凝膠劑含量增多，油脂凝膠硬度反而降低，原因可能是三硬脂酸山梨糖醇酯在植物油中過多溶解導(dǎo)致。馬儷珍等[13-14]將卵磷脂、分子蒸餾單甘酯、Span 80及乳清濃縮蛋白等乳化劑分別加入到三級大豆油、純凈水成功制得一種白色或乳白色黏稠狀W/O型食品乳狀液，并通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所制得的產(chǎn)品乳化穩(wěn)定性得到顯著提高，且脂肪的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和風(fēng)味也得到明顯改善。

關(guān)于油脂凝膠質(zhì)構(gòu)的測定，主要以測定其硬度為主，忽略質(zhì)構(gòu)指標(biāo)對油脂凝膠，即大理石花紋替代脂的影響。通過測定硬度，只能分析出產(chǎn)品的硬軟程度，并不能整體概括出產(chǎn)品的口感及對其結(jié)構(gòu)的分析，導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)指標(biāo)單一而出現(xiàn)誤差等。因此，通過測定大理石花紋替代脂的TPA指標(biāo)，包括硬度在內(nèi)的咀嚼性、黏附性、彈性、膠黏性等，可以綜合分析出產(chǎn)品的軟硬程度、松散或黏稠程度和可塑程度等評價(jià)其整體口感，并通過膠黏性、內(nèi)聚性等指標(biāo)評價(jià)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，探究這些質(zhì)構(gòu)特性對大理石花紋替代脂的影響和分析它們之間相關(guān)性及對主成分的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

菜籽油（延吉市千盛超市）；蛋黃卵磷脂（實(shí)驗(yàn)室制備）；β-谷甾醇（上海阿拉丁試劑公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

JY-1003型天平（上海舜宇恒平儀器公司）；BG-711磁力攪拌器轉(zhuǎn)子（京東洛捷曼歌專賣店）；DHG-9203A型恒溫培養(yǎng)箱（上海善志儀器設(shè)備有限公司）；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀（美國FTC公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大理石花紋替代脂的制備

以菜籽油為原油材料，稱取20 mL菜籽油，添加油脂質(zhì)量12%的谷甾醇與卵磷脂形成的低分子量復(fù)合凝膠劑（谷甾醇與卵磷脂質(zhì)量比6∶4），在100 ℃下磁力攪拌30 min使其凝膠劑充分溶解于菜籽油中。將磁力攪拌后的樣品放入5 ℃冰箱中儲藏24 h，置于恒溫培養(yǎng)箱中25 ℃放置3 d。

1.3.2 凝膠質(zhì)構(gòu)特性研究

參考ISO 9665—1998方法，試驗(yàn)做3次平行，取平均值。質(zhì)構(gòu)儀測定條件為P/50探頭，力量元感應(yīng)量程1000 N，檢測高度20 mm，形變百分量50%，檢測速度60 mm/min，起始力1 N。分析不同條件所制備的油脂凝膠樣品質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)變化趨勢。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析和主成分分析（p＜0.5）。

2 結(jié)果與分析

2.1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖1是凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，硬度呈先升后降趨勢，于12%時(shí)達(dá)最大，黏附性、膠黏性、彈性和咀嚼性隨添加量上升而上升，而內(nèi)聚性則隨添加量上升而下降。整體分析，凝膠劑添加量12%的替代脂TPA指標(biāo)較為均衡，則以凝膠劑添加量12%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

從表1中可知，硬度與黏附性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與膠黏性、彈性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。黏附性與膠黏性、彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與內(nèi)聚性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。膠黏性與彈性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與咀嚼性呈顯著相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。內(nèi)聚性與咀嚼性呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與彈性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。咀嚼性與彈性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖1對大理石花紋替代脂物性進(jìn)行綜合分析，隨著添加量增加，替代脂口感逐漸由柔軟向堅(jiān)硬的方向變化，黏性變強(qiáng)，從最初的不可塑性質(zhì)變成具有可塑性，甚至極具彈性，同時(shí)具有一定咀嚼性。

圖1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂的影響

2.2 凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖2是凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，硬度呈先升后降的趨勢，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4時(shí)達(dá)到最大，黏附性、膠黏性、彈性和咀嚼性隨著卵磷脂在凝膠劑中的添加比例增加而逐漸變小，替代脂的內(nèi)聚性隨著卵磷脂在凝膠劑中的添加比例增加而逐漸變大。整體分析，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4的凝膠TPA指標(biāo)較為均衡，則以凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

從表2中可知，硬度與黏附性、膠黏性、彈性、咀嚼性呈正相關(guān)，與內(nèi)聚性呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）。黏附性與膠黏性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與彈性、咀嚼性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。膠黏性與內(nèi)聚性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），與彈性、咀嚼性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）。內(nèi)聚性與彈性、咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。彈性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表2 凝膠劑添加比例對大理石花紋影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖2對大理石花紋替代脂物性進(jìn)行綜合分析，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4時(shí)的替代脂口感良好，易黏，具有一定彈性，外表呈糊狀，咀嚼程度適中。質(zhì)感從軟變硬，其替代脂內(nèi)部結(jié)合能力也越差，替代脂也容易發(fā)黏，外表接近呈糊狀。此外，替代脂質(zhì)構(gòu)彈性也極大影響其咀嚼的口感，彈性越好，越耐咀嚼。

圖2 凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂的影響

2.3 攪拌時(shí)間、加熱溫度對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖3是加熱溫度和攪拌時(shí)間對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，加熱溫度70～120 ℃時(shí)，硬度呈先升后降趨勢，加熱溫度30 min時(shí)最大，黏附性、彈性、膠黏性和咀嚼性隨著攪拌時(shí)間增加而變大，加熱溫度70 min時(shí)均達(dá)到最大，內(nèi)聚性則無規(guī)律。整體來說，隨著加熱溫度升高，TPA各指標(biāo)均呈上升趨勢，但替代脂在高溫中會加速分解，產(chǎn)生不良?xì)馕叮瑥亩绊懫淦焚|(zhì)[17-18]。

圖3 攪拌時(shí)間、加熱溫度對大理石花紋替代脂的影響

從表3中可知，硬度與黏附性、彈性和咀嚼性呈正相關(guān)，與膠黏性、內(nèi)聚性呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）。黏附性與彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與膠黏性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈負(fù)相關(guān)。膠黏性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與內(nèi)聚性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與咀嚼性呈正相關(guān)。內(nèi)聚性與彈性、咀嚼性呈負(fù)相關(guān)。彈性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表3 攪拌時(shí)間、加熱溫度對大理石花紋替代脂影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖2對大理石花紋替代脂物性進(jìn)行綜合分析，在加熱溫度100 ℃、攪拌時(shí)間30 min條件時(shí)，其替代脂口感良好，有一定膠性，易粘舌頭，易被破碎。外表呈糊狀，極具彈性，凝膠較嫩，咀嚼性稍差。替代脂隨著時(shí)間增加，口感逐漸變硬，黏性變大，彈性逐漸增大，外表由糊狀往膠狀轉(zhuǎn)變，具有一定可嚼性。替代脂隨加熱溫度增加，100 ℃時(shí)TPA達(dá)最佳，110 ℃和120 ℃由于溫度過高，對油脂品質(zhì)造成破壞，其質(zhì)構(gòu)也受到一定影響，所以在凝膠作為食品生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度和攪拌時(shí)間。

2.3.1 主成分篩選及其貢獻(xiàn)率

相關(guān)矩陣的特征值與貢獻(xiàn)率如表4所示。主成分初始值對原有變量總體的描述，按照特征值大于1，方差貢獻(xiàn)率大的來選主成分，第一主成分的貢獻(xiàn)率為41.22%，第二主成分的貢獻(xiàn)率為29.65%，二者累計(jì)貢獻(xiàn)率為70.87%，因此可以通過這2個(gè)主成分反映絕大部分的信息。

表4 相關(guān)矩陣的特征值與貢獻(xiàn)率

2.3.2 因子載荷量分析

主成分的因子載荷量分析如圖4、表5所示。因子載荷量能反映單個(gè)指標(biāo)對主成分的貢獻(xiàn)率的大小。經(jīng)軟件處理第一主成分和第二主成分主要包括硬度（S1）、黏附性（S2）、內(nèi)聚性（S3）、彈性（S4）、膠黏性（S5）、咀嚼性（S6）。從圖4可知，黏附性（S2）、彈性（S4）和咀嚼性（S6）在X1上載荷量較大（靠近X軸），即在第一主成分（替代脂的整體口感）上，S2、S4和S6這3個(gè)指標(biāo)受溫度和時(shí)間條件的影響較大；硬度（S1）、內(nèi)聚性（S3）和膠黏性（S5）在X2上載荷量較大（靠近Y軸），即在第二主成分（替代脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)）上，S1、S3和S5這3個(gè)指標(biāo)受溫度和時(shí)間條件的影響較大。

圖4 主成分的因子載荷量分析圖

根據(jù)表5中主成分的特征向量可以構(gòu)建主成分與大理石花紋替代脂各TPA指標(biāo)之間的線性關(guān)系式，即X1=0.380S1+0.346S2-0.073S3+0.353S4+0.162S5+0.357S6；X2=-0.446S1-0.033S2+0.443S3-0.089S4+0.390S5+0.073S6。

表5 主成分的因子載荷量分析表

以2個(gè)主成分X1、X2與其方差貢獻(xiàn)率構(gòu)建出大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的綜合評價(jià)模型X，即X=0.58X1+0.42X2。

根據(jù)此模型結(jié)合圖3 TPA各指標(biāo)計(jì)算得出不同攪拌時(shí)間和加熱溫度條件對大理石花紋替代脂TPA影響的主成分分析結(jié)果如表6所示。加熱溫度100 ℃、攪拌時(shí)間30 min時(shí)，X的得分最高，則替代脂質(zhì)構(gòu)效果最佳。

表6 加熱溫度、攪拌時(shí)間對大理石花紋替代脂TPA影響的主成分分析結(jié)果

3 結(jié)論

凝膠劑添加量12%、凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4 g/g、攪拌時(shí)間30 min、加熱溫度100 ℃時(shí)，其凝膠TPA質(zhì)構(gòu)最佳，口感良好，有一定膠性，易黏，外表呈糊狀，黏性變強(qiáng)，從最初的不可塑性變成具有可塑性，甚至極具彈性，同時(shí)具有一定咀嚼性。