寵物罐頭復配增稠劑的研究與制備

張 靜， 崔 曉， 郭 越， 許志穎， 陸秀香， 郎雙梅， 徐淑科

（1.山東阜豐發酵有限公司，山東臨沂 276600；2.阜豐集團有限公司，山東臨沂 276600）

市面上的寵物食品依含水量多少可分為三類：干性寵物食品、濕性寵物食品以及半干性寵物食品。 濕性寵物食品即寵物罐頭， 特征是含水量65% ～80%，有15% ～40%的干物質，通常采用罐頭或經過消毒的口袋包裝而成， 易于被寵物消化吸收， 一般是貓或小型犬食物的最佳選擇（Guy，2004）。寵物罐頭由于營養豐富、味道鮮美、食用方便，受到消費者的青睞，不僅能夠滿足寵物對能量的需求，而且具有不同的風味。據線上購物平臺數據分析，主食罐、肉罐頭等增速明顯，已超過主糧，具有良好發展前景。

寵物罐頭生產過程中需經高溫高壓長時間滅菌處理，在此過程中會引起肉類品質特性的變化，Neto 等（2015）研究了不同壓力處理對牛肉色澤及質構的影響，結果表明低壓（100 ～200 MPa）處理下牛肉的嫩度、色澤及蒸煮損失等品質較好，而超過200 MPa 處理，會降低牛肉的品質。 親水膠體能與水分子發生水化作用形成黏稠、 滑膩的溶液或凝膠，將其加入食品中，能夠增加黏度、促進凝膠形成、改變食品的硬度、彈性和黏著性、改善食品的組織形態（胡國華，2005），同時，親水膠體可以保護蛋白質，保證體系的穩定，增強肉制品的保水性，保證其具有更好的口感（林煒和寧正祥，1997；Backer 等，1949）。陸曉亮和江洪波（2007）研究表明，卡拉膠與魔芋膠以6:4 的比例互配，可改善西式火腿的顏色、形狀等，并且可以降低蒸煮損失率，優化品質。 周盛敏等（2009）認為，添加魔芋膠可改善肉丸的硬度及加工性能， 降低其蒸煮損失。方紅美等（2006）研究發現，黃原膠能改善牛肉的質地，提高牛肉色澤、保水性、嫩度。

目前對肉制品的研究主要集中于人類食品，而對于親水膠體在寵物罐頭此類肉制品中的應用研究極少。 只添加某一種膠體很難改善肉制品的每個特性，而復合食品膠具有較強的保水性、穩定性以及乳化能力。 將黃原膠和魔芋膠復配應用于肉制品，可以促進蛋白質鏈的展開，形成牢固的網絡凝膠結構，提高膠體與蛋白質的抗性作用，瓜爾膠具有較強的增稠、穩定功能，而卡拉膠可與蛋白質極性部分反應， 將蛋白結合到凝膠體系中。 因此， 本試驗以具有協同凝膠作用的黃原膠和魔芋膠為主，同時添加瓜爾膠和卡拉膠進行復配，研究其在寵物罐頭中的應用，通過評估罐頭的狀態、性能、保水等特征，開發一款適用于寵物罐頭的復配增稠劑產品。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 黃原膠：山東阜豐生物發酵有限公司； 魔芋膠： 湖北一致魔芋生物科技股份有限公司；卡拉膠：綠新（福建）食品有限公司；瓜爾膠：北京瓜爾潤科技股份有限公司；氯化鉀：國藥集團化學試劑有限公司；金槍魚紅肉：購于市場。

1.2 儀器設備 ME104 電子分析天平： 梅特勒-托利多；TA-XT.Plus C 質構儀：英國SMS 公司；立式壓力蒸汽滅菌器： 上海博訊實業有限公司醫療設備廠； 攪拌機： 廣東美的生活電器制造有限公司；TDFJ-160 型電動封罐機： 山東臨沂亨利達包裝機械有限公司

1.3 試驗方法

1.3.1 凝膠的制備及測定方法

1.3.1.1 凝膠制備 準確稱量不同濃度的膠體樣品， 配制溶液，800 r/min 攪拌1 h 后觀察狀態，然后將溶液轉入絲口瓶中，120 ℃滅菌80 min。 滅菌完成后趁熱將其倒入品評杯中， 每杯30 g 左右，放置24 h 冷卻凝膠后進行測定。

1.3.1.2 凝膠強度測試 凝膠強度測試儀器為TA.XT plus C 物性分析儀，探頭型號為P0.5，測試前探頭下壓速度為1 mm/s， 測試時速度為1 mm/s，測試后探頭離開速度為1 mm/s， 目標模式為位移，下壓距離為10 mm，觸發力為5 g。 每個樣品平行測定3 次，試驗結果為3 次試驗的平均值。

1.3.2 罐頭的制備及測定方法

1.3.2.1 罐頭制備 以肉類占比85%， 水和增稠劑占比15%的比例進行罐頭制作。 準確稱量各復配膠體，倒入加好水的攪拌機中攪拌1 min，然后按比例將溶液和肉混合均勻， 然后轉入罐中并使用封口機封口。將罐頭倒置進行滅菌，滅菌溫度和時間為120 ℃和80 min。 滅菌后倒置冷卻， 待徹底冷卻后開罐觀察其狀態并切塊進行TPA 測試。

1.3.2.2 TPA 測試 TPA 測試儀器為TA.XT plus C 物性分析儀，探頭型號為P50，測試前探頭下壓速度為1 mm/s，測試時速度為1 mm/s，測試后探頭離開速度為1 mm/s，目標模式為應變，應變控制為25%，時間間隔1 s，觸發力為5 g。 每個樣品平行測定3 次，試驗結果為3 次試驗的平均值。

1.3.2.3 保水性測試 按上述方法制備罐頭，完全冷卻后開罐取出切塊并保證大小、重量相近，準確稱量其質量（m1），置于稱量瓶中并用保鮮膜密封，55 ℃放置24 h 后擦干滲出的水分，稱量其質量（m2），保水率計算公式為：（m2/m1）×100。 每個樣品平行測定3 次，試驗結果為3 次試驗的平均值。

1.4 試驗設計

1.4.1 黃原膠和魔芋膠協同范圍的篩選 選擇黃原膠以及和黃原膠具有協同凝膠作用的魔芋膠進行復配，以黃原膠：魔芋膠為10:0、9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9、0:10 的比例分別配制濃度為0.5%、0.8%、1.0%的溶液，測定各濃度下不同復配比例的凝膠強度， 以凝膠強度作為主要指標篩選其較優協同范圍。

1.4.2 添加瓜爾膠后黃原膠和魔芋膠凝膠最佳協同點的篩選 瓜爾膠與黃原膠和魔芋膠均具有協同增效作用， 而且瓜爾膠在肉制品中具有較強的穩定功能。因此，在黃原膠和魔芋膠較優協同范圍下分別添加0.2%的瓜爾膠，根據凝膠強度和成型狀態選擇最佳復配組合。

1.4.3 卡拉膠和氯化鉀添加量的篩選 僅使用黃原膠、魔芋膠和瓜爾膠進行復配，高溫處理后可能無法達到較好的效果， 而卡拉膠與魔芋膠有很強的協同作用，兩者復合可形成凝膠強度高、保水性強的凝膠。 κ-卡拉膠是鉀敏感卡拉膠，與鉀離子可形成較強的凝膠。 因此，為進一步優化配方，在黃原膠、魔芋膠和瓜爾膠最佳協同點比例下，分別添加不同濃度的卡拉膠和氯化鉀進行試驗。 在黃原膠和魔芋膠總濃度為0.5%、0.8%、1.0%，瓜爾膠濃度為0.2%條件下，選擇最佳復配比例，分別添加0.2%、0.4%、0.6%的卡拉膠及0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的氯化鉀進行試驗，測定其凝膠強度，以凝膠強度作為主要指標篩選復配組合。

1.4.4 寵物罐頭產品驗證 以上述試驗所得較優復配組合與金槍魚紅肉進行罐頭制作，進行驗證，觀察狀態并對其進行質構分析。

1.5 數據分析 利用Excel 2019 進行數據處理，SPSS 22.0 軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 黃原膠和魔芋膠協同范圍的篩選 黃原膠和魔芋膠均為非凝膠多糖，由表1 可知，僅黃原膠或魔芋膠單體不能形成凝膠，在各試驗濃度下，黃原膠和魔芋膠1:9 的比例下也未形成凝膠。 但黃原膠和魔芋膠在一定條件下共混可以得到凝膠，魔芋葡甘聚糖是一種復合多糖類，由D-葡萄糖和D-甘露糖按2:3 或1:1.6 的摩爾比以β-1,4 鍵結合；而黃原膠是一種陰離子多糖，分子主鏈由D-葡萄糖經β-1,4 鍵連接而成， 具有類似纖維的骨架結構， 每兩個葡萄糖中的一個在C3 上連接一個側鏈，由兩個甘露糖和一個葡萄糖醛酸組成；黃原膠與魔芋膠在溶液中有明顯的協同增效作用，兩者產生協同作用的機理是黃原膠分子的雙螺旋結構易和含β-1,4 鍵的多糖分子發生嵌合作用（胡國華，2005）。兩種多糖共混在合適的比例下才能達到兩種多糖分子間協同作用最大化， 凝膠能力最強。 在0.5%濃度下，各比例的黃原膠與魔芋膠凝膠較弱；各濃度下，在黃原膠和魔芋膠復配比例7:3 ～4:6 成型較好， 凝膠強度較高且數值相近。黃原膠和魔芋膠可形成凝膠，但經高溫處理凝膠強度較弱且硬度較低， 根據成型狀態和凝膠強度，選擇黃原膠和魔芋膠的協同點7:3 ～4:6 進行后續試驗，通過加入其他膠體進行復配，期望得到凝膠強度更高，更為穩定的復配組合。

表1 不同比例的黃原膠和魔芋膠不同濃度下的凝膠強度 g/cm2

2.2 瓜爾膠對黃原膠和魔芋膠凝膠體系的影響由表2 可知， 在黃原膠和魔芋膠7:3、6:4、5:5、4:6的比例下，分別添加0.2%的瓜爾膠，體系的凝膠強度均顯著增加， 不同濃度及不同比例下凝膠強度可提高25.6% ～58.5%（P＜0.05），且各濃度下黃原膠和魔芋膠在5:5 比例下提高最多。 瓜爾膠和黃原膠和魔芋膠均具有協同增效作用， 瓜爾膠是由半乳糖和甘露糖（1:2）組成的半乳甘露聚糖，瓜爾膠與黃原膠有良好的協同效果， 兩者雖不能形成凝膠，但可增加黏度及耐鹽性等，協同機理是瓜爾膠的沒有支鏈的部分可與黃原膠螺旋骨架相結合，形成三維網狀結構。 Pava 等（2016）發現瓜爾膠和黃原膠復配增加了體系黏度， 減少了液滴的運動，從而使乳化肉糜更穩定。而魔芋膠與瓜爾膠復配能提高水溶液的黏度， 二者之間具有良好的增效作用， 這與魔芋膠與瓜爾膠的分子結構具有相似性有關。

表2 0.2%的瓜爾膠對黃原膠和魔芋膠凝膠強度的影響g/cm2

在各濃度下， 黃原膠和魔芋膠在5:5 的比例下添加瓜爾膠凝膠強度最高，因此，選擇黃原膠和魔芋膠5:5 的比例下添加0.2%的瓜爾膠進行后續試驗。

2.3 卡拉膠和氯化鉀對黃原膠、魔芋膠和瓜爾膠凝膠體系的影響 由表3 可知， 加入卡拉膠和氯化鉀可不同程度的提高黃原膠、 魔芋膠和瓜爾膠凝膠體系的凝膠強度。隨著卡拉膠濃度的增加，凝膠強度也增加，各卡拉膠濃度下添加0.2%的氯化鉀凝膠強度最低，氯化鉀濃度增加，凝膠強度可顯著增加29.8% ～182.8%（P＜0.05）。 在不同黃原膠和魔芋膠濃度及不同卡拉膠濃度下， 氯化鉀的最適添加量略有不同，隨整體濃度增加，所需氯化鉀濃度降低。

表3 不同濃度卡拉膠和氯化鉀條件下的凝膠強度g/cm2

卡拉膠具有膠凝、增稠、穩定分散等優良特性，卡拉膠形成凝膠所需的濃度低，凝膠強度高，但脆性大、彈性小、易脫液收縮，而將卡拉膠與魔芋膠復合能顯著增強其彈性，增強其保水性。 魔芋膠與卡拉膠作用的方式是魔芋膠鏈吸附于κ-卡拉膠分子自身形成的雙螺旋結構之上（詹曉北，2003），從而產生協同作用； 黃原膠與卡拉膠雖無協同作用，但黃原膠可使卡拉膠形成更具有彈性和內聚力的凝膠。因此，在黃原膠、魔芋膠和瓜爾膠體系中添加卡拉膠能顯著提高體系的凝膠強度。

通過表3 凝膠強度的數據分析， 在各黃原膠和魔芋膠濃度下， 分別挑選不同卡拉膠濃度下最佳氯化鉀添加量， 以所選復配組合進行罐頭應用試驗。 所選組合見表4。

表4 罐頭應用試驗所選復配組合%

2.4 罐頭應用試驗 使用表4 所選較優復配組合進行應用試驗，制備罐頭成品，罐頭成品的判定標準主要有頂部、內部和底部均勻度，即不能有明顯的膠體，肉類分布均勻；同時，罐頭需有一定的硬度，軟硬適中，并且保證半年內不出水。

2.4.1 罐頭狀態評估 當黃原膠和魔芋膠濃度為0.5%時，罐頭整體的均勻度較差，保水率也較低；當黃原膠和魔芋膠濃度上升，罐頭整體狀態都有所提高。 黃原膠可明顯提高肉制品的嫩度、 色澤和風味， 還可以提高肉制品的持水性，從而提高出品率（浮吟梅和崔惠玲，2008）； 魔芋膠的增稠性和吸水性可以防止肉糜制品析水性、析油性，提高肉糜制品的黏結力（陳運忠，2003）；范紅等（2021）研究發現，將黃原膠和魔芋膠復配可以改變蛋白質內部的微觀結構，形成牢固致密的網絡凝膠結構，提高蛋白質與膠體對高溫處理的抗性，使其更好的保持凝膠結構。 隨著黃原膠和魔芋膠濃度增加，罐頭內部的均勻度提高，可能是高濃度的黃原膠和魔芋膠使肉糜結合的更加緊密并且提高了其耐溫性。

當卡拉膠添加量為0.4%和0.6%時， 各部分均勻度略好， 尤其是當黃原膠和魔芋膠濃度為1.0%時，罐頭狀態較好，其中添加0.4%的卡拉膠和0.4%的氯化鉀效果最好，各部分肉類分布較均勻，無明顯膠體。 在肉制品中添加卡拉膠，可以提高產品的保水性和穩定性，對其風味、質構等也有益處，卡拉膠能和蛋白質的極性部分發生反應，從而將肉中蛋白類物質有效的結合在凝膠體系中，形成強而有力的三維空間結構 （白明和尹金蘭，2010）。在黃原膠和魔芋膠0.5%的濃度下，添加卡拉膠對整體均勻度影響不大， 而在0.8%和1%黃原膠和魔芋膠濃度下，隨卡拉膠濃度增加，整體均勻度上升， 可能是在較高的黃原膠和魔芋膠濃度下， 添加卡拉膠使得內部各類物質結合的更加均勻、致密，增強了體系的穩定性。

隨著復配膠體濃度的提高， 罐頭成品的保水性增強，Fan 等（2020）研究發現復配膠體間相互作用，親水基團作用力增強，可將水分穩定保持在肉制品中。膠體含有大量親水基團，通過分子間作用力與水分子形成不易運動的大分子， 在加熱等過程中與周圍的水分和蛋白質相互作用， 提高分子間的鍵合作用，從而形成有序、穩定的空間三維網絡結構，因此提高了罐頭的保水性。

2.4.2 罐頭質構分析 TPA 主要是通過質構儀探頭模擬人口腔的咀嚼運動，對樣品進行兩次壓縮。該測定對綜合評價食品的質地特性非常有價值，可以在一定程度上減少感官評價中主觀因素帶來的評價誤差。

表5 罐頭頂部、底部、內部均勻度及保水率

由表6 可知， 隨著黃原膠和魔芋膠濃度增大，罐頭的硬度提高15.6% ～52.7%，咀嚼性提高9.4% ～44.5%，彈性和恢復性略有增加，變化不大；當卡拉膠濃度增加時，硬度可提高13.9%～38.8%，咀嚼性提高8.3% ～22.1%，彈性和恢復性變化較小。 當黃原膠和魔芋膠濃度為0.5%時，所有組合制備的罐頭成品整體偏軟，成型較差，當濃度提高到1.0%時，軟硬度較好。 當向肉糜制品中加入親水膠體時， 肌原纖維蛋白與親水膠體通過分子間作用力形成蛋白質-親水膠體 復 合 凝 膠 網 絡 結 構 （Mi 等，2020；Xuan 等，2017），這種穩定致密的復合網絡結構能使凝膠結構更加完整，從而改善肉糜制品的硬度、彈性以及咀嚼性等質構特性（Eyiler 等，2016）。 黃原膠和魔芋膠在一定條件下復配可以形成凝膠，卡拉膠自身也可形成凝膠，各膠體復配后，通過協同作用提高了凝膠強度， 進而提升體系硬度和咀嚼性，但罐頭整體以肉類為主，可能對于其彈性和恢復性影響較小，并無明顯區別。

表6 罐頭質構分析

綜合罐頭的各部分狀態、均勻度、保水率及質構分析數據， 最終選擇黃原膠和魔芋膠濃度為1.0%，瓜爾膠濃度為0.2%，卡拉膠濃度為0.4%，氯化鉀濃度為0.4%的復配組合，黃原膠：魔芋膠：瓜爾膠：卡拉膠：氯化鉀為5:5:2:4:4，在水溶液中的添加量為2%，在罐頭中的添加量為0.3%。

3 結論

本試驗在黃原膠和魔芋膠的較優協同范圍內，添加瓜爾膠確定最佳協同比例，然后添加卡拉膠和氯化鉀，以凝膠強度為指標篩選較優的復配組合進行罐頭應用試驗。結果表明當黃原膠和魔芋膠濃度為1.0%時，罐頭各部分均勻度較好，軟硬度適中。綜合質構分析數據及罐頭狀態、 均勻度和保水率，選擇黃原膠和魔芋膠比例為5:5， 濃度為1.0%，瓜爾膠濃度為0.2%，卡拉膠濃度為0.4%，氯化鉀濃度為0.4%的復配組合，黃原膠：魔芋膠：瓜爾膠：卡拉膠：氯化鉀為5:5:2:4:4，即水溶液中增稠劑的添加量為2.0%，在罐頭中的添加量為0.3%。