可得然膠預(yù)處理及其對低脂牛肉腸品質(zhì)的影響

陳道春 ，陸志娟，齊自元

（1.上海統(tǒng)益生物科技有限公司，上海 200444；2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306）

隨著我國人均牛肉消費量的激增，牛肉加工品類也在不斷豐富。低脂牛肉腸作為低溫牛肉肉糜產(chǎn)品，能夠充分利用牛肉分割過程中的碎肉，同時由于低膽固醇、高蛋白含量的營養(yǎng)特點備受消費者青睞[1]。但低脂牛肉腸存在脂肪或水分減少而導(dǎo)致適口性下降，感官品質(zhì)劣變，如多汁性下降、切片性不佳、硬度降低和色澤變化等低脂肉制品的常見問題。低脂牛肉腸加工中常用植物蛋白、淀粉、親水膠體等作為脂肪替代物，以減少蒸煮損失，改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)[2?4]。

可得然膠由葡萄糖單體通過線性β-（1，3）糖苷鍵鏈接而成[5]，能夠根據(jù)不同的熱處理條件形成低強度熱可逆凝膠和高強度熱不可逆凝膠[6]，其獨特的凝膠特性可以提高食品的食用品質(zhì)[7]，如改善食品的口感、質(zhì)構(gòu)和持水性等[8]。但是可得然膠不溶于水，這極大地影響了其在食品、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)中的應(yīng)用效果。迄今為止，可得然膠在魚糜制品[9]、腸類[10]、西式火腿[11]、冷凍面條[12]等實際應(yīng)用中多以粉末直接添加為主。近年來，國內(nèi)外對可得然膠的預(yù)處理方法和添加方式進行了研究以期改善可得然膠的應(yīng)用效果。Wu 等[13]首次在重組帶魚凝膠中發(fā)現(xiàn)可得然膠以可逆凝膠的方式加入可以獲得更好的凝膠強度，Jiang 等[14]在法蘭克福香腸中對比研究發(fā)現(xiàn)可得然膠以熱可逆凝膠方式加入后能夠與肌肉蛋白協(xié)同凝膠形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強凝膠強度，而不可逆凝膠加入后只能相對獨立的填充在肌肉凝膠中，此外在可得然膠的酶解中，相比于粉末可得然膠，經(jīng)過加熱及酸堿中和預(yù)處理后的可得然膠可以獲得更高的水解效率[15?17]。

但是，不同預(yù)處理方法的可得然膠在牛肉制品中的應(yīng)用研究尚未見報道。為了研究預(yù)處理方法對可得然膠的影響，探索經(jīng)過預(yù)處理的可得然膠對低脂牛肉腸品質(zhì)的影響，本研究將對比不同預(yù)處理方法的可得然膠粘度和凝膠強度，并探討不同預(yù)處理可得然膠對低脂牛肉腸的加工特性，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)以及感官評分的影響，進而探索適合低脂牛肉腸生產(chǎn)的可得然膠的最佳預(yù)處理方法及添加量，為可得然膠在牛肉制品中的實際應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牛霖 上海市江楊南路批發(fā)市場；可得然膠上海福樂貿(mào)易有限公司；食鹽 上海中鹽嘉青鹽業(yè)有限公司；NaOH、HCl 分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；味精 上海味丹企業(yè)有限公司；D-異抗壞血酸鈉 江西省德興市百勤異VC鈉有限公司；亞硝酸鈉 湖北一航生物科技有限公司；呈味核苷酸二鈉希杰（聊城）生物科技有限公司；白胡椒粉、五香粉上海味好美食品有限公司；復(fù)合磷酸鹽 云南貝克吉利尼天創(chuàng)磷酸鹽有限公司；葡萄糖、玉米淀粉秦皇島驪驊淀粉股份有限公司；纖維素腸衣 德國Kalle GmbH 公司。

DV2T Viscometer 粘度儀 美國Brookfield；CM-14 斬拌機 西班牙MAINCA；TA-XT Plus 型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems 公司；FA25 高速均質(zhì)機 德國弗魯克；KZ-50D 蒸箱 佛山市德瑪仕科技有限公司；JB-3 磁力攪拌器 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；TG16-WS 臺式高速離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 可得然膠的預(yù)處理

1.2.1.1 高速斬拌 將可得然膠分散于冰水中，分別高速斬拌1、3、5、7 min，控制料液溫度不超過10 ℃，得到4%可得然膠的懸浮液，4 ℃冷藏待用。

1.2.1.2 酸堿中和處理 參考Li 等[18]的方法略有改動：將可得然膠粉末緩慢加入到0.5 mol/L 的NaOH溶液中，用磁力攪拌器在20 ℃分別攪拌0、15、30、60 min 得到2%（w/v）不同堿溶時間的可得然膠堿溶液。隨后向可得然膠堿溶液中緩慢滴加0.5 mol/L的HCl 至pH 中性。將所得可得然膠懸浮液以5000 r/min 離心20 min，得到的可得然膠用5 倍去離子水沖洗，如此重復(fù)3 次。最后將可得然膠懸浮液調(diào)至4%（w/v），然后均質(zhì)5 min，4 ℃冷藏待用。

1.2.2 可得然膠凝膠強度測定 取可得然膠粉末及預(yù)處理樣品，參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 28304-2012[19]制備凝膠。采用TA-XT plus 質(zhì)構(gòu)分析儀在凝膠強度的模式下采集數(shù)據(jù)，實驗參數(shù)如下：探頭型號為P/0.5，測試前速度、測試時速度、測試后速度均為1 mm/s，測試距離為10 mm，壓縮比例50%，觸發(fā)力為5 g。

1.2.3 可得然膠粘度測定 取可得然膠粉末及預(yù)處理樣品，參照1.2.1 制備懸浮液，然后用DV2T Viscometer 粘度儀測試樣品粘度，粉末及高速斬拌處理組的測試條件：懸浮液溫度20 ℃，1 號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：30 r/min；酸堿中和處理組的測試條件：懸浮液溫度20 ℃，2 號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：6 r/min。

1.2.4 低脂牛肉腸的配方 參考彭增起等[20]的方法略有改動，低脂牛肉腸的配方如表1 所示。

表1 低脂牛肉腸的配方Table 1 Formula of low fat beef sausage

1.2.5 低脂牛肉腸的加工工藝 選用市售牛霖去除脂肪和筋膜，切成塊后按配方要求加入食鹽、葡萄糖、異抗壞血酸鈉、亞硝酸鈉、磷酸鹽，混合均勻后置于0～4 ℃下腌制24 h。腌制后原料肉絞碎后加入冰水高速斬拌3 min 之后，再分別加入0.1%、0.3%、0.5%、0.7%（可得然膠與總?cè)庵氐馁|(zhì)量比）的不同預(yù)處理可得然膠、剩余碎冰，玉米淀粉，香辛料等輔料繼續(xù)高速斬拌2 min。保持原料溫度不超過10 ℃。斬拌充分后把原料填充到直徑為45 mm 的纖維素腸衣中，95 ℃蒸煮50 min。自然冷卻至室溫后，置于0～4 ℃冷藏，測定各項指標(biāo)。

1.2.6 保水性測定

1.2.6.1 蒸煮損失（Cooking Losses,CL） 低脂牛肉腸在蒸煮前精確稱量樣品質(zhì)量，低脂牛肉腸樣品按照加工工藝的溫度和時間進行蒸煮，待冷卻至室溫后，吸干表面水分，精確稱量樣品質(zhì)量。蒸煮損失計算公式如下：

1.2.6.2 非壓出水分（Non-expressible Water，NW）及保水性（Water-holding Capacity，WHC） 參 照Thawatchai 等[21]的方法，將牛肉腸切成10 mm 厚度，稱其質(zhì)量為D，夾于上下各兩層濾紙中，用TAXT Plus 質(zhì)構(gòu)儀進行擠壓測試。擠壓后稱其質(zhì)量為E，測定參數(shù)為：探頭型號P50，保持10 kg 壓縮力壓縮3 min，測前速率2.0 mm/s，測試速率0.5 mm/s，返回速率10.0 mm/s，觸發(fā)力Auto-10 g。非壓出水分及保水性計算公式如下:

1.2.7 質(zhì)構(gòu)分析 將腸切成2 cm 長的圓柱，切面要平整垂直，每批制作10 個平行樣品。采用TA-XT plus 質(zhì)構(gòu)分析儀進行全質(zhì)構(gòu)分析（Texture Profile Analysis，TPA），實驗參數(shù)如下：探頭型號為P/6，測試前速度為2 mm/s，測試時速度、測試后速度均為1 mm/s，壓縮比例50%，觸發(fā)力為5 g。

1.2.8 感官評定 參考Veli[22]的方法并做適當(dāng)改動，邀請10 名經(jīng)過感官訓(xùn)練培訓(xùn)的評定員，其中5 男5 女，組成評定小組，采用雙盲法進行檢驗。主要對產(chǎn)品的組織狀態(tài)、多汁性、口感和整體可接受性進行評定。感官評價標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

表2 感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The standard of sensory evaluation

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究每組試驗除特殊說明外均重復(fù)3 次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS 23.0 分析、Origin 2018 作圖，多重比較誤差使用Duncan、LSD法表示，顯著水平（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理對可得然膠粘度、凝膠強度的影響

2.1.1 高速斬拌預(yù)處理對可得然膠粘度、凝膠強度的影響 由圖1 可知，可得然膠的凝膠強度隨著斬拌時間的增加而顯著提升（P＜0.05），粘度也迅速提高。可得然膠的水不溶性主要是由于可得然膠分子內(nèi)和分子間的氫鍵形成的結(jié)晶區(qū)所致[23]。通過高速斬拌，可得然膠分子之間的分子鏈纏結(jié)點迅速被打開并來不及恢復(fù)[24]，這有利于可得然膠與水分子通過氫鍵結(jié)合加速溶脹，粘度也隨之上升，通過加熱，可得然膠分子可以形成更多的三螺旋結(jié)構(gòu)從而使其凝膠強度不斷增加[11]。由于斬拌5 min 以后凝膠強度和粘度變化不大，同時為避免斬拌升溫，所以高速斬拌時間定為5 min。

圖1 高速斬拌預(yù)處理對可得然膠的粘度和凝膠強度的影響Fig.1 Effect of high speed cutting on viscosity and gel strength of curdlan

2.1.2 酸堿中和預(yù)處理對可得然膠的粘度、凝膠強度的影響 由圖2 可知，酸堿中和預(yù)處理對可得然膠的粘度和凝膠強度具有明顯影響。一方面酸堿中和預(yù)處理后的粘度和強度明顯高于對照、高速斬拌預(yù)處理組，這是由于氫氧化鈉對可得然膠氫鍵的破壞更為充分，可得然膠分子加熱后幾乎都形成了三螺旋結(jié)構(gòu)，而且螺旋之間距離變小，每個螺旋間作用力顯著增強所致[11]；但另一方面，在60 min 內(nèi)不同堿溶時間的可得然膠凝膠強度和中和后粘度無明顯差異。說明可得然膠顆粒在堿液中均完全溶解，與葉劍等[25]的結(jié)果一致。但為了方便操作提升效率，后續(xù)實驗中堿溶時間定為15 min。

圖2 酸堿中和預(yù)處理對可得然膠的粘度，凝膠強度的影響Fig.2 Effect of alkali-neutralization on viscosity and gel strength of curdlan

2.2 不同預(yù)處理可得然膠添加量對低脂牛肉腸保水性的影響

蒸煮損失和保水性是決定低脂牛肉腸持水特性的重要指標(biāo)。由表3 可以看出，與對照組相比，隨著可得然膠添加量的增加，粉末，高速斬拌及酸堿中和預(yù)處理三個實驗組牛肉腸的蒸煮損失顯著降低（P＜0.05），非壓出水分及保水性顯著升高（P＜0.05），這在牛肉餅[26]，豬肉腸[27]中也有相應(yīng)的報道。

表3 不同預(yù)處理可得然膠添加量對低脂牛肉腸保水性的影響Table 3 Water-holding capacity of low fat beef sausage added with different concentration of curdlan

本文中不同預(yù)處理實驗組之間也存在顯著差異（P＜0.05）。其中，高速斬拌及酸堿中和預(yù)處理實驗組的蒸煮損失、非壓出水分和保水性指標(biāo)均顯著優(yōu)于粉末直接添加實驗組（P＜0.05），并且酸堿中和預(yù)處理實驗組表現(xiàn)最佳。一方面這可能是由于可得然膠能束縛住更多的水分，從而可以有效地減少牛肉腸在蒸煮過程中水分的流失[28]；另一方面，高速斬拌能夠部分破壞可得然膠分子間和分子內(nèi)部的氫鍵促進可得然膠的水合[29]，而酸堿中和處理后的可得然膠無規(guī)則卷曲增加，分子粒徑更小且形成了水合層覆蓋在分子表面導(dǎo)致其具有更強的持水性能[18]。由此可見，添加高速斬拌及酸堿中和預(yù)處理的可得然膠更有效地提高了低脂牛肉腸的加工特性，進而改善香腸的整體品質(zhì)，提升了產(chǎn)品出品率。

2.3 不同預(yù)處理可得然膠添加量對低脂牛肉腸質(zhì)構(gòu)的影響

不同可得然膠添加量對低脂牛肉腸質(zhì)構(gòu)的影響如表4 所示，與對照組相比，隨著不同處理方法的可得然膠添加量的添加，低脂牛肉腸的硬度，咀嚼性顯著增強（P＜0.05），與Lee 等[10]及Kimura 等[30]的結(jié)果一致。其中，高速斬拌及酸堿中和預(yù)處理實驗組的硬度、咀嚼性均顯著高于粉末直接添加實驗組（P＜0.05），并且酸堿中和預(yù)處理實驗組最高，這與對加工特性的影響結(jié)果一致。

表4 不同預(yù)處理可得然膠添加量對低脂牛肉腸質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Texture profiles of low fat beef sausage added with different concentration of curdlan

大量研究表明，可得然膠能夠明顯提升肌原纖維的水分保持能力，增強肌肉蛋白的凝膠強度，進而改善肉糜[31]和魚糜[9]的食用品質(zhì)。在凝膠機理上，Hu 等[32]則進一步發(fā)現(xiàn)，可得然膠與肌球蛋白混合凝膠中的氫鍵的作用力增強改善了肌球蛋白的凝膠。在微觀結(jié)構(gòu)上，研究人員證實可得然膠以熱可逆凝膠方式加入后能夠穿透到肌肉蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中并促使凝膠形成孔洞均一而且更加細(xì)小緊密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[13?14]。

綜上所述，酸堿中和預(yù)處理的可得然膠粒徑更小，更易穿透到肌肉蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，而且三螺旋結(jié)構(gòu)解離形成的水合層與肌球蛋白形成氫鍵的位點增多[18]，這可能是酸堿中和預(yù)處理實驗組硬度和咀嚼性更強的原因。

在高速斬拌、酸堿中和的可得然膠添加量從0.1%增加到0.7%時，低脂牛肉腸的硬度和咀嚼性顯著提升（P＜0.05），由此說明，0.1%及以上的預(yù)處理可得然膠的添加就能夠顯著提高低脂牛肉腸的質(zhì)構(gòu)特性。

2.4 不同預(yù)處理可得然膠添加量對低脂牛肉腸感官品質(zhì)的影響

由表5 可以看出，與對照組相比，隨著可得然膠濃度的增加，腸體組織狀態(tài)、多汁性，口感和總體可接受性均呈上升趨勢，其中，高速斬拌和酸堿中和預(yù)處理實驗組的組織狀態(tài)、口感和總體接受性顯著提升且優(yōu)于粉末可得然膠實驗組（P＜0.05）。對照組產(chǎn)品組織松散，切面出現(xiàn)較多孔洞，口感柴，彈性和咀嚼性較差，無多汁感，總體接受性差。由此可知，隨著高速斬拌及酸堿中和預(yù)處理可得然膠濃度的增加，低脂牛肉腸的組織更緊密、口感更好，整體可接受性更高，低脂牛肉腸的感官特性得到明顯改善，并且酸堿中和預(yù)處理實驗組表現(xiàn)最佳。這一結(jié)果也與質(zhì)構(gòu)分析的結(jié)果相一致。

表5 不同預(yù)處理方法的可得然膠對低脂牛肉腸感官評分的影響（分）Table 5 Sensory quality of low fat beef sausage added with different concentration of curdlan (score)

2.5 低脂牛肉腸理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析

試驗針對低脂牛肉腸的理化指標(biāo)進行相關(guān)性分析，結(jié)果如表6 所示。一方面，保水性與硬度、咀嚼性和整體可接受性呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與組織狀態(tài)、多汁性、口感呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。另一方面，硬度與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與組織狀態(tài)、多汁性、口感及整體可接受性呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

表6 低脂牛肉腸理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis among physicochemical indexes in low fat beef sausage

3 結(jié)論

本文首先研究了高速斬拌和酸堿中和兩種預(yù)處理方法對可得然膠的粘度、凝膠強度的影響，實驗發(fā)現(xiàn)高速斬拌和酸堿中和預(yù)處理能夠顯著提升可得然膠的凝膠強度和粘度（P＜0.05），并且酸堿中和預(yù)處理可得然膠粘度和凝膠強度更高，高速斬拌及堿溶的最適時間分別為5 和15 min。然后在此基礎(chǔ)上，進一步研究了高速斬拌和酸堿中和兩種預(yù)處理的可得然膠在低脂牛肉腸加工中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：相比于添加未處理可得然膠粉末的低脂牛肉腸，添加高速斬拌和酸堿中和預(yù)處理的可得然膠粉末的低脂牛肉腸蒸煮損失顯著降低（P＜0.05），而非擠壓出水、保水性、硬度、咀嚼性和感官評分均顯著提升（P＜0.05），并且添加酸堿中和可得然膠的實驗組更佳，與凝膠強度及粘度測試結(jié)果一致。由此可知，高速斬拌和酸堿中和預(yù)處理可以顯著提升可得然膠的凝膠強度和粘度，明顯改善可得然膠在低脂牛肉腸中的應(yīng)用效果且酸堿中和預(yù)處理效果更佳。