假酸漿多糖對牛肉丸加工品質的影響

摘 要：探究假酸漿多糖對牛肉丸加工品質的影響。通過水提醇沉法制備假酸漿多糖，采用化學與儀器分析法測定不同添加量假酸漿多糖對牛肉丸蒸煮損失、解凍損失、持水性、顏色、硬度、咀嚼性和凝膠強度的影響。結果表明：假酸漿多糖添加量的增加（0.00%～0.15%）可降低牛肉丸的蒸煮損失率（27.42%降至22.11%）和解凍損失率（2.45%降至1.36%），增強持水性（8.68%增至11.50%），提高亮度值（62.10增至64.60）和白度值（57.97增至60.57），降低紅度值（4.37降至3.87），同時降低牛肉丸的硬度（1 046.61 g降至802.53 g）、咀嚼性（687.79 g降至523.57 g）和凝膠強度（5 608.30 g·mm降至3 683.36 g·mm），使牛肉丸在加工過程中呈現出良好的品質。上述結果表明，假酸漿多糖對牛肉丸的加工品質具有改善作用。

關鍵詞：牛肉丸；假酸漿多糖；加工損失；持水性

Effect of Water-Soluble Polysaccharides from Nicandra physalodes （Linn.） Gaertn.

Seeds on Processing Quality of Beef Meatballs

XIE Yuxin1， XU Qianda1， CHEN Nan1， MA Qiuyue1， GAO Ying2， ZENG Weicai1，3，*

（1. College of Biomass Science and Engineering， Sichuan University， Chengdu 610065， China;

2. Institute of Agricultural Products Processing， Sichuan University， Chengdu 610065， China;

3. Key Laboratory of Food Science and Technology of Sichuan Province of Education， Sichuan University， Chengdu 610065， China）

Abstract： The effect of the water-soluble polysaccharides from Nicandra physalodes （Linn.） Gaertn. seeds （NPGP）， prepared by hot water extraction-alcohol precipitation method， on the processing quality of beef was investigated. Chemical and instrumental methods were used to determine the effects of adding different levels of NPGP on the cooking loss， thawing loss， water-holding capacity （WHC）， color， hardness， chewiness and gel strength of beef meatballs. The results showed that increasing addition of NPGP （0.00%–0.15%） reduced the cooking loss （from 27.42% to 22.11%） and thawing loss （from 2.45% to 1.36%） and enhanced the WHC （from 8.68% to 11.50%） of beef meatballs. Moreover， it increased the brightness value （from 62.10 to 64.60） and whiteness value （from 57.97 to 60.57）， reduced the redness value （from 4.37 to 3.87）， decreased the hardness （from 1 046.61 to 802.53 g）， chewiness （from 687.79 to 523.57 g） and gel strength （from 5 608.30 to

3 683.36 g·mm） of beef meatballs， enabling beef balls to show good quality during processing. The above results showed that NPGP could improve the processing quality of beef meatballs.

Keywords： beef meatballs; polysaccharides from Nicandra physalodes （Linn.） Gaertn. seeds; processing loss; water-holding capacity

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240304-047

中圖分類號：TS251.5 " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2024）03-0018-06

引文格式：

謝宇欣， 徐乾達， 陳南， 等. 假酸漿多糖對牛肉丸加工品質的影響[J]. 肉類研究， 2024， 38（3）： 18-23. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240304-047. " "http：//www.rlyj.net.cn

XIE Yuxin， XU Qianda， CHEN Nan， et al. Effect of polysaccharide from Nicandra physalodes （Linn.） Gaertn. seeds on processing quality of beef meatballs[J]. Meat Research， 2024， 38（3）： 18-23. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240304-047. " "http：//www.rlyj.net.cn

牛肉作為重要的優質食物資源之一，蛋白質含量在20%以上，氨基酸組成比豬肉更接近人體需求，且脂肪含量低[1]，還富含礦物質（鉀、鋅、鎂、鐵等）和B族維生素[2]。近年來，隨著肉牛養殖業及肉類加工業的快速發展，以牛肉丸為代表的牛肉糜類產品深受消費者喜愛，展現出良好的市場前景[3]。目前，牛肉丸加工過程中常添加多聚磷酸鹽（如三聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉、焦磷酸鈉等）以增強產品的持水性、改善產品品質。雖然此類化學合成類試劑能夠有效提升肉制品品質，但它們的使用也給人體健康帶來了一定潛在風險，故而在食品加工業中被逐漸限制或禁止使用[4]。因此，從可食用資源中尋找天然、高效的物質替代化學合成試劑在肉品加工過程中改善肉制品品質，已成為肉品及相關領域的研究熱點。現有研究[5-6]已發現各類多糖（如黃原膠、卡拉膠等）具有良好的持水性能及凝膠性能，可作為改良劑應用于肉制品加工過程中，能夠顯著改善肉制品的色澤、持水性及質構特性等品質。

假酸漿（Nicandra physalodes（Linn.）Gaertn.，NPG）是一種茄科植物，具有消炎利尿、祛風、清熱退火等功效。假酸漿籽是NPG的種子，其浸水后可大量溶出假酸漿多糖（NPG polysaccharide，NPGP）[7]。NPGP作為天然植物多糖具有良好的吸濕和保濕性能，其持水量高達膠質質量的100 倍以上[8]。同時，NPGP在我國食品工業中也具有良好的應用，是我國四川、貴州、重慶等地區夏季消暑食品冰粉的主要原料；此外，有研究[9]表明，NPGP具有較好的增稠保濕效果，可應用于肉制品加工以改良產品品質。目前關于NPGP的研究大多局限于其本身的化學結構和凝膠特性，將NPGP應用于肉類的研究較少，其中Yuan Kai等[10]研究3 種制備NPGP-魚膠混合凝膠的方法，以提高魚膠凝膠熔融溫度和凝膠硬度。此外，NPGP還具有可再生、低成本、生產技術成熟與簡單等優點[11]，具備工業化添加至肉制品中的實際應用前景。因此，本研究通過水提醇沉法制備NPGP，將NPGP添加至牛肉丸制備過程中，采用化學與儀器分析法測定牛肉丸品質指標，探究不同NPGP添加量對牛肉丸品質特性（蒸煮損失、解凍損失、持水性、顏色、硬度、咀嚼性和凝膠強度）的影響，為進一步提升牛肉丸的加工品質及NPGP在肉制品加工領域的資源化開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮黃牛（Bos primigenius Bojanus）后腿肉，宰后4 ℃排酸處理24 h后使用，購于四川成都當地市場，現買現用；

假酸漿籽購于成都當地市場，常溫避光保存備用。

無水乙醇（分析純） 成都金山化學試劑有限

公司；實驗用水為蒸餾水。

1.2 儀器與設備

ESJ210-4A型電子天平 沈陽龍騰電子有限公司；TA.XT. Plus型質構儀 英國Stable Micro Systems公司；CR7型分光色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；

FL-2YA型遠紅外數顯封閉電爐 上海力辰邦西儀器科技有限公司；JYL-Y912型高速破壁料理機 成都九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 NPGP的提取

采用熱水浸提法提取NPGP[12]。稱取100 g假酸漿籽，蒸餾水沖去表面浮塵后，用100 目尼龍布包裹并置于200 mL溫水（40 ℃）中浸泡3 min。反復揉搓并擠壓尼龍布包使NPGP充分浸出，約10 min后得到NPGP溶液。將上述操作得到的NPGP溶液緩慢倒入10 倍體積的無水乙醇中[13]，攪拌進行醇沉，過濾保留沉淀，將沉淀置于25 ℃以揮發除去乙醇，所得干物質即為NPGP（得率為11.43 g/kg假酸漿籽；總糖質量分數93.53%），4 ℃密封保存，備用。

1.3.2 NPGP牛肉丸的制備

牛肉丸制作工藝流程如圖1所示。新鮮牛肉清洗后去除白色筋膜，用高速破壁料理機于4 ℃以35 000 r/min

勻漿處理90 s，得到均勻、細膩的牛肉糜，平均分為4 組，每組48 g。取不同質量1.3.1節提取所得NPGP干物質溶解于蒸餾水中，分別配制為質量分數0.00%、1.25%、2.50%、3.75%的NPGP溶液。向每組牛肉糜中分別加入2 g上述NPGP溶液并斬拌均勻，使牛肉糜中NPGP添加量分別為0.00%、0.05%、0.10%、0.15%（以斬拌后牛肉糜質量計）。將斬拌后的牛肉糜在4 ℃環境中靜置12 h，使牛肉糜與NPGP充分凝膠，然后取出牛肉糜搓丸成型，控制每個牛肉丸質量為（5.00±0.02）g。將牛肉丸置于沸水中煮制5 min，撈出并冷卻至25 ℃，用于相關指標分析。

1.3.3 牛肉丸蒸煮損失率的測定

參考馮鈺敏等[14]的方法，并略作改動。稱揉搓成型且未經熱處理的牛肉丸質量，后將牛肉丸置于沸水中煮制15 min，撈出冷卻至25 ℃，拭去牛肉丸表面液體后再次稱其質量。牛肉丸蒸煮損失率按式（1）計算：

（1）

式中：m1為牛肉丸蒸煮前質量/g；m2為牛肉丸蒸煮后質量/g。

1.3.4 牛肉丸解凍損失率的測定

參考馮鈺敏等[14]的方法。取1.3.2節經揉搓成型、沸水煮制5 min、冷卻至25 ℃的牛肉丸于－18 ℃凍藏12 h。取出牛肉丸，稱其質量；將牛肉丸置于25 ℃自然解凍2 h，拭去牛肉丸表面液體后稱質量。反復凍藏、解凍3 次。牛肉丸解凍損失率按式（2）計算：

（2）

式中：m3為牛肉丸解凍前質量/g；m4為牛肉丸解凍后質量/g。

1.3.5 牛肉丸持水性的測定

參考蘇博等[15]的方法，并略作改動。取1.3.2節制得的牛肉丸，稱其質量，后在牛肉丸上下均放2 張濾紙，用1 kg重物壓制并保持3 min，去掉濾紙，并輕輕拭去牛肉丸表面液體后稱其質量。牛肉丸持水性按

式（3）計算：

（3）

式中：m5為牛肉丸壓制前質量/g；m6為牛肉丸壓制后質量/g。

1.3.6 牛肉丸顏色的測定

參考Xu Qianda等[16]的方法。取1.3.2節制得的牛肉丸，用濾紙輕輕拭去牛肉丸表面的液體，利用白板和黑板對色差儀進行校正后，測定牛肉丸表面顏色，記錄亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）。樣品白度值（W）按式（4）計算：

（4）

1.3.7 牛肉丸硬度和咀嚼性的測定

參考Xu Qianda等[16]的方法，并略作改動。采用質構儀的TPA模式測定1.3.2節制得的牛肉丸硬度和咀嚼性。測定參數為：P10探頭，測前速率2 mm/s，測試、測后速率1 mm/s，壓縮位移5 mm，觸發力5.0 g。

1.3.8 牛肉丸凝膠強度的測定

參考王衛芳等[17]的方法，并略作改動。采用質構儀的壓縮模式測定1.3.2節制得的牛肉丸破斷強度和凹陷深度。測定參數為：P10探頭，測前速率2 mm/s，

測試、測后速率1 mm/s，壓縮位移5 mm，觸發力10.0 g，環境溫度25 ℃。破斷強度反映牛肉丸凝膠脆性，凹陷深度反映牛肉丸凝膠彈性，二者乘積即為牛肉丸凝膠強度，按式（5）計算：

（5）

1.4 數據處理

每組實驗均進行3 次重復，結果以平均值±標準差表示。數據采用SPSS 27軟件進行統計學分析（ANOVA），顯著差異水平取P＜0.05。采用Origin 2022軟件和Illustrator 2023軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 NPGP對牛肉丸蒸煮損失的影響

在牛肉丸熱加工成型過程中，不可避免會發生由蛋白質變性而引起的水分、油脂和小分子蛋白流失[18]，表現為牛肉丸蒸煮前后的質量損失，即蒸煮損失率。蒸煮損失率與產品的保水能力直接相關，蒸煮損失越大，說明牛肉丸越易析水，從而導致產品品質下降[19]。由圖2可知，隨著NPGP添加量的增加（0.00%～0.15%），牛肉丸蒸煮損失率逐漸降低（27.42%～22.11%），表現出良好的劑量-效應關系。這可能是因為NPGP作為親水膠體，能通過氫鍵與水分子發生相互作用，加入NPGP后，可以與牛肉丸中的水分子通過氫鍵相互作用將水分留存在產品中，從而減少熱處理過程中牛肉丸的質量損失[20]。

小寫字母不同表示不同NPGP添加量組間差異顯著（P＜0.05）；圖3～5、7同。

2.2 NPGP對牛肉丸解凍損失的影響

解凍損失是衡量肉及肉制品保水性能的重要指標之一，能直接反映肉及肉制品保水性能的高低[14]。肉制品凍藏保存時，水分凝結轉化為冰晶，解凍使細胞中的冰晶融化，恢復到新鮮狀態[21]，但由于冰晶已對細胞產生不可逆的破壞，解凍過程中肉及肉制品會出現汁液流失、色澤劣變和質構特性改變等品質下降問題[22]。由圖3

可知，解凍損失率隨解凍次數的增加而增加，同時，NPGP的加入有效降低了牛肉丸的解凍損失。當NPGP添加量為0.15%時，牛肉丸的3 次解凍損失率分別減少至0.50%、0.92%和 1.36%，減少了多次解凍過程中牛肉丸的汁液流失。這可能是因為NPGP與牛肉丸中的游離水通過氫鍵結合，減少牛肉丸中可形成冰晶的游離水，從而干擾凍藏過程中牛肉丸內冰晶的形成，進而降低冰晶形成對牛肉丸細胞結構的破壞，使其細胞液流失減少[20，23]。

2.3 NPGP對牛肉丸持水性的影響

持水性影響肉的加工性能和經濟價值[24]，關系到肉及肉制品的色澤、嫩度等品質特性[25]。由圖4可知，NPGP的加入使牛肉丸的持水性得到增強，隨著NPGP添加量的增加（0.00%～0.15%），牛肉丸的持水性逐漸增強（8.68%～11.50%），表現出良好的劑量-效應關系。這可能是因為加入的NPGP一方面可以與牛肉丸中的肌原纖維蛋白發生分子間相互作用，從而改變肌原纖維蛋白的分子結構，增強其對牛肉丸中水分的保持能力；另一方面，NPGP還可以與牛肉丸中的水分子發生氫鍵相互作用，進一步阻礙牛肉丸中水分流失，從而增強牛肉丸的持水性能[26-27]。

2.4 NPGP對牛肉丸顏色的影響

食品的顏色對其市場銷售及消費者接受程度有影響，是評價食品感官品質的一項主要指標[28]。由表1可知，與未添加NPGP組相比，NPGP添加量為0.15%的牛肉丸L*從62.10逐漸增大至64.60，a*和b*略微減小（分別減小0.50和0.70），W由57.97逐漸增大至60.57。一方面，由于NPGP溶液本身呈淡黃棕色，加入后會影響牛肉丸顏色；另一方面，NPGP加入后，牛肉丸的持水性顯著增強，牛肉丸水分含量增大，對牛肉丸顏色有稀釋作用，使其L*和W均增大，a*和b*略微減小。

2.5 NPGP對牛肉丸硬度和咀嚼性的影響

硬度和咀嚼性常用于反映肉及肉制品的質構特性。硬度可以反映肉制品的組織狀態；咀嚼性是彈性和膠著性的乘積，可以反映肉制品的食用口感[29]。由圖5可知，隨著NPGP添加量的增加（0.00%～0.15%），牛肉丸的硬度（1 046.61～802.53 g）和咀嚼性（687.79～523.57 g）均呈下降趨勢，且呈現劑量-效應關系。表明NPGP可以一定程度改善牛肉丸的質構特性，使其更加軟爛、易咀嚼。相關研究[16，30]表明，多糖與多酚相似，其對肉類產品的影響主要通過影響肉中肌原纖維蛋白的聚集并與肌原纖維蛋白形成新的凝膠網絡結構，從而影響肉及肉制品的持水性、質構及凝膠強度等品質。不同種類多糖對肉制品品質的影響不盡相同[31-32]，這可能是因為多糖-蛋白質在熱處理后會形成不同結構（“截留”結構與“互穿”結構）的兩相分離凝膠（圖6）。在“截留”結構中，多糖作為填料，并不影響肌原纖維蛋白聚集，凝膠仍以肌原纖維蛋白凝膠結構為骨架結構[33-34]，在此情況下，新的三維網絡結構更加致密、均勻，從而增強肉及肉制品的硬度、咀嚼性等質構特性。在“互穿”結構中，多糖不再作為物理填料，多糖與肌原纖維蛋白凝膠結構均為主要骨架結構，多糖與蛋白質發生排斥作用，增加肌原纖維蛋白聚集的趨勢，削弱蛋白質網絡內部連接，從而降低新的三維網絡結構強度，產品的質構特性也隨之減弱。NPGP是一種帶負電荷的大分子多糖[9]，可與同樣帶負電荷的蛋白質發生排斥作用。同時，蛋白質被加熱后結構展開，變得更加松散，蛋白質交聯聚集、體積增大，更容易形成這種排斥作用。故而NPGP與蛋白質在熱處理后形成的兩相凝膠結構可能更傾向于“互穿”結構，從而降低蛋白質網絡結構強度，進而使牛肉丸的硬度和咀嚼性降低。

2.6 NPGP對牛肉丸凝膠強度的影響

牛肉丸凝膠強度為破斷強度和凹陷深度的乘積，反映牛肉丸脆性和彈性[35]。由圖7可知，NPGP添加量增加（0.00%～0.15%）會使牛肉丸凝膠強度顯著下降（5 608.30～3 683.36 g·mm），且呈現劑量-效應關系。這可能是因為NPGP可以吸收牛肉丸中的大量水分，并通過氫鍵形成連續的水凝膠，阻礙牛肉丸中肌原纖維蛋白凝膠網絡結構內部的連接，降低多糖與肌原纖維蛋白形成的三維網絡結構強度，從而降低牛肉丸凝膠強度[36-37]。

3 結 論

通過水提醇沉法從假酸漿籽中制備并分離純化得到NPGP。在牛肉丸加工過程中，NPGP的添加有效降低了牛肉丸的蒸煮損失率（27.42%降至22.11%）和解凍損失率（2.45%降至1.36%），增強其持水性（8.68%增至11.50%），改善牛肉丸的硬度、咀嚼性和凝膠強度，增大其L*和W。表明NPGP可顯著提升其在實際應用中的保水能力及抗加工損失能力，從而增強牛肉丸中物質的相互作用強度，改善牛肉丸品質特性。NPGP有望代替化學合成類添加劑成為一種新型天然食品添加劑。

本研究為NPGP在肉及肉制品加工領域的應用提供了部分有益的實驗支撐。后續還需要進一步分析NPGP與肌原纖維蛋白的分子相互作用，并探究NPGP對肌原纖維蛋白網絡結構的影響機制。

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