低温乳化型肉制品深受消费者的喜爱,加工过程不仅能保留原有营养成分和良好风味,而且产品细腻、紧实、富有弹性,例如博洛尼亚、法兰克福香肠等产品[1]。该类型产品是由蛋白质、脂肪、水、盐以及其他添加物组成,其中脂肪在低温乳化型肉制品加工中扮演着重要的角色。脂肪在热加工过程中能够稳定肉糜蛋白质凝胶网状结构,改善产品的质构特性和保水性,同时赋予产品良好的风味和口感[2-3]。但是脂肪的添加导致最终产品中含有过多的饱和脂肪酸和胆固醇[4]。摄入过多的饱和脂肪酸,容易增加患慢性疾病如高血压、肥胖、心血管等的风险[5]。世界卫生组织推荐,降低饮食中总脂肪摄入,建议总脂肪提供的能量占总能量的15%~30%[6],随着消费者健康意识的提高,开始逐步追求低脂肉制品[7]。此外,直接减少脂肪含量会影响产品的质量,导致产品容易出水和出油,降低产品的可接受度[8]。因此,肉类行业迫切需求脂肪替代品开发低脂健康肉制品,保证产品质量,迎合消费者需求。许多研究者在肉制品的生产过程中添加非肉蛋白、胶体、膳食纤维、改性油脂、和水等物质代替动物脂肪[1,9-10]。另一方面也有研究采用预乳化技术,即在脂肪/油混合物引入肉制品之前,先制备乳化形式的脂肪/油混合物,改善产品的质构或保水保油特性,并且有效降低饱和脂肪酸含量。预乳化液成分的油相一般是植物油,含有丰富的不饱和脂肪酸,利于人体健康;稳定预乳化液的乳化剂一般使用非肉蛋白和多糖[11]。YOUSSEF等[12]研究预乳化菜籽油部分替代牛脂肪,大豆蛋白和乳清蛋白作为乳化剂,有效的减少香肠的质量损失。赵颖颖等[13]采用超声波处理预乳化液代替猪背脂加工低脂香肠,结果表明超声的预乳化液在产品中比例越大,低脂香肠中的蒸煮损失越小,提高了产品的保水保油性。PELSER等[14]研究报道荷兰式发酵香肠中高达20%的猪背脂被大豆分离蛋白预乳化亚麻籽油或菜籽油替代,预乳化液的添加不会影响产品的发酵和干燥。
膳食纤维被称为“第七大营养素”,可以有效预防肥胖症和糖尿病等疾病,并且可以作为功能型成分添加到肉制品中,改善其凝胶特性并降低脂肪含量,HENNING等[15]研究发现使用1%的菠萝膳食纤维和水替代牛肉香肠中的猪背膘,增加了牛肉香肠的保水性、亮度等,降低了产品的pH和质构特性,但不会影响感官评定。ZHUANG等[16]研究肉糜中甘蔗膳食纤维的添加可以提高质构特性,并且降低肉糜制品中的胆固醇和脂肪含量。其中竹笋膳食纤维(bamboo shoot dietary fiber,BSDF)作为一种膳食纤维,具有类似的保水保油性质[17]。另一方面,BSDF来源于竹笋的副产物,能够提高资源的利用率。研究表明相对大豆膳食纤维和米糠膳食纤维,竹笋膳食纤维的膨胀性、持水性、持油性和吸附能力等物化性质较好[18]。目前,BSDF已应用到面粉和冷冻面团、果胶和果酱中[19-22]。BSDF可以作为油炸鱼丸和中式香肠良好的脂肪替代物和营养补充剂[23-24]。李可等[25]已研究发现添加BSDF可以显著改善猪肉盐溶性蛋白的凝胶特性和保水性,使形成凝胶的微观结构更加均匀致密。
目前鲜有研究报道BSDF结合预乳化技术对肉糜品质的影响,本研究旨在评估BSDF结合预乳化技术对低脂猪肉糜的乳化稳定性、色泽、脂肪、总能量、流变学特性和微观结构的影响,为开发健康和可接受度高的低脂乳化型肉制品提供理论参考和技术支持。
BSDF,浙江耕盛堂生态农业,样品真空冷冻干燥24 h,经过超微粉碎后过100目筛保证样品粒径均一。
猪后腿肉、猪背膘、金龙鱼大豆油、食盐、糖、白胡椒粉,郑州市丹尼斯超市,剔除结缔组织及多余脂肪的猪后腿肉和猪背膘分别用绞肉机(SZ-22A)绞碎,真空包装,每袋质量1.0 kg,储存于-20 ℃的冰箱,贮藏时间低于14 d。
多聚磷酸盐,郑州裕和食品添加剂有限公司;酪蛋白酸钠,蒙牛乳业有限公司。
SZ-22A绞肉机,广州旭众食品机械有限公司;XHF-D高速分散器(内切式匀浆机),宁波新芝生物科技股份有限公司;GM200刀式研磨仪,德国RETSCH公司;高速搅拌器,德国IKA公司; Ci6X 分光光度仪,美国爱色丽有限公司;Discovery 流变仪,美国TA仪器公司;JSM-6490LV 扫描电镜,日本JEOL公司。
1.3.1 预乳化液的制备
根据ZHUANG等[16]的方法,并稍加修改。1 g酪蛋白酸钠与8 g冰水混合,混合物在1 500 r/min转速下均质2次,间隔30 s,每次1 min。将10 g大豆油缓慢倒入均质后的混合溶液,10 000 r/min均质3次,间隔30 s,每次1 min,制备的预乳化液于4 ℃储存。
1.3.2 低脂猪肉糜的制备
将冷冻的猪后腿肉置于4 ℃冰箱解冻12 h,3组肉糜制作的配方及加工步骤参考已有文献报道[26-27],并加以修改。先将50 g猪后腿肉与10 g冰水混合,1 500 r/min斩拌30 s。然后加入食盐、糖、白胡椒粉、多聚磷酸盐、冰水和BSDF(添加含量如表1所示)混合斩拌30 s(1 500 r/min)。之后加入猪背膘、预乳化液和剩余冰水1 500 r/min斩拌30 s,停歇3 min,最后3 000 r/min斩拌1 min,斩拌肉糜温度不超过10 ℃。称取约40 g低脂猪肉糜于50 mL密封离心管中,离心除去样品中的空气,密封离心管置于80 ℃水浴锅中加热30 min。然后冷却至室温,样品于4 ℃冰箱储存12 h,测定低脂猪肉糜的色泽和微观结构。
表1 BSDF结合预乳化液替代猪背膘制作
猪肉糜的配方 单位:g/100g
Table 1 The formulations of meat batters prepared by
different addition of BSDF combined with pre-emulsified
sodium caseinate-soybean oil emulsion
配料CPEPE-DF2猪后腿肉505050猪背膘201010冰水303028预乳化液01010BSDF002食盐1.51.51.5糖0.50.50.5白胡椒粉0.50.50.5多聚磷酸盐0.30.30.3
注:C为对照组,表示无BSDF和预乳化液,添加20%猪背膘的肉糜;PE为无BSDF,添加预乳化液替代50%猪背膘的低脂肉糜;PE-DF2为添加2%BSDF协同预乳化液替代50%猪背膘的低脂肉糜
1.3.3 乳化稳定性
根据KANG等[27]的方法,并稍加修改。取斩拌好的肉糜约30 g于50 mL密封离心管中,总质量为m1,离心管质量为ma,离心除样品中的气泡,密封的离心管置于80 ℃水浴锅中加热30 min。加热完后立即打开密封盖,用滤纸擦拭离心管表面的水分,在25 ℃将离心管倒置在培养皿上60 min,培养皿质量为mb,释放渗出物熟肉糜质量为m2,渗出物表征样品的总汁液损失(total released,TR),计算如公式(1)所示:
(1)
水分损失(water released,WR)是将含有渗出物的培养皿在105 ℃加热16 h,称量加热蒸发水分的残留物和培养皿质量为m3,水分损失的计算如公式(2)所示:
(2)
脂肪损失(fat released,FR)是总汁液流失与水分流失的差值(忽略其他微小的蛋白质或盐成分)。
1.3.4 色泽
取出4 ℃冰箱储存的低脂熟猪肉糜,室温放置30 min。使用便携式色差计测量样品(厚0.5 cm的圆柱低脂熟猪肉糜)的色泽,记录样品的L*值、a*值和b*值,并依据根据测量的L*、a*和b*3个数值计算白度值,计算如公式(3)所示:
白度值
(3)
1.3.5 脂肪和总能量
根据GB 5009.6—2016测定低脂猪肉糜的脂肪含量,称取5 g样品于滤纸筒内,将滤纸筒放入索氏抽提器的抽提筒内,连接已干燥至恒重的接收瓶,质量为m1,添加容积的2/3无水乙醚于瓶中,水浴加热,使无水乙醚进行不断回流抽提,抽提10 h,提取结束取下接收瓶,回收并蒸干瓶内溶剂,再于(100±5) ℃ 干燥 1 h,放干燥器内冷却 30 min后称量,重复以上操作直至恒重(m2),得到样品的脂肪含量,计算如公式(4)所示,并依据GB/Z 21922—2008脂肪和总能量换算系数计算总能量值。
脂肪含量
(4)
1.3.6 流变学特性
根据朱东阳等[11]的方法,并稍加修改。使用动态流变仪在热诱导胶凝过程中连续监测生肉糜的动态流变特性。测试参数:采用40 mm平板夹具,上下夹距0.5 mm,应变0.5%,频率0.1 Hz,25 ℃平衡样品10 min,温度设置为25~85 ℃,速度1 ℃/min。用硅油密封夹具缝隙,防止水分蒸发。
参考赵颖颖等[28]的方法,并进行适当修改测定生肉糜的黏度。测试参数:采用40 mm平板夹具,上下夹距0.5 mm,应变0.5%,频率0.1 Hz,剪切速率0.1~1 000 s-1。记录初始剪切速率的黏度值。
1.3.7 扫描电镜
根据李可等[25]的方法,并稍加修改,利用扫描电镜观察样品的微观结构。取出4 ℃冰箱储存低脂熟猪肉糜,室温放置30 min。样品被切成体积为1 mm×1 mm×1 mm的小块,将小块样品置于2.5%(体积分数)的戊二醛溶液,固定样品12 h(4 ℃),磷酸缓冲液(0.1 mol/L,pH 7.0)漂洗样品3次,每次漂洗15 min,漂洗过后采用乙醇对样品进行脱水,脱水后的样品冷冻干燥,镀金观察样品的微观结构。
1.3.8 数据处理
本实验至少重复3次,数据表示为平均数±标准差。用软件SPSS v.21.0进行数据统计分析,多重比较为Duncan′s方法,P<0.05时表示不同处理组间显著差异;采用软件Origin 8.5绘图。
乳化稳定性反映肉糜结合和保持水分的能力,表征肉制品品质。表2所示是BSDF结合预乳化液生产的低脂猪肉糜的乳化稳定性(总汁液损失、水分损失和脂肪损失)变化,未添加BSDF和预乳化处理的C组的总汁液损失和水分损失数值显著高于PE组(P<0.05),表明预乳化液替代动物脂肪可降低猪肉糜在加热过程中的总汁液损失、水分损失和脂肪损失。预乳化液替代猪背脂,减小脂肪球颗粒,从而使脂肪球均匀的分布在蛋白质基质,包裹更多的脂肪球,加热过程中抑制水分和脂肪流动。这与陈益春等[29]研究结果一致,即植物油预乳状液替代猪脂肪可以提高法兰克福香肠的乳化稳定性。随着BSDF添加,相对于PE组,PE-DF2组的总汁液损失和水分损失显著减小(P<0.05),脂肪损失在数值上稍高于PE组,但差异不显著(P>0.05),可能是由于BSDF自身的保水保油性质。梁雯雯等[30]研究发现0%~1.5%浓度可溶性褐藻膳食纤维可以降低低盐鲢鱼肉糜蒸煮损失,并且提高凝胶持水力。
表2 低脂肉糜的乳化稳定性 单位:%
Table 2 Emulsifying stability of lower- fat meat batters
样品总汁液损失水分损失脂肪损失C19.13±0.57a17.83±0.52a1.29±0.12aPE18.08±0.55b16.94±0.54b1.14±0.02bPE-DF217.02±0.32c15.85±0.29c1.17±0.03ab
注:同一列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)
由表3可知3组猪肉糜的亮度、红度、黄度和白度的变化,与C组相比,添加预乳液化的PE组的L*值显著增加(P<0.05),a*值显著降低(P<0.05)。这可能是因为油与肌肉蛋白和水混合后形成的乳状液引起了光的散射,从而使高脂肪含量的猪肉糜颜色暗淡[31]。ZHUANG等[16]的研究也表明与对照组相比,预乳化的芝麻油可以增加肉糜的亮度值,降低红度。随着BSDF的添加,PE-DF2组与C组相比,a*值和b*值显著增加(P<0.05),亮度没有显著性差异(P>0.05),白度值随之降低,可能是BSDF自身的颜色造成的。
表3 低脂肉糜的色泽
Table 3 Color of lower-fat meat batter
样品L*a*b*白度值C83.48±0.59b5.08±0.18b13.91±0.30b77.81±0.36bPE85.25±0.19a4.71±0.05c12.89±0.18c79.88±0.14aPE-DF283.53±0.29b5.51±0.20a16.32±0.40a76.17±0.30c
由表4可知PE与PE-DF2两组的能量均显著低于C组(P<0.05),说明预乳化液和BSDF结合预乳化液均可有效降低猪肉糜脂肪含量和总能量。此外PE-DF2和PE两组的产品总能量和脂肪含量相似,没有明显的变化。说明竹笋膳食纤维的添加提供了微小的一部分能量,这可能和原料是BSDF有关系,但是PE-DF2组中含有更多的对人体有益的成分——膳食纤维。ZHUANG等[16]研究结果与本实验一致,单独的预乳化液可以降低的熟肉糜的脂肪含量,且添加蔗糖膳食纤维和预乳化液有一样的效果。总之,BSDF结合预乳化液不仅能够降低猪肉糜的脂肪含量和总能量,而且能够为产品提供更多的功能型营养成分。
表4 低脂肉糜的脂肪含量和总能量
Table 4 Fat content and total energy of lower-fat meat batter
样品脂肪/[g·(100g)-1]总能量/[kcal·(100g)-1]C18.92±0.42a217.38±4.33aPE16.11±0.30b193.94±2.95bPE-DF216.42±1.27b203.08±11.00b
黏度可以衡量肉类蛋白乳液的抗流动性或抗内摩擦力[32-33]。黏度和剪切速率绘制的曲线如图1所示,3组处理组的黏度值随剪切速率增大而减小,典型的剪切稀释行为。与C组相比,添加预乳化液的PE组初始黏度明显下降,从247.52 Pa·s下降到215.94 Pa·s,说明预乳化液的添加降低了低脂猪肉糜的黏度[34],这可能是由于预乳化液中含有大量的水(42.11%),稀释了整个肉糜体系。而BSDF结合预乳化液膳食纤维组(PE-DF2)初始黏度高于C组和PE组,表明了BSDF不仅能够弥补预乳化液所造成的黏度下降,还能够提高低脂猪肉糜体系的黏度。可能是由于BSDF可以作为增稠剂添加在肉制品中,改善低脂猪肉糜的黏度。ZHAO等[34]研究发现添加再生纤维素增强肉糜乳化模型的黏度,表现出剪切稀释行为。不仅如此,YAPAR等[35]研究表明,乳状制品初始黏度的增加有助于提高产品的弹性和持水性。
图1 低脂肉糜的黏度
Fig.1 Viscosity of lower-fat meat batters
图2 低脂肉糜的储能模量(G′)
Fig.2 Dynamic storage modulus of lower-fat meat batters
图2所示是3组低脂猪肉糜在升温过程中储能模量G′的变化曲线图,升温过程中变化趋势一般分为3个阶段。第一阶段,在25~47 ℃时,G′缓慢下降,这可能是被乳化包埋在猪肉糜基质中的猪背脂颗粒在加热过程中融化造成的,张雪花等[36]在研究结冷胶对猪肉糜凝胶特性的影响中发现在20~45 ℃时,猪背脂的融化可能导致了G′的降低,与本研究相似;第二阶段是47~53 ℃,此时G′出现快速下降,温度导致了肌球蛋白尾部变性,蛋白质分子内部发生变化,破坏第一阶段初步形成的蛋白质网络结构;第三阶段是53~85 ℃,G′急剧上升,此时的肌球蛋白完全变性,肉糜中蛋白质的聚集程度增加,并发生交联形成更加稳定的凝胶网络结构[37-38]。动态流变学特性中储能模量(G′)表示微观结构中由弹性变形量变化而引起的能量变化。在加热过程中,PE组、PE-DF2组的G′值均高于C组,这说明预乳化液和BSDF结合预乳化液均可以明显改善低脂猪肉糜凝胶特性。在加热过程中,预乳化液中大豆油可以与蛋白质发生相互作用形成不规则网络凝胶结构,随着温度的进一步升高,在肉糜体系中这种脂肪和蛋白质相互作用形成永久性蛋白,并随着包被的脂肪球膜的破坏而发生聚集,增强肉糜凝胶的弹性[39]。另外,膳食纤维自身有较强的保水性,导致部分肉蛋白脱水和相互作用,也有利于凝胶网络结构的形成[40]。
图3所示是低脂猪肉糜凝胶在500倍和2 000倍视野下观察到的扫描电镜图。热致肉糜凝胶的微观结构呈不规则和多孔的三维网状结构,C、PE和PE-DF2三组的微观结构显著不同, C组中水通道交叉在整个肉糜凝胶网络结构中,水通道对凝胶的相互作用有负面的影响。添加预乳化液的PE组的微观结构相对于C组的微观结构较为光滑,且水通道交叉程度减小,可能是由于PE组的不饱和脂肪酸成分较高,不饱和脂肪酸结构相对饱和脂肪酸灵活,有利于脂肪与界面上的蛋白质相互作用。另外,植物油经过乳化后粒径小于动物脂肪,更容易分散于蛋白质凝胶的网络结构,脂肪嵌入肌原纤维蛋白的网络结构,形成稳定乳化型肉制品[41]。相对C组和PE组,PE-DF2组的微观结构更加紧凑和均匀,形成独立的水腔并均匀分布在凝胶网络结构,表明2% BSDF结合预乳化液可以形成更加稳定的凝胶网络结构,与流变特性结果相一致。并且与ZHUANG等[42]研究结果一致,扫描电镜和石蜡切片结果表明添加2%不溶性膳食纤维的肌原纤维蛋白网络结构均一且致密,有效提高肌原纤维蛋白的凝胶特性。
a-500倍C组;b-500倍PE组;c-500倍PE-DF2组;d-2 000倍C组;
e-2 000倍PE组;f-2 000倍PE-DF2组
图3 低脂肉糜凝胶的扫描电镜图
Fig.3 Scanning electron micrographs of cooked lower-fat meat batter
本研究结果表明,BSDF协同预乳化技术可以显著改善乳化肉制品的乳化稳定性和流变学特性,同时降低了产品的脂肪含量和总能量,为改善低温乳化型肉制品的乳化品质和BSDF及预乳化技术在肉制品加工中的应用提供了一定的理论基础。
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