不同紫薯全粉添加量对猪肉丸食用品质的影响

猪肉一直是中国饮食中最主要的动物蛋白来源[1]，根据国家统计局统计，2018年中国猪肉产量为5 403万t，约占全国肉类总产量的63%[2]。猪肉丸一般是由肥肉和瘦肉以3∶7的比例并添加部分淀粉制作而成，深受消费者喜爱。但是传统的猪肉丸主要含蛋白质、脂肪和淀粉，属于高脂高热量食品，过多食用容易造成肥胖、高血压和高血脂，不能满足健康饮食的消费需求。因此，改善肉丸营养品质成为相关学者关注的热点。RAN等[3]研究发现，将紫苏籽加入到肉丸中可以有效地改善肉丸中多不饱和脂肪酸组成，提高膳食纤维和蛋白质的含量，并改善肉丸的风味。此外，URSULA等[4]、胡胜杰等[5]、LIU等[6]曾分别在肉丸中添加黑麦麸和豌豆纤维、玉米膳食纤维、燕麦等来提高肉丸的膳食纤维含量和出品率。因此，在保证或提高产品质量的同时，通过添加果蔬等健康食材原料来改善肉丸的营养品质及食用品质是肉丸未来可能的发展途径[3]。

紫薯为旋花科1年生或2年生草本植物，肉质块根呈紫红色，主要种植在亚洲，尤其是在中国[7]。紫薯中不仅含有普通甘薯所具有的膳食纤维和各种微量元素，还含有花青素和硒元素[8]，其根部花青素的含量为515～1 747 mg/kg[9]。研究表明，紫薯花青素具有多种生物活性，包括用做抗氧化剂[10]、抗炎症[11]、抗癌药[12]、抗糖尿病药[13]等。紫薯中所含的硒元素，易被人体吸收，可增强机体免疫力，预防胃癌、肝癌等疾病[14]。目前，紫薯主要用于加工面制品、饮料、乳制品、焙烤制品等方面，在肉制品中的应用研究较少。JIA等[15]研究了天然甘薯淀粉和糊化温度低、回生趋势慢的改性甘薯淀粉对解冻后加热的鱼糜凝胶质量变化的影响，改性甘薯淀粉具有更好的胶凝性能，并且对凝胶结构具有保护作用。另外，胡明珍等[16]研究了添加紫薯对传统肉糕品质的影响，并通过感官评定确定了紫薯肉糕的工艺条件，得到了一种新型的高营养肉糕产品。姜英杰等[17]将去除色素的紫薯淀粉用于制作紫薯肉丸，通过感官评定法确定了最适紫薯淀粉添加质量分数为10%，但去除色素后的紫薯淀粉营养价值低，加入肉制品中并没有体现紫薯应有的营养价值。

有关紫薯全粉(whole purple sweet potato powder，WPSPP)对肉丸的烹调品质和食用品质等相关指标的影响鲜见报道。本研究为改善猪肉丸营养品质，在猪肉丸中加入不同比例的紫薯全粉以等量替代木薯淀粉，分析紫薯猪肉丸的感官品质、挥发性风味物质的变化，以及质构特性、色泽、蒸煮损失以及出汁率等理化指标，探讨紫薯全粉添加量对猪肉丸烹调品质和食用品质的影响，为紫薯在肉丸中的应用研究提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

冷鲜猪二刀后腿肉(瘦肉和肥膘)、木薯淀粉、调味品(味精、食盐)、大葱、生姜，购于重庆北碚永辉超市；紫薯全粉(生粉)，购于山东临沂。

食品添加剂：复合磷酸盐2号(三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、K2HPO4、Na3PO4、焦磷酸二氢二钠)，河南千志食品专营店；大豆分离蛋白，山东临沂山松制品有限公司。

实验所用化学试剂均为国内分析纯。

1.2 仪器与设备

奥克斯HX-J681家用电动绞肉机，宁波奥克斯厨房电器有限公司；ZB-5型斩拌机，山东诸城市华钢机械有限公司；全自动家用丸子成型机，华铄机械制造厂；UltraScan PRO测色仪，美国HunterLab公司；TA-XT plus质构仪，英国Stable Micro Systems公司；冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；50/30 μm PDMS/CAR 萃取纤维头、SPME手动进样手柄，美国Supelco公司；UV-2450紫外分光光度计、QP 2030 PLUS色谱-质谱联用仪，日本岛津公司。

1.3 速冻紫薯肉丸配方与工艺

1.3.1 速冻紫薯猪肉丸配方

猪后腿肉瘦肉47.6%、猪后腿肉肥膘20.4%、木薯淀粉(20%、15%、10%和5%)、WPSPP(0%、5%、10%和15%)、味精0.5%、食盐1.2%、复合磷酸盐2号0.3%、大豆分离蛋白1%、葱末2%、姜末2%、冰水5%(均为质量分数)。

根据木薯淀粉和WPSPP的质量比(20%∶0%、15%∶5%、10%∶10%和5%∶15%)将肉丸分为4组，其中0% WPSPP添加量的肉丸为对照组。

1.3.2 速冻紫薯猪肉丸制作工艺

原料清洗→绞肉→添加配料→混匀→斩拌→成型→速冻

工艺要点：洗净猪肉表面的血污，去除可见的淋巴及结缔组织等杂物，将猪瘦肉和肥肉分离并切小块，分别用绞肉机快速档绞打30 s，按比例添加配料混匀后于斩拌机中快速斩拌3 min，利用丸子成型机成型，密封后置于-18 ℃储藏。

1.4 实验方法

1.4.1 模糊数学综合感官评价

根据GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》，参照汪倩等[18]的方法，并略作修改。挑选经过感官评定培训的食品专业学生10人(5男5女)组成感官评定小组。将冷冻的肉丸置于室温下解冻，并于沸水中煮制6 min，至肉丸中心温度达到80 ℃左右。感官评定小组对煮熟的肉丸味道、弹性、表观状态、色泽和口感进行感官评价。通过模糊数学综合评价确定最终得分。

确定感官评价因素集U =(味道u1，弹性u2，表观状态u3，色泽u4，口感u5)，评语集V =(优秀v1，一般v2，较差v3)，各级评语对应的感官评定标准见表1。采用用户调查法[19]确定味道、弹性、表观状态、色泽和口感5项指标的权重集K=(0.30，0.17，0.16，0.14，0.23)。

1.4.2 基本成分测定

膳食纤维含量测定参考GB 5009.88—2014。蛋白质含量测定参考GB 5009.5—2016。

花青素含量测定利用pH示差法[20-21]。将肉丸在沸水中煮制6 min后捞出并冷却至室温，称取约2 g(精确至0.1 mg)样品置于研钵中，根据料液比1∶35(g∶mL)，先加少许提取液(体积分数80%乙醇)辅助研磨，并用提取液多次冲洗研钵使样品全部转移至离心管，于58 ℃，240 W下超声辅助提取30 min，冷却至室温(20 ℃)后将样品于3 000×g离心5 min，取上清液，并用提取液定容制得样品溶液。分别取5 mL样品液于2支试管中，分别加入pH 1.0的0.025 mol/L KCl缓冲溶液和pH 4.5的0.4 mol/L CH3COONa缓冲溶液5 mL，充分摇匀后分别于波长530和700 nm处测吸光值，每组进行3次平行实验。花青素含量以样品中的矢车菊素-3-葡萄糖苷含量计算，按公式(1)计算：

式中：ω(花青素)，花青素质量分数，mg/g；A=(A530 nm-A700 nm)pH 1.0-(A530 nm-A700 nm)pH 4.5；Mw，矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔质量，449.2 g/mol；DF，稀释倍数；V，样品液总体积，mL；ε，矢车菊素-3-葡萄糖苷的分子吸光率，取26 900；L，比色皿光程，1 cm；m，样品质量，g。

1.4.3 固相微萃取及GC-MS分析

参考汪倩等[22]的方法并做适当修改。称取-18 ℃储藏7 d后并于室温下解冻的样品2.00 g于20 mL萃取小瓶中，加入5 mL饱和NaCl溶液，于60 ℃水浴平衡3 min，将提前老化后的固相微萃取(solid phase micro extraction, SPME)萃取头插入萃取瓶顶空采样，吸附30 min，将萃取针头插入进样口，250 ℃下解析3 min。

色谱柱条件：DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气，高纯氦气，流速1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃，分流比10∶1；升温程序，初始40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至160 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持4 min。

质谱条件：电子轰击(electron impact,EI)离子源；电子能量70 eV；接口温度为250 ℃；离子源温度230 ℃；全扫描模式，扫描范围45～450 amu。

数据处理：结合NIST17数据库进行化合物检索比对，采用峰面积归一化法进行定量分析，测得不同样品间的挥发性风味物质含量。

1.4.4 质构特性测定

参考方媛媛等[23]的方法，并略作修改。将肉丸于沸水中煮制6 min至中心温度达到80 ℃以上，冷却至室温后将肉丸切成边长为1 cm的立方体，利用质构仪进行全质构分析(texture profile analysis,TPA)，选用P/36 R探头，测前速度为1.0 mm/s，测试速率为0.5 mm/s，测后速率为0.5 mm/s，形变量为50%，下压次数2次，每组样品做5次平行，选3组取平均值。

1.4.5 蒸煮损失率测定

参考付婷婷等[24]的方法，并略加改动，按公式(2)计算：

式中：m1，新鲜肉丸在室温下的质量；m2，肉丸在沸水中煮制6 min，取出肉丸将丸子汤全部转移至烧杯内烘干至质量恒定，残留固形物的质量。

1.4.6 总压出汁率测定

参考SALVADOR等[25]的方法，并略加改动，按公式(3)计算：

式中：m1，室温条件下样品的质量；m2，将样品置于冷冻离心机，在20 ℃、12 000 r/min离心30 min，除去离心产生的汁液后的质量。

将冷冻的肉丸置于室温下解冻，并用吸水纸吸干表面的水分，测色仪用白板调零后，对样品进行测定，每组样品测5次平行，选3组数据取平均值。

采用SPSS 21软件进行数据分析，Origin 2017软件进行绘图。测定结果均以平均值±标准差表示，方差分析采用ANOVA进行Duncan’s差异分析，P<0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 基本成分分析

如表2所示，随着WPSPP添加量的增多，4组肉丸的花青素含量和总膳食纤维含量显著提高(P<0.05)，蛋白质和灰分含量无明显变化。这是因为WPSPP中的花青素和膳食纤维含量较高[8]，利用WPSPP等量替代木薯淀粉，可有效提高肉丸的花青素含量和膳食纤维含量，同时降低人们对于传统肉丸淀粉的摄入，提升肉丸的营养价值。

2.2 感官评价分析及结论

10名感官评定员对4组样品味道、弹性、表观状态、色泽、口感5个因素逐一评价，对应的等级票数分布情况见表3。

通过模糊数学分析法[26]分析表3数据可知，所有样品评分均介于优秀和一般之间，5% WPSPP添加量的肉丸感官评分最高，其次是10%组样品。

2.3 质构特性分析

质构特性能直观地反映出肉丸的感官品质，是评价肉丸质量的重要指标之一。对4组样品的质构分析结果见表4。随着WPSPP添加量的增多，肉丸的硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性都呈现下降的趋势。其中硬度、黏聚性和咀嚼性下降较明显，原因可能是WPSPP中存在α-淀粉酶，该酶在加工过程中水解了淀粉成分，使淀粉分子的尺寸大大减小，凝胶化能力降低，从而导致肉丸的硬度和咀嚼性降低[28]。另外，由于紫薯全粉中除淀粉外还含有纤维素，添加量增加也会增加肉丸中纤维素含量，纤维素会阻碍肌纤维蛋白凝胶的形成，从而导致肉丸的黏聚性降低。整体来看，随着WPSPP添加量的增多，肉丸变得更加软糯，5%组肉丸的弹性没有受到较大的影响，但咀嚼性有所降低。这一现象与汪倩等[22]的研究结果类似。

2.4 紫薯猪肉丸GC-MS分析

通过对4组猪肉丸进行SPME及GC-MS分析，利用NIST17数据库进行化合物比对，结果见表5。

由表5可知，共从肉丸中分离鉴定出78种挥发性物质，其中烷烃类17种，烯烃类18种，醇类10种，醛类7种，酮类8种，酯类4种，含硫化合物4种，其他化合物10种。其中，传统猪肉丸(0%)中共检测出醇类6种，烯类16种，醛类6种，酮类6种，酯类2种，均少于添加了紫薯全粉的猪肉丸，其余各类物质占比也均有所差异，表明WPSPP的添加对于改善传统猪肉丸的风味物质组成有积极的影响。

肉丸的特征风味形成途径主要有脂肪氧化、美拉德反应、Strecker降解反应以及美拉德反应产物和脂肪氧化产物间相互作用等，其中大部分的挥发性风味化合物来自于脂肪氧化[29]。4组肉丸中检出的挥发性风味物质中烃类物质占比最高(表6)，但由于其阈值较高，对肉丸的风味贡献较少，但某些化合物是形成杂环化合物的重要中间物质，对提高肉丸的整体风味有重要的作用[30]。肉丸中的脂质氧化后可转化为醇、醛、酮和酯类等物质，4组肉丸中醇、醛、酮和酯类等氧化产物总量分别占总挥发性风味物质的41.24%、43.57%、43.63%和47.05%，可见随着WPSPP添加量的增多，可以提高肉丸中主要的挥发性风味物质含量。由表6可知，醇类、醛类和酮类物质含量较少，但由于其阈值低，对肉丸的气味具有重要的贡献，其中主要的醇类物质是芳樟醇和松油醇，芳樟醇呈铃兰香和薰衣草香味，松油醇呈水果味和薄荷味。主要的醛类物质是柠檬醛和壬醛，柠檬醛呈柠檬香味，壬醛呈花香和柑橘香。而酮类物质中，1-苯基-2-丁酮含量最高，其次是6-甲基-5-庚烯-2-酮，酮类物质通常具有果香、青草香以及肉香味。酯类物质主要由脂质氧化所产生的醇和游离脂肪酸之间相互作用产生，一般有果香味和奶香味，4组样品中共检测出4种酯类物质，其中最主要的酯类物质是乙酸二氢香芹酯，另外实验组中十九烷基酯和β-辛菊酯的含量均高于对照组。美拉德反应可以形成含硫化合物和杂环化合物，含硫化合物通常有肉味，主要是由含硫氨基酸(包括半胱氨酸和蛋氨酸)通过美拉德反应产生[31]。4组样品中共检测出4种含硫化合物，其中以丙基二硫化物和丙基-1-丙烯基二硫化物为主，总含量随着WPSPP添加量的增加而增高。

另外，4组肉丸中还检测出了10种与典型的肉类挥发性化合物无关的物质，其中姜黄素可能来自于肉丸制作过程中使用的生姜，其对人体健康具有积极地影响，4,4′-异丙基二烯基苯酚可能来自于动物饲料，而苯类物质如乙苯、邻二甲苯和α-甲氧基甲苯等，通常被认为是食品中的挥发性有机污染物[32]。综合分析可知，随着WPSPP添加量的增多，可以有效的改善传统猪肉丸的挥发性风味物质组成。

2.5 总压出汁率分析

4组样品的总压出汁率变化趋势如图1所示。不同WPSPP添加量的肉丸其总压出汁率差异较显著，整体呈现先上升后下降的趋势，添加有WPSPP的肉丸的出汁率均高于传统猪肉丸，原因在于WPSPP的保留汁液的能力低于木薯淀粉，导致紫薯猪肉丸在冻融过程中会释放出更多的水分[33]。其中10% WPSPP添加量肉丸的总压出汁率最大，原因可能与木薯淀粉和紫薯全粉在肉丸中的交互作用有关，同等质量的WPSPP和木薯淀粉所形成的凝胶结构不能更好地保留住汁液，从而使WPSPP添加量为10%的肉丸流失更多的汁液，该现象需要进一步的研究探讨。

2.6 蒸煮损失率分析

由图2所示，WPSPP添加量增多对肉丸的蒸煮损失率无显著性的影响，其中添加量15%组略高于其余3组，原因在于WPSPP添加量越大，蛋白凝胶网络孔隙越大，蛋白的网络结构也会受到一定的破坏，造成蒸煮损失率逐渐增大[34]。随着WPSPP添加量的增多，蒸煮损失呈逐渐上升的趋势，原因可能是木薯淀粉中支链淀粉含量比紫薯全粉高，有利于形成黏合性更强的凝胶，可以更好地保留凝胶中的水分，降低蒸煮损失[35]。

2.7 色差分析

不同的WPSPP添加量对猪肉丸的颜色影响如表7所示。随着WPSPP添加量的增多，肉丸的L*值显著降低，a*值呈先升高后降低的趋势。其中WPSPP添加量为15%时样品颜色较深，原因可能在于WPSPP添加量高，其中的多酚氧化酶仍有活性，紫薯中的酚类物质在有氧环境中氧化为醌类物质，再进一步氧化聚合形成黑色素，发生酶促褐变[36]。另外，李甜等[37]研究发现，紫薯酒的褐变指数升高会使a*值减小，与本研究结果相似。整体来看，随着WPSPP添加量的增多，肉丸的颜色由浅紫色逐渐变成深紫色，5%和10%添加量的肉丸颜色更容易让人接受。

3 结论

经分析不同WPSPP添加量肉丸的感官、风味及理化指标变化，得出以下结论：

(1)随着WPSPP添加量的增多，肉丸中醇、醛、酮和酯类等挥发性风味物质种类及总量均有提升，肉丸的硬度、黏聚性、咀嚼性和亮度均逐渐降低，弹性和蒸煮损失率无显著影响。

(2)当WPSPP添加质量分数为5%时，肉丸的感官评分最高，10%时次之，15%时肉丸的质地和口感变差，影响肉丸的食用品质。

(3)在传统肉丸中添加WPSPP，可有效地提高肉丸中花青素和膳食纤维的含量，当WPSPP添加质量分数为5%时，肉丸中花青素和总膳食纤维的含量较传统猪肉丸分别提高了333%和40%。

综上，适量添加WPSPP可有效平衡传统猪肉丸的营养组成，丰富传统猪肉丸的风味。

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