膳食纤维在肉品加工中的应用

李可 ，刘俊雅，李子豪，黄乐坚，张华 ，白艳红 *

1. 郑州轻工业学院食品与生物工程学院（郑州 450001）；2. 食品生产与安全河南省协同创新中心（郑州 450001）；3. 河南省冷链食品质量安全控制重点实验室（郑州 450001）

肉与肉制品品种多样，营养丰富，是居民饮食结构中重要的组成部分。肉类产业已进入满足消费者摄食高食用品质肉类的需求，改善居民健康体质为特点的发展阶段[1-2]。然而，肉制品脂肪含量较高，通常含有20%～30%的脂肪[3]。过量摄入脂肪易引起人体肥胖[4]、糖尿病[5]和心血管疾病[6]等的发生，也会增加患结肠癌的风险[7]。如何降低肉制品中的脂肪含量，又保持肉制品品质是急需解决的问题。随着我国居民饮食结构的变化，食物的加工越来越精细化，导致了食物中的膳食纤维大量丢失，而膳食纤维在预防糖尿病等慢性疾病方面具有重要而独特的营养保健作用[8]。膳食纤维作为脂肪替代品，能够全部或者部分替代肉品中的脂肪，既很好地保持了肉品的食用特性，又能使摄入的总热量始终处于低水平，使体内没有多余的热量转化为脂肪，能够真正预防多种疾病的发生。膳食纤维在肉与肉制品的精深加工中有着巨大的发展空间，在肉品加工中的应用一直是国内外研究热点。因此，综述了膳食纤维的性质及其对肉品品质影响的研究进展，为膳食纤维在肉类加工应用发展提供参考依据。

1 膳食纤维的概念

膳食纤维一般是指不易被消化酶消化的多糖类食物成分，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等[9]。根据膳食纤维水溶性的不同，可将其分为水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。水溶性膳食纤维主要包括树脂、果胶等，有较好的结合水的能力；不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素、木质素等，作为活性脱水剂，消除产品凝胶结构内部的水通道，有效提高凝胶网络的聚合度，改善产品品质[10]。常见的膳食纤维主要来源于谷类、豆类、果蔬类等，其中谷类是纤维素、木质素和半纤维素的重要来源，果蔬类是果胶、树胶等的重要来源。目前国内外学者们已研究的膳食纤维来源30多个品种，除了常见的如大豆、燕麦、麦麸等，正开发出新的食品原料，如香菇、山药皮、辣椒渣、茯苓渣、莲蓬、甘蔗、竹笋等。

2 膳食纤维的提取方法

常见的膳食纤维的提取方法主要有五种方法。（1）粗分离法：主要为液体悬浮法和气流分级法。这种方法的工艺简单，但提取率不高。（2）化学提取法：主要有酸法、碱法和絮凝剂法。采用化学试剂除去可消化成分后提取膳食纤维，这种方法简捷、快速、成本低，是目前比较普遍使用的一种方法，但易对环境造成污染。（3）酶提取法：应用α-淀粉酶、蛋白酶、糖化酶和纤维素酶等降解原料中的其他成分，然后经有机溶剂处理、清水漂洗、干燥等获得高纯度的膳食纤维。这种方法效率高且环保，然而酶制剂成本高，对提取条件要求严格。（4）膜分离法：利用膜分离技术来制备不同分子量的膳食纤维，避免了化学分离法的有机残留。这种方法只能用于水溶性膳食纤维的提取，而不能用于不溶性膳食纤维的提取。目前由于技术水平的限制，还不能普遍使用于工业化生产。（5）发酵法：采用嗜热链球菌或保加利亚乳杆菌等对原料进行发酵，然后水洗至中性，再干燥即得膳食纤维。目前国内外多采用化学和酶相结合的方法提取制备膳食纤维[11]。另外，有学者们研究利用物理加工技术（挤压、爆破、超声波、微波）协同以上方法增强膳食纤维的提取效果[12-15]。

3 膳食纤维的理化性质

膳食纤维的理化性质主要有水合性质（持水性、结合水力、膨胀性）、持油性、清除自由基能力、吸附能力、阳离子交换能力和可发酵性等。

3.1 水合性能和持油性

膳食纤维的持水性是指已知量的膳食纤维在特定温度和浸泡时间后，用滤纸去除样品表面的水分，称量所测定的水的质量。结合水力是指已知量的膳食纤维在特定温度和浸泡时间后，离心去除上清液后称质量，再高温干燥一定时间后再称重，两次的差值即为结合水的质量。膨胀性是指膳食纤维与水结合会形成高黏性的胶体，进而束缚更多的水而膨胀，易使人产生饱腹感。膳食纤维的持油性是指已知量的膳食纤维与油混合一段时间后所吸收油脂的质量。膳食纤维的结构中含有羧基、羟基、氨基、醛酮基等亲水基团，也存在一定的空隙，水分子一方面可以通过静电引力、氢键、范德华力等次级键与亲水基团结合，另一方面也可以直接存在于分子结构的网络空隙中[16]。不同品种的膳食纤维，其结构不同，所表现的性质不同。藻类有较好的持水、持油的性能，果蔬类次之，豆类和谷类对水、油有较低的亲和力[17]。水溶性膳食纤维多亲水基团，有较高的结合水力和持水力，还可以增加膳食纤维的黏性；不溶性膳食纤维多孔且密度低，提供良好的持水性和膨胀力[18]。另外，膳食纤维的持油性与其表面性质或电荷密度或亲水性成分等有关。膳食纤维的水合性能和持油性可以赋予肉制品良好的保油保水能力，是膳食纤维能够应用在肉制品加工中最重要的理化性质。高持油性可以促进肌肉蛋白质预乳化液的稳定性，高持水性可以吸收肉制品的加工中多余的水分，改善产品质构和口感。

3.2 抗氧化性

膳食纤维中含有黄酮和多酚类的物质，具有清除自由基的能力，添加到肉品中可以消除肉品中存在的对人体有害的物质，提高高脂肪肉制品的氧化稳定性，延长保质期。雷激等[19]研究发现柠檬膳食纤维对O2-·、·OH、1, 1-二苯基苦基苯肼自由基具有较强的清除作用，可以显著降低午餐肉中的亚硝酸盐残留量。

3.3 其他理化特性

膳食纤维的表面活性基团具有吸附作用，可吸收某些呈香的有机物分子，赋予肉与肉制品独特的风味和香气。膳食纤维具有阳离子交换能力，可改变液体环境中的pH，起到一定稀释缓冲的作用[20]，促进肉糜蛋白质的乳化稳定性。

4 膳食纤维在肉品加工中的应用

4.1 膳食纤维香肠制品

膳食纤维作为脂肪替代品，加入低温香肠中可以有效改善产品品质，并降低肉制品含有的能量。Selgas等[21]研究添加长链可溶性膳食纤维对香肠品质的影响，结果发现添加5%膳食纤维的香肠有较低的能量和较好的感官评价。Park等[22]通过从韩国米酒残渣中提取膳食纤维，用于鸡肉乳化肠加工，结果发现2%膳食纤维可以较好地提高产品的整体可接受度。Ham等[23]研究发现胶原蛋白和膳食纤维添加到发酵香肠，有助于减少脂质氧化，并可以更好地保持存储期间的香肠感官品质。

4.2 膳食纤维调理肉制品

调理肉制品是指肉类或肉类与面食、蔬菜等混合经腌制加工，打开包装后直接食用或加热即食的一类肉制品。Besbes等[24]将豌豆纤维和小麦纤维添加到牛肉汉堡中，发现两种膳食纤维均可以增加生牛肉的持水性，熟制后增加了产品的出品率，并保证了其感官品质。Sáyago-Ayerdi等[25]将葡萄膳食纤维应用于鸡肉汉堡中，结果表明葡萄膳食纤维不但可以显著减少产品的亮度和黄度值，增加红度值，并且在不影响产品可接受性的前提下显著提高鸡肉汉堡的抗氧化性和自由基清除能力。Talukder等[26]发现麦麸膳食纤维可以改善鸡肉馅饼的烹饪品质。Galanakis等[27]研究发现橄榄油废液中的水溶性膳食纤维和胡萝卜纤维相结合，可以作为脂肪代替品加入低脂肉丸中，提高产品的烹饪属性并降低脂肪含量。Kehlet等[28]将黑麦麦麸和豌豆纤维添加到肉丸中，结果发现黑麦麦麸和豌豆纤维均可以增加产品质构和颗粒感，添加膳食纤维并没产生感官品质负面影响。

4.3 膳食纤维其他肉制品

膳食纤维也被广泛应用在其他肉制品，如火腿肠、午餐肉等。夏建新等[29]研究发现14%燕麦粉添加到火腿肠中时，火腿肠具有较理想的质构，燕麦粉的添加有利于复合火腿肠的保水性。雷激等[19]研究发现柠檬膳食纤维加到午餐肉中可以作为抗氧化剂延长产品保质期。Sánchez-Alonso等[30]将3%小麦膳食纤维添加到重组鱼肉制品中，从而开发出了产品质地硬度和黏度都更好的膳食纤维功能性肉制品。

5 膳食纤维对肌肉蛋白质凝胶乳化的影响

肌肉蛋白质的凝胶和乳化特性是肉品加工中重要的蛋白质功能特性。膳食纤维可以改善肉制品的质构特性，保水保油，降低脂肪含量。膳食纤维对肌肉蛋白质凝胶乳化特性的影响逐步成为研究的热点。其中肌原纤维蛋白约占肌肉总蛋白质的60%，对肉制品的结构和功能起着主要作用。膳食纤维能够跟肌原纤维蛋白分子间交互作用，改善产品的品质。

杨振等[31]研究了不同添加量（0.05，0.10，0.15和0.20 g/100 mL）的魔芋粉对鲤鱼肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，结果发现随着魔芋粉质量浓度的增加，保水性显著提高，凝胶的白度显著下降；添加0.10 g/100 mL魔芋粉的蛋白凝胶硬度最大。Choi等[32]研究了不同添加量（0，0.1%，0.5%，1%和2%）的米糠纤维对猪肉盐溶性蛋白热诱导凝胶的影响，结果发现米糠纤维的增加能够改善凝胶体系的保水性，当添加量为1%时凝胶保水性和蛋白溶解性均达到最大值；同时米糠纤维的增加会导致pH和黄度的增加以及亮度、红度和质构特性的降低；凝胶电泳图谱显示不同米糠纤维添加量的盐溶蛋白条带没有表现出明显差异。朱君等[33]将米糠膳食纤维、燕麦膳食纤维、大豆膳食纤维分别与肌原纤维蛋白混合，研究了不同种类、不同添加量的膳食纤维对同一浓度肌原纤维蛋白（4.0 g/100 g）混合凝胶性能的影响，以及同一种类和添加量的膳食纤维（大豆膳食纤维，添加量3.0 g/100 g）与不同浓度的肌原纤维蛋白混合凝胶性能。结果表明，不同种类的膳食纤维，其持水性和溶胀性越高，混合凝胶的持水性和硬度提高越显著；膳食纤维的添加有助于增加凝胶的持水性、硬度和弹性模量，并且当添加量为3 g/100 g时达到最大值；肌原纤维蛋白的浓度影响混合凝胶性能，混合凝胶中较高浓度的肌原纤维蛋白更易形成均匀致密的稳定的网状结构，更易改善体系的持水性。Debusca等[34]从鱼糜中提取了肌原纤维蛋白，并将其与不同添加量的膳食纤维（0～8 g/100 g）混匀来研究混合凝胶的理化性质，结果表明膳食纤维可以改善凝胶特性，当添加量达到6 g/100 g时，凝胶的质构和色泽达到最大值；DSC结果显示膳食纤维的添加未改变肌球蛋白和肌动蛋白的热转变温度。

刘英丽等[35]研究了不同添加量（0～5%）、不同粒径（未分级、100～300目）的小麦麸膳食纤维对猪肉肌原纤维蛋白凝胶乳化特性的影响，结果表明随着膳食纤维添加量的增加，蛋白弹性模量显著增加，乳化性稍有升高但差异不明显，乳化稳定性显著升高并在1%时达到最大值；同时膳食纤维添加量的增加、膳食纤维粒径的减小都可以提高肌原纤维蛋白凝胶的硬度和保水性，使凝胶内部微观结构变得更均匀致密。Choi等[36]将膳食纤维和向日葵籽油混合代替猪背膘加入到肉糜中制备法兰克福香肠，结果发现膳食纤维和植物油的协同作用可以显著增加香肠的水分、灰分、亮度，当膳食纤维添加量为2%时，植物油含量越高，产品的红度和黄度，蒸煮损失、乳液稳定性、硬度、弹性、表观黏度均越低。

Zhuang等[37]研究了添加甘蔗膳食纤维协同预乳化技术对肉糜品质的影响，结果发现添加甘蔗膳食纤维的预乳化芝麻油显著增加了肉糜产品的持水持油力、流变学特性，降低了产品的胆固醇和脂肪含量。当甘蔗膳食纤维添加量为2%时，微观结构和感官品质最好。然后该学者研究了不同粒径（40，80目）、不同含量（0～3%）的甘蔗膳食纤维对肌原纤维蛋白凝胶强度、保水性和微观结构的影响，结果发现随着SDF粒径和含量的增加，凝胶体系的凝胶强度、硬度、黏性、咀嚼性、弹性模量均显著增加，保水性在80目，2%蔗膳食纤维量时达到最大值，不易流动水弛豫时间变短，微观结构变得更均匀致密，然而过量的膳食纤维会使纤维结构空腔变大，凝胶结构崩溃[38-39]。该学者进一步研究了不溶性甘蔗膳食纤维（SIDF）对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响，结果发现不溶性膳食纤维没有直接接触肌原纤维蛋白，而是仅仅存在于凝胶网络中，其作为活性脱水剂可以改变水分分布。随着SIDF的增加，不易流动水弛豫时间减少，在加热过程中，水通道逐渐消失，不溶性膳食纤维可以牢固地束缚水分于蛋白三维网络结构中；拉曼光谱显示SIDF的添加使蛋白质酰胺Ⅰ左移，酰胺Ⅲ右移，脂肪族特征峰强度显著下降，这些结果表明SIDF的添加对形成均匀致密的凝胶有积极的影响[10]。

添加膳食纤维至肌肉蛋白质中，显著影响体系的保水性、质构、流变学特性、微观结构和蛋白质构象等。适量膳食纤维的添加可以促使纤维结构中的亲水基团与水结合，促使蛋白质-蛋白质之间发生交联反应，形成稳定的三维网络结构，从而显著增加蛋白质凝胶的保水性、质构、流变和凝胶强度。膳食纤维与植物油预乳化处理可以增加产品的乳化稳定性，提高乳化活性。然而，不同种类、不同粒径和添加量、不同溶解度的膳食纤维对肌肉蛋白质凝胶乳化特性的影响不同，膳食纤维与肌肉蛋白质分子间的作用机制还不十分明确，有待进一步深入研究。

6 结语与展望

膳食纤维作为功能性成分添加到肉品中，有效改善肉品品质。随着膳食纤维在肉品加工中的应用研究越来越多，膳食纤维肉制品的研发也将带来更高的经济效益，具有较好的研究价值。然而，膳食纤维本身的性质及其与肉品蛋白质的作用机制仍并不完全清楚，这将继续是肉品科学研究的重点。另外，市面上关于膳食纤维肉制品的种类仍然较少，今后如何改进膳食纤维应用技术，保证肉制品食用品质，开发新型膳食纤维肉制品仍是未来肉类食品开发领域的主要趋势之一。