复乳凝胶作为脂肪替代物对鸡肉肠理化性质的影响

周士琪,刘 雪,刘少伟,*,吕学泽,刘 静,周定鹏,汤晓智

(1.华东理工大学食品科学与工程系,生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;2.中国农业大学信息与电气工程学院,北京 100083;3.北京市畜牧总站,北京 100101;4.南京财经大学食品科学与工程学院,江苏南京 210046)

脂肪是肉制品中非常重要的成分,对维持肉制品的香味、口感和质地起着非常重要的作用。但是研究发现,过多的饱和脂肪摄入与肥胖、糖尿病、心血管疾病等慢性病有关[1-2],目前市场上香肠类制品的脂肪含量大都高于25%[3-4],而美国膳食指南建议每人每天热量来源中脂肪不宜超过30%,饱和脂肪不宜超过10%[5],低脂食品的研究越来越受关注。

目前,国内外对降低肉制品的脂肪含量主要集中于两种方法:其一,直接减少配方中的脂肪含量;其二,使用脂肪替代物[6-7]。但是,单纯的减少配方中的脂肪含量会严重影响肉制品的风味、质地和口感,产品的可接受性降低,从而影响销售[8]。因此,越来越多的碳水化合物基质、蛋白质基质或复合型脂肪替代物被开发用于部分脂肪替代。研究发现,用植物油乳液替代动物油脂不仅能够很好的降低香肠中的饱和脂肪酸含量,增加不饱和脂肪酸的分布,还可以改善单纯的植物油替代带来的肉糜流动性变差等负面影响[8]。

复乳是一种油包水和水包油状态共存的多层分散体系[9]。近几年对于脂肪替代物的研究中,植物油复乳被认为是一种改善脂肪结构非常有前景的新策略。虽然水包油乳液也可以作为脂肪酸的传递系统,但与其相比,复乳具有更潜在的优势,如内水相中可包封一些生物活性化合物,或可掩盖一些不愉快的风味等。Robert等[10]用橄榄油、亚麻籽油、鱼油复乳凝胶替代肉类产品中的猪肉背脂,发现其不饱和脂肪酸含量远远多于饱和脂肪酸含量,并且提高了产品的抗氧化特性。Eisinaite等[11]用葵花籽油复乳替代了7%和11%的猪肉背脂,粗制和精制的复乳稳定性都很好,且均表现出良好的水分和脂肪结合能力。但是,单纯的乳液应用无法很好的模拟脂肪的质地和口感,因此,凝胶形式的植物油乳液替代传统的猪肉背脂成为一个新的研究趋势[12-13]。Pintado等[3]对比了茶油和燕麦乳液凝胶作为脂肪替代物，对2 ℃储存18 d longaniza香肠的营养成分和感官特性的影响,发现蒸煮损失均低于对照组,部分替代组的感官评分低于对照组,但均在消费者的可接受范围内。

在复乳凝胶的应用过程中,其热稳定性一直是目前存在的一个问题,大部分的复乳凝胶都只能控制在70 ℃下被应用[9]。为了改善热稳定性,我们在复乳凝胶中复合了海带水提多糖,并以0%、15%、30%、45%、60%和75%的替代度替代鸡肉肠中的脂肪部分,研究鸡肉肠的蒸煮损失、乳化稳定性、质构和感官等性质,探讨复乳凝胶作为脂肪替代物的可行性及其在应用过程中对鸡肉香肠性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸡胸肉、猪背脂、生姜 上海沃尔玛超市;玉米油 丰益国际有限公司;白胡椒粉 上海味好美食品有限公司;食盐 中盐上海市盐业公司;味精 上海太太乐食品有限公司;白砂糖 广州福正东海食品有限公司;料酒 佛山市海天调味食品股份有限公司;盐渍猪肠衣 河北顺平肠衣基地;单硬脂酸甘油酯 郑州特正商贸有限公司;卡拉胶 福建省绿麒食品胶体有限公司;NaCl、石油醚 国药集团化学试剂有限公司;复合磷酸盐、D-异抗坏血酸钠 南京纳满生物科技有限公司;所用水 均为去离子水。

CP213电子分析天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司;HHS-I1-1电热水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司;C21-SDHCB8E24电磁炉 浙江苏泊尔股份有限公司;SHA-BA恒温振荡器 常州朗越仪器制造有限公司;DL-5-B离心机 上海安亭科学仪器厂;TA-XT plus 质构分析仪 英国 Stable Micro System 公司;STARTER2100 pH计 上海华联医疗器械有限公司;FJ200-T 均质机 韬越上海机械科技有限公司;MOV-212F鼓风干燥箱 上海天呈实验仪器制造有限公司;AKBR-XT10i全自动脂肪测定仪 西化仪(北京)科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 W1/O/W2复乳凝胶的制备 参考Eisinaite等[11]的方法并稍作修改,在室温(25±2 ℃)条件下用两步乳化法制备W1/O/W2复乳凝胶(Emulsion gel,EG)。W1∶O和W1/O∶W2的比例分别为1∶1和2∶8。内部水相(W1)由含0.6% NaCl(w/w)的蒸馏水组成。油相(O)通过将1.2%的单硬脂酸甘油酯分散在80 ℃保温10 min的玉米油中,并在恒温振荡器中200 r/min 80 ℃水浴混合15 min。然后,将W1逐滴加入O中,并同时通过均质机以8000 r/min的速度均质20 min来制备主乳液(W1/O)。外水相(W2)是将2 g卡拉胶和0.3 g酪蛋白酸钠溶解于0.6% NaCl(w/w)和海带水提多糖(0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.25%)的水溶液(80 ℃水浴保温10 min)中。最后,将W1/O添加到W2中,同时用均质机以5000 r/min乳化40 s。乳化结束后,室温静置6 h以形成凝胶,于4 ℃保存备用,并在鸡肉肠系统配方中直接用作脂肪替代物。

1.2.2 不同浓度水提多糖对复乳凝胶脂肪替代物性质的影响

1.2.2.1 持水和持油特性 取2 g脂肪替代物置于4 ℃冰箱中冷藏24 h,然后取出恢复至室温。称重后放入10 mL离心管中,常温下3000 r/min离心5 min,用滤纸吸取替代物表面水分再次称重。用离心前后水分含量比计算持水性，以猪背脂作为对照组(C)。

取2 g脂肪替代物于70 ℃的水浴中加热30 min,4000 r/min离心5 min。将上清液倒入预先称重的坩埚中,于100 ℃下干燥过夜,坩埚增重即为油脂损失,以此计算持油性，以猪背脂作为对照组(C)。

式中:m1表示样品离心后质量,g;m2表示样品离心前质量,g;m3表示空坩埚质量,g;m4表示坩埚烘干后质量,g;M1表示样品水分含量,g;M2表示样品脂肪含量,g。

1.2.2.2 热稳定性 根据Meltem等[9]的方法并稍作修改测定热稳定性。称取5 g左右样品,置于50 mL离心管中并在90 ℃水浴中加热,每10 min取出,用滤纸擦干表面液体,称量未熔化的样品质量,测量三次。用未熔化样品质量比表示热稳定性。

1.2.2.3 质构特性 将替代物和猪背脂切成体积1 cm×1 cm×1 cm的小方块,并进行质构测定[14],对其硬度、弹性、粘结性和咀嚼性进行对比分析，以猪背脂作为对照组(C)。

测定条件:测试压缩比为50%;测试前速度:2.0 mm/s;测试速度:1.0 mm/s;测试后速度:10.0 mm/s,停留时间2 s,测试距离15 mm,压力5 g。

1.2.3 鸡肉香肠系统的制备 以100 g肉(80 g鸡胸肉,20 g猪肥膘)为基准,制作分别替代0%、15%、30%、45%、60%、75%猪肉背脂的鸡肉香肠，其中复乳凝胶的海带多糖浓度为1%。

首先将原料肉搅成肉糜,用料理机匀浆1 min,按表1加入非肉类成分匀浆1 min。然后,加入全部剩余成分再均化1 min。4 ℃下腌制2 h。将肉糜转移至预先用冷水水浴的肠衣中,室温下风干。最后,香肠在70 ℃的水浴中煮30 min,晾凉,将香肠包装在聚乙烯袋中并在4±2 ℃冰箱中储存,用于性质分析。

表1 不同脂肪替代物含量的鸡肉香肠配方表

1.2.4 鸡肉香肠性质的测定

1.2.4.1 鸡肉肠的水分和脂肪含量 参照GB 5009.3-2016食品安全国家标准 食品中水分的测定方法,测量脂肪替代物和猪背脂的水分含量。用全自动脂肪测定仪测定脂肪含量。

1.2.4.2 鸡肉肠蒸煮损失的测定 在沸水蒸煮前后称量各香肠的质量,以此质量损失率表示香肠的蒸煮损失。

1.2.4.3 色泽的测定 切取1 cm厚的香肠,用色差仪对其进行色差测量,将色差仪垂直于断面上,镜口紧扣切面,测定不同位置的L*、a*、b*值。

1.2.4.4 持油性的测定 参照高雪琴[15]的方法并略做修改。熟制样品切成2 mm厚的切片,称重后放入蒸发皿中,倒入等量乙醚浸泡,分别于30、60、90、120 min后取出切片,等乙醚在通风橱中挥发完全后称量蒸发皿重,增重即为样品的油脂损失量，并计算油脂损失率。

1.2.4.5 乳化稳定性的测定 根据Esmaeel等[16]的方法测量乳液稳定性。将未经蒸煮的5 g样品于10 mL离心管中,以4000 r/min离心1 min。然后在70 ℃的水浴中加热30 min并再次以4000 r/min离心5 min。取出沉淀的样品并称重,将上清液倒入预先称重的坩埚中,于100 ℃下干燥过夜。总可表达流体(Total expressible fluid,TEF)和可表达脂肪(Expressible fat,EFAT)的体积由以下等式计算:

TEF=m1-m2

式中:m0表示样品原始质量,g;m1表示离心管和样品初始质量,g;m2表示离心管和沉淀质量,g;m3空坩埚质量,g;m4表示干燥过夜后的坩埚质量,g。

1.2.4.6 TPA分析 将制作好的鸡肉肠切成体积为1 cm×1 cm×1 cm的小方块进行TPA测定,使用P/36R探头,测定条件同1.2.2.3。

1.2.4.7 感官评价 为判定脂肪替代物对香肠的感官的影响,邀请10位专业人员作为感官评价小组成员,参照聂智强等[17]对香肠的颜色、组织状态、风味、口感和总体接受性进行评价,其中香肠每片5 g,每项指标设置分数为1～10分,具体评价标准如表2所示。

表2 不同脂肪替代物含量的鸡肉肠感官分析表

1.3 数据处理

每个试验重复三次,所有数据指标以“平均值±标准差”表示。利用Origin 9.0进行数据处理,统计分析软件SPSS 19.0进行单因素方差分析,差异显著性P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浓度水提多糖对复乳凝胶脂肪替代物性质的影响分析

2.1.1 不同浓度水提多糖对复乳凝胶脂肪替代物持水和持油性的影响 肉的持水性和持油性可直接影响到成品的感官等性质,持水性好,肉的出品率就更好[18],持油性好,肉质就比较饱满。不同海带水提多糖添加量对复乳凝胶持水持油性的影响如图1所示。猪背脂的持水性高达96.11%,这是品质优良的肉所必须具备的特性,不添加海带多糖的复乳凝胶持水性显著低于猪背脂(P<0.05),随着海带多糖浓度的增加,脂肪替代物的持水性显著增加(P<0.05),添加量达到1%时逐渐趋于平稳,这说明海带多糖可改善复乳凝胶的持水性。因为海带多糖中的褐藻胶有很好的吸湿保湿性质,可作为保水剂有效的固定结合食品组织中的游离水,减少水分的流失[19]。猪背脂持油性(96.51%)显著高于复乳凝胶的持油性(P<0.05),这主要是因为猪背脂中还含有蛋白质等其他成分,可以很好地与脂质结合。多糖添加浓度小于0.75%时,对复乳凝胶的持油性无显著影响(P>0.05),随着多糖浓度持续增加,其持油性显著增强(P<0.05)。这可能是因为褐藻多糖可以与卡拉胶形成的三维网状结构交联,从而具有很好的水分和脂肪截留特性[20]。如此使产品具有更滑腻的口感,尽可能的减少在蒸煮加工过程中由于水分和脂肪减少而带来的口感损失。

图1 不同浓度水提多糖复乳凝胶脂肪替代物的持水持油性

2.1.2 不同浓度水提多糖对复乳凝胶脂肪替代物热稳定性的影响 卡拉胶是从红藻中提取出来的一种多糖类植物胶,实验中所用海带多糖是通过水提法从海带中提取的一种多糖,两者皆具有凝胶能力[21]。单独的kappa型卡拉胶形成的是热可逆凝胶,一般在70 ℃以上加热就会慢慢熔化。如表3所示,不添加多糖时,卡拉胶无法经受高温加热。随着海带多糖添加量的增加,卡拉胶凝胶的热稳定性显著增强(P<0.05)。90 ℃加热时,当多糖浓度达到1%,加热10 min复乳凝胶无熔化迹象,随后随着加热时间的延长,逐渐熔化。当温度升为100 ℃时,1%的添加量也显示出最好的热稳定性(P<0.05),但由于温度升高,其热稳定性低于90 ℃。首先可能是因为褐藻胶本身是一种不可逆凝胶,其次可能因为褐藻胶与卡拉胶分子间相互作用,形成了更致密的三维空间结构,从而提高了复乳凝胶的热稳定性。但添加量为1.25%时,90、100 ℃加热,热稳定性反而不如1%时好,这可能是因为多糖浓度增大,复乳的黏性也随之增加,不利于凝胶体系的稳定,故稳定性下降。

表3 不同浓度水提多糖复乳凝胶脂肪替代物的热稳定性

2.1.3 不同浓度水提多糖对复乳凝胶脂肪替代物质构的影响 脂肪替代物要在尽量保证不影响食物口感和质地的情况下,尽可能的减少脂肪含量,图2和图3表示了猪背脂和不同海带多糖浓度的脂肪替代物的质构情况。从图中可以看出,与猪背脂肪(C)相比,当海带多糖添加量小于0.75%时,复乳凝胶与猪背脂肪硬度和粘聚性无显著性差异(P>0.05),咀嚼性与弹性差异显著(P<0.05)。当海带多糖添加量大于0.75%时,多糖浓度对弹性差异影响不显著(P>0.05),但硬度、粘聚性和咀嚼性均显著降低(P<0.05)。这可能是因为高浓度的海带多糖溶液黏度较大,不利于卡拉胶空间结构的形成,但添加量小于0.75%时,可很好的填充在卡拉胶形成的网络结构中,故对复乳凝胶质构影响不显著。因此,从整体上来看,卡拉胶复乳可以很好的模拟猪背脂肪的质构。

图2 不同浓度水提多糖复乳凝胶脂肪替代物的硬度和咀嚼性

图3 不同浓度水提多糖复乳凝胶脂肪替代物的弹性和粘聚性

2.2 不同脂肪替代度对鸡肉肠理化性质的影响

2.2.1 不同脂肪替代度对鸡肉肠水分和脂肪含量及蒸煮损失的影响 由图4可知,脂肪替代物充分起到了替代脂肪的作用。随着脂肪替代物含量的增加,香肠的脂肪含量显著减少(P<0.05),这主要是由于脂肪替代物的脂肪含量非常低,仅有2.5%左右。与对照组相比,当脂肪替代度为15%时,脂肪含量减少29.04%;当脂肪替代度为45%时,脂肪减少量超过一半,为57.07%;当脂肪替代度为75%时,脂肪含量减少了83.09%,此时香肠的脂肪含量仅2.68%。根据美国食品药品监督管理局和美国农业食品安全与检测的标准,低脂肉制品的脂肪含量不高于10%[22]。由图4可以看出,当脂肪替代度超过30%时,已经达到了要求。与此同时,随着脂肪替代度的增加,水分含量也显著增加(P<0.05)。这与Cofrades等[23]的研究结果一致,用作猪背脂替代物的双重乳液是产品水分含量增加的主要原因。水分含量比较多,使得香肠鲜嫩多汁,这也弥补了由于脂肪减少而带来的口感缺陷。

图4 不同脂肪替代度鸡肉肠的水分和脂肪含量及蒸煮损失

蒸煮损失取决于肉糜结合和保持水分的能力,而水胶体一般会增强肌肉类产品的水化和结合性能,从而在加工过程中减少蒸煮损失,同时提高产品产量[24]。在本研究中,随着脂肪替代度的增加,香肠的含水量逐渐增加,但香肠的蒸煮损失无显著变化(P>0.05),由此可见,香肠的保水能力得到了一定的改善。这可能是由于香肠中大部分都是鸡胸肉,对持水性起着决定性的作用,从而使香肠口感几乎不受脂肪减少的影响,肉质饱满。

2.2.2 不同脂肪替代度对鸡肉肠颜色的影响 香肠的颜色是评价香肠质量的一个重要指标,直接对感官刺激从而影响消费者对食物的喜好程度。不同脂肪替代物含量鸡肉肠的L*、a*和b*值如表4所示。添加了脂肪替代物的鸡肉肠的L*值显著高于对照组(P<0.05),且随着脂肪替代物含量的增加,L*值略有增加,这可能是由于胶体与固态脂肪相比表面更光滑,从而提高了反射率增加了光的亮度值,陈益春等[8]和Gao[25]等的研究结果均显示,增加预乳化的脂肪替代物可提高香肠的亮度值。鸡肉肠的a*值随着替代物含量的增加逐渐减小,这主要取决于脂肪含量的减少,Wang等[26]用山茶油凝胶部分替代猪背脂,也发现随着山茶油凝胶添加量的增加a*值逐渐降低。由于海带多糖呈淡黄色,使得替代物的黄度值显著高于猪背脂,因此,随着替代物含量的添加,b*值也逐渐增加。

表4 不同脂肪替代度鸡肉肠的颜色变化

2.2.3 不同脂肪替代度对鸡肉肠持油性的影响 鸡肉肠油脂的损失速率随时间变化如图5所示。随着乙醚浸泡时间的延长,鸡肉肠油脂的损失速率逐渐减小。15%脂肪替代度的油脂损失速率最大,这可能是因为少量的复乳凝胶不能很好地与肉体系蛋白紧密结合,因而油脂损失速率最大。对照组在60 min后油脂损失速率逐渐趋于平缓,说明油脂损失达到了最大值,而30%～75%替代度的香肠油脂损失速率均低于对照组,且随着替代度的增加逐渐变小,并随着时间增加逐渐趋于平缓,75%替代度的油脂损失速率最小。可能是因为复乳凝胶已经被很好的乳化,从而可以提高产品的乳化稳定性,使其具有很好的水和脂肪结合的能力,且在60%替代度时表现出最佳的水和脂肪结合能力。在Robert等[10]和Cofrades等[23]的研究中,植物油凝胶乳液均良好的改善了肉糜体系的结合性能。

图5 不同脂肪替代度鸡肉肠的保油能力

2.2.4 不同脂肪替代度对鸡肉肠乳化稳定性的影响 乳液稳定性是指乳液抵抗其特性随时间变化的能力。生产乳化肉制品的主要目标是建立一个稳定的结构并延长保持时间[9]。鸡肉香肠样品的乳化稳定性如图6所示。由图可知,添加脂肪替代物的香肠总可表达液体(TEF)和可表达脂肪(EFAT)均低于对照组,随着脂肪替代度的增加,TEF和EFAT逐渐减小,在替代度达到60%时,逐渐趋于平缓。这与Esmaeel[16]的研究趋势一致,用黄蓍胶部分替代肉类体系中的猪背脂,发现其TEF与EFAT含量均随着胶体添加量的增加而显著降低(P<0.05)。可能是由于乳液凝胶的添加可以与肉类系统中的蛋白更好的结合,表现出很好的乳化性,从而包裹住游离的脂肪,提高肉类体系保持水分和脂肪的能力,改善肉糜凝胶品质,减少营养损失[27]。因此可以通过增加复乳凝胶的添加量来提高香肠的乳化稳定性。

图6 不同脂肪替代度鸡肉肠的乳化稳定性

2.2.5 不同脂肪替代度对鸡肉肠TPA的影响 脂肪的减少会对产品的质量和质地有很大的影响。不同脂肪替代物添加量香肠的质构结果如表5所示。与对照组相比,弹性无显著变化(P>0.05),粘聚性显著增加(P<0.05)。随着替代物添加含量的增加,香肠的硬度和咀嚼性显著增加(P<0.05),粘聚性无显著变化(P>0.05)。Freire等[28]的研究表明,肉制品结构特性的差异主要取决于脂肪含量和脂肪替代物的类型以及油脂掺入方式,Cofrades等[23]的研究还表明双乳液中亲水性乳化剂的选择对确定肉制品体系的质构特征也具有至关重要的意义。在本研究中,亲水性乳化剂选择了卡拉胶和酪蛋白酸钠,它们可能作为复乳凝胶的重要成分,相互结合形成了更致密的网络结构并引起质构的明显变化。李倩倩[29]和陈益春等[8]的研究也有着相似的结果,这也进一步说明添加凝胶形式的脂肪替代物可为产品提供更大的强度。

表5 不同脂肪替代度鸡肉肠的质构特性

2.2.6 不同脂肪替代度对鸡肉肠感官的影响 感官是影响销售品质最直接的标准。从表6中可以看出,感官评定小组成员对香肠的风味和总体接受性评价差异不显著(P>0.05),替代度为15%和30%的总体接受性略低于对照组和其它替代度。30%与45%替代度的颜色评分与其他替代度相比，差异显著(P<0.05),这可能是由于替代物是凝胶状,不能完全与肉混合均匀,而使得替代物外观和口感差异比较明显,当替代度增加到60%和75%时,颜色评分逐渐接近对照组。对于组织状态,添加脂肪替代物的香肠评分均高于对照组,且替代度高于45%时,组织状态评分逐渐稳定,可能是由于添加了卡拉胶,肉制品质地有所改善。但总的来说,脂肪替代物的添加没有给香肠感官带来很大差异。Pintado等[3]、Camila等[30]和Poyato等[13]的研究也显示了相同的结果,添加乳液凝胶后重新配制的猪背脂替代品对新鲜肉制品的感官特性(气味、颜色、味道、硬度、多汁性等)没有显着差异。

表6 不同脂肪替代度鸡肉肠感官评价表

3 结论

本实验主要探讨了0、0.25%、0.5%、0.75%、1.00%、1.25%的海带水提多糖浓度对复乳凝胶作为脂肪替代物相关性质的影响,以及多糖复乳凝胶以0、15%、30%、45%、60%、75%替代度替代猪背脂对鸡肉肠品质特性的影响。研究结果显示,海带多糖可以很有效的改善复乳凝胶的持水性、持油性和热稳定性,且当添加量为1%时最好;当多糖添加量大于0.75%时,复乳凝胶的硬度和粘聚性逐渐降低,大于1.00%时,质构受到显著影响。因此,选择海带多糖的添加量为1%最理想。随着复乳凝胶添加量增大,鸡肉肠的脂肪含量显著降低,30%替代度时已达到低脂肉制品的要求,鸡肉肠的持油性显著增加,乳化稳定性提高,硬度和咀嚼性也逐渐升高,感官评定结果显示,当替代度达到60%以上时,感官评分逐渐趋于对照组。综合来看,60%的脂肪替代度效果最好。复乳凝胶作为脂肪替代物在鸡肉肠中的应用,在尽量不影响产品质量的前提下,显著降低了产品的脂肪含量,为脂肪替代物的进一步研究提供了理论依据。