大理石花纹替代脂的制备及质构相关性分析

王家镔，刘龙龙，张华, ，梁成云,

1.延边大学农学院食品与生物科学系（延吉 133002）；2.延边大学东北寒区肉牛科技创新教育部工程研究中心（延吉 133002）

大理石花纹（Marbling）指的是沉积于牛肉肌纤维之间的间层脂肪，它是评定牛肉质量等级的主要指标[1]，并且被认为是与牛肉嫩度和风味密切相关的牛肉脂肪[2]。牛肉营养价值极高，具有高蛋白质、低脂肪、低胆固醇的优点[3-4]。大理石花纹丰富的优质牛肉，其风味独特、滑腻多汁、保水性较好且嫩度较高，相反，其肉质则会出现质地坚硬、表面粗糙少汁和风味不佳等让消费者难以接受的不足等[5-6]。但是，牛肉脂肪其饱和脂肪酸含量高，长期摄入会易引起血液胆固醇增高和冠状心血管和糖尿病等疾病，不利于人体健康[7-8]。随着时代的不断变化和生活条件的普遍改善，近年来，中国居民对食品的营养品质要求极其注重，如何在人类饮食中消除或最大程度减少饱和脂肪酸，降低心血管疾病的风险成为关注重点[9-10]。因此，聚焦于开发能降低饱和脂肪酸的健康且方便的脂质食品，大理石花纹替代脂是脂质替代物中的一种，属于油脂凝胶类，由植物油作为基油，添加一定的凝胶因子，并通过一定条件制备而成，兼顾食品的营养与安全。

Gandolfo等[11]使用配置圆柱形探头的TA-XT2i质构仪测定一系列高级偶碳链脂肪醇（C16～C22）和一系列偶碳链脂肪酸（C16～C22）在不同质量分数（1.5%～11%）下制得油脂凝胶的硬度及不同贮存温度对凝胶硬度的影响，通过硬度指标数据确定每种凝胶剂的凝胶化浓度及评价同浓度但不同凝胶剂的凝胶能力。Pernetti等[12]将卵磷脂和三硬脂酸山梨糖醇酯混合作为复合低分子量凝胶剂，研究2种不同凝胶剂混合的比例对油脂凝胶硬度的影响，结果表明，凝胶硬度与复合凝胶剂添加量并不呈正相关关系，随凝胶剂含量增多，油脂凝胶硬度反而降低，原因可能是三硬脂酸山梨糖醇酯在植物油中过多溶解导致。马俪珍等[13-14]将卵磷脂、分子蒸馏单甘酯、Span 80及乳清浓缩蛋白等乳化剂分别加入到三级大豆油、纯净水成功制得一种白色或乳白色黏稠状W/O型食品乳状液，并通过试验发现所制得的产品乳化稳定性得到显著提高，且脂肪的结构、质地和风味也得到明显改善。

关于油脂凝胶质构的测定，主要以测定其硬度为主，忽略质构指标对油脂凝胶，即大理石花纹替代脂的影响。通过测定硬度，只能分析出产品的硬软程度，并不能整体概括出产品的口感及对其结构的分析，导致质构指标单一而出现误差等。因此，通过测定大理石花纹替代脂的TPA指标，包括硬度在内的咀嚼性、黏附性、弹性、胶黏性等，可以综合分析出产品的软硬程度、松散或黏稠程度和可塑程度等评价其整体口感，并通过胶黏性、内聚性等指标评价其内部结构，探究这些质构特性对大理石花纹替代脂的影响和分析它们之间相关性及对主成分的影响。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

菜籽油（延吉市千盛超市）；蛋黄卵磷脂（实验室制备）；β-谷甾醇（上海阿拉丁试剂公司）。

1.2 仪器与设备

JY-1003型天平（上海舜宇恒平仪器公司）；BG-711磁力搅拌器转子（京东洛捷曼歌专卖店）；DHG-9203A型恒温培养箱（上海善志仪器设备有限公司）；TMS-Pro型质构仪（美国FTC公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 大理石花纹替代脂的制备

以菜籽油为原油材料，称取20 mL菜籽油，添加油脂质量12%的谷甾醇与卵磷脂形成的低分子量复合凝胶剂（谷甾醇与卵磷脂质量比6∶4），在100 ℃下磁力搅拌30 min使其凝胶剂充分溶解于菜籽油中。将磁力搅拌后的样品放入5 ℃冰箱中储藏24 h，置于恒温培养箱中25 ℃放置3 d。

1.3.2 凝胶质构特性研究

参考ISO 9665—1998方法，试验做3次平行，取平均值。质构仪测定条件为P/50探头，力量元感应量程1000 N，检测高度20 mm，形变百分量50%，检测速度60 mm/min，起始力1 N。分析不同条件所制备的油脂凝胶样品质构特性指标变化趋势。

1.4 数据统计分析

采用SPSS Statistics 20软件进行数据的统计分析、相关性分析和主成分分析（p＜0.5）。

2 结果与分析

2.1 凝胶剂添加量对大理石花纹替代脂质构的影响

图1是凝胶剂添加量对大理石花纹替代脂质构特性影响的综合分析结果。结果表明，硬度呈先升后降趋势，于12%时达最大，黏附性、胶黏性、弹性和咀嚼性随添加量上升而上升，而内聚性则随添加量上升而下降。整体分析，凝胶剂添加量12%的替代脂TPA指标较为均衡，则以凝胶剂添加量12%进行后续试验。

从表1中可知，硬度与黏附性、咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01），与胶黏性、弹性呈显著正相关（p＜0.05），与内聚性呈显著负相关（p＜0.05）。黏附性与胶黏性、弹性、咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01），与内聚性呈显著负相关（p＜0.05）。胶黏性与弹性呈极显著正相关（p＜0.01），与咀嚼性呈显著相关（p＜0.05），与内聚性呈显著负相关（p＜0.05）。内聚性与咀嚼性呈极显著负相关（p＜0.01），与弹性呈显著负相关（p＜0.05）。咀嚼性与弹性呈极显著正相关（p＜0.01）。

表1 凝胶剂添加量对大理石花纹替代脂影响的相关性分析

利用食品质地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并结合图1对大理石花纹替代脂物性进行综合分析，随着添加量增加，替代脂口感逐渐由柔软向坚硬的方向变化，黏性变强，从最初的不可塑性质变成具有可塑性，甚至极具弹性，同时具有一定咀嚼性。

图1 凝胶剂添加量对大理石花纹替代脂的影响

2.2 凝胶剂添加比例对大理石花纹替代脂质构的影响

图2是凝胶剂添加比例对大理石花纹替代脂质构特性影响的综合分析结果。结果表明，硬度呈先升后降的趋势，凝胶剂（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4时达到最大，黏附性、胶黏性、弹性和咀嚼性随着卵磷脂在凝胶剂中的添加比例增加而逐渐变小，替代脂的内聚性随着卵磷脂在凝胶剂中的添加比例增加而逐渐变大。整体分析，凝胶剂（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4的凝胶TPA指标较为均衡，则以凝胶剂（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4进行后续试验。

从表2中可知，硬度与黏附性、胶黏性、弹性、咀嚼性呈正相关，与内聚性呈极显著负相关（p＜0.01）。黏附性与胶黏性呈极显著正相关（p＜0.01），与弹性、咀嚼性呈显著正相关（p＜0.05），与内聚性呈显著负相关（p＜0.05）。胶黏性与内聚性呈显著负相关（p＜0.05），与弹性、咀嚼性呈显著正相关（p＜0.05）。内聚性与弹性、咀嚼性呈显著负相关（p＜0.05）。弹性与咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01）。

表2 凝胶剂添加比例对大理石花纹影响的相关性分析

利用食品质地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并结合图2对大理石花纹替代脂物性进行综合分析，凝胶剂（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4时的替代脂口感良好，易黏，具有一定弹性，外表呈糊状，咀嚼程度适中。质感从软变硬，其替代脂内部结合能力也越差，替代脂也容易发黏，外表接近呈糊状。此外，替代脂质构弹性也极大影响其咀嚼的口感，弹性越好，越耐咀嚼。

图2 凝胶剂添加比例对大理石花纹替代脂的影响

2.3 搅拌时间、加热温度对大理石花纹替代脂质构的影响

图3是加热温度和搅拌时间对大理石花纹替代脂质构特性影响的综合分析结果。结果表明，加热温度70～120 ℃时，硬度呈先升后降趋势，加热温度30 min时最大，黏附性、弹性、胶黏性和咀嚼性随着搅拌时间增加而变大，加热温度70 min时均达到最大，内聚性则无规律。整体来说，随着加热温度升高，TPA各指标均呈上升趋势，但替代脂在高温中会加速分解，产生不良气味，从而影响其品质[17-18]。

图3 搅拌时间、加热温度对大理石花纹替代脂的影响

从表3中可知，硬度与黏附性、弹性和咀嚼性呈正相关，与胶黏性、内聚性呈极显著负相关（p＜0.01）。黏附性与弹性、咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01），与胶黏性呈显著正相关（p＜0.05），与内聚性呈负相关。胶黏性与咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01），与内聚性呈显著正相关（p＜0.05），与咀嚼性呈正相关。内聚性与弹性、咀嚼性呈负相关。弹性与咀嚼性呈极显著正相关（p＜0.01）。

表3 搅拌时间、加热温度对大理石花纹替代脂影响的相关性分析

利用食品质地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并结合图2对大理石花纹替代脂物性进行综合分析，在加热温度100 ℃、搅拌时间30 min条件时，其替代脂口感良好，有一定胶性，易粘舌头，易被破碎。外表呈糊状，极具弹性，凝胶较嫩，咀嚼性稍差。替代脂随着时间增加，口感逐渐变硬，黏性变大，弹性逐渐增大，外表由糊状往胶状转变，具有一定可嚼性。替代脂随加热温度增加，100 ℃时TPA达最佳，110 ℃和120 ℃由于温度过高，对油脂品质造成破坏，其质构也受到一定影响，所以在凝胶作为食品生产中，应严格控制加热温度和搅拌时间。

2.3.1 主成分筛选及其贡献率

相关矩阵的特征值与贡献率如表4所示。主成分初始值对原有变量总体的描述，按照特征值大于1，方差贡献率大的来选主成分，第一主成分的贡献率为41.22%，第二主成分的贡献率为29.65%，二者累计贡献率为70.87%，因此可以通过这2个主成分反映绝大部分的信息。

表4 相关矩阵的特征值与贡献率

2.3.2 因子载荷量分析

主成分的因子载荷量分析如图4、表5所示。因子载荷量能反映单个指标对主成分的贡献率的大小。经软件处理第一主成分和第二主成分主要包括硬度（S1）、黏附性（S2）、内聚性（S3）、弹性（S4）、胶黏性（S5）、咀嚼性（S6）。从图4可知，黏附性（S2）、弹性（S4）和咀嚼性（S6）在X1上载荷量较大（靠近X轴），即在第一主成分（替代脂的整体口感）上，S2、S4和S6这3个指标受温度和时间条件的影响较大；硬度（S1）、内聚性（S3）和胶黏性（S5）在X2上载荷量较大（靠近Y轴），即在第二主成分（替代脂的内部结构）上，S1、S3和S5这3个指标受温度和时间条件的影响较大。

图4 主成分的因子载荷量分析图

根据表5中主成分的特征向量可以构建主成分与大理石花纹替代脂各TPA指标之间的线性关系式，即X1=0.380S1+0.346S2-0.073S3+0.353S4+0.162S5+0.357S6；X2=-0.446S1-0.033S2+0.443S3-0.089S4+0.390S5+0.073S6。

表5 主成分的因子载荷量分析表

以2个主成分X1、X2与其方差贡献率构建出大理石花纹替代脂质构的综合评价模型X，即X=0.58X1+0.42X2。

根据此模型结合图3 TPA各指标计算得出不同搅拌时间和加热温度条件对大理石花纹替代脂TPA影响的主成分分析结果如表6所示。加热温度100 ℃、搅拌时间30 min时，X的得分最高，则替代脂质构效果最佳。

表6 加热温度、搅拌时间对大理石花纹替代脂TPA影响的主成分分析结果

3 结论

凝胶剂添加量12%、凝胶剂（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4 g/g、搅拌时间30 min、加热温度100 ℃时，其凝胶TPA质构最佳，口感良好，有一定胶性，易黏，外表呈糊状，黏性变强，从最初的不可塑性变成具有可塑性，甚至极具弹性，同时具有一定咀嚼性。