比較納米晶纖維素和豬肉脂肪對兔肉糜凝膠品質的影響

郭正旭 盧曉黎 邱 思

（四川大學輕紡與食品學院，四川 成都 610065）

肉糜制品是利用廉價的肉類原料或碎肉以及其它蛋白質資源，根據不同的消費需求改變肉制品的質地、風味和外觀，開發出新的肉類食品［1］。凝膠作用是影響肉糜品質的重要因素，它可以改善肉糜制品的組織狀態，提高保水性，增強肌肉間的乳化性和粘結性，最終提高肉糜產品的品質和得率等［2］。

納米晶纖維素（nanocrystalline cellulose，NCC）也稱纖維素晶須，是一種利用酸水解掉纖維素的無定形區，得到具有納米級尺寸的微晶纖維素。納米晶纖維素不僅具有微晶纖維素的功能特性，而且具有納米材料的表面效應、小尺寸效應等，可以作為液體和泡沫的乳化劑、穩定劑；非營養性的填充劑、增稠劑；面粉、脂肪代替物等［3］。

兔肉是一種高蛋白，低脂肪，低膽固醇，低熱量的優良肉類。但是兔肉肌纖維豐富，其肉糜類產品肉質粗糙，口感較差，通過添加豬肉脂肪可以改善肉糜品質，但是卻降低了兔肉的營養保健價值。本試驗分別將納米晶纖維素和豬肉脂肪添加到兔肉中，研究其對兔肉糜凝膠品質的影響，探討將納米晶纖維素作為脂肪代替物運用于肉制品加工中的可能性。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

新鮮兔肉、豬肉脂肪（豬板油）：市售；

脫脂棉：醫用，市售；

食鹽：食品級，市售；

硫酸、氫氧化鈉：分析純，成都科龍化工試劑廠。

1.2 器材與設備

變頻離心機：TGL－16G－B，湖南星科科學儀器有限公司；

透射電鏡：JEM 100CXⅡ，日本電子公司；

高剪切分散乳化機：FLUKO FA25，德國Fluko公司；

物性測試儀：TA－XT Plus型，英國Stable Micro Systems公司；

電子分析天平：MP5002，上海恒平科學儀器有限公司；

絞肉機：RZ－388C，中山榮事達廚衛電器有限公司；

冰箱：BCD－202K，廣東海信容聲冰箱有限公司；

恒溫水浴鍋：DZKW－4，北京中興偉業儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 納米晶纖維素的制備與表征 參照Gray 等的方法［4］制備納米晶纖維素。采用透射電鏡（TEM）對納米晶纖維素進行表征：將納米晶纖維素懸浮液用蒸餾水稀釋到質量分數為0.1%，以10 000r／min高速剪切分散10min。將此稀釋液滴于銅網上，滴加2%的磷鎢酸負染色，采用JEM 100CXⅡ透射電鏡進行觀察。

1.3.2 肉糜凝膠的制備 用絞肉機將新鮮兔肉絞成肉糜，加入1.5%的食鹽，混合均勻后均分為6份，每份大約40g。以其中1份為空白對照樣，往其它5份中分別加入0.5%、1%、2%的納米晶纖維素和10%、20%的豬肉脂肪。然后加入蒸餾水使每份肉糜重量達到50g。將混合好的肉糜稱重，裝入包裝袋中，放入水浴鍋80 ℃水浴加熱30min，冷卻后放入4℃冰箱24h使其形成凝膠，然后取出檢測持水性和質構特性。

1.3.3 肉糜凝膠的持水性檢測 肉糜凝膠的持水性檢測包括蒸煮損失率（cooking lose，CL）和保水性（water holding capacity，WHC）兩方面。

參照Pietrasik 的方法［5］測定肉糜凝膠的蒸煮損失率。試驗做3個平行樣。蒸煮損失按式（1）計算：

式中：

CL—— 肉糜凝膠的蒸煮損失率，%；

m1—— 蒸煮凝膠化前肉糜質量，g；

m2—— 除去水分后凝膠質量，g。

采用離心法［6］測定肉糜凝膠的保水性。試驗做3個平行樣。保水性按式（2）計算：

式中：

WHC—— 肉糜凝膠的保水性，%；

m1—— 離心前凝膠質量，g；

m2—— 離心后凝膠質量，g。

1.3.4 肉糜凝膠的質構分析 參照Pialr Trespalacios的方法［7］測量凝膠的質構特性。試驗做3個平行樣。

（1）硬度：樣品達到一定變形時所必須的力，硬度值指第一次穿沖樣品時的壓力峰值；

（2）彈性：樣品在去除變形力后恢復到變形前的條件下的高度或體積比率，它的度量是第二次穿沖的測量高度同第一次測量的高度的比值；

（3）黏結性：該值模擬表示樣品內部粘合力，它的度量是第二次穿沖的下壓面積除以第一次的下壓面積的商值；

（4）咀嚼性：該值摸擬表示將固體的樣品咀嚼成吞咽時的穩定狀態所需的能量，以硬度、彈性和粘結性三者的乘積表示。

1.3.5 數據統計分析 采用Origin 8.5 軟件對試驗數據進行分析和作圖，試驗結果采用單因素方差分析（one－way anova）及最小顯著差法（LSD）處理，設定P≤0.05 時有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 納米晶纖維素的制備與表征

本試驗采用硫酸水解法制得納米晶纖維素1.87g，得率為37.4%。納米晶纖維素懸浮液呈乳白色凝膠狀，和豬肉脂肪外觀相似，長期靜置也未觀察到分層和沉淀現象，說明納米晶纖維素在水溶液中分散良好。由圖1可以觀察到由脫脂棉制得的納米晶纖維素呈棒狀，長度在150 ～250nm，直徑在20～40nm。根據定義［8］，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1～100nm）或由它們作為基本單元構成的材料。因此，試驗制得的纖維素晶體屬于納米材料。

圖1 納米晶纖維素的TEM 圖Figure 1 TEM image of nanocrystalline cellulose

2.2 肉糜凝膠的蒸煮損失率

納米晶纖維素和豬肉脂肪對兔肉糜凝膠蒸煮損失率的影響見圖2。由圖2可知，隨著納米晶纖維素添加量的增大，凝膠的蒸煮損失率逐漸減小。而豬肉脂肪的加入卻增大了凝膠的蒸煮損失率。方差分析結果顯示，添加納米晶纖維素與添加豬肉脂肪相比可以顯著減小凝膠的蒸煮損失率（P≤0.05）。相似的結論在汪張貴［9］、王淼［10］和盧琳［11］等的研究中也有報道。

納米晶纖維素減小了肉糜凝膠的蒸煮損失率，可能是由于納米晶纖維素體積小，可以很好地填充進蛋白質網絡的空隙中，使網絡結構更緊密，減少蒸煮過程中水分等物質流出。而脂肪微粒體積較大，不能被蛋白質完全包裹，造成網絡結構疏松甚至被破壞，加大了水分、脂肪等的流出，因此蒸煮損失率增大。

圖2 納米晶纖維素和豬肉脂肪含量對肉糜凝膠蒸煮損失率的影響Figure 2 Effect of NCC and fat contents on CL of gel

2.3 肉糜凝膠的保水性

凝膠的保水性是肉制品品質的重要指標，它不僅影響肉制品的營養、嫩度、多汁性等指標，還直接關系到出品率和經濟效益。納米晶纖維素和豬肉脂肪對兔肉糜凝膠保水性的影響見圖3。由圖3可知，添加納米晶纖維素和脂肪都能顯著提高凝膠的保水性（P≤0.05）。隨著納米晶纖維素含量增大，保水性逐漸提高。而添加豬肉脂肪，凝膠的保水性呈先增大后減少的趨勢。但是，當納米晶纖維素添加量為0.5%～1.0%時，凝膠的保水性和添加脂肪的效果并無顯著差異（P＞0.05）。金磊等［12］研究脂肪對肉糜性質的影響時也得到了類似的結論。

圖3 納米晶纖維素和豬肉脂肪含量對肉糜凝膠保水性的影響Figure 3 Effect of NCC and fat contents on WHC of gel

研究表明［13］，水在肌肉中的存留，主要依靠電荷作用、氫鍵作用以及毛細管作用等。納米晶纖維素含有大量的羥基，在蛋白質網絡中可以和蛋白質以及水分子間形成氫鍵，增強了蛋白質網絡結構，限制了水分子在網絡中的流動，因此凝膠保水性增強。脂肪微粒也能填充在蛋白質網絡中，同蛋白質發生相互作用，使網絡結構更緊密，增加保水性。但當脂肪含量過多時，會使網絡結構遭到破壞，所以20%的脂肪含量使凝膠保水性相對10%的有所降低。

2.4 肉糜凝膠的質構特性

對兔肉糜凝膠進行質構分析，其結果見圖4。

圖4 納米晶纖維素和豬肉脂肪含量對肉糜凝膠質構的影響Figure 4 Effect of NCC and fat contents on TPA of gel

由圖4可知，添加納米晶纖維素和脂肪均能顯著提高肉糜凝膠的硬度，且添加納米晶纖維素的效果更顯著（P≤0.05）。隨著納米晶纖維素含量加大，凝膠硬度也逐漸加大。而添加豬肉脂肪后，凝膠的硬度呈先增大后緩慢減小的趨勢。凝膠的彈性隨著納米晶纖維素或脂肪添加量的增大而顯著減小（P≤0.05），添加量為0.5%～1.0%的納米晶纖維素和10%的脂肪之間差異性不顯著（P＞0.05）。納米晶纖維素能顯著提高肉糜凝膠的黏結性（P≤0.05），且隨著添加量增大，黏結性逐漸增大。而脂肪的加入，肉糜凝膠的黏結性顯著降低（P≤0.05）。納米晶纖維素能顯著提高肉糜凝膠的咀嚼性（P≤0.05）。隨著納米晶纖維素添加量的增大，凝膠咀嚼性逐漸增大。而隨著脂肪添加量的增大，凝膠咀嚼性先增大后減小。

金磊等的報道［12］有相似的結論。這可能是隨著納米晶纖維素含量增大，氫鍵形成增多，納米晶纖維素和蛋白質網絡結構更緊密，因此肉糜凝膠的硬度、黏結性和咀嚼性增強。同時，由于網絡結構更緊密，凝膠中分子鏈發生相對運動將更困難，因此彈性減小。添加一定量脂肪可以增強凝膠的硬度和咀嚼性，因為脂肪微粒同樣可以填充在蛋白質網絡結構中，并與蛋白質分子發生相互作用。但是脂肪微粒體積比納米晶纖維素大，填充效果不如后者，而且當脂肪含量超過一定范圍時，蛋白質不能完全包裹脂肪，導致網絡結構遭到破壞，凝膠強度反而降低。而添加一定量脂肪使凝膠的彈性和黏結性降低，除了脂肪微粒和蛋白質網絡相互作用的結果外，還可能是由于豬肉脂肪在冷卻過程中凝固，油脂微粒的狀態發生改變而引起的［14］。

3 結論

采用硫酸水解法制備的納米晶纖維素懸浮液呈乳白色凝膠狀，和豬肉脂肪外觀相似，可將其作為脂肪代替品添加到兔肉糜凝膠中。和添加豬肉脂肪相比，添加納米晶纖維素可以顯著減小凝膠的蒸煮損失率，提高其保水性。同時，納米晶纖維素還顯著提高了凝膠的硬度、黏結性、咀嚼性，但對于凝膠彈性的改善效果不顯著。總之，添加納米晶纖維素相比于豬肉脂肪可以明顯改善兔肉糜的產品品質，提高其出品率和經濟效益，因此納米晶纖維素可以作為一種良好的脂肪代替品運用于肉制品加工中。

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10 王淼，陳玉添.酵母葡聚糖在肉制品中的應用研究［J］.食品與機械，2001（2）：32～33.

11 盧琳，張振環，王路，等.脂肪含量對低鹽豬肉凝膠品質的影響［J］.肉類研究，2012（1）：1～4.

12 金磊，麻建國.脂肪含量對肉糜性質影響［J］.食品與發酵工業，2003（3）：28～33.

13 Whiting R C.Influence of various salts and water solube compounds on the water and fat extudation and gel strength of meat batters［J］.Food Sci.，1987，52（5）：1 130～1 132.

14 吳滿剛.脂肪和淀粉對肌原纖維蛋白凝膠性能的影響機理［D］.無錫：江南大學，2010.