剪切時(shí)間對(duì)肉糜中微粒分散特性的影響

高菲菲，汪張貴，彭增起,*，靳紅果，王蓉蓉，張雅瑋，姚 瑤

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.蚌埠學(xué)院生物與食品科學(xué)系，安徽 蚌埠 233030)

剪切時(shí)間對(duì)肉糜中微粒分散特性的影響

高菲菲1，汪張貴2，彭增起1,*，靳紅果1，王蓉蓉1，張雅瑋1，姚 瑤1

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.蚌埠學(xué)院生物與食品科學(xué)系，安徽 蚌埠 233030)

為形成乳化性良好的肉糜，研究不同剪切時(shí)間對(duì)肉糜中脂肪微粒粒徑的影響。實(shí)驗(yàn)以豬背最長(zhǎng)肌和背膘為原料肉，在3000r/min剪切速率下分別斬拌1、3、5、7min制成生肉糜，利用激光粒度分析儀測(cè)定不同剪切時(shí)間下肉糜中脂肪微粒大小和粒度分布特點(diǎn)。結(jié)果顯示：剪切5min和7min條件下，肉糜中脂肪微粒粒徑比較小、粒度分布集中，且無(wú)顯著性差異。

肉糜；剪切；脂肪微粒；粒徑；粒度分布

粒度是指微粒在空間范圍所占據(jù)大小的線性尺度，是影響乳狀液穩(wěn)定性的重要因素之一[1-3]。粒度分布范圍越窄，微粒大小的集中程度越高。通常采用粒度分布來(lái)衡量乳狀液中微粒大小的范圍，即某個(gè)尺寸大小微粒所占體積(或濃度)比[1]。激光粒度分析儀是利用激光散射原理設(shè)計(jì)的一種測(cè)量微小顆粒的高端精密儀器，測(cè)量范圍寬，精度高，在0.1～3000μm測(cè)量范圍內(nèi)可以達(dá)到5%的重復(fù)性精度和準(zhǔn)確度[4]，且測(cè)量時(shí)不破壞樣品，測(cè)量結(jié)果真實(shí)可靠，已經(jīng)在化工、材料、醫(yī)藥和環(huán)保等多領(lǐng)域和學(xué)科中得到廣泛應(yīng)用。

要想形成乳化性能好的肉糜，脂肪必須剪切成大小適宜的脂肪微粒。因而，剪切條件對(duì)肉糜乳化效果尤為重要。脂肪剪切過(guò)度，脂肪微粒粒徑過(guò)小，總表面積過(guò)大，鹽溶性蛋白質(zhì)不能完全包裹所有脂肪微粒，產(chǎn)品在熱加工過(guò)程中發(fā)生出油出水現(xiàn)象[5-6]；脂肪剪切時(shí)間過(guò)短，肉糜中脂肪微粒直徑太大，達(dá)不到乳化要求。孔保華等[7]研究發(fā)現(xiàn)，牛肉糜類肉制品的硬度、彈性、黏聚性都隨著斬拌時(shí)間增加先增大后減少，其中以剪切20min時(shí)達(dá)到最大值，隨后又開(kāi)始減小；Alvarez等[8]研究發(fā)現(xiàn)在1500r/min斬拌速率下制成的肉糜，其蒸煮損失隨著斬拌時(shí)間(＞8min)延長(zhǎng)急劇增加。Alvarez等[9]研究斬拌時(shí)間(2、5、8min)和牛肉肉糜穩(wěn)定性的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)剪切5min時(shí)肉糜乳化物體系最為穩(wěn)定。

本研究以豬背最長(zhǎng)肌和背膘為原料肉，在3000r/min剪切速率(Stephan UMC-5C型乳化混合機(jī)最大剪切速率)條件下剪切不同時(shí)間(1、3、5、7min)制成的肉糜，研究脂肪微粒大小和粒度分布特點(diǎn)，并且在此基礎(chǔ)上確定肌肉蛋白質(zhì)和背膘剪切工藝參數(shù)，為肉糜制品的生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 肌肉組織

豬瘦肉(背最長(zhǎng)肌)購(gòu)于浙江青蓮食品有限公司，瘦肉顏色鮮紅，品種、性別、基因型等宰前因素基本一致。剔除瘦肉中多余脂肪和結(jié)締組織，切成小肉塊，用4.5mm篩孔絞碎機(jī)絞碎，再進(jìn)行分裝，每袋約200g，真空包裝，－20℃貯存?zhèn)溆谩Ｈ鈽釉谑褂们跋确旁?℃解凍8～10h，使其處于半解凍狀態(tài)，以便在肉糜制備過(guò)程中達(dá)到部分降溫效果。

1.1.2 脂肪組織

豬背膘購(gòu)于浙江青蓮食品有限公司，色澤潔白，品種、性別、基因型等宰前因素基本一致。剔除背膘中多余的瘦肉組織，切成小丁狀，用7.5mm篩孔絞碎機(jī)絞碎后分裝，每袋約200g，真空包裝，－20℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[10]測(cè)得豬背膘中水分含量約為12.58%，脂肪含量為85.72%。

1.2 試劑與儀器

氯化鈉(NaCl) 西隴化工股份有限公司；磷酸氫二鉀(K2HPO4·3H2O) 江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司；鹽酸、十二烷基硫酸鈉(SDS) 南京化學(xué)試劑有限公司。

UMC-5C型乳化混合機(jī) 德國(guó)Stephan機(jī)械有限公司；MM-12型絞肉機(jī) 廣東省韶關(guān)市新通力食品機(jī)械有限公司；Mastersizer Microplus激光粒度分布儀 英國(guó)Malvern機(jī)械有限公司；Hanna-211型pH計(jì) 意大利Hanna有限公司；SIM-F124 Sanyo制冰機(jī) 日本三洋公司。

1.3 方法

1.3.1 肉糜的制備

分別稱取4份200g半解凍狀態(tài)的瘦肉樣置于乳化混合機(jī)內(nèi)，加入300mL 0.6mol/L NaCl-0.015mol/L K2HPO4溶液(pH6.6，4℃)后，在3000r/min斬拌速率條件下真空斬拌3min，再添加100g豬背膘，分別在相同斬拌速率(3000r/min)真空狀態(tài)下斬拌不同時(shí)間(1、3、5、7min)，即可得到肉糜。肉糜的斬拌終點(diǎn)溫度控制在12℃以下。每處理組有3個(gè)重復(fù)。

1.3.2 肉糜中脂肪微粒大小和粒度分布的測(cè)定

取少量上述剛制備的肉糜用水按料液比1:500(m/V)稀釋，為防止稀釋后肉糜乳狀液中脂肪微粒發(fā)生凝聚，在稀釋后肉糜乳狀液中加入幾滴SDS。采用激光粒度分析儀測(cè)定稀釋后的肉糜乳狀液中脂肪微粒大小與粒度分布，可得到脂肪微粒粒度分布圖譜。

測(cè)定具體參數(shù)設(shè)置如下：顆粒折射率為1.520，顆粒吸收率為0.001，進(jìn)樣器名為Hydro2000 MU(A)，分散劑為水，分散劑折射率為1.330，噪音為30s，分析軟件為配套軟件。數(shù)據(jù)結(jié)果分別用d10、d50、d90、d3,2和d4,3表示。其中，d10、d50和d90分別表示微粒的累積體積占顆粒群總體積的10%、50%和90%時(shí)的粒徑大小，即小于該粒徑的微粒體積占顆粒群總體積的10%、50%和90%。d3,2是表面積力矩平均值，指與實(shí)際顆粒群有相同比表面的等效球體的平均直徑；d4,3是體積或質(zhì)量力矩平均值，表示與實(shí)際顆粒群的質(zhì)量相同的等效球體的平均直徑。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 13.0 (SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)進(jìn)行方差比較，如果方差分析效應(yīng)顯著，使用Duncan Multiple Range Test進(jìn)行多重比較。選用激光粒度分析儀的自動(dòng)分析模式，根據(jù)試樣的特性和分析數(shù)據(jù)自動(dòng)生成一些不規(guī)則的圖形(如雙峰)。雙峰模式能夠反映試樣顆粒分布梯度，同時(shí)反映試樣顆粒體積百分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 剪切時(shí)間對(duì)肉糜中脂肪粒徑大小的影響

嚴(yán)格意義上說(shuō)，剪切后肉糜中顆粒既有脂肪滴、脂肪顆粒，也有肌肉組織小顆粒。但是，經(jīng)過(guò)1:500比例稀釋后的肉糜主要為脂肪滴、脂肪顆粒。因而，激光粒度分析儀測(cè)定的數(shù)據(jù)主要是脂肪滴和脂肪顆粒的粒徑大小和粒度分布。

由表1可知，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，肉糜中脂肪顆粒的粒徑逐漸變小。脂肪微粒累計(jì)體積占總體積10%、50%和90%的粒徑數(shù)值分別依次減小，d3,2、d4,3粒徑也有相同變化趨勢(shì)。其中，中值粒徑d50值越小表明乳化活性越高，因此可以說(shuō)明，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，肉糜中肌肉蛋白質(zhì)與脂肪乳化越充分，形成的乳狀液越穩(wěn)定。而且，數(shù)據(jù)顯示剪切5min和7min的兩處理組間粒徑相差不大，說(shuō)明當(dāng)剪切時(shí)間為5min和7min時(shí)，脂肪顆粒大小已經(jīng)達(dá)到經(jīng)典乳狀液的粒徑范圍。經(jīng)剪切1min肉糜中脂肪的平均粒徑在所有處理組中最大，這是由于剪切時(shí)間短，脂肪粒度分布不均且粒徑較大，這種肉糜的乳化穩(wěn)定性和凝膠強(qiáng)度較差。剪切3min時(shí)，肉糜中微粒的平均粒徑大幅減小，其中d3,2與剪切5min和7min兩處理組對(duì)應(yīng)數(shù)值比較相差不大，但d4,3比之稍大。這可能是由于剪切3min已基本將脂肪微粒分散，但仍有粒度分布不均的問(wèn)題存在。剪切5min和7min的兩處理組間差異并不顯著(P＞0.05)，說(shuō)明此時(shí)肉糜中脂肪粒徑已接近經(jīng)典乳狀液對(duì)分散相直徑大小要求。究其原因?yàn)椋航?jīng)剪切5～7min后，形成了很小的脂肪微粒，它們分散在基質(zhì)中，與肌肉蛋白形成了相對(duì)穩(wěn)定的乳狀液。

2.2 剪切時(shí)間對(duì)脂肪微粒粒徑分布的影響

表1 剪切時(shí)間對(duì)肉糜中脂肪粒徑大小的影響(x±s,n＝3)Table 1 Effect of chopping time on fat particle size of meat emulsion (x±s,n＝3)

圖1 剪切時(shí)間對(duì)脂肪微粒粒徑分布的影響Fig.1 Effect of chopping time on fat particle size distribution of meat emulsion

圖1顯示的是在不同剪切時(shí)間下肉糜中脂肪微粒的粒度分布圖，圖中橫坐標(biāo)為脂肪微粒的直徑大小，縱坐標(biāo)表示某一粒徑的微粒占顆粒群總體積的百分比。這些粒度分布曲線總體上呈“雙峰”型，除1min的曲線；而且呈“雙峰”型的粒度分布曲線的范圍大小也不一樣。可以看出，剪切5min和7min條件下的粒度分布曲線范圍明顯小于剪切3min的粒度分布范圍。而分布范圍越窄，表明微粒分散程度越小、集中程度越高。因而，剪切5min和7min條件下粒度分布更趨集中。“雙峰”曲線的第一峰值均落在1.95μm左右，分別占所在乳狀液中顆粒群總體積的4.8%、7.3%和7.8%，說(shuō)明脂肪微粒出現(xiàn)頻率最高的粒徑為1.95μm，且脂肪粒徑越來(lái)越小、尺寸越來(lái)越均勻。3條分布曲線上中值粒徑分別為6.165、2.923、2.808μm，此值越小反映微粒乳化活性越高。另外，剪切5min和7min粒度分布的平均直徑明顯小于剪切的粒徑平均值，這也反映了剪切5min和7min粒度分布更加集中的特點(diǎn)。

因此，隨著剪切時(shí)間延長(zhǎng)，肉糜中脂肪粒徑逐漸變小、粒度分布范圍漸變窄，脂肪微粒集中程度增加。在3000r/min剪切速率條件下剪切1min后，肉糜中脂肪的粒度分布呈接近線型分布，但在剪切3、5min和7min后制備的3種肉糜中脂肪的粒度分布都呈雙峰分布，通過(guò)分析比較得出剪切3min條件下粒度分布與剪切5min和7min兩處理組差異明顯(P＜0.05)，但后兩者之間無(wú)明顯差異(P＞0.05)。因此可以確定背膘剪切的適宜時(shí)間為5min和7min，此時(shí)產(chǎn)生的脂肪微粒粒徑較小且粒度分布均勻集中，接近經(jīng)典乳狀液對(duì)分散相直徑大小的要求。

3 討 論

分散相微粒大小和粒度分布能夠影響乳狀液的物理化學(xué)性質(zhì)。當(dāng)乳狀液中的所有微粒大小一致時(shí)，則單分散乳狀液，可以用直徑表示微粒大小。但實(shí)際食品乳狀液中微粒尺寸是分布在一定范圍內(nèi)的，屬于多分散乳狀液。多分散乳狀液特性與微粒尺寸大小和分布特點(diǎn)有關(guān)，通常用不同尺寸范圍內(nèi)微粒濃度來(lái)表征[11]。在乳狀液中，微粒數(shù)量通常足夠多，尺寸往往被認(rèn)為是連續(xù)的。因而，微粒(或液滴)濃度一般用一定尺寸范圍內(nèi)的體積百分?jǐn)?shù)或粒數(shù)百分?jǐn)?shù)表示，而微粒(或液滴)大小一般用平均半徑或直徑表示。多分散乳狀液也可以用單峰、雙峰或多峰表示，這主要取決于微粒尺寸分布的峰值數(shù)量。目前多利用靜態(tài)光散射(如激光粒度分析儀)[12-13]來(lái)精確地測(cè)量和分析乳狀液中分散相微粒大小和粒度分布特點(diǎn)。

剪切時(shí)間長(zhǎng)短能夠影響肉糜中鹽溶性蛋白的提取量、脂肪微粒大小和粒度分布，從而影響著肉糜乳化穩(wěn)定性。賓冬梅[14]在研究香腸制作中發(fā)現(xiàn)肉斬得越碎，保水性越好。但脂肪顆粒斬拌過(guò)小，脂肪表面積急劇增加以至于鹽溶性蛋白不能將其完全包裹，香腸在熱加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生出油出水現(xiàn)象[6]。Alvarez等[9]研究了1750r/min速率條件下不同剪切時(shí)間(2、5、8min)對(duì)牛肉肉糜乳化穩(wěn)定性的影響，研究發(fā)現(xiàn)剪切5min時(shí)肉糜的乳化體系最為穩(wěn)定。研究結(jié)果也表明，背膘在3000r/min剪切速率下剪切5min和7min，脂肪微粒小，粒度分布均勻集中，且無(wú)顯著性差異，接近經(jīng)典乳狀液對(duì)分散相直徑大小要求。因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)募羟袝r(shí)間，這樣肉糜中的脂肪微粒才能被鹽溶性蛋白充分包裹[15-16]或被蛋白基質(zhì)物理鑲嵌固定[17-18]，從而使肉糜乳化體系相對(duì)穩(wěn)定。

剪切時(shí)間是影響肉糜乳化穩(wěn)定性和品質(zhì)特性的重要因素。要想形成良好的肉糜，在實(shí)際生產(chǎn)中必須控制好適宜的剪切時(shí)間。

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Effect of Chopping Time on Particle Size Distribution in Meat Batters

GAO Fei-fei1，WANG Zhang-gui2，PENG Zeng-qi1,*，JIN Hong-guo1，WANG Rong-rong1，ZHANG Ya-wei1，YAO Yao1
(1. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；2. Department of Biotechnology and Food Science, Bengbu College, Bengbu 233030, China)

In order to form a fine emulsified meat batters, the fat must be cut into particles with appropriate size. Therefore, shear conditions were particularly important to emulsion of meat batters. Too long shearing time can cause the product out of oil and too short shearing time cannot meet the emulsion requirements. In the present study, fresh pork and back fat were used as raw materials and the raw meat was chopped within 1, 3, 5 min and 7 min under the shearing rate of 3000 r/min, respectively. Laser particle size analyzer was used to analyze fat particles size and distribution characterization under different chopping time. The results showed that under the condition of chopping time for 5 min and 7 min, fat particles in meat batters have a smaller size as well as concentrated distribution, and did not revealed significant difference.

meat batter；shear；fat particles；diameter；size distribution

TS251.1

A

1002-6630(2012)05-0074-04

2011-03-09

安徽省高等學(xué)校優(yōu)秀青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目(2012SQRL214ZD)

高菲菲(1989—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿馄芳庸づc質(zhì)量控制。E-mail：gaoff505@163.com

*通信作者：彭增起(1956—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槿馄芳庸づc質(zhì)量控制。E-mail：pengzengqi@sina.com