添加可得然膠對法蘭克福香腸品質特性的影響

,, ,,

(東北農業大學食品學院,哈爾濱黑龍江 150030)

添加可得然膠對法蘭克福香腸品質特性的影響

姜帥,牛海力,劉騫,張宏偉,孔保華*

(東北農業大學食品學院,哈爾濱黑龍江 150030)

在法蘭克福香腸的制作中,分別添加0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%(可得然膠與總肉重的質量比)的可得然膠。測定蒸煮損失、乳化穩定性、色差、質構以及流變特性,同時應用低場核磁技術(LF-NMR)測定香腸內部水分子的遷移規律,并通過激光共聚焦顯微鏡(CLSM)研究香腸微觀結構的變化。結果表明,隨著可得然膠添加量的增加,法蘭克福香腸的蒸煮損失顯著降低(p<0.05),亮度、硬度和粘結性均顯著增加(p<0.05)。同時,LF-NMR研究結果表明添加可得然膠可以限制水分子在肉糜加熱過程中的移動,并增強對水分子的束縛能力。流變學測試結果表明可得然膠添加能夠顯著提高法蘭克福肉糜的儲能模量、損失模量以及彈性(p<0.05)。CLSM結果表明可得然膠的添加促進了香腸內部凝膠網絡結構的形成。因此,可得然膠在一定程度上可以改善法蘭克福香腸的品質特性,并且在本研究設定范圍內的最佳添加量為0.3%。

法蘭克福香腸,可得然膠,低場核磁共振,流變特性,微觀結構

肉及肉制品中含有豐富的營養物質,是人體營養的重要來源。肉糜類低溫肉制品由于加工過程中蛋白質變性適度,肉質結實富有彈性,能最大限度地保持原有營養成分和固有風味[1],因此深受人們的歡迎。通常情況下,人們將肌肉蛋白和脂肪經過斬拌加工后形成的肉糜類制品(比如法蘭克福香腸、維也納香腸和博洛尼那香腸等)統稱為“乳化腸”[2]。這類產品中的脂肪顆粒直徑大約為1～50 μm,具有改善產品硬度、提高產品多汁性以及提供良好風味等多種功能[3]。

在實際生產中由于選料不當或工藝參數控制不科學,極易造成產品析水、析油、結構疏松和切片性差等問題。在肉制品中加入卡拉膠、黃原膠和亞麻籽膠等[4]食用膠能有效地改善肌原纖維蛋白的乳化和凝膠特性,促使肌原纖維蛋白在加熱和冷卻后形成良好的三維凝膠網狀結構,并充分乳化脂肪,進一步改善加工特性,減少析水、析油現象,提高產品的品質和產量[5]。近年來,可得然膠(Curdlan)作為食品主要成分或者食品品質改良劑,已經引起了許多學者的興趣。可得然膠具有良好的凝膠性、持水性、增稠性和穩定性,并且加熱后既能形成硬且有彈性的熱不可逆性凝膠又能形成熱可逆性凝膠。目前國內外關于可得然膠的研究主要集中在兩個方面,第一方面是關于可得然膠的凝膠流變特性方面[6],第二方面是關于可得然膠的添加對于淡水魚糜制品品質影響的研究[7-8],但可得然膠在肉制品中的應用研究較少。

本研究將可得然膠添加到法蘭克福香腸中,探討不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸的蒸煮損失、乳化穩定性、顏色、質構以及流變特性、微觀及感官特性方面的影響,進而探索在該工藝條件下,適合法蘭克福香腸生產的可得然膠的最佳添加量。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

冷鮮豬后遒瘦肉、豬背膘 哈爾濱大潤發超市北大荒肉業;復合磷酸鹽、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉 哈爾濱億人食品添加劑公司;可得然膠 東京Dongye國際的株式會社;白胡椒粉、肉豆蔻粉、姜粉、紅柿椒粉 上海味好美食品有限公司;食鹽 中鹽上海市鹽業公司;味精 上海太太樂食品有限公司;腸衣直徑為18 mm的膠原蛋白腸衣 河北保定唯新腸衣有限公司。

125型真空斬拌機 山東諸城威爾食品機械有限公司;30型煙熏箱 諸城市興和機械有限公司;真空灌腸機 臨沂大浩機械廠;ZE-6000色差計 日本色電工業株式會社;TA-XTplus型質構分析儀 英國S
Table Micro System公司;GL-21M高速冷凍離心機 湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司;JD500-2型電子天平 沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司;MC-SH2115型電磁爐 廣州美的生活電器制造有限公司;DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司;Mq-20低場核磁共振分析儀 德國布魯克公司;TA流變儀Discovery DHR-1 美國TA儀器公司;S-3400N 型激光共聚焦電子顯微鏡 日本日立公司。

1.2實驗方法

1.2.1 法蘭克福香腸的配方 參考韓青榮[9]的方法略有改動,法蘭克福香腸的配方如表1所示。

表1 法蘭克福香腸的配方Table 1 Formula of Frankfurt sausage

1.2.2 法蘭克福香腸的加工工藝流程 原料的選擇與預處理→絞碎→冷藏→斬拌→灌制→干燥→煙熏→煮制→冷卻→成品

1.2.3 法蘭克福香腸的操作要點 參考韓青榮[9]的方法略有改動,原料的選擇:選擇經獸醫衛生檢驗合格的豬肉作為原料,剔除可見筋膜修整后進行清洗,洗去血污等雜質。瘦肉以腿肉和臀肉為最好,脂肪以背部的脂肪為最好。

絞碎:用刀盤孔徑為3 mm的絞肉機分別將瘦豬肉和脂肪絞碎。

冷藏:將絞碎的原料肉在4 ℃冰箱中冷藏過夜12 h左右。

斬拌:首先,將瘦豬肉、食鹽、復合磷酸鹽、亞硝酸鹽以及50%重量的碎冰共同放入斬拌機中,高速斬拌3～5 min;之后,再分別加入0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%(可得然膠與總肉重的質量比)的可得然膠、香辛料、味精等輔料高速斬拌3～5 min;再加入脂肪(事先3 mm篩孔絞好)和剩余的碎冰,繼續高速斬拌;最后,在斬拌終點前加入異抗壞血酸鈉,腸陷溫度為12 ℃,即達到斬拌終點。

灌制:用灌腸機將肉餡灌入腸衣內(口徑18 mm的膠原蛋白腸衣)。灌裝時,要求均勻、結實。聯結到所需長度,然后再盤繞起來。

干燥:在全自動一體化煙熏箱中進行,箱溫45 ℃,濕度0,時間20 min,風速2檔。煙熏:在全自動一體化煙熏箱中煙熏,箱溫60 ℃,濕度0,時間30 min,風速2檔。蒸煮:在全自動一體化煙熏箱中蒸煮,箱溫78 ℃,濕度60%,時間30 min,風速2檔,測定腸體溫度達到72～74 ℃時即可。

冷卻:腸體迅速從蒸煮箱中取出,放在冰水中浸泡,使腸體的中心溫度迅速降低到30 ℃以下,撈出以后控干水分,迅速放入4 ℃成品間冷藏。冷藏10～12 h以后,將腸體進行真空包裝。

1.2.4 肉糜蒸煮損失 參考Barbut等[10]的方法略有改動,取35 g斬拌好的肉糜放入離心管中,以3000 r/min轉速離心5 min排除管內氣泡,將離心后的樣品放在75 ℃的水浴鍋中加熱30 min,然后取出離心管放置于室溫(20～22 ℃)下1 h,將離心管中溢出的液體倒入平板中。蒸煮損失計算公式如下:

蒸煮損失(%)=[加熱前肉糜質量(g)-加熱后肉糜質量(g)]/加熱前肉糜質量(g)×100

1.2.5 肉糜乳化穩定性 參考Colmenero等[11]的方法略有改動,將1.2.4中蒸煮損失的液體(離心管倒立40 min)倒入玻璃平皿中,水分散失為蒸煮損失的液體在105 ℃加熱16 h烘干后減輕的重量,而脂肪散失為蒸煮損失的液體烘干后剩余的樣品重量。因此水分散失量和脂肪散失量計算公式[12]如下:

表2 感官評價標準Table 2 The standard of sensory evaluation

1.2.6 香腸顏色測定 將4 ℃貯藏的法蘭克福香腸放置在室溫(20～22 ℃)下平衡1 h,用色差計測定法蘭克福香腸的L*值、a*值和b*值,L*、a*、b*分別表示樣品的亮度值、紅度值和黃度值。白板色度值L*為96.22,a*為6.03,b*為15.06,選擇O/D測試頭。

1.2.7 香腸質構分析(TPA) 質構分析主要是模擬人口腔的咀嚼運動,對固體或半固體樣品進行兩次壓縮測試兩次咀嚼測試,與計算機連接通過界面輸出如硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性、回復性等指標及測試的特征曲線[13],能在肉制品檢測中客觀反映出肉制品的食用品質。測定結果主要取硬度、彈性、咀嚼性和粘聚性,其中硬度和咀嚼性的單位以牛頓(N)表示。將4 ℃貯藏的法蘭克福香腸放置在室溫(20～22 ℃)下平衡1 h,剝去腸衣用刀片將其切成2 cm長的圓柱,每批制作10個平行樣品。測定參數如下:測試前速度為5 mm/s,測試速度為1 mm/s,測試后速度為1 mm/s,壓縮比為50%,觸發力為5 g,探頭型號為P/50。

1.2.8 香腸內部水分動態分布的測定 參考Aursand等[14]的方法,將法蘭克福香腸樣品放在專用試管中(試管直徑為1.8 cm,高度為18 cm),LF-NMR分析儀的磁場強度為0.47 T,質子共振頻率為20 MHz。使Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)程序測定肉樣中的T2。每個樣品測定時程序自動掃描16次,每次掃描重復的間隔時間為2 s。測定后的每個樣品的T2,通過其自帶軟件CONTIN進行反演,反映出相應的弛豫時間(T2b、T21和 T22)。

1.2.9 肉糜動態流變特性的測定 參考Yang等[15]的方法略作改動,用取樣器取約5 g斬拌好的生肉糜樣品,均勻涂于平板的下表面(40 mm直徑)中心,驅動平板上表面緩慢下降,機器自動調節間距,平行板外肉糜與空氣接觸處用石蠟封住以防止水分蒸發。測試參數為:頻率為1 Hz,恒定應力為0.012,上下板夾縫為0.5 mm,以1 ℃/min的速率從20 ℃升溫到80 ℃。測定不同樣品的儲能模量(G′)和損耗模量(G″)及相位角正切(Tanδ)的變化,每個樣品測定三次。

1.2.10 香腸微觀結構分析 參照Liu和Irmscher[16-17]的方法略作改動,利用激光共聚焦掃描顯微鏡觀察法蘭克福香腸的微觀結構。將4 ℃貯藏的法蘭克福香腸放置在室溫(20～22 ℃)下平衡1 h,用專用刀片切成約5 mm×5 mm×1 mm的薄片置于載玻片上,在香腸切片表面滴加20 μL的0.2%的尼羅藍溶液,室溫下避光靜置10 min,再滴加20 μL的0.02%的尼羅紅溶液,在激光共聚焦顯微鏡下觀察并對圖像進行采集和組合。尼羅藍染料和尼羅紅染料的激發光波長分別為633 nm和488 nm。

1.2.11 香腸感官評價 參考G?k等[18]的方法并做適當改動,邀請10名從事食品專業且經過專門感官訓練培訓的研究生,其中5男5女,組成評定小組,采用雙盲法進行檢驗。主要對產品的色澤、氣味、組織狀態、口感和整體可接受性進行評定,每項指標的最高得分為 9分,最低為 1分,根據評分來判定樣品的優劣,評價標準[18]如表2所示:

1.2.12 數據統計分析 每個實驗重復三次,結果表示為平均數±標準差。數據統計分析采用Statistix 8.1分析軟件(美國Analytical Software公司)軟件包中Linear Models程序進行,差異顯著性(p<0.05)分析使用Tukey HSD程序。采用Sigmaplot 12.5軟件(美國Systat Software公司)作圖。用SPSS 22.0分析軟件(美國IBM公司)進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1肉糜蒸煮損失和乳化穩定性

蒸煮損失和乳化穩定性是決定乳化腸品質和感官質量的重要指標。由表3可以看出,與對照組相比,隨著可得然膠添加量的增加,肉糜的蒸煮損失顯著降低(p<0.05),這可能是由于可得然膠能束縛住更多的水分,從而可以有效的減少肉糜在蒸煮過程中水分的流失。Hu等[19]研究表明,在肉糜加熱過程中,可得然膠能夠以一種高位凝膠的形式吸收大量的水分,而且可得然膠的添加量越大,其束縛的水分越多,從而導致蒸煮損失的下降。就該產品配方而言,添加0.3%和0.4%可得然膠的肉糜,其蒸煮損失基本上沒有顯著差異(p>0.05),而添加0.5%可得然膠的肉糜基本上不存在蒸煮損失。與此同時,可得然膠的添加能夠明顯降低加熱后肉糜的水分損失率和脂肪損失率(p<0.05),而且在添加量達到0.5%時,基本上沒有任何水分和脂肪的損失。另外,可得然膠的添加能夠明顯降低加熱后肉糜的水分與脂肪損失比(p<0.05)。由此可得,可得然膠的添加有效地提高了法蘭克福香腸的保水保油性,同時提高了產品的乳化穩定性,改善了香腸的整體的品質。

表3 不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸肉糜蒸煮損失和乳化穩定性的影響Table 3 Cooking losses and emulsion stability of Frankfurt sausage meat batter added with different concentration of curdlan

注:數據表示為平均值±標準差(n=3)。a～e在同一列字母中,相同表示差異不顯著(p>0.05),不同則表示差異顯著(p<0.05)。n. d表示未檢出，表4～表6同。

表5 不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸質構的影響Table 5 Texture profiles of Frankfurt sausage added with different concentration of curdlan

2.2香腸的顏色

不同添加量的可得然膠對香腸顏色的影響如表4所示,與對照組相比,隨著可得然膠添加量的增加,香腸的亮度值和黃度值顯著增加(p<0.05);而香腸的紅度值無顯著變化(p>0.05)。Marchessault等[20]研究發現由于可得然膠自身的螺旋結構具有一定的旋光性,因此其晶體結構中存在大量的氫鍵,這些氫鍵可以結合更多的水分,因此能夠提高肉制品的亮度[21]。本實驗中隨著可得然膠的加入,香腸的蒸煮損失降低,也說明了蛋白凝膠的網絡內水分含量增加,因而增加了香腸的亮度值。Jung等[22]表明豬肉的紅度值和高鐵肌紅蛋白的含量關系密切,而本實驗添加可得然膠對香腸紅度值影響不顯著,這說明添加可得然膠對高鐵肌紅蛋白沒有顯著的影響。

表4 不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸顏色的影響Table 4 Color of Frankfurt sausage addedwith different concentration of curdlan

2.3香腸的質構分析

不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸質構的影響如表5所示,與對照組相比,隨著可得然膠添加量的添加,香腸的硬度顯著增強(p<0.05)。肌原纖維蛋白在加熱過程中,蛋白質分子適度變性,分子結構被打開后,部分活性基團暴露出來,使得肌原纖維蛋白會具有較高的表面活性,蛋白分子間發生相互作用形成三維網絡結構[23]。在添加可得然膠的處理組中,由于可得然膠主要成分為可溶性多糖,其本身具有較好的凝膠性,溶于水即可形成結構穩定的凝膠[24],因此將其加入到肌原纖維蛋白中,多糖分子與肌原纖維蛋白可以相互交聯形成了更加穩定的三維網絡結構,從而使肌原纖維蛋白凝膠強度增大,提高了產品的硬度和彈性。同時可以看出,隨著可得然膠添加量的增加,香腸的硬度、彈性、粘結性、咀嚼性和回復性都顯著增強(p<0.05),這是由于可得然膠的吸水能力極強,加熱后能夠吸收相當于自身質量約100倍的水量[24],因此能改善肉糜的品質。然而,在可得然膠添加量從0.3%增加到0.5%時,法蘭克福香腸的粘結性變化差異不顯著(p>0.05)，且0.3%組的彈性、回復性、咀嚼性最高，因此說明,0.3%的可得然膠的添加在一定程度上就能夠顯著提高法蘭克福香腸的質構特性。

2.4應用LF-NMR測定香腸內部水分的動態分布

LF-NMR能夠反映出熱誘導的肌原纖維蛋白凝膠內部水分的流動性及分形系數的變化,肌原纖維蛋白中肌節長度和肌絲空間與保水性關系以及肌原纖維蛋白的持水性在蒸煮過程中的變化[25],因此在肉及肉制品的測量中多用橫向弛豫時間T2來間接表明水分的自由度[26]。不同處理組法蘭克福香腸樣品的T2弛豫時間分布如圖1,計算出來的弛豫時間見表6。

表6 不同可得然膠添加量對法蘭克福香腸橫向弛豫時間(T2b,T21和T22)及振幅(A2b,A21和A22)的影響Table 6 Changes of relaxation times(T2b,T21,and T22)and amplitudes(A2b,A21,and A22)of Frankfurt sausage added with different concentration of curdlan

由表6可見,香腸的核磁衰減信號被擬合為3個峰,出現在4.20～9.00,43.23～58.60、184.00～217.00 ms之間,分別代表著香腸制品存在的結合水(T2b)、不易流動水(T21)和自由水(T22)的分布情況,即三種水分與肉的結合情況和自由移動程度。從圖1可看出,與對照組相比,添加可得然膠的處理組中每種水分的弛豫時間均向弛豫時間短的方向移動且其強度顯著降低(p<0.05),尤其是不易流動水的弛豫時間移動的最顯著,這說明香腸中原有的不易流動水與肉中蛋白結合更加緊密,但由于可得然膠為親水性膠體,它易與水分子通過疏水鍵和氫鍵相結合,因此在蒸煮加熱過程中可得然膠與大量的自由水結合,使其轉變為不易流動水[27]。但在可得然膠添加量較高(0.4%和0.5%)時,橫向弛豫時間的移動性差異不顯著。這可能是在蒸煮加熱時,可得然膠在由單螺旋鏈向三螺旋結構轉變的過程中與肌原纖維蛋白等大分子緊密結合[28],形成致密的三維網絡結構,因而能束縛住部分的不易流動水,使其轉變為結合水,但由于可結合的肌原纖維蛋白等大分子的數量一定,隨著可得然膠添加量的增加,由二者間的轉變與蛋白間的形成的三維網絡結構達到飽和,所以不易流動水數量不再發生改變。

圖1 添加不同濃度可得然膠的法蘭克福香腸橫向弛豫時間(T2)分布的變化Fig.1 Distribution of T2 relaxation times of Frankfurtsausage added with different concentration of curdlan

有研究表明,低場核磁圖像中弛豫時間(T)及其對應的強度(A)能顯著的反映出這三種水分群在肌肉中的分布,CONTIN直觀的解釋了肌肉結構中不同水分的變化,而雙指數分析也起到一定的對照作用[29],從而可以間接的反映各種狀態水分的相對比例及不同狀態水分間的轉移變化情況。

由表6可知,隨著可得然膠添加量的增加,A21呈現逐漸增加的趨勢(p<0.05),這說明隨著可得然膠的添加,香腸凝膠中不易流動水的強度增大,然而可得然膠添加對A2b和A22整體上無顯著影響(p>0.05),這可能是由于結合水是與肉中蛋白質緊密結合的水,可得然膠的添加很難影響結合水的遷移。有研究表明,可得然膠分散液在加熱過程中發生溶脹,并促使蛋白質分子間發生相互作用,形成更多的氫鍵,同時溶脹的可得然膠可將蛋白質分子包埋,使蛋白質分子間的疏水性相互作用增加[8,30]。同時,在蒸煮過程中添加可得然膠還可以促進二硫鍵的生成,而疏水性相互作用和二硫鍵是維持肌肉蛋白凝膠特性的主要的化學作用力[7],因此添加可得然膠可以有效地提高凝膠強度,且本實驗結果表明,0.3%的可得然膠添加能顯著增強對水分子的束縛能力,可以顯著的改善香腸品質。

2.5肉糜的動態流變特性

G′(儲能模量)代表彈性和剛度部分,由圖2可以看出,在20～45 ℃時,香腸樣品的凝膠彈性呈先下降后趨平的趨勢,在45～60 ℃之間,呈現先增加后減少的趨勢且在53 ℃到達峰值,在60～80 ℃,凝膠彈性呈顯著上升的趨勢。

圖2 添加不同濃度可得然膠對法蘭克福香腸肉糜流變特性的影響Fig.2 Effect of different concentration ofcurdlan on the rheological properties

在G′的初始階段,即峰值溫度為53 ℃時,開始形成結構疏松的凝膠。肌球蛋白的結構發生改變,大多數的肌球蛋白分子發生部分的聚集[31]。隨著溫度繼續升高,G′逐漸減少,這是因為肌球蛋白尾部的螺旋被打開,向線圈結構轉變,因此可能破壞一些已經形成的蛋白質網絡,使半凝膠的流動性大幅提高[32]。當峰值溫度高于75 ℃時,G′呈現上升的趨勢,凝膠強度逐漸增大。從圖2可以看出,隨著可得然膠的添加量從0增加到0.5%時,對應的G′最大值分別為9161.36、10828.10、10420.05、11132.50、11757.20、11402.50 Pa,即適量的可得然膠存在可以提高樣品凝膠的G′,但過量反而使G′減小,可得然膠添加量大于0.3%,凝膠的彈性顯著提高。這說明可得然膠的添加可以增加肌原纖維蛋白的凝膠彈性,使得凝膠中分子間的交聯結構更加致密。有文獻研究表明,大多數的肌球蛋白分子在適度變性過程中可能展開并形成隨機線性結構,它可以增加蛋白質聚集體之間的聚集和交叉連接;同時,在蛋白質網絡中存在的一些變性蛋白的沉積也可以增強凝膠基質,因此形成穩固空間的網絡結構[33]。畢崇浩等[34]研究大豆分離蛋白-剌槐豆膠混合凝膠樣品發現,刺槐豆膠的加入和濃度的上升可以引起蛋白聚合物相對密度的增加,加入了刺槐豆膠后混合凝膠體系的凝膠結構更趨于固體,彈性增大。可得然膠在由單分子鏈轉變為三螺旋結構的過程中也會與肌原纖維蛋白相互交織,從而導致蛋白質的聚集,而使G′增大[29]。

G″(損耗模量)代表黏性和流動性部分,不同可得然膠添加量的G″變化趨勢與G′一致,即可得然膠可以形成具有粘彈性的網絡結構來促進凝膠的形成。加熱促進了可得然膠三螺旋的尾端松動,減弱了分子間的氫鍵相互作用,因此結構疏松的水分子脫離束縛,使凝膠粘性急速升高。當可得然膠在75 ℃加熱后,可得然膠單分子鏈大部分轉變為三螺旋結構并與變性蛋白質相互交織,增強了蛋白質原有的三維網狀結構。

Tanδ(相位角正切)反映凝膠中彈性和黏性組分的相對含量,表示為G″(儲能模量)和G′(耗能模量)的比值。Tanδ越小則凝膠的粘性較小彈性較大[32]。由圖2可以看出,當可得然膠添加量從0增加到0.5%時,其對應Tanδ分別為0.0921、0.0905、0.0877、0.0847、0.0856和0.0862,Tanδ主要表現為隨著可得然膠濃度的增加逐漸降低的變化趨勢,這表明肌原纖維蛋白與可得然膠混合樣品的G″隨溫度和濃度變化增速的慢于G′,香腸樣品更趨于彈性,即可得然膠增加了分子鏈間互相連接的可能性從而使混合凝膠形成更強的網絡結構。濃度較高(0.4%和0.5%)時,香腸樣品的粘彈性變化并沒有隨濃度的增加而顯著降低,可能由于過高濃度的可得然膠使蛋白內部的粘彈性變化已達到飽和,導致粘彈性差異不顯著。Jian等人[35]研究發現在羅非魚中添加魔芋葡甘聚糖可以改善其流變特性,魔芋葡甘聚糖可以填埋凝膠中的孔洞,從而增強凝膠網絡的結構。Kerry等人[36]研究發現在豬肉混合物中添加多糖和乳清蛋白能減少蒸煮損失,改善凝膠的流變性能,從而提高肉制品的粘彈性等。之前的研究也證明,在肉中添加乳清蛋白、大豆分離蛋白、卡拉膠、果膠以及變性淀粉等會提高凝膠的G′。

2.6應用CLSM觀察香腸的微觀結構

圖3 添加不同濃度的可得然膠香腸樣品的激光共聚焦(CLSM)顯微圖(400×)Fig.3 Typical CLSM micrographs at 400×magnification ofFrankfurt sausage added with differentconcentration of curdlan(400×)注：A、B、C、D、E、F代表添加不同濃度的可得然膠(0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)的香腸樣品同時在488 nm和633 nm的激發波長下的疊加圖片。

由圖3可以看出,在對照組的香腸樣品中,凝膠的結構疏松甚至出現大的孔洞,并且凝膠的分布不均勻。然而,隨著可得然膠添加量的增加,香腸中脂肪和蛋白質的結合越來越緊密,大的孔洞也逐漸消失,在可得然膠添加量大于0.3%后,其改善香腸質地的效果更加顯著。這一實驗結果與Zhang等[37]研究魔芋葡甘聚糖能顯著改變凝膠網絡結構的結論類似,即可得然膠的添加可以使網絡框架更緊湊且減少其中的孔洞,形成一個相對均勻的分散相,束縛住更多的水分以減少自由水的散失。

表7 不同濃度的可得然膠對法蘭克福香腸感官質量的影響Table 7 Sensory quality of Frankfurt sausage added with different concentration of curdlan

注:分值為7.5～8很好;7～7.5較好;6.5～7一般;6～6.5可接受;6以下為差,不可接受。數據表示為平均值±標準差(n=3)。a～e在同一列字母中,相同表示差異不顯著(p>0.05),不同則表示差異顯著(p<0.05)。

表8 法蘭克福香腸5種理化指標間的相關性分析Table 8 Correlation analysis among five physicochemical indexes in Frankfurt sausage

注:p≤0.1具有相關性(雙尾),*表示在p=0.05顯著相關(雙尾);**表示在p=0.01極顯著相關(雙尾)。

這可能是由于可得然膠與蛋白質之間的相互作用,使得凝膠網絡結構加強,或者由于長鏈多糖的空間位阻效應阻礙蛋白質分子的聚集。W等[38]研究可得然膠的分子結構及其凝膠機制時發現可得然膠分子絕大部分呈三螺旋構象,螺旋鏈與鏈間的水分子通過氫鍵結合形成膠束區,膠束間纏繞構成可得然膠凝膠網絡。在低強度凝膠中,可得然膠的分子膠束主要是以單螺旋的形式與內部的水分子通過氫鍵結合,其主要作用力是氫鍵;而高強度凝膠中,大部分可得然膠分子以三螺旋形式存在,其主要作用力是疏水相互作用。因此,高強度凝膠與肉中蛋白形成三維網絡結構比低強度凝膠結合的更致密。Wu等[39]研究證明,隨著可得然膠添加量的增加,在魚糜凝膠中的可得然膠與蛋白質間的相互交聯更加緊密,形成的凝膠結構也更致密,凝膠強度也更大,硬度指標也能很好證明這一點。

2.7香腸的感官評價

由表7可以看出,與對照組相比,添加可得然膠的實驗組,產品的光澤、組織狀態、口感和總體接受性均呈上升趨勢(p<0.05)。對照組產品顏色發暗,組織狀態疏松多孔口感發柴彈性和咀嚼性較差,其總起接受性差。隨著可得然膠濃度的增加,尤其是組織狀態、口感和總體接受性表現出顯著的增加(p<0.05),添加可得然膠的處理組較有光澤、口感細膩、質地均一致密,能明顯改善香腸品質特性(p<0.05),這一結果也與質構分析的結果相一致。由此可知,在香腸中添加可得然膠能減少產品的水分和油脂流失,束縛住更多的營養物質從而改善產品品質。綜合經濟角度在該工藝條件下,可得然膠最佳添加量為0.3%。

2.8香腸的相關性分析

用SPSS 22.0軟件對法蘭克福香腸的蒸煮損失、乳化穩定性(水分損失率和脂肪損失率)、顏色(L*和b*)、質構特性(硬度、彈性和粘聚性)和水分的動態分布(T21和 A21)進行相關性分析。由表8相關性結果可知,蒸煮損失、水分損失率和脂肪損失率呈極顯著正相關,這也與三者間的計算公式有關。黃度值與亮度值呈極顯著正相關,且與硬度、粘聚性呈顯著正相關,Warriss等[40]的研究表明,亮度值與黃度值均是肉色等級重要的指示值且存在密切相關性,此外據Warner等[41]報道,沃氏剪切力(WBS)、硬度等與黃度值有較高相關性。亮度值與蒸煮損失、乳化穩定性呈顯著負相關,與硬度、粘聚性呈顯著正相關,根據Hong等[21]的報道,香腸亮度值與水分含量密切相關,隨著可得然膠添加量的增加,香腸蒸煮損失減小,水分損失率和脂肪損失率降低,乳化穩定性提高,則香腸中水分含量增加,亮度值必然上升;隨著香腸水分含量的增加,蛋白凝膠網絡結構中束縛的水分子相對增加,蛋白結構趨于致密,從而使凝膠強度增大,因此香腸的硬度和粘聚性也隨之增大[33]。

3 結論

在法蘭克福香腸中添加可得然膠能有效的改善香腸的品質,減少香腸的蒸煮損失,降低水分損失率和脂肪損失率,從而提高香腸的乳化穩定性,且能提高香腸的彈性、粘結性和咀嚼性并改善香腸光澤。低場NMR結果顯示,隨著可得然膠添加量的增加不易流動水(弛豫時間T21)向短的弛豫方向移動,可得然膠與大量的水分子通過疏水鍵和氫鍵結合使其轉變為不易流動水,能有效束縛住更多的水分從而使凝膠強度增強,使香腸硬度提高,口感更加緊實致密。流變特性表明,可得然膠的添加能夠顯著提高法蘭克福肉糜的儲能模量、損失模量以及彈性,使產品品質得以改良,感官評定中隨著可得然膠的添加量的增加其得分值也呈增加的趨勢,而從微觀結構中可以看出可得然膠能填充肌原纖維蛋白三維結構中的孔隙增加其交聯密度使結構更加均勻穩定。因此可得然膠可以作為品質改良劑應用于肉制品加工中,且根據本文的實驗結果并結合實際生產的經濟可使用性,在該工藝條件下,可得然膠在法蘭克福香腸中添加量為 0.3%較適宜。

[1]汪張貴,閆利萍,彭增起,等. 脂肪剪切乳化和蛋白基質對肉糜乳化穩定性的重要作用[J]. 食品工業科技,2011(8):466-469.

[2]Baker R C,Darfler J,Vadehra D V. Type and level of fat and amount of protein and their effect on the quality of chicken frankfurters[J]. Food Technology,1969,23(6):100-103.

[3]álvarez D,Castillo M,Payne F A,et al. A novel fiber optic sensor to monitor beef meat emulsion stability using visible light scattering[J]. Meat Science,2009,81(3):456-466.

[4]錢毅玲,趙謀明,趙強忠. 親水膠體在乳化腸體系的Plackett-Burman法篩選中的應用[J]. 食品科學,2009,30(22):192-196.

[5]蘆嘉瑩,夏秀芳,孔保華,等. 復配食用膠對乳化腸品質的影響[J]. 食品科學,2013,34(5):31-35.

[6]Funami T,Nishinari K. Gelling characteristics of Curdlan aqueous dispersions in the presence of salts[J]. Food Hydrocolloids,2007,21(1):59-65.

[7]劉文娟,陳瑤,姜晴晴,等. 可得然膠對帶魚肌肉蛋白凝膠特性的影響[J]. 現代食品科技,2014(9):126-133.

[8]丁麗麗,郭宏明,吳俊,等. 可得然膠在淡水魚糜制品中的應用研究[J]. 食品工業科技,2015,36(17):262-264.

[9]韓青榮. 實用香腸加工工藝[M]. 天津科學技術出版社,1995.

[11]Colmenero F J,Ayo M J,Carballo J. Physicochemical properties of low sodium frankfurter with added walnut:effect of transglutaminase combined with caseinate,KCl and dietary fibre as salt replacers[J]. Meat Science,2005,69(4):781-8.

[12]Ensor S A,Mandigo R W,Calkins C R,et al. Comparative Evaluation of Whey Protein Concentrate,Soy Protein Isolate and Calcium-Reduced Nonfat Dry Milk as Binders in an Emulsion-Type Sausage[J]. Journal of Food Science,1987,52(5):1155-1158.

[13]Caine W R,Aalhus J L,Best D R,et al. Relationship of texture profile analysis and Warner-Bratzler shear force with sensory characteristics of beef rib steaks[J]. Meat Science,2003,64(4):333-9.

[14]Aursand I G,Gallart-jornet L,Erikson U,et al. Water distribution in brine salted cod(Gadusmorhua)and Salmon(Salmosalar):A low-field LF-NMR study[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2008,56(15),6252-6260.

[15]Yang H,Khan M A,Yu X,et al. Changes in protein structures to improve the rheology and texture of reduced-fat sausages using high pressure processing[J]. Meat Science,2016,121:79-87.

[16]Liu W,Lanier T C. Combined use of variable pressure scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy best reveal microstructure of comminuted meat gels[J]. LWT-Food Science and Technology,2015,62(2):1027-1033.

[17]Irmscher S B,Terjung E M,Gibis M,et al. Substitution of ice by a curing salt solution during meat batter production using the vane pump-grinder technology[J]. LWT-Food Science and Technology,2016,68:439-445.

[18]Veli G,Ersel O,Levent A. Effects of packaging method and storage time on the chemical,microbiological,and sensory properties of Turkish pastirma-A dry cured beef product[J]. Meat Science,2008,80(2):335-344.

[19]Hu Y Q,Liu W J,Yuan C H,et al. Enhancement of the gelation properties of hairtail(Trichiurushaumela)muscle protein with curdlan and transglutaminase[J]. Food Chemistry,2015,176:115-122.

[20]Marchessault R H,Deslandes Y. Fine structure of(1→3)-β-d-glucans:Curdlan and paramylon[J]. Carbohydrate Research,1979,75(OCT):231-242.

[21]Hong G P,Park S H,Kim J Y,et al. The effects of high pressure and various binders on the physico-chemical properties of restructured pork meat[J]. Asian Australasian Journal of Animal Sciences,2006,19(10):1484-1489.

[22]Jung S,Ghoul M,Lamballerie-Anton M D. Influence of high pressure on the color and microbial quality of beef meat[J]. LWT-Food Science and Technology,2003,36(6):625-631.

[23]孔保華,王宇,夏秀芳,等. 加熱溫度對豬肉肌原纖維蛋白凝膠特性的影響[J]. 食品科學,2011,32(5):50-54.

[24]Mangolim C S,Silva T T D,Fenelon V C,et al. Use of FT-IR,FT-Raman and thermal analysis to evaluate the gel formation of curdlan produced by Agrobacterium,sp. IFO 13140 and determination of its rheological properties with food applicability[J]. Food Chemistry,2017,232:369-378.

[25]Han M,Wang P,Xu X,et al. Low-field NMR study of heat-induced gelation of pork myofibrillar proteins and its relationship with microstructural characteristics[J]. Food Research International,2014,62:1175-1182.

[26]Shao J H,Deng Y M,Song L,et al. Investigation the effects of protein hydration states on the mobility water and fat in meat batters by LF-NMR technique[J]. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie,2016,66:1-6.

[27]Trout G R. Techniques for measuring water-binding capacity in muscle foods-A review of methodology[J]. Meat Science,1988,23(4):235-252.

[28]Gagnon,Marc-andré,Lafleur M. From Curdlan powder to the triple helix gel structure:an attenuated total reflection-infrared study of the gelation process.[J]. Applied Spectroscopy,2007,61(4):374-378.

[29]Sánchez-alonso I,Martinez I,Sánchez-valencia J,et al. Estimation of freezing storage time and quality changes in hake(Merlucciusmerluccius,L.)by low field NMR[J]. Food Chemistry,2012,135(3):1626.

[30]Cai Z X,Zhang H B. Recent progress on curdlan provided by functionalization strategies[J]. Food Hydrocolloids,2017，68：128-135.

[31]Wonnop Visessanguan,Masahiro Ogawa,Shuryo Nakai A,et al. Physicochemical Changes and Mechanism of Heat-Induced Gelation of Arrowtooth Flounder Myosin[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2000,48(4):1016-1023.

[32]Sano T,Noguchi S F,Tsuchiya T,et al. Dynamic Viscoelastic Behavior of Natural Actomyosin and Myosin during Thermal Gelation[J]. Journal of Food Science,1988,53(3):924-928.

[33]Li Y,Kong B,Xia X,et al. Structural changes of the myofibrillar proteins in common carp(Cyprinuscarpio)muscle exposed to a hydroxyl radical-generating system[J]. Process Biochemistry,2013,48(5-6):863-870.

[34]畢崇浩. 大豆分離蛋白酸誘導凝膠的流變學特性和分形分析[D]. 北京：中國農業大學,2015.

[35]Jian W,Wu H,Wu L,et al. Effect of molecular characteristics of Konjac,glucomannan on gelling and rheological properties of Tilapia,myofibrillar protein[J]. Carbohydrate Polymers,2016,150:21-31.

[36]Kerry J F,Morrissey P A,Buckley D J. The rheological properties of exudates from cured porcine muscle:effects of added polysaccharides and whey protein/polysaccharide blends[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture,1999,79(79):1260-1266.

[37]Zhang T,Li Z,Wang Y,et al. Effects of konjac glucomannan on heat-induced changes of physicochemical and structural properties of surimi gels[J]. Food Research International,2016,83:152-161.

[38]W. S. Fulton，E. D. T. Atkins. The Gelling Mechanism and Relationship to Molecular Structure of Microbial Polysaccharide Curdlan[J]. Fiber Diffraction Methods. 1980,141:385-410.

[39]Wu C,Yuan C,Chen S,et al. The effect of Curdlan on the rheological properties of restructured ribbonfish(Trichiurus,spp.)meat gel[J]. Food Chemistry,2015,179:222-231.

[40]Warriss P D,Brown S N,Paciak P. The colour of the adductor muscle as a predictor of pork quality in the loin[J]. Meat Science,2006,73(4):565-569.

[41]Warner R D,Kauffman R G,Greaser M L. Muscle protein changes post mortem,in relation to pork quality traits[J]. Meat Science,1997,45(3):339-352.

EffectofcurdlanadditiononthequalityofFrankfurtsausage

JIANGShuai,NIUHai-li,LIUQian,ZHANGHong-wei,KONGBao-hua*

(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In the preparation of the Frankfurt sausage,curdlan was added at 0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4% and 0.5%(mass ratio of curdlan to total meat weight). The effects were studied by measuring cooking loss,emulsion stability,colors,texture profiles and rheological properties. The mobility regularity of water molecules in Frankfurt sausage were measured by low field nuclear magnetic resonance(LF-NMR),and the microstructures were observed by confocal laser scanning microscopy(CLSM). The results showed that cooking loss of Frankfurt sausage decreased significantly with the increased addition of curdlan(p<0.05). However,theL*-value,hardness and adhesiveness of Frankfurt sausage obviously increased with the increased addition of curdlan(p<0.05). Moreover,LF-NMR results confirmed that the incorporated curdlan restricted the mobility of the aqueous phase during the heating progress of Frankfurt sausage meat batter,and increased water binding capacity. Compared with control group,the addition of curdlan significantly increased the storage modulus values(G′),and loss modulus values(G″)and elasticity of Frankfurt sausage meat batter upon heating(p<0.05). CLSM results showed that the addition of curdlan facilitated the formation of a closer microstructure in Frankfurt sausage. Therefore,curdlan could be used as quality improver to incorporate into Frankfurt sausage and its optimal dosage was 0.3%.

Frankfurt sausage;curdlan;low field nuclear magnetic resonance;rheological properties;microstructure

TS251.6+5

A

1002-0306(2017)19-0218-09

10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.040

2017-03-24

姜帥(1992-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：畜產品加工，E-mail:Jiangshuai_1025@126.com。

*通訊作者:孔保華(1963-)，女，博士，教授，研究方向：畜產品加工，E-mail:kongbh@163.com。

黑龍江省普通高等學校青年科技創新人才培養計劃(UNPYSCT-2016006)；東北農業大學“學術骨干”項目(16XG18)。