不同鹽處理對乳化肉糜的流變性質和凝膠特性的影響

孫迪，鄧亞敏，鄭多多，許帥強，邵俊花*，劉登勇

1(渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧省食品安全重點實驗室，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧 錦州，121013) 2(中國農業科學院合肥食品營養與健康創新研究院，北京，100193)

乳化肉糜制品，作為肉制品的一個重要組成部分，其生產實質是蛋白質、脂肪、水、鹽等成分相互作用的混合物[1-2]，在斬拌操作及熱加工過程中通過乳化及凝膠的形成賦予產品良好的質構、口感。實際生產中，斬拌工序不合理、斬拌過程添加的鹽類不合適等均會影響乳化效果，并在隨后的熱加工過程中使產品出現出油、出水、結構松散等質量缺陷，嚴重影響產品的品質及經濟效益[3-5]。

鹽類，作為提取鹽溶性蛋白質的主要添加成分，可能通過與蛋白質發生作用呈現不同的水合狀態進而影響蛋白質的溶脹效果，最終影響最后的乳化情況并在加熱后的產品中造成出油、出水等問題[6]。肉制品加工過程中，食鹽主要通過溶出肌原纖維蛋白和加強肌原纖維蛋白間的靜電排斥力來改善肉制品的組織狀態和結構，提高肉制品的持水性[7-8]。溶出的鹽溶性蛋白越多，對加工過程中肌動蛋白和肌球蛋白等的交聯形成凝膠網絡結構越有利，但鹽含量過高則可能造成脫水，反而不利于鹽溶性蛋白的溶出[9]。磷酸鹽主要是通過提高pH值、增加離子強度以及螯合金屬離子，提高肉的持水能力，保證其鮮嫩度及原始風味。

蛋白凝膠特性決定肉糜制品的食用品質，包括肉糜制品的硬度、彈性、切片性和產率等。流變特性和保水性研究是制定食品加工工藝設計、食品加工機械和進行產品質量控制的依據[10-12]。斬拌肉糜過程中食鹽與磷酸鹽以不同方式加入，可能會對蛋白質的提取產生差異，進而影響其后的乳化過程，對產品的持水能力及質構與流變特性造成影響。

本文通過改變斬拌過程中食鹽及磷酸鹽的添加方式(空白組、食鹽組、磷酸鹽組、食鹽+磷酸鹽組)，研究不同鹽處理對乳化肉糜的流變性質、色澤、保水性和質構特性的影響，同時對色澤、保水性和質構特性進行相關性分析，以期為肉制品的生產提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬背最長肌(購于當地大潤發超市)，食鹽(NaCl)，復合磷酸鹽(三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉，質量比1∶1∶1)均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA-XT2i質構儀，英國Stable Micro Systems公司；TJ12-H絞肉機，廣東恒聯食品機械制有限公司；Stephan-M5低溫真空斬拌機，德國Stephan機械有限公司；電磁爐，上海蘇泊爾電器有限公司；D-37520溫控離心機，德國Sigma公司；Discovery DHR-1流變儀，美國TA儀器公司；SY-1230恒溫水浴槽，上海滬粵明科學儀器有限公司；BCD-215KALM海爾立式冷藏柜，青島海爾股份有限公司；CR-400色彩色差儀，柯盛行杭州儀器有限公司；PL203電子天，平梅特勒-托利多儀器上海有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 肉糜樣品及乳化凝膠制備

對經過前處理的豬背最長肌，用孔徑為6 mm的絞肉機絞碎得到相應的碎肉，將背膘用刀切碎；按照4種方式：不加食鹽與磷酸鹽、只加食鹽、只加磷酸鹽、加食鹽+磷酸鹽，分別加入預先絞碎的豬背最長肌，其中添加的量為豬背最長肌(600 g)、食鹽(30 g)、復合磷酸鹽(3 g)，真空高速(3 000 r/min)斬拌1 min，靜止2 min；釋放真空，向乳化機中加入背膘(300 g)以及1/2冰水(134 g)繼續斬拌2 min，靜止2 min；再次釋放真空，加入剩余冰水，斬拌3 min獲得最終的乳化肉糜。

對于不同鹽處理方式得到的肉糜(空白組、食鹽組、磷酸鹽組、食鹽+磷酸鹽組)，分別從相應斬拌好的肉餡中稱取質量約35 g肉糜，置于50 mL帶螺旋蓋的離心管中，低速(1 800 r/min)4 ℃離心5 min，驅除肉糜中氣泡，加蓋密封，75 ℃恒溫水浴30 min。

1.3.2 色澤的測定

使用CR-400測色色差儀(光源D65，測量直徑8 mm)對斬拌好的肉糜進行測定，測定之前先進行校準。方法參照邵俊花等[13]，稍加改動。測量結果選擇亮度值(L*)、紅度值(a*)和黃度值(b*)作為主要分析參數，每個處理平行測定3次，實驗重復3次。

1.3.3 保水性的測定

1.3.3.1 蒸煮損失的測定

對得到的不同鹽處理方式的肉糜(空白組、食鹽組、磷酸鹽組、食鹽+磷酸鹽組)，分別從相應斬拌好的肉餡中稱取質量約35 g肉糜，置于50 mL帶螺旋蓋的離心管中，稱重W1；低速(1 800 r/min)4 ℃離心5 min，驅除肉糜中氣泡，加蓋密封，75 ℃恒溫水浴30 min，取出離心管。倒置1 h冷卻。除去流失的汁液后稱重W2。測試方法依據SHAO等[14]，稍加改動。

(1)

式中：W1為帶蓋離心管和肉糜的質量，g；W2為肉糜蒸煮后除去汁液的帶蓋離心管和肉糜的質量，g。

1.3.3.2 離心損失的測定

沿乳化凝膠的中心部位取質量約10 g的樣品，放置于天平上稱重W3，用濾紙將肉樣包裹好放入50 mL的離心管中(內放入脫脂棉)，按照4 ℃，9 000 r/min的條件離心15 min，取出樣品，剝去濾紙，對肉樣稱重W4，離心前后重量的損失與原肉樣重量的百分比即為離心失水率。測試方法參照邵俊花等[13]，稍加改動。

(2)

式中：W3為離心前樣品的質量，g；W4為離心后樣品的質量，g。

1.3.4 質構特性的測定

測定方法依據SHAO等[14]，稍加改動。將方法1.3.1制得的凝膠靜置1 h冷卻后取樣。將樣品處理成直徑16 mm、高10 mm的圓柱形樣品，備用。

采用質構儀質構剖面分析(texture profile analysis，TPA)程序模塊測定乳化凝膠的質構特性。測定指標為硬度(hardness)、彈性(springiness)、黏聚性(cohesiveness)、回復性(resilience)、咀嚼度(chewiness)、膠著度(gumminess)。具體測定參數為：探頭P50；測前速率2 mm/s，測中速率1 mm/s，測后速率1 mm/s，間隔時間5 s，數據收集率200點/s，壓縮比50%，觸發力5.0 kg，觸發類型auto；每組5個平行，重復3次。測試完畢，采用儀器自帶的軟件Texture Expert Exceed 2.64a內部宏TPA.MAC對測試結果進行處理。

1.3.5 流變特性的測定

采用DHR流變儀對空白組、食鹽組、磷酸鹽組、食鹽+磷酸鹽組制得的生肉糜樣品，進行靜態以及動態流變測試。

(1)靜態黏彈性流變測定

采用40 mm平板測試，溫度設定15 ℃，選擇Flow sweep模式，剪切速率選定10個，分別為2、4、8、16、32、64、128、256、512、1 024 s-1，測試結果以剪切速率變化過程中的黏度變化作為度量。每組設3個平行，實驗重復3次。

(2)動態流變測定

采用40 mm平板測試，溫度范圍設定20～80 ℃，選擇Temperature sweep模式，將不同鹽處理的肉糜均勻涂布于測試平臺，趕走氣泡。參數設置依據吳菊清等[15]，稍作修改。測試的具體參數設定為：頻率0.1 Hz，應變2%，夾縫間距1 mm，起始溫度20 ℃，升溫速率3 ℃/min，終止溫度80 ℃。每組設3個平行，實驗重復3次。測試指標為儲能模量(G′)、損耗模量(G″)和相位角(Tanδ)。

1.3.6 數據分析

使用SPSS 19.0對數據進行統計分析，方差分析采用單因素ANOVA分析，對數據進行正態分布檢驗，符合正態分布的多重比較采用LSD法，不符合正態分布的用Tamhane,s-T2(M)檢驗，差異顯著性為p<0.05。作圖采用Sigmaplot 12.0軟件。

2 結果與討論

2.1 不同鹽處理對乳化肉糜色澤特性的影響

不同鹽處理組的乳化肉糜顏色結果如圖1所示，空白組、食鹽組、磷酸鹽和食鹽+磷酸鹽組間的黃度值(b*)無顯著差異(p> 0.05)，可能與斬拌之后的短時間內乳化肉糜蛋白質的氧化程度不嚴重有關[13]。而對于紅度值(a*)，食鹽+磷酸鹽組顯著(p<0.05)高于其他處理組。由于空白處理中被蛋白質結合疏松的表層自由水含量相對較高，增加了光的散射能力，造成亮度值較大，并在隨后的熱加工過程中表現出嚴重的汁液流失現象。相對于空白組，其他3組處理均顯著降低了乳化肉糜的亮度值(L*)，尤其單獨添加食鹽處理組的L*值也顯著(p<0.05)低于磷酸鹽組與食鹽+磷酸鹽組，而這2組之間無顯著差異(p>0.05)。一方面可能是因為蛋白質的提取情況不同造成了此差異的出現。YOUSSEF等[16]發現，隨著蛋白質水平的提高，乳化肉糜的亮度值下降。另一方面，亮度值也與肉糜的蒸煮損失存在顯著相關性[14]，蒸煮損失的多少反映肉糜的系水力情況。

圖1 食鹽和磷酸鹽對肉糜色差的影響Fig.1 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat colour

2.2 不同鹽處理對乳化肉糜穩定性的影響

肉的保水性通常指肉在凍結、冷藏、解凍、腌制、絞碎、斬拌及加熱等貯存加工過程中，對于肉自身的水分及添加到肉中的水分的保持能力[17]。持水性的高低直接關系到肉制品的質地、嫩度、切片性、彈性、口感和成品率等項質量指標和經濟指標。決定肌肉持水性能的物質是肌肉中的結構蛋白質，并且主要是肌球蛋白。肌球蛋白數量多少和存在狀態對肌肉持水性起關鍵作用，宰前因素、宰后因素、鹽類等對肌肉持水性產生影響[18]。如圖2所示，對乳化肉糜凝膠保水性的情況進行蒸煮損失及離心損失測定，結果發現：鹽類的添加對保水性有一定的影響作用，而且3%的食鹽與0.3%的復合磷酸鹽的混合使用對保水性的效果最好，與其他3組相比具有顯著的差異性(p<0.05)，表明了兩者發揮了協同作用，這與JOHNSEN等[19]的部分研究內容有一定的相似性。由離心損失結果可知，3個鹽處理組均顯著低于空白，3組之間差異并不顯著(p>0.05)。

圖2 食鹽和磷酸鹽對乳化凝膠保水性的影響Fig.2 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat gel water holding capacities

通過對乳化肉糜加熱，可推測乳化肉糜凝膠的穩定性，而凝膠穩定性決定產品的蒸煮得率以及感官特性等其他的產品品質[20]。劉澤龍[21]也表示鹽(如NaCl，KCl)與磷酸鹽(如焦磷酸，三聚磷酸)配合使用可以起到有效降低肉的蒸煮損失的作用。食鹽的加入提高了肉糜中鹽溶性蛋白的溶解度，大量的肌球蛋白或肌動蛋白包裹在脂肪微粒表面，形成一層較厚的蛋白膜，增強了肉糜的乳化穩定性與凝膠特性[22]。磷酸鹽與食鹽結合使用可以提高肌球蛋白的提取和產品吸收水分的能力。其中，吸水能力的提高一方面因為磷酸鹽添加后使pH和離子強度有所提高，但更主要的是輔助食鹽解聚粗絲以及解離肌動球蛋白[23]。另外，由磷酸鹽單獨添加后的蒸煮損失結果發現，磷酸鹽單獨加入并沒有顯著提高肉糜系水力，說明磷酸鹽強持水性的作用特點需要食鹽共同添加才會得以體現。對加熱后的乳化肉糜進一步離心的結果也證明：鹽類的添加有助于蛋白質束縛水分強度的提高。

2.3 不同鹽處理對乳化肉糜質構特性的影響

由表1結果可知，對于硬度、膠著度和咀嚼度3個指標，4組處理均呈現以下趨勢：食鹽組與食鹽+磷酸鹽組處理之間無顯著差異(p>0.05)，但二者均顯著(p<0.05)高于另外2組，而另外2組之間沒有顯著差異；對于黏聚性和回復性，食鹽+磷酸鹽組顯著(p<0.05)高于食鹽組，二者均顯著(p<0.05)高于空白與磷酸鹽組，而空白與磷酸鹽組之間仍無顯著差異(p>0.05)；對于彈性，食鹽組與食鹽+磷酸鹽組沒有顯著差異(p>0.05)，但均顯著(p<0.05)高于磷酸鹽組，而磷酸鹽組與空白組沒有顯著差異。

表1 食鹽和磷酸鹽對乳化凝膠質構特性的影響Table 1 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat gel textural properties

注：同一列肩標不同者差異顯著(p<0.05)。

食鹽+磷酸鹽組與食鹽組呈現彈性較好、凝膠剖面結構緊湊的質構特點，與之前的蒸煮損失較低的原因有關，而磷酸鹽組與空白組對照因在加熱過程中汁液流失情況嚴重，因此造成較差的質構。產品的最終質構品質與蛋白質的含量有直接的關聯性[14]，空白組因沒有添加任何鹽類，瘦肉中的鹽溶蛋白沒有得到充分的提取，影響到加熱過程中凝膠網絡的形成，導致彈性、咀嚼度等較差[24]。相關性分析顯示乳化肉糜的蒸煮損失與其質構特性參數包括彈性、黏聚性、回復性、硬度、膠著度和咀嚼度均呈極顯著(p<0.01)的負相關，表明較低的蒸煮損失情況下，乳化肉糜的質構相關指標才相對較高。

2.4 乳化肉糜靜態流變

作為豬肉糜流變特性參數之一，黏度是由于豬肉糜中的蛋白質、脂肪分子與水分子以及其他分子之間的內聚力引起的阻滯豬肉糜流動和變形的物理特性[25]。豬肉經歷絞碎至加鹽、加水及加脂肪的完整斬拌之后，由圖3的靜態黏度結果可以發現：隨著剪切速率的增加，所有乳化肉糜處理的黏度均呈現逐漸下降趨勢，表現為剪切稀化，顯現假塑性流體的性質。肉糜中蛋白質、水等分子承受應力時，分子之間的纏結點會被解開，同時沿著流動的方向呈規則排列，所以使得黏度降低。且纏結點被解開和大分子的規則排列程度是隨著剪切速率的增加而加大的，因此黏度逐漸降低[26]。低剪切速率下，4組處理肉糜的黏度變化按照：食鹽組>食鹽+磷酸鹽組>磷酸鹽組>空白組的規律變化，即4組處理的乳化肉糜中蛋白質、水分子之間的結合程度以及內聚力強度依次下降。在本實驗中4組處理出現的黏度差異，可歸因于鹽的類型對于乳化肉糜黏度的影響不同，其中食鹽的影響明顯大于磷酸鹽的作用。

圖3 剪切速率對乳化肉糜黏度的影響Fig.3 Effect of shearing rate on the viscosity of emulsified meat

2.5 乳化肉糜動態流變

肌原纖維蛋白受熱凝膠化是一個不穩定的動態流變過程，同時伴隨著蛋白解鏈、變性和凝聚等物化反應的發生[27]。動態流變主要是在小幅振蕩中施加應力，通過樣品對此應力反饋出的G′(儲能模量)、G″(損耗模量)等特征指標來反映凝膠的黏彈性質[28]。G′表征凝膠體系的彈性特征，值越大代表著乳化凝膠的彈性能力好；G″表征凝膠體系的黏性特征；相位角Tanδ是損耗模量與儲能模量的比值，表征的是凝膠的總體黏彈性特征，其值越高表明彈性越低或者黏性越大。在動力學加熱過程中G′和G″及Tanδ的變化可表明肌球蛋白相互聚集速率的變化，反映蛋白結構解折疊和隨后凝集的不同時期[29]。

由圖4可知，乳化肉糜在經歷熱加工過程中，黏性模量G″總體呈現先下降后上升的趨勢。空白組與磷酸鹽組G″在44 ℃達到最低值，44 ℃后緩慢上升至最大值后保持不變，不同于空白組的一點，磷酸鹽組乳化肉糜在凝膠形成后黏性達到最高后，在68 ℃左右又有下降趨勢。食鹽組與食鹽+磷酸鹽組G″在56 ℃達到最低值，而后穩步上升至最大值后逐漸趨于平穩趨勢。結合圖5所示的各組乳化肉糜相位角的變化情況，4組乳化肉糜Tanδ值較高，即乳化肉糜整體黏彈性較好。對比4組進行分析，空白組乳化肉糜Tanδ一直下降，即黏性特征一直沒有明顯增加過程；食鹽組在31～40 ℃溫度范圍時黏度特征升高趨勢優于彈性特征，磷酸鹽組在38～48 ℃溫度范圍時糜黏度特征升高趨勢優于彈性特征。但由圖5可以看出，各組乳化肉糜由溶膠向凝膠轉變的過程中，相位角Tanδ的值都小于1，即每個處理的損耗模量G″都小于貯能模量G′，說明各處理組的彈性特征很好，但仍屬于弱黏彈性凝膠，這些彈性特征特性又類似于固體。

圖4 溫度對乳化肉糜黏性模量G″的影響Fig.4 Effect of temperature on the loss modulus of emulsified meat

圖5 溫度對乳化肉糜相位角Tanδ的影響Fig.5 Effect of temperature on the Tanδ of emulsified meat

2.6 相關性分析

對乳化肉糜的保水性、顏色及乳化凝膠的質構分別進行相關分析。乳化肉糜凝膠質構參數中全部與蒸煮損失具有相關性，均呈顯著的負相關(p<0.01)，即蒸煮損失越小，硬度、膠著度、黏聚性和回復性越高；硬度與乳化肉糜亮度值L*呈顯著的負相關(R=-0.360，p<0.05)。而紅度值a*與除彈性(p>0.05)之外的乳化肉糜凝膠質構參數具有相關性，均成極顯著的正相關(p<0.01)，即紅度值a*越大則可能表現為硬度、膠著度、黏聚性和回復性越高；與蒸煮損失呈極顯著的負相關(R=-0.691，p<0.01)，即紅度值a*越大則蒸煮損失越小。黃度值b*與蒸煮損失呈顯著的負相關(R=-424，p<0.05)，即黃度值b*越大則蒸煮損失越小。由此可見，食鹽與磷酸鹽添加方式的不同對蛋白質的提取產生差異，進而對產品的持水能力及質構特性造成顯著或極顯著的影響。

表2 乳化肉糜保水性及品質的相關性分析Table 2 Correlation analysis of raw meat batter water retention and meat quality

注：*表示在 0.05 水平(雙側)上顯著相關， **表示在 0.01 水平(雙側)上顯著相關。

3 結論

結合肉糜凝膠特性、保水性及質構變化分析發現：食鹽及磷酸鹽的添加對乳化肉糜的黃度值(b*)無顯著影響，使亮度值(L*)顯著降低，而紅度值(a*)在二者共同添加下明顯增加。食鹽與磷酸鹽共同添加，二者發揮協同作用使凝膠呈現較高的保水性與質構特性；磷酸鹽單獨加入不能顯著提高乳化肉糜的系水力，且對肉糜凝膠的質構起到劣化作用；食鹽組對乳化肉糜黏度的影響高于其他處理組，即食鹽組乳化肉糜中蛋白質、水分子之間的結合程度以及內聚力強度較強。食鹽與磷酸鹽組相位角較高，說明食鹽與磷酸鹽在肉糜蛋白質與水分、脂肪相互作用中發揮出明顯的協同作用。因此，實際生產過程中選用適當的鹽添加方式，可以有效提高乳化型肉制品的部分品質特性，降低汁液流失和質量劣變的發生率。