不同紫薯全粉添加量對豬肉丸食用品質的影響

胡瀟，謝勇，劉琳，廖超，劉越，鄭萬琴，劉雄

(西南大學 食品科學學院，重慶，400715)

豬肉一直是中國飲食中最主要的動物蛋白來源[1]，根據國家統計局統計，2018年中國豬肉產量為5 403萬t，約占全國肉類總產量的63%[2]。豬肉丸一般是由肥肉和瘦肉以3∶7的比例并添加部分淀粉制作而成，深受消費者喜愛。但是傳統的豬肉丸主要含蛋白質、脂肪和淀粉，屬于高脂高熱量食品，過多食用容易造成肥胖、高血壓和高血脂，不能滿足健康飲食的消費需求。因此，改善肉丸營養品質成為相關學者關注的熱點。RAN等[3]研究發現，將紫蘇籽加入到肉丸中可以有效地改善肉丸中多不飽和脂肪酸組成，提高膳食纖維和蛋白質的含量，并改善肉丸的風味。此外，URSULA等[4]、胡勝杰等[5]、LIU等[6]曾分別在肉丸中添加黑麥麩和豌豆纖維、玉米膳食纖維、燕麥等來提高肉丸的膳食纖維含量和出品率。因此，在保證或提高產品質量的同時，通過添加果蔬等健康食材原料來改善肉丸的營養品質及食用品質是肉丸未來可能的發展途徑[3]。

紫薯為旋花科1年生或2年生草本植物，肉質塊根呈紫紅色，主要種植在亞洲，尤其是在中國[7]。紫薯中不僅含有普通甘薯所具有的膳食纖維和各種微量元素，還含有花青素和硒元素[8]，其根部花青素的含量為515～1 747 mg/kg[9]。研究表明，紫薯花青素具有多種生物活性，包括用做抗氧化劑[10]、抗炎癥[11]、抗癌藥[12]、抗糖尿病藥[13]等。紫薯中所含的硒元素，易被人體吸收，可增強機體免疫力，預防胃癌、肝癌等疾病[14]。目前，紫薯主要用于加工面制品、飲料、乳制品、焙烤制品等方面，在肉制品中的應用研究較少。JIA等[15]研究了天然甘薯淀粉和糊化溫度低、回生趨勢慢的改性甘薯淀粉對解凍后加熱的魚糜凝膠質量變化的影響，改性甘薯淀粉具有更好的膠凝性能，并且對凝膠結構具有保護作用。另外，胡明珍等[16]研究了添加紫薯對傳統肉糕品質的影響，并通過感官評定確定了紫薯肉糕的工藝條件，得到了一種新型的高營養肉糕產品。姜英杰等[17]將去除色素的紫薯淀粉用于制作紫薯肉丸，通過感官評定法確定了最適紫薯淀粉添加質量分數為10%，但去除色素后的紫薯淀粉營養價值低，加入肉制品中并沒有體現紫薯應有的營養價值。

有關紫薯全粉(whole purple sweet potato powder，WPSPP)對肉丸的烹調品質和食用品質等相關指標的影響鮮見報道。本研究為改善豬肉丸營養品質，在豬肉丸中加入不同比例的紫薯全粉以等量替代木薯淀粉，分析紫薯豬肉丸的感官品質、揮發性風味物質的變化，以及質構特性、色澤、蒸煮損失以及出汁率等理化指標，探討紫薯全粉添加量對豬肉丸烹調品質和食用品質的影響，為紫薯在肉丸中的應用研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

1.1.1 材料

冷鮮豬二刀后腿肉(瘦肉和肥膘)、木薯淀粉、調味品(味精、食鹽)、大蔥、生姜，購于重慶北碚永輝超市；紫薯全粉(生粉)，購于山東臨沂。

1.1.2 試劑

食品添加劑：復合磷酸鹽2號(三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉、K2HPO4、Na3PO4、焦磷酸二氫二鈉)，河南千志食品專營店；大豆分離蛋白，山東臨沂山松制品有限公司。

實驗所用化學試劑均為國內分析純。

1.2 儀器與設備

奧克斯HX-J681家用電動絞肉機，寧波奧克斯廚房電器有限公司；ZB-5型斬拌機，山東諸城市華鋼機械有限公司；全自動家用丸子成型機，華鑠機械制造廠；UltraScan PRO測色儀，美國HunterLab公司；TA-XT plus質構儀，英國Stable Micro Systems公司；冷凍離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；50/30 μm PDMS/CAR 萃取纖維頭、SPME手動進樣手柄，美國Supelco公司；UV-2450紫外分光光度計、QP 2030 PLUS色譜-質譜聯用儀，日本島津公司。

1.3 速凍紫薯肉丸配方與工藝

1.3.1 速凍紫薯豬肉丸配方

豬后腿肉瘦肉47.6%、豬后腿肉肥膘20.4%、木薯淀粉(20%、15%、10%和5%)、WPSPP(0%、5%、10%和15%)、味精0.5%、食鹽1.2%、復合磷酸鹽2號0.3%、大豆分離蛋白1%、蔥末2%、姜末2%、冰水5%(均為質量分數)。

根據木薯淀粉和WPSPP的質量比(20%∶0%、15%∶5%、10%∶10%和5%∶15%)將肉丸分為4組，其中0% WPSPP添加量的肉丸為對照組。

1.3.2 速凍紫薯豬肉丸制作工藝

原料清洗→絞肉→添加配料→混勻→斬拌→成型→速凍

工藝要點：洗凈豬肉表面的血污，去除可見的淋巴及結締組織等雜物，將豬瘦肉和肥肉分離并切小塊，分別用絞肉機快速檔絞打30 s，按比例添加配料混勻后于斬拌機中快速斬拌3 min，利用丸子成型機成型，密封后置于-18 ℃儲藏。

1.4 實驗方法

1.4.1 模糊數學綜合感官評價

根據GB/T 22210—2008《肉與肉制品感官評定規范》，參照汪倩等[18]的方法，并略作修改。挑選經過感官評定培訓的食品專業學生10人(5男5女)組成感官評定小組。將冷凍的肉丸置于室溫下解凍，并于沸水中煮制6 min，至肉丸中心溫度達到80 ℃左右。感官評定小組對煮熟的肉丸味道、彈性、表觀狀態、色澤和口感進行感官評價。通過模糊數學綜合評價確定最終得分。

確定感官評價因素集U=(味道u1，彈性u2，表觀狀態u3，色澤u4，口感u5)，評語集V=(優秀v1，一般v2，較差v3)，各級評語對應的感官評定標準見表1。采用用戶調查法[19]確定味道、彈性、表觀狀態、色澤和口感5項指標的權重集K=(0.30，0.17，0.16，0.14，0.23)。

表1 不同紫薯全粉添加量的肉丸感官評價標準表Table 1 Criteria of sensory evaluation of meatballs with different WPSPP content

1.4.2 基本成分測定

膳食纖維含量測定參考GB 5009.88—2014。蛋白質含量測定參考GB 5009.5—2016。

花青素含量測定利用pH示差法[20-21]。將肉丸在沸水中煮制6 min后撈出并冷卻至室溫，稱取約2 g(精確至0.1 mg)樣品置于研缽中，根據料液比1∶35(g∶mL)，先加少許提取液(體積分數80%乙醇)輔助研磨，并用提取液多次沖洗研缽使樣品全部轉移至離心管，于58 ℃，240 W下超聲輔助提取30 min，冷卻至室溫(20 ℃)后將樣品于3 000×g離心5 min，取上清液，并用提取液定容制得樣品溶液。分別取5 mL樣品液于2支試管中，分別加入pH 1.0的0.025 mol/L KCl緩沖溶液和pH 4.5的0.4 mol/L CH3COONa緩沖溶液5 mL，充分搖勻后分別于波長530和700 nm處測吸光值，每組進行3次平行實驗。花青素含量以樣品中的矢車菊素-3-葡萄糖苷含量計算，按公式(1)計算：

(1)

式中：ω(花青素)，花青素質量分數，mg/g；A=(A530 nm-A700 nm)pH 1.0-(A530 nm-A700 nm)pH 4.5；Mw，矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾質量，449.2 g/mol；DF，稀釋倍數；V，樣品液總體積，mL；ε，矢車菊素-3-葡萄糖苷的分子吸光率，取26 900；L，比色皿光程，1 cm；m，樣品質量，g。

1.4.3 固相微萃取及GC-MS分析

參考汪倩等[22]的方法并做適當修改。稱取-18 ℃儲藏7 d后并于室溫下解凍的樣品2.00 g于20 mL萃取小瓶中，加入5 mL飽和NaCl溶液，于60 ℃水浴平衡3 min，將提前老化后的固相微萃取(solid phase micro extraction, SPME)萃取頭插入萃取瓶頂空采樣，吸附30 min，將萃取針頭插入進樣口，250 ℃下解析3 min。

色譜柱條件：DB-5MS石英毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣，高純氦氣，流速1.0 mL/min；進樣口溫度：250 ℃，分流比10∶1；升溫程序，初始40 ℃保持2 min，以5 ℃/min升至160 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min升至250 ℃，保持4 min。

質譜條件：電子轟擊(electron impact,EI)離子源；電子能量70 eV；接口溫度為250 ℃；離子源溫度230 ℃；全掃描模式，掃描范圍45～450 amu。

數據處理：結合NIST17數據庫進行化合物檢索比對，采用峰面積歸一化法進行定量分析，測得不同樣品間的揮發性風味物質含量。

1.4.4 質構特性測定

參考方媛媛等[23]的方法，并略作修改。將肉丸于沸水中煮制6 min至中心溫度達到80 ℃以上，冷卻至室溫后將肉丸切成邊長為1 cm的立方體，利用質構儀進行全質構分析(texture profile analysis,TPA)，選用P/36 R探頭，測前速度為1.0 mm/s，測試速率為0.5 mm/s，測后速率為0.5 mm/s，形變量為50%，下壓次數2次，每組樣品做5次平行，選3組取平均值。

1.4.5 蒸煮損失率測定

參考付婷婷等[24]的方法，并略加改動，按公式(2)計算：

(2)

式中：m1，新鮮肉丸在室溫下的質量；m2，肉丸在沸水中煮制6 min，取出肉丸將丸子湯全部轉移至燒杯內烘干至質量恒定，殘留固形物的質量。

1.4.6 總壓出汁率測定

參考SALVADOR等[25]的方法，并略加改動，按公式(3)計算：

(3)

式中：m1，室溫條件下樣品的質量；m2，將樣品置于冷凍離心機，在20 ℃、12 000 r/min離心30 min，除去離心產生的汁液后的質量。

1.4.7 色差測定

將冷凍的肉丸置于室溫下解凍，并用吸水紙吸干表面的水分，測色儀用白板調零后，對樣品進行測定，每組樣品測5次平行，選3組數據取平均值。

1.4.8 數據分析

采用SPSS 21軟件進行數據分析，Origin 2017軟件進行繪圖。測定結果均以平均值±標準差表示，方差分析采用ANOVA進行Duncan’s差異分析，P<0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 基本成分分析

如表2所示，隨著WPSPP添加量的增多，4組肉丸的花青素含量和總膳食纖維含量顯著提高(P<0.05)，蛋白質和灰分含量無明顯變化。這是因為WPSPP中的花青素和膳食纖維含量較高[8]，利用WPSPP等量替代木薯淀粉，可有效提高肉丸的花青素含量和膳食纖維含量，同時降低人們對于傳統肉丸淀粉的攝入，提升肉丸的營養價值。

表2 不同紫薯全粉添加量肉丸的基本成分Table 2 Elementary compositions of meatballs with different WPSPP addition

2.2 感官評價分析及結論

10名感官評定員對4組樣品味道、彈性、表觀狀態、色澤、口感5個因素逐一評價，對應的等級票數分布情況見表3。

表3 不同紫薯全粉添加量的肉丸感官評價票數分布Table 3 Vote distributions of sensory evaluation of meatballs with different WPSPP addition

通過模糊數學分析法[26]分析表3數據可知，所有樣品評分均介于優秀和一般之間，5% WPSPP添加量的肉丸感官評分最高，其次是10%組樣品。

2.3 質構特性分析

質構特性能直觀地反映出肉丸的感官品質，是評價肉丸質量的重要指標之一。對4組樣品的質構分析結果見表4。隨著WPSPP添加量的增多，肉丸的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性都呈現下降的趨勢。其中硬度、黏聚性和咀嚼性下降較明顯，原因可能是WPSPP中存在α-淀粉酶，該酶在加工過程中水解了淀粉成分，使淀粉分子的尺寸大大減小，凝膠化能力降低，從而導致肉丸的硬度和咀嚼性降低[28]。另外，由于紫薯全粉中除淀粉外還含有纖維素，添加量增加也會增加肉丸中纖維素含量，纖維素會阻礙肌纖維蛋白凝膠的形成，從而導致肉丸的黏聚性降低。整體來看，隨著WPSPP添加量的增多，肉丸變得更加軟糯，5%組肉丸的彈性沒有受到較大的影響，但咀嚼性有所降低。這一現象與汪倩等[22]的研究結果類似。

表4 不同紫薯全粉添加量肉丸的質構分析Table 4 Texture profile analysis of meatballs with different WPSPP addition

2.4 紫薯豬肉丸GC-MS分析

通過對4組豬肉丸進行SPME及GC-MS分析，利用NIST17數據庫進行化合物比對，結果見表5。

表5 不同紫薯全粉添加量的肉丸揮發性風味成分分析結果Table 5 Volatile flavor compounds of meatballs with different WPSPP addition

續表5

由表5可知，共從肉丸中分離鑒定出78種揮發性物質，其中烷烴類17種，烯烴類18種，醇類10種，醛類7種，酮類8種，酯類4種，含硫化合物4種，其他化合物10種。其中，傳統豬肉丸(0%)中共檢測出醇類6種，烯類16種，醛類6種，酮類6種，酯類2種，均少于添加了紫薯全粉的豬肉丸，其余各類物質占比也均有所差異，表明WPSPP的添加對于改善傳統豬肉丸的風味物質組成有積極的影響。

肉丸的特征風味形成途徑主要有脂肪氧化、美拉德反應、Strecker降解反應以及美拉德反應產物和脂肪氧化產物間相互作用等，其中大部分的揮發性風味化合物來自于脂肪氧化[29]。4組肉丸中檢出的揮發性風味物質中烴類物質占比最高(表6)，但由于其閾值較高，對肉丸的風味貢獻較少，但某些化合物是形成雜環化合物的重要中間物質，對提高肉丸的整體風味有重要的作用[30]。肉丸中的脂質氧化后可轉化為醇、醛、酮和酯類等物質，4組肉丸中醇、醛、酮和酯類等氧化產物總量分別占總揮發性風味物質的41.24%、43.57%、43.63%和47.05%，可見隨著WPSPP添加量的增多，可以提高肉丸中主要的揮發性風味物質含量。由表6可知，醇類、醛類和酮類物質含量較少，但由于其閾值低，對肉丸的氣味具有重要的貢獻，其中主要的醇類物質是芳樟醇和松油醇，芳樟醇呈鈴蘭香和薰衣草香味，松油醇呈水果味和薄荷味。主要的醛類物質是檸檬醛和壬醛，檸檬醛呈檸檬香味，壬醛呈花香和柑橘香。而酮類物質中，1-苯基-2-丁酮含量最高，其次是6-甲基-5-庚烯-2-酮，酮類物質通常具有果香、青草香以及肉香味。酯類物質主要由脂質氧化所產生的醇和游離脂肪酸之間相互作用產生，一般有果香味和奶香味，4組樣品中共檢測出4種酯類物質，其中最主要的酯類物質是乙酸二氫香芹酯，另外實驗組中十九烷基酯和β-辛菊酯的含量均高于對照組。美拉德反應可以形成含硫化合物和雜環化合物，含硫化合物通常有肉味，主要是由含硫氨基酸(包括半胱氨酸和蛋氨酸)通過美拉德反應產生[31]。4組樣品中共檢測出4種含硫化合物，其中以丙基二硫化物和丙基-1-丙烯基二硫化物為主，總含量隨著WPSPP添加量的增加而增高。

另外，4組肉丸中還檢測出了10種與典型的肉類揮發性化合物無關的物質，其中姜黃素可能來自于肉丸制作過程中使用的生姜，其對人體健康具有積極地影響，4,4′-異丙基二烯基苯酚可能來自于動物飼料，而苯類物質如乙苯、鄰二甲苯和α-甲氧基甲苯等，通常被認為是食品中的揮發性有機污染物[32]。綜合分析可知，隨著WPSPP添加量的增多，可以有效的改善傳統豬肉丸的揮發性風味物質組成。

表6 各類風味物質占總風味物質的比例 單位：%

2.5 總壓出汁率分析

4組樣品的總壓出汁率變化趨勢如圖1所示。不同WPSPP添加量的肉丸其總壓出汁率差異較顯著，整體呈現先上升后下降的趨勢，添加有WPSPP的肉丸的出汁率均高于傳統豬肉丸，原因在于WPSPP的保留汁液的能力低于木薯淀粉，導致紫薯豬肉丸在凍融過程中會釋放出更多的水分[33]。其中10% WPSPP添加量肉丸的總壓出汁率最大，原因可能與木薯淀粉和紫薯全粉在肉丸中的交互作用有關，同等質量的WPSPP和木薯淀粉所形成的凝膠結構不能更好地保留住汁液，從而使WPSPP添加量為10%的肉丸流失更多的汁液，該現象需要進一步的研究探討。

圖1 不同紫薯全粉添加量肉丸的總壓出汁率Fig.1 Total pressure rate of meatballs with different WPSPP addition

2.6 蒸煮損失率分析

由圖2所示，WPSPP添加量增多對肉丸的蒸煮損失率無顯著性的影響，其中添加量15%組略高于其余3組，原因在于WPSPP添加量越大，蛋白凝膠網絡孔隙越大，蛋白的網絡結構也會受到一定的破壞，造成蒸煮損失率逐漸增大[34]。隨著WPSPP添加量的增多，蒸煮損失呈逐漸上升的趨勢，原因可能是木薯淀粉中支鏈淀粉含量比紫薯全粉高，有利于形成黏合性更強的凝膠，可以更好地保留凝膠中的水分，降低蒸煮損失[35]。

圖2 不同紫薯全粉添加量肉丸蒸煮損失率Fig.2 Cooking loss of meatballs with different WPSPP addition

2.7 色差分析

不同的WPSPP添加量對豬肉丸的顏色影響如表7所示。隨著WPSPP添加量的增多，肉丸的L*值顯著降低，a*值呈先升高后降低的趨勢。其中WPSPP添加量為15%時樣品顏色較深，原因可能在于WPSPP添加量高，其中的多酚氧化酶仍有活性，紫薯中的酚類物質在有氧環境中氧化為醌類物質，再進一步氧化聚合形成黑色素，發生酶促褐變[36]。另外，李甜等[37]研究發現，紫薯酒的褐變指數升高會使a*值減小，與本研究結果相似。整體來看，隨著WPSPP添加量的增多，肉丸的顏色由淺紫色逐漸變成深紫色，5%和10%添加量的肉丸顏色更容易讓人接受。

表7 不同紫薯添加量對肉丸的顏色影響Table 7 Effect of different WPSPP addition on color of meatballs

3 結論

經分析不同WPSPP添加量肉丸的感官、風味及理化指標變化，得出以下結論：

(1)隨著WPSPP添加量的增多，肉丸中醇、醛、酮和酯類等揮發性風味物質種類及總量均有提升，肉丸的硬度、黏聚性、咀嚼性和亮度均逐漸降低，彈性和蒸煮損失率無顯著影響。

(2)當WPSPP添加質量分數為5%時，肉丸的感官評分最高，10%時次之，15%時肉丸的質地和口感變差，影響肉丸的食用品質。

(3)在傳統肉丸中添加WPSPP，可有效地提高肉丸中花青素和膳食纖維的含量，當WPSPP添加質量分數為5%時，肉丸中花青素和總膳食纖維的含量較傳統豬肉丸分別提高了333%和40%。

綜上，適量添加WPSPP可有效平衡傳統豬肉丸的營養組成，豐富傳統豬肉丸的風味。