成 昕，張錦勝，錢 菲，劉玉環(huán)，彭 紅，阮榕生*，趙琴琴，王兆龍

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心，江西 南昌 330047)

核磁共振技術(shù)研究普通玉米淀粉與玉米抗性淀粉對(duì)肉糜持水性的影響

成 昕，張錦勝，錢 菲，劉玉環(huán)，彭 紅，阮榕生*，趙琴琴，王兆龍

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心，江西 南昌 330047)

將玉米抗性淀粉、普通玉米淀粉按不同比例添加于豬肉肉糜中，利用磁共振技術(shù)研究肉糜中水分狀態(tài)及含量的變化。結(jié)果表明：玉米抗性淀粉與普通玉米淀粉均能提高豬肉肉糜的保水性能。當(dāng)抗性淀粉的添加量為4%時(shí)，肉糜保水性最強(qiáng)，而玉米淀粉的最佳添加量為6%，且添加4%玉米抗性淀粉的肉糜其保水性較添加6%普通玉米淀粉的要好。

玉米抗性淀粉；肉糜；水分；核磁共振

水是肉類及其制品的主要成分，約占肉品質(zhì)量的75%，它在肉糜制作中起到了舉足輕重的作用，宰后肉制品中水分的流失會(huì)嚴(yán)重影響肉品的食用品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1-3]。由此可見，豬肉的持水性研究就顯得十分必要。淀粉或抗性淀粉在肉制品中的應(yīng)用，有其獨(dú)特的優(yōu)越性[4-6]。淀粉有非常好的膨脹性，如少量添加可以保水保汁，增加彈性，改善結(jié)構(gòu)。同時(shí)，作為填充劑使用，淀粉價(jià)格低廉而對(duì)產(chǎn)品又有明顯良性作用[7-8]。在我國現(xiàn)階段，研究淀粉在肉制品中的作用，有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義，而且在很長(zhǎng)一段時(shí)間，都將有較好的應(yīng)用價(jià)值[9]。如在午餐肉或火腿腸中加入適量的玉米淀粉可以改善其吸水量和黏結(jié)性[10-11]。但目前淀粉在應(yīng)用過程中存在一種不良影響，即當(dāng)?shù)矸厶砑恿窟_(dá)到一定限度時(shí)，特別是低溫環(huán)境中容易導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生反生及析水現(xiàn)象[12-15]。因此，研究淀粉對(duì)肉品中水分存在狀態(tài)及分布情況的影響是很有必要的。磁共振技術(shù)是目前在微觀層面上研究水分唯一有效的手段。本研究利用磁共振技術(shù)研究肉糜中水分狀態(tài)及含量的變化，并探討抗性淀粉對(duì)肉糜持水性的影響，為其在肉制品中的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米抗性淀粉 自制；普通玉米淀粉(一級(jí))、瘦豬肉購于超市。

1.2 儀器與設(shè)備

0.3 T1Hyomingmr2 imaging核磁共振成像系統(tǒng)(配備內(nèi)徑為15.6cm 的射頻線圈) 寧波健信機(jī)械有限公司生產(chǎn)JYL-380 多功能料理機(jī) 九陽股份有限公司；SL2002N型電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 豬肉糜的制備

將新鮮豬瘦肉切成大約5cm×5cm的塊狀，然后放入多功能料理機(jī)(功率200W，轉(zhuǎn)速22000r/min)中絞成肉糜，時(shí)間為20s。

1.3.2 樣品的配比方案

實(shí)驗(yàn)分普通玉米淀粉組和玉米抗性淀粉組。樣品配比方案如表1所示(每個(gè)樣品做3個(gè)平行樣)。

表1 樣品分配方案Table 1 Design of samples distribution

1.3.3 核磁共振參數(shù)的測(cè)定

配好樣品后立刻進(jìn)行磁共振自由感應(yīng)衰減(free induction decay，F(xiàn)ID)脈沖序列和自旋回波序列(Carr-Purcell-Meiboom-Gill，CPMG)測(cè)定，并將這個(gè)時(shí)間設(shè)定為初始時(shí)間(0h)，隨后于5、10h和24h進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。

將樣品放置在核磁共振成像系統(tǒng)的配套射頻線圈內(nèi)，保持樣品中心、磁體中心和線圈中心在同一位置。利用FID脈沖序列測(cè)定樣品的T2*，實(shí)驗(yàn)采用的參數(shù)為：采樣點(diǎn)數(shù)TD＝2048、重復(fù)掃描次數(shù)NS＝8、弛豫衰減時(shí)間t0=3s。利用T2*_Fit擬和程序計(jì)算出T2*值。利用CPMG脈沖序列測(cè)定樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2，實(shí)驗(yàn)參數(shù)：采樣點(diǎn)數(shù)TD = 16384、回波個(gè)數(shù)C0=300、重復(fù)掃描次數(shù)NS = 16、弛豫衰減時(shí)間t0=4000ms。利用T2_Fit擬和程序計(jì)算出T2值。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉糜中總的水分變化

圖1 玉米抗性淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T2*所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.1 Effect of maize resistant starch on proton density on the basis of the relaxation time T2* of minced pork

T2*所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度代表樣品體系中總的質(zhì)子密度。由圖1可知，添加不同比例的玉米抗性淀粉后，各樣品體系中T2*所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度在27000～135000之間，較空白樣(1#)的質(zhì)子密度略微大了一些，但并不顯著。隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，水分從樣品中流失，T2*對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度開始逐步下降。直至放置24h后，T2*對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度較最初出現(xiàn)大幅度下降，未添加玉米抗性淀粉的空白樣品下降幅度最大；在玉米抗性淀粉添加量小于4%時(shí)，隨著添加量的增加，T2*對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的下降幅度開始減??；而添加量超過4%以后，繼續(xù)添加抗性淀粉使體系總質(zhì)子密度的降幅略微升高，但仍比空白樣品大很多。說明添加玉米抗性淀粉有利于提高肉糜保水性，且玉米抗性淀粉添加量為4%時(shí)，肉糜樣品的保水性最強(qiáng)，保留水分最多。

圖2 普通玉米淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T2*所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.2 Effect of corn starch on proton density on the basis of the relaxation time T2* of minced pork

由圖2可知，樣品放置24h后，添加了普通玉米淀粉的肉糜樣品其T2*對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度較空白樣品的大，說明普通玉米淀粉也有利于提高肉糜樣品的保水性，其添加量6%為最佳。

綜上所述，添加玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉都能使肉糜樣品的總質(zhì)子密度增加。

圖3 放置24h后各豬肉肉糜樣品的總質(zhì)子密度情況Fig.3 Total proton density of minced pork samples after storage for 24 hours

由圖3可知，在放置24h后，添加玉米抗性淀粉的肉糜樣品的總質(zhì)子密度要明顯高于空白或添加普通玉米淀粉的肉糜樣品。添加量在0～10%的范圍內(nèi)，添加了4%的玉米抗性淀粉的肉糜其總質(zhì)子密度最大，即此時(shí)，肉糜的保水性最強(qiáng)。

2.2 肉糜中T21狀態(tài)水分的變化

圖4 玉米抗性淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.4 Effect of maize resistant starch on proton density on the basis of the relaxation time T21of minced pork

橫向弛豫時(shí)間的分量T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度代表體系中結(jié)合得最緊密的那部分水分即單分子層結(jié)合水。由圖4可知，初始狀態(tài)下(0h)，肉糜樣品的T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度在5000左右，此時(shí)T21在7～10ms之間，并且隨著玉米抗性淀粉添加量的增大樣品T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度略微有所增加。隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，添加了玉米抗性淀粉的樣品的T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度與空白樣品的T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的大小差距越來越大。24h后，空白肉糜樣品的T21對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度僅為25000左右，而添加了8%玉米抗性淀粉的肉糜樣品的T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度則高達(dá)75000，約是空白樣品的3倍。因此可以說明玉米抗性淀粉有利于保持肉糜中單分子層結(jié)合水。

圖5 普通玉米淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T21所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.5 Effect of corn starch on proton density on the basis of the relaxation time T21of minced pork

由圖5可知，初始狀態(tài)下(0h)，普通玉米淀粉的加入對(duì)樣品的T21對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度影響不大。但隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，逐步顯現(xiàn)出普通玉米淀粉的優(yōu)勢(shì)。放置24h后，肉糜樣品的T21對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度隨普通玉米添加量的增大有所增加，添加量為8%時(shí)，樣品的T21對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度最大。

綜上所述，放置5h后，所有樣品的T21對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度均有大幅度的升高，之后才隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步減小，而普通玉米淀粉和玉米抗性淀粉對(duì)肉糜保水性的影響開始顯現(xiàn)。這可能是因?yàn)槿馄方?jīng)過絞制后，一部分組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，水分逐漸掙脫原有束縛向外部遷移，所以結(jié)合力度減弱；另一方面，淀粉的加入填補(bǔ)了肉糜樣品內(nèi)部空隙，淀粉分子中游離的羥基通過氫鍵結(jié)合鎖住部分水分，因而使體系中的單分子層結(jié)合水增加。

2.3 肉糜中T22狀態(tài)水分的變化

圖6 玉米抗性淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T22所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.6 Effect of maize resistant starch on proton density on the basis of the relaxation time T22of minced pork

圖7 普通玉米淀粉不同添加量隨放置時(shí)間變化對(duì)豬肉糜T22所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.7 Effect of corn starch on proton density on the basis of the relaxation time T22 of minced pork

T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度代表體系中不易流動(dòng)的那部分水分即多分子層結(jié)合水。由圖6可知，在初始狀態(tài)(0h)下，肉糜樣品的T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度在170000～200000之間，并且隨玉米抗性淀粉添加量的增大而出現(xiàn)小幅度的增長(zhǎng)，此時(shí)，肉糜樣品的T22在38～48ms的范圍內(nèi)。隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，體系中水分流失，樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度逐漸減小。放置24h后，樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度降至110000～140000之間，且隨玉米抗性淀粉添加量的變化趨勢(shì)也發(fā)生改變。添加了玉米抗性淀粉后樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度有一個(gè)小幅度的增加過程，而當(dāng)添加量大于4%時(shí)，樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。同樣，如圖7所示，普通玉米淀粉對(duì)肉糜樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響與玉米抗性淀粉類似，但轉(zhuǎn)折點(diǎn)不同，普通玉米淀粉添加量為6%時(shí)，樣品T22對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度開始減小。

2.4 肉糜中T23狀態(tài)水分的變化

橫向弛豫時(shí)間的最后一個(gè)分量T23所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度代表了體系中流動(dòng)性最強(qiáng)的那部分水即自由水。由圖8可知，初始狀態(tài)(0h)下，樣品的T23在100～120ms之間，其所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度隨添加的玉米抗性淀粉的量的增加而大幅度減小。這可能是因?yàn)橛衩卓剐缘矸叟c肉糜混合，由于玉米淀粉顆粒的滲透性較強(qiáng)，原本肉糜中的自由水分滲入玉米淀粉顆粒內(nèi)部，并以氫鍵的形式與玉米淀粉分子中游離的羥基鍵合，從而導(dǎo)致整個(gè)樣品體系中的游離水減少，水分流動(dòng)性降低。樣品放置24h后，由于體系內(nèi)水分不斷流失，樣品T23對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度大幅減小，直至樣品體系中各種狀態(tài)水分之間以及與周圍環(huán)境中的水分達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，與空白肉糜樣品相比，添加了玉米抗性淀粉的肉糜其樣品T23對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度略小，且隨著玉米抗性淀粉添加量的增加，樣品T23對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度也隨之減小。圖9中顯示了普通玉米淀粉對(duì)豬肉肉糜樣品T23對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響，其效果與抗性淀粉相似。

圖8 玉米抗性淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T23所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.8 Effect of maize resistant starch on proton density on the basis of the relaxation time T23of minced pork

圖9 普通玉米淀粉不同添加量隨放置時(shí)間的變化對(duì)豬肉糜T23所對(duì)應(yīng)的質(zhì)子密度的影響Fig.9 Effect of corn starch on proton density on the basis of the relaxation time T23of minced pork

3 結(jié) 論

核磁共振技術(shù)可以通過對(duì)體系微觀上的分析研究水分的遷移和分布，具有明顯優(yōu)勢(shì)。利用磁共振技術(shù)研究玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉對(duì)豬肉肉糜持水性的影響，得到以下結(jié)論：

3.1 玉米抗性淀粉與普通玉米淀粉均能提高豬肉肉糜的保水性能，且當(dāng)玉米抗性淀粉的添加量為4%時(shí)，肉糜保水性最強(qiáng)，而普通玉米淀粉的最佳添加量為6%，且添加4%玉米抗性淀粉的肉糜其保水性較添加6%普通玉米淀粉的肉糜保水性要好。

3.2 當(dāng)玉米淀粉與肉糜混合后，體系中的游離水分急劇減少，這是因?yàn)橛衩椎矸垲w粒的強(qiáng)滲透性，使得體系中的游離水滲入淀粉顆粒中，并與玉米淀粉分子中游離的羥基發(fā)生氫鍵水合作用。

3.3 玉米抗性淀粉樣品中游離水的減少量要大于普通淀粉樣品中游離水的減少量，這可能是由于玉米抗性淀粉的分子質(zhì)量較小，其形成的玉米淀粉顆粒也較小，玉米淀粉顆粒更容易被水溶脹的關(guān)系。

從磁共振角度研究表明，在肉糜中添加玉米抗性淀粉或普通玉米淀粉都在一定程度上抑制了體系中水分的流動(dòng)性。從而可以進(jìn)一步研究推廣抗性淀粉在肉制品中的應(yīng)用。

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Effect of Maize Resistant Starch and Normal Corn Starch on Water-holding Properties of Minced Pork

CHENG Xin，ZHANG Jin-sheng，QIAN Fei，LIU Yu-huan，PENG Hong，RUAN Rong-sheng*，ZHAO Qin-qin，WANG Zhao-long
(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Engineering Research Center for Biomass Conversion, Ministry of Education, Nanchang 330047,China )

Minced pork samples containing maize resistant starch (RS) and normal corn starch with different proportions were investigated using low field nuclear magnetic resonance (NMR). NMR and MRI results showed that both maize RS and normal corn starch could improve the water-holding properties of minced pork. The optimal contents of RS and corn starch were 4% and 6%, respectively. The retention of water in 4% RS samples was better than that in 6% corn starch samples.

resistant starch；minced pork；water；nuclear magnetic resonance

TS231

A

1002-6630(2011)07-0021-04

2010-06-29

國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自由探索課題(SKLF-TS-2008014)

成昕(1987—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：27791310@qq.com

*通信作者：阮榕生(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：ruanx001@umn.edu.com