王偉 王昱 陳日新 李沛軍 陳從貴

摘 要：以低脂（10%）乳化腸為研究對象，在0%～0.75%添加水平下，研究3 種分子質(zhì)量（2 660、3 890、4 640 kDa）海藻酸鈉（sodium alginate，SA）對其凝膠特性（持水與質(zhì)構(gòu)）的影響及機理。結(jié)果表明：3 種分子質(zhì)量的SA均顯著改善了低脂乳化腸的持水性（P<0.05），且SA分子質(zhì)量越大，凝膠持水性越強;但對低脂乳化腸質(zhì)構(gòu)的改善作用不顯著（P>0.05）;隨著SA分子質(zhì)量的增大，靜電排斥和空間位阻作用增強，降低了肉蛋白的表面疏水性，形成了具有更大孔隙的微結(jié)構(gòu)，可截留更多的水分，進而顯著改善了凝膠的持水性。

關(guān)鍵詞：海藻酸鈉;分子質(zhì)量;低脂乳化腸;凝膠特性

Abstract： The effect of adding 0%–0.75% （m/m） sodium alginate （SA） with three different molecular masses （2 660， 3 890 and 4 640 kDa） to low-fat （10%） emulsified pork sausage on its gel properties （water-binding capacity （WBC） and texture） was investigated， and its underlying mechanism was explored. The results showed that all three kinds of SA increased significantly the WBC in a molecular mass-dependent manner （P < 0.05）. However， no significant improvement （P > 0.05） was found in texture profile parameters， such as hardness， springiness， cohesiveness and chewiness. As the molecular mass of SA increased， the enhanced electrostatic interactions and steric hindrance， and the reduced surface hydrophobicity of meat proteins contributed to a microstructure with larger porosity to trap more water， thus improving the WBC of the gel.

Keywords： sodium alginate; molecular mass; low-fat emulsified pork sausage; gel properties

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190325-069

中圖分類號：TS251.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2019）06-0001-06

引文格式：

王偉， 王昱， 陳日新， 等. 海藻酸鈉分子質(zhì)量對低脂乳化腸凝膠特性的影響[J]. 肉類研究， 2019， 33（6）： 1-6. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190325-069.? ? http：//www.rlyj.net.cnWANG Wei， WANG Yu， CHEN Rixin， et al. Effects of molecular mass of sodium alginate on gel properties of low-fat emulsified pork sausage[J]. Meat Research， 2019， 33（6）： 1-6. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20190325-069.? ? http：//www.rlyj.net.cn

法蘭克福香腸、午餐肉等乳化型肉制品的脂肪含量通常高達20%～30%，且膽固醇和飽和脂肪酸占比也較高[1]。人類攝入過量的動物脂肪會增加肥胖、高血壓、心血管疾病及冠心病等的患病風險[2-3]。另一方面，動物脂肪可以通過穩(wěn)定肉糜的乳液狀態(tài)，在乳化肉制品加工中起到關(guān)鍵作用[4-5]。直接減少乳化肉制品中的脂肪含量，會導致較高的蒸煮損失率（cooking loss，CL）和劣變的質(zhì)構(gòu)，例如，與添加30%脂肪的實驗組相比，低脂（10%）肉糜組樣品的拉伸強度降低、CL增大[6]。因此，如何促進健康飲食、為消費者提供優(yōu)質(zhì)的低脂肉制品，已成為肉類加工業(yè)的一個研究課題。海藻酸鈉（sodium alginate，SA）是由糖苷鍵聚合的水溶性膳食纖維，在胃中能夠與Ca2+形成離子型酸性凝膠，提供飽腹感，降低血糖和胰島素，減少脂肪消化和減輕體質(zhì)量[7-8];將SA加入肉制品中，具有穩(wěn)定、乳化、增稠等作用。Yao Jing等[9]報道，不同分子質(zhì)量的SA可以顯著提高肌球蛋白的保水性（water holding capacity，WHC），且隨著分子質(zhì)量的增加，WHC提高。范素琴[10]、羅陽[11]等發(fā)現(xiàn)，高黏度（500、800 mPa·s）SA與鈣鹽的同時添加可以顯著提高低溫肉腸的持水性（water-binding capacity，WBC）。但不同分子質(zhì)量SA及其添加量對低脂乳化腸凝膠持水與質(zhì)構(gòu)特性的影響如何，尚未見文獻報道。本研究分析2 660、3 890、4 640 kDa 3 種分子質(zhì)量SA（分別以L-SA、M-SA和H-SA表示）對低脂乳化腸WBC和質(zhì)構(gòu)的影響規(guī)律，并從肉蛋白表面疏水性、肉糜流變特性和凝膠微結(jié)構(gòu)角度探究影響機制，以期為低脂乳化肉制品加工中多糖的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：新鮮豬后腿肉、黑豬背膘 合肥永輝超市;輔料：3 種不同黏度SA（L-SA：80～120 cP，M-SA：300～400 cP和H-SA：500～600 cP，對應的平均分子質(zhì)量分別為2 660、3 890、4 640 kDa[9]）（分析純）日本和光純藥工業(yè)株式會社。氯化鈉、溴酚藍、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、無水乙醇、戊二醛、鋨酸等（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BD（C）-69冷藏柜 青島澳柯瑪股份有限公司;BC/BD-241GS冰柜 青島海爾股份有限公司;JYL-F901手持式攪拌絞肉機 九陽股份有限公司;SCX-8/2A絞肉機 上海雙蝶廚具有限公司大溪分公司;TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;HH-2數(shù)顯水浴鍋 江蘇省金壇市環(huán)宇科學儀器廠;HR-3流變儀 美國TA公司;Hitachi S U8020場發(fā)射掃描電鏡 日立高新技術(shù)公司;CT l4RD高速冷凍離心機 上海天美有限公司。

1.3 方法

1.3.1 低脂乳化腸的加工工藝

參照何靜等[12]的工藝，制定的低脂乳化腸加工工藝為：原料肉準備→分裝→冷凍貯藏→解凍→斬拌→腌制→灌裝→蒸煮→冷卻，其工藝參數(shù)如表1所示。

原料肉的準備：4 ℃條件下剔除冷鮮豬后腿的肉皮、可見脂肪及結(jié)締組織，將豬后腿精瘦肉與豬背膘分割成20 mm×15 mm×15 mm大小的肉塊，分別充分混勻，分裝于真空包裝袋中，每袋300 g，在-20 ℃條件下凍藏，備用。參照國家標準GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》、GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》、GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》和GB/T 5009.4—2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》，分別測得原料肉基本成分為水分含量（74.58±0.35）%、總蛋白含量（19.35±0.06）%、粗脂肪含（3.68±0.08）%、灰分含量（0.95±0.09）%。隨機取出后腿精瘦肉塊、黑豬背膘，4 ℃條件下解凍24 h，分別用絞肉機絞制2 次，按表1的比例進行料，斬拌10 min，4 ℃條件下腌制12 h;將腌制好的肉糜灌腸（腸衣折徑22 mm，尼龍），在4 ℃、500×g條件下離心4 min，充分排除肉糜內(nèi)部氣泡，然后打扣并稱其質(zhì)量，水浴鍋中由20 ℃加熱至80 ℃（升溫速率約為2 ℃/min），在80 ℃保持30 min后取出，用流動的冰水冷卻10 min，4 ℃靜置保藏12 h后，檢測。

1.3.2 WBC測定

包括CL與WHC的測定，均參照陳從貴等[14]的方法。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)測定

參照邵俊花[15]的方法，精確切取高度為10 mm的低脂乳化腸樣品，質(zhì)構(gòu)儀（TA-XT plus）測定其質(zhì)構(gòu)。選用P/36R探頭與質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）檢測模式;測定參數(shù)：測前速率1.00 mm/s，測中速率1.00 mm/s，測后速率2.00 mm/s，壓縮比例40%，觸發(fā)力5 g。檢測得到的TPA參數(shù)包括硬度、彈性、凝聚力和咀嚼性，重復測定6 次。

1.3.4 表面疏水性測定

參照Ilham等[16]的方法，取0.6 g肉糜樣品，懸浮溶解于20 mL磷酸鹽緩沖溶液（20 mmol/L，pH 6.0），均質(zhì)1 min，使肉糜均勻分散于溶液中，取1 mL溶液加入200 μL 1 mg/mL溴酚藍（bromophenol blue，BPB）溶液，以1 mL磷酸緩沖溶液加入200 μL BPB溶液作為參比;劇烈振蕩20 min，在4 ℃、3 500×g條件下離心15 min，吸取上清液0.5 mL，稀釋10 倍后，在595 nm波長處測其吸光度。表面疏水性以樣品對BPB的結(jié)合量（μg）表示。

1.3.5 流變學檢測

參考Chen Xing等[17]的方法，使用TA DHR-3型流變儀的振蕩模式，檢測參數(shù)為：平板直徑40 mm，間距1 000 μm，應變2%，頻率0.1 Hz;測試過程包括升溫和降溫2 個階段，以升溫速率2 ℃/min從20 ℃升至80 ℃，然后以10 ℃/min的速率從80 ℃降至20 ℃;使用硅油密封，防止加熱過程中水分揮發(fā)流失。以受熱過程的儲能模量（G）和相位角正切值（tanδ）反映流變學特性。檢測樣品為分別添加0.25% L-SA、M-SA、H-SA的乳化腸肉糜，每個樣品重復測定3 次。

1.3.6 微觀結(jié)構(gòu)觀察

參照Hong[18]、Hu[19]等的方法。切取低脂乳化腸凝膠樣品（2 mm×2 mm×2 mm），4 ℃條件下，在含質(zhì)量分數(shù)2.5%戊二醛的磷酸鹽緩沖液A（0.1 mol/L，pH 7.0）中固定5 h;然后，用含質(zhì)量分數(shù)1%鋨酸（OsO4）的磷酸鹽緩沖液B（0.1 mol/L，pH 7.0）洗滌固定的樣品，隨后在磷酸鹽緩沖液B中再次固定3 h，之后用磷酸鹽緩沖液B洗滌3 次，每次10 min，然后依次在體積分數(shù)50%、60%、70%、80%、90%、95%的乙醇中脫水10 min，再用無水乙醇脫水3 次;將凝膠樣品冷凍干燥，用10 nm金進行濺射涂覆，使用掃描電鏡在5 kV的加速電壓下觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0軟件（美國IBM公司）進行數(shù)據(jù)處理，采用單因素方差分析中的鄧肯檢驗進行均值的差異顯著性分析（P<0.05），采用Origin 9.0軟件（美國OriginLab公司）繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA分子質(zhì)量對低脂乳化腸WBC的影響

小寫字母不同，表示差異顯著（P<0.05）。下同。由圖1～2可知，3 種分子質(zhì)量SA對低脂乳化腸WBC的影響結(jié)果趨勢一致，SA添加量的增加均會顯著降低CL和提高WHC（P<0.05）。在0.25%～0.75%添加水平下，H-SA組的CL極顯著低于L-SA組（P<0.01），WHC則顯著較高（P<0.05）;但在0.25%添加水平下，低分子質(zhì)量的L-SA對低脂乳化腸WHC的改善作用不顯著（P>0.05），而高分子質(zhì)量的M-SA和H-SA對WHC的提高作用顯著（P<0.05）。由此說明，隨著SA分子質(zhì)量及添加水平提高，其對低脂乳化腸WBC的改善作用顯著增強。

乳化腸的保水能力取決于肉糜中蛋白質(zhì)網(wǎng)絡的強度和內(nèi)部水膠體的捕水能力[20-21]。SA具有良好的親水性，分子中的游離羥基與水相互作用，可改善低脂乳化腸的WBC[22-23]。本研究中，高分子質(zhì)量SA更能改善低脂乳化腸WBC的原因可能在于：1）高分子質(zhì)量SA與肉蛋白相互作用，促使肉蛋白形成具有微孔狀的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進而截留更多的水分[24];2）高分子質(zhì)量SA具有更高的黏度，抑制了肉糜內(nèi)部油滴之間的聚集，提高了肉糜的乳化穩(wěn)定性[25];3）高分子質(zhì)量SA的溶脹與凝膠化也可截留更多的水分。

2.2 SA分子質(zhì)量對低脂乳化腸質(zhì)構(gòu)的影響

蛋白質(zhì)凝膠結(jié)構(gòu)的增強或減弱主要受其填充物分子結(jié)構(gòu)的影響，多糖等水膠體可以結(jié)合大量的水，在肉糜系統(tǒng)中能夠保持脂肪狀的質(zhì)地[26-27]。同時，膳食纖維等多糖可能會破壞蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)-脂肪之間形成的凝膠網(wǎng)絡，進而降低肉糜制品的凝膠強度[12，28]。

由圖3～6可知，在0.25%～0.50%添加水平下，L-SA和M-SA均可以顯著提高低脂乳化腸的硬度（P<0.05），但在0.75%添加水平下，二者對凝膠硬度的影響不顯著（P>0.05）;而H-SA對凝膠硬度的影響不顯著，甚至在0.75%添加水平下，導致乳化腸的硬度顯著降低（P<0.05）。3 種分子質(zhì)量SA對低脂乳化腸的彈性、凝聚力和咀嚼性總體上無顯著影響（P>0.05）。

2.3 SA分子質(zhì)量對肉蛋白表面疏水性的影響

蛋白質(zhì)的表面疏水性對穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)在溶膠體系中的分布至關(guān)重要，被認為是蛋白質(zhì)聚集的首要條件[29-30]。由圖7可知，在0.25%和0.50%添加水平下，3 種分子質(zhì)量的SA均能顯著降低（P<0.05）肉糜中肌原纖維蛋白的表面疏水性，而且隨著SA分子質(zhì)量和添加量的提高，蛋白質(zhì)表面疏水性的降低程度均依次顯著增強（P<0.05）。這種降低可能是SA與肉蛋白之間的靜電排斥導致蛋白質(zhì)分子的聚集，包埋部分表面疏水性殘基[31];且隨著SA分子質(zhì)量的增加，空間位阻增大及靜電排斥增加，致使肉蛋白聚集加劇，從而包埋更多的表面疏水基團，表現(xiàn)為蛋白表面疏水性的顯著減小。

儲能模量（G）可反映凝膠的強度，而tanδ值代表了黏彈性特征，可反映肉蛋白從溶膠的黏性向凝膠彈性的轉(zhuǎn)變。由圖8可知，盡管添加的SA對低脂豬肉糜G值的變化影響顯著，但添加3 種分子質(zhì)量SA低脂豬肉糜的流變曲線較為相似。肉蛋白變性對G值的影響可分為3 個部分：20～45 ℃部分，隨著溫度升高，G緩慢下降，這主要歸因于斬拌過程中大量的肌原纖維蛋白發(fā)生溶解及溶脹，加熱過程中肉蛋白發(fā)生折疊，導致G的下降[32];45～56 ℃部分，溫度的升高加快了蛋白質(zhì)的變性速率，肌球蛋白的尾部變性使其流動性升高，破壞了低溫條件下形成的凝膠網(wǎng)絡，加速了G的下降[33]，而添加3 種分子質(zhì)量的SA均減緩了G的下降，這可能是由于SA與肉蛋白之間發(fā)生相互作用;56～75 ℃部分，G值隨溫度的升高迅速增加，反映半溶膠狀態(tài)的肉糜在受熱過程中轉(zhuǎn)換為彈性凝膠[34]。降溫過程的實質(zhì)是肉糜體系中肉蛋白重新有序化排列的過程[22]。伴隨著溫度的降低，G迅速升高。溫度快速降低過程中，肌球蛋白分子通過疏水相互作用、二硫鍵、氫鍵等方式結(jié)合，使凝膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，并且越來越穩(wěn)固[35]，使G值升高。終點時，L-SA組和M-SA組的G值相近，且均顯著高于H-SA組（P<0.05），這可能是由于高分子質(zhì)量H-SA的靜電排斥加強及空間位阻增大，導致蛋白質(zhì)分子聚集加劇，最終導致G值和乳化腸硬度的下降。

由圖9可知，各實驗組的tanδ值均小于1，表明肉糜的彈性大于黏性，且在20～52 ℃范圍內(nèi)，SA的分子質(zhì)量越高，肉糜的tanδ值越大，表明加入的高分子質(zhì)量SA可增大肉糜溶膠體系的黏度。盡管SA與肉蛋白之間存在著相互作用，但3 種分子質(zhì)量SA肉糜的tanδ曲線相似，說明SA可能僅以某種物理方式影響肉凝膠網(wǎng)絡的黏彈性，并無化學結(jié)合作用。

2.5 SA分子質(zhì)量對低脂乳化腸微觀結(jié)構(gòu)的影響

A、B、C、D分別代表CK組、L-SA組、M-SA組和H-SA組，SA添加量均為0.25%;下腳標1、2表示放大500 、1 000 倍;FG表示脂肪聚集體;MC表示蛋白質(zhì)基質(zhì)中的微孔。蛋白質(zhì)-多糖體系中，二者的相互作用可直接導致乳化腸質(zhì)構(gòu)、WBC和微結(jié)構(gòu)的變化[36]。觀察界面蛋白膜、蛋白質(zhì)、脂肪聚集體的結(jié)構(gòu)[37]，可解析凝膠保水、質(zhì)構(gòu)等特性的機制。一般而言，連續(xù)、均勻的蛋白質(zhì)凝膠結(jié)構(gòu)可有效結(jié)合水和脂肪，形成良好的質(zhì)構(gòu);相反，粗糙的凝膠結(jié)構(gòu)質(zhì)地較差[4，19]。

由圖10可知，3 種分子質(zhì)量多糖L-SA、M-SA和H-SA均能促使蛋白質(zhì)凝膠形成連續(xù)的微結(jié)構(gòu)，減少脂肪聚集體（FG），且隨著分子質(zhì)量的增大，靜電排斥和空間位阻增大，對肉蛋白的干擾作用增強，使蛋白質(zhì)凝膠微結(jié)構(gòu)的微孔（MC）變大[9]，利于截留更多的水分;同時，高分子質(zhì)量SA也提高了體系黏度，增強了穩(wěn)定肉糜乳液的能力，抑制了油滴之間的聚集速率，提高了乳化穩(wěn)定性，減少了FG和脂肪流失，也同樣利于改善CL與WHC。與L-SA組相比，M-SA組的凝膠結(jié)構(gòu)更加均勻、致密、連續(xù);但相對于L-SA組和M-SA組，H-SA組的凝膠結(jié)構(gòu)變得粗糙，這可能是由于添加的H-SA產(chǎn)生了更大的空間位阻和靜電排斥，使蛋白質(zhì)的聚集加劇，從而降低了低脂乳化腸的硬度。

3 結(jié) 論

添加3 種分子質(zhì)量的SA可顯著改善低脂乳化腸的WBC（P<0.05），且分子質(zhì)量越大，改善效果越顯著（P<0.01）;SA的分子質(zhì)量及其添加量對低脂乳化腸的質(zhì)構(gòu)特性影響不顯著（P>0.05）。高分子質(zhì)量的H-SA分子中含有豐富的親水性基團，可束縛大量水分，并可促使肉蛋白的聚集，降低表面疏水性，進而顯著提高低脂乳化腸的WBC;同時，H-SA的空間位阻及在凝膠結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的靜電排斥促進了疏松多孔凝膠微結(jié)構(gòu)的生成，降低了低脂乳化腸的硬度。本研究結(jié)果可為乳化肉制品的低脂化加工提供理論支持。

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收稿日期：2019-03-25