孫澤坤,謝云飛,于航,楊方威,姚衛(wèi)蓉

(江南大學(xué) 食品學(xué)院,江蘇 無(wú)錫,214122)

驢肉高蛋白低脂肪,不飽和脂肪酸含量豐富,滋味清淡鮮美,在我國(guó)食用歷史悠久[1-2],但目前以驢肉為原料開(kāi)發(fā)的食品種類(lèi)較少。典籍記載驢頭肉可做藥膳,主治消渴；驢頭骨營(yíng)養(yǎng)豐富,氨基酸組成均衡,是優(yōu)質(zhì)蛋白源[3]。由于驢頭骨肉膠原蛋白含量豐富,其水解之后的多種活性肽具有良好抗氧化活性,可以保健美容,以驢頭骨肉為原料開(kāi)發(fā)膠凍類(lèi)產(chǎn)品有低脂肪、低熱量、高蛋白等特點(diǎn)[4],營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高且方便攜帶食用,具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。

膠凍類(lèi)產(chǎn)品的凝膠特性對(duì)其感官品質(zhì)影響很大,而單純以驢頭骨肉為原料加工制成的凍狀產(chǎn)品,易析水、彈性差,常溫下凝膠強(qiáng)度弱,影響其口感。如果將某一種食用膠添加到驢頭骨肉凍中,難以同時(shí)滿(mǎn)足各種指標(biāo)要求[5-6]。為解決應(yīng)用中存在的問(wèn)題,選用常應(yīng)用于肉制品中且單一添加對(duì)膠凍無(wú)不良影響的食用膠進(jìn)行復(fù)配：卡拉膠是由紅藻通過(guò)熱堿分離提取的一種凝膠多糖,通過(guò)雙螺旋交聯(lián)形成熱可逆凝膠,具有優(yōu)良的凝膠特性和流變特性[7],常用于肉制品中,與蛋白質(zhì)絡(luò)合,起乳化、凝膠、保水作用,從而提升產(chǎn)品質(zhì)量[8-9]；魔芋膠是天然大分子雜多糖,有增稠與持水作用,也是一種優(yōu)良的膳食纖維,具有減肥、降血壓等生理功能,已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[10-11]。

已有研究表明卡拉膠魔芋膠復(fù)配以后可以得到更高強(qiáng)度的凝膠[12-13]。魏玉[14]研究表明卡拉膠/魔芋膠質(zhì)量比為5.5∶4.5時(shí),復(fù)配凝膠的硬度咀嚼性最大。但食品體系成分復(fù)雜,pH、溶劑離子強(qiáng)度、糖等很多因素都會(huì)對(duì)凝膠體系的微結(jié)構(gòu)及流變學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響[15-17],例如K+、Ca2+等鹽離子可以發(fā)揮鹽橋的作用,有助于雜亂的分子鏈結(jié)合為雙螺旋。本文利用物性分析儀和流變儀研究不同魔芋膠/卡拉膠配比、NaCl及蔗糖添加量對(duì)驢頭骨肉凍質(zhì)構(gòu)、流變和持水性的影響,一方面對(duì)驢頭骨肉凍的凝膠特性進(jìn)行優(yōu)化,提高產(chǎn)品感官品質(zhì),另一方面可以減少膠體的添加量,經(jīng)濟(jì)高效。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

驢頭骨、驢頭肉,華信制藥集團(tuán)有限公司；卡拉膠(食品級(jí)),滕州市香凝生物工程有限公司；魔芋膠(食品級(jí)),湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司；NaCl(分析純),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；白砂糖,中糧福臨門(mén)食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

ME204E電子分析天平,梅特勒-托利多國(guó)際有限公司；RCT basic加熱磁力攪拌器,德國(guó)IKA公司；TGL-16M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī),上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司；TA-XT plus物性分析儀,英國(guó)SMS公司；DISCOVERY HR-3流變儀,美國(guó)TA儀器公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

驢頭骨肉凍的制備：驢頭骨、驢頭肉清洗后于水中預(yù)煮2 min,稱(chēng)量放入高壓鍋中,加入水熬煮90 min,過(guò)濾濃縮后按每100 g添加1.0 g復(fù)配膠并攪拌10 min,于4 ℃條件下冷卻得到驢頭骨肉凍。

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

制備不同配比魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍：將魔芋膠、卡拉膠按質(zhì)量比1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、0∶1混合,得到不同配比的復(fù)配膠,加入到濃縮的驢頭骨肉湯中,攪拌冷卻得驢頭骨肉凍。

制備不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的驢頭骨肉凍：固定復(fù)配膠中魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4,在濃縮的驢頭骨肉湯中每100 g添加0.1、0.2、0.3、0.4 g NaCl,攪拌冷卻得驢頭骨肉凍。

制備不同蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)驢頭骨肉凍：固定復(fù)配膠中魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4,每100 g驢頭骨肉湯中添加2.0、4.0、6.0、8.0 g白砂糖,攪拌冷卻得驢頭骨肉凍。

1.3.3 凝膠持水性測(cè)定

將約5 mL不同條件下制備的樣品加入到塑料離心管中,待其形成凝膠后,放入離心機(jī)中,5 790×g離心15 min,用濾紙吸去上層水[18],持水力(water holding capacity,WHC)計(jì)算如公式(1)所示。

(1)

式中：m0,空離心管質(zhì)量,g；m1,裝有凝膠的離心管離心前質(zhì)量,g；m2,離心后吸去上層水分的離心管質(zhì)量,g。每組樣品平行測(cè)量3次。

1.3.4 凝膠質(zhì)構(gòu)測(cè)定

采用物性分析儀對(duì)制備的凝膠樣品進(jìn)行質(zhì)地剖面分析[18]。將大小均一,平均厚度為40 mm的樣品放置于100 mL燒杯中,室溫下平衡60 min后測(cè)定。測(cè)定條件：選擇P/0.5圓柱形探頭,測(cè)前速度2.00 mm/s和測(cè)試速度1.00 mm/s,測(cè)試探針上升速率為5.00 mm/s,下壓距離5 mm,觸發(fā)力5.0 g。每組樣品平行測(cè)定3次。

1.3.5 流變特性的測(cè)定

將制備好的凝膠樣品在25 ℃下平衡60 min,選用直徑為40 mm的平板測(cè)量[19],設(shè)定平行板間隙為1 mm,每次測(cè)試均需更換樣品,測(cè)量前將凝膠樣品放于流變儀測(cè)試平臺(tái)上靜置5 min。

穩(wěn)態(tài)流變性測(cè)定：溫度25 ℃,測(cè)定剪切速率在0.1～100 s-1內(nèi)樣品表觀(guān)黏度(apparent viscosity,η)的變化,采用Power-Law數(shù)學(xué)模型,對(duì)剪切應(yīng)力與剪切速率關(guān)系進(jìn)行擬合,用R2表示方程擬合精度。Power-Law方程如公式(2)所示：

η=kγn-1

(2)

式中：η,表觀(guān)黏度;γ,剪切速率;k,稠度指數(shù);n,流動(dòng)行為指數(shù)。

動(dòng)態(tài)黏彈性測(cè)定：為保證在線(xiàn)性黏彈區(qū)內(nèi),掃描應(yīng)變選擇1%,溫度25 ℃,測(cè)定角頻率在0.1～100 rad/s內(nèi)樣品儲(chǔ)能模量(storage modulus,G′)和損耗模量(loss modulus,G″)的變化。

儲(chǔ)能模量G′代表能量貯存而可恢復(fù)的性質(zhì),能反映黏彈性物質(zhì)的彈性和剛性,而損耗模量G″代表能量消散的性質(zhì),能反映黏彈性物質(zhì)的黏性和流動(dòng)性。在魔芋膠、卡拉膠復(fù)配的驢頭骨肉凍動(dòng)態(tài)頻率掃描的線(xiàn)性黏彈區(qū)內(nèi),G′和G″隨角頻率變化的趨勢(shì)可按方程(3)、方程(4)進(jìn)行擬合[20]。

G′=K′·ωn″

(3)

G″=K″·ωn″

(4)

式中：K′和K″為冪率常數(shù);ω為角頻率;n′和n″為G′和G″的頻率指數(shù),表示相關(guān)模量隨角頻率的變化程度。

1.3.6 感官評(píng)價(jià)

從驢頭骨肉凍的外觀(guān)、口感和滋味3個(gè)方面設(shè)置感官評(píng)價(jià)的指標(biāo),采用10分制,具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。選取10名評(píng)價(jià)員,男女比例1∶1,經(jīng)基本味道識(shí)別能力、觀(guān)察閾、識(shí)別閾培訓(xùn),明確各種感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的含義和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

表1 驢頭骨肉凍感官質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of meat jelly from donkey skull

受試人員每品嘗一種樣品,依照表1中的各項(xiàng)指標(biāo)及賦值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分,相互不接觸交流,每個(gè)樣品評(píng)定之間用清水漱口。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010及Origin 2021軟件繪圖,采用SPSS 25軟件通過(guò)Duncan’s多重檢驗(yàn)法進(jìn)行多組樣本間差異顯著性分析,結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)方差(mean±SD)表示,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍的持水性及質(zhì)構(gòu)特性

添加不同比例魔芋膠/卡拉膠復(fù)配膠及固定魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4,改變食鹽、蔗糖添加量的驢頭骨肉凍的持水力和質(zhì)構(gòu)特性如表2所示。添加了不同配比復(fù)配膠的驢頭骨肉凍呈現(xiàn)良好的持水力,均>85%,優(yōu)于只添加卡拉膠的驢頭骨肉凍。由此可知,魔芋膠可以顯著提高復(fù)配體系的持水性能,其原因可能是魔芋膠通過(guò)氫鍵與卡拉膠相互作用,穿插在卡拉膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中[21],形成良好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),改善了驢頭骨肉凍的持水性能。隨著魔芋膠比例的增加,驢頭骨肉凍的咀嚼性和硬度均有顯著性變化,彈性的變化相對(duì)平緩。在魔芋膠卡拉膠質(zhì)量比為1∶4時(shí),彈性、咀嚼性和硬度均達(dá)到最大,說(shuō)明在驢頭骨肉凍中,卡拉膠、魔芋膠產(chǎn)生協(xié)同作用,分子間作用力大大加強(qiáng)[22]。

為改善驢頭骨肉凍的口味,在加工過(guò)程中要添加一定量的食鹽或白砂糖。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),隨著NaCl濃度提高,驢頭骨肉凍的彈性呈較為緩慢的上升趨勢(shì),咀嚼性也有一定程度提高,硬度則有顯著增長(zhǎng),在m(魔芋膠)∶m(卡拉膠)為1∶4時(shí),卡拉膠對(duì)復(fù)配膠起主導(dǎo)作用,而卡拉膠含有硫酸鹽陰離子,加入適量Na+同硫酸鹽陰離子間靜電作用使分子間締合加強(qiáng),改善驢頭骨肉凍的持水性能[23]。

在蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%～8.0%時(shí),凝膠持水性變化較小,當(dāng)每100 g樣品添加量高于2 g時(shí),體系的咀嚼性、硬度隨著糖濃度增加而降低,彈性變化幅度相對(duì)較小,與魏玉實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似[14]。

表2 魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍的持水性及質(zhì)構(gòu)特性Table 2 WHC and textural characteristics of meat jelly from donkey skull with konjac gum/carrageenan mixtures

2.2 魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍的穩(wěn)態(tài)流變性

各樣品黏度在剪切速率0.1～100 s-1的變化如圖1所示,在外界剪切力的作用下,分子間作用力受到破壞,直接影響到樣品的流變特性。由圖1-a可知,所有不同配比魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍的黏度均隨著剪切速率的增加而降低,具有剪切變稀的特點(diǎn),呈現(xiàn)假塑性?？ɡz與魔芋膠復(fù)配比例高于2∶1后,體系黏度增加,抗剪切能力優(yōu)于單體卡拉膠,說(shuō)明凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng),復(fù)配膠顯示出協(xié)同作用。

魔芋膠與卡拉膠復(fù)配質(zhì)量比為1∶4時(shí),在剪切速率相同的情況下,驢頭骨肉凍的黏度隨NaCl添加量的增加而增加,表明添加適量NaCl后,凝膠體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。而添加了蔗糖的驢頭骨肉凍黏度明顯下降,說(shuō)明體系中分子間作用力較弱,當(dāng)受到剪切力作用時(shí),流動(dòng)阻力更容易降低,從而導(dǎo)致黏度下降快。

依據(jù)Power-Law方程對(duì)各曲線(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合(表3),體系的流動(dòng)行為指數(shù)n<1,表明體系為假塑性流體。稠度指數(shù)越大,流動(dòng)行為指數(shù)越小,說(shuō)明樣品的黏稠度越高。由表3可知,隨著復(fù)配膠中卡拉膠比例的增加,驢頭骨肉凍的稠度指數(shù)先增加后減小,流動(dòng)行為指數(shù)趨勢(shì)相反,卡拉膠與魔芋膠復(fù)配比例為4∶1時(shí),驢頭骨肉凍體系流動(dòng)性最低,凝膠狀態(tài)最佳。

a-不同魔芋膠/卡拉膠配比；b-魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4時(shí)不同NaCl質(zhì)量濃度；c-魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4時(shí)不同蔗糖質(zhì)量濃度圖1 驢頭骨肉凍的黏度Fig.1 Shear rate dependent viscosity of different meat jelly samples with donkey skull

表3 魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍Power-Law方程擬合參數(shù)Table 3 Fitting parameters for the Power-Law models of meat jelly samples with konjac gum/carrageenan mixtures

隨著NaCl添加量的增大,復(fù)配體系的稠度指數(shù)逐漸增大,流動(dòng)行為指數(shù)逐漸變小,這表明添加NaCl能使卡拉膠形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)密,從而提高驢頭骨肉凍的增稠性,降低流動(dòng)性。而隨著蔗糖添加量的增加,驢頭骨肉凍樣品的流動(dòng)性提高,凝膠強(qiáng)度降低。

2.3 魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍的動(dòng)態(tài)黏彈性

在卡拉膠/魔芋膠質(zhì)量比為2∶1時(shí),體系的G′G″,表明體系彈性成分較大,呈凝膠狀態(tài)?？ɡz可以獨(dú)自形成熱可逆凝膠,而魔芋膠本身不能形成凝膠,由此可見(jiàn),魔芋膠與卡拉膠復(fù)配質(zhì)量比在0∶1～1∶4范圍內(nèi),卡拉膠對(duì)復(fù)配凝膠起主導(dǎo)作用[14]；當(dāng)魔芋膠的含量大于1∶4時(shí),驢頭骨肉凍黏彈性下降,魔芋膠逐漸在復(fù)配凝膠中起主導(dǎo)作用。

圖2-a為改變魔芋膠與卡拉膠復(fù)配比制備的驢頭骨肉凍的儲(chǔ)能模量G′值隨角頻率的變化曲線(xiàn),相同角頻率下,隨著魔芋膠在復(fù)配膠中占比增加,G′先增大后減小,對(duì)角頻率都有依賴(lài)性。在m(魔芋膠)∶m(卡拉膠)為1∶4時(shí),G′明顯高于單體卡拉膠。圖2-b中,G″的變化趨勢(shì)與G′相同,同一角頻率下,改變魔芋膠/卡拉膠配比,G″變化相對(duì)平緩,說(shuō)明復(fù)配比例對(duì)驢頭骨肉凍彈性特征的影響大于其黏性特征。

當(dāng)角頻率從0.1～100 rad/s變化時(shí),添加NaCl或蔗糖的驢頭骨肉凍的儲(chǔ)能模量均大于損耗模量,表現(xiàn)為典型的弱凝膠。不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的驢頭骨肉凍的儲(chǔ)能模量和損耗模量均呈上升趨勢(shì),體系中NaCl添加量增加,儲(chǔ)能模量和損耗模量也隨之增加,體系表現(xiàn)出更加優(yōu)越的黏彈性。而改變蔗糖添加量對(duì)體系的儲(chǔ)能模量影響較大,說(shuō)明剛性變化較大,與質(zhì)構(gòu)分析的結(jié)果一致。

通過(guò)公式(3)、(4)對(duì)各樣品動(dòng)態(tài)黏彈性的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,計(jì)算得到的參數(shù)如表4所示,隨著復(fù)配膠中魔芋膠比例減少,驢頭骨肉凍的n′從0.223 4降至0.176 9后又升至0.200 6,n″從0.195 5降至0.152 6后升至0.178 3,而K′和K″的變化與之相反。卡拉膠與魔芋膠復(fù)配比例為4∶1時(shí),驢頭骨肉凍常溫下凝膠效果最佳,故選擇此配比進(jìn)一步研究NaCl及蔗糖添加量對(duì)體系凝膠特性的影響。

隨著NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,驢頭骨肉凍的n′和n″減小,K′及K″增大,說(shuō)明體系的彈性有一定程度的增強(qiáng),體系的黏度增加。說(shuō)明低濃度NaCl的加入使卡拉膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,得以與魔芋膠更好地協(xié)同,提高驢頭骨肉凍的凝膠品質(zhì),與已有研究結(jié)果一致[24]。

a、b-不同魔芋膠/卡拉膠配比；c、d-魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶4時(shí)不同NaCl質(zhì)量濃度；e、f不同蔗糖質(zhì)量濃度圖2 驢頭骨肉凍動(dòng)態(tài)流變曲線(xiàn)Fig.2 Dynamic rheological properties of different meat jelly samples

表4 不同配比魔芋膠/卡拉膠驢頭骨肉凍G′和G″隨角頻率的變化Table 4 Variation in G′ and G″ of meat jelly samples with different mass ratios as a function of angular frequency

增加蔗糖添加量后,體系n′由0.176 9增至0.197 8,K′由233.651降至81.895,與n″及K″變化趨勢(shì)相同,反映出儲(chǔ)能模量及損耗模量隨角頻率變化的程度升高,體系抗應(yīng)變能力降低,結(jié)合已有研究,糖分子本身吸水[16],使凝膠中的自由水減少,濃度太大會(huì)阻礙凝膠分子間的交聯(lián),導(dǎo)致體系的凝膠強(qiáng)度減弱。

2.4 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

如表5所示,魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比為1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、0∶1的驢頭骨肉凍樣品編號(hào)為Y1～Y5；固定魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比1∶4后,每100 g樣品添加0.1、0.2、0.3、0.4 g NaCl的驢頭骨肉凍樣品編號(hào)為X1～X4,每100 g樣品添加2.0、4.0、6.0、8.0 g蔗糖的驢頭骨肉凍樣品編號(hào)為T(mén)1～T4,感官得分如表4。

魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比1∶4時(shí),產(chǎn)品質(zhì)地、口感最佳,說(shuō)明通過(guò)添加復(fù)配膠優(yōu)化了驢頭骨凍常溫下的凝膠特性。與只添加卡拉膠的樣品相比,復(fù)配膠的添加明顯改善了驢頭骨肉凍的析水情況。不同魔芋膠/卡拉膠配比對(duì)樣品感官評(píng)分影響差異顯著,與質(zhì)構(gòu)及流變性分析結(jié)果一致。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),隨著NaCl添加量的增加,驢頭骨肉凍外觀(guān)狀態(tài)得到改善,感官得分升高,但添加量較高導(dǎo)致其質(zhì)地太硬,膠質(zhì)感明顯,同時(shí)產(chǎn)品咸度過(guò)高,口感及滋味評(píng)分下降。蔗糖的添加導(dǎo)致驢頭骨肉凍的凝膠特性有不同程度地減弱,組織狀態(tài)及口感得分較低,在蔗糖濃度為4%時(shí),驢頭骨肉凍滋味得分較高,甜度合適。

表5 驢頭骨肉凍感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Sensory evaluation result of meat jelly from donkey skull

3 結(jié)論與討論

通過(guò)改變魔芋膠/卡拉膠復(fù)配質(zhì)量比、NaCl添加量制備不同的驢頭骨肉凍樣品,對(duì)其流變和質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行研究,證實(shí)卡拉膠在復(fù)配膠中起主導(dǎo)作用時(shí)對(duì)驢頭骨肉凍的凝膠質(zhì)構(gòu)、持水力具有一定改善作用,m(魔芋膠)∶m(卡拉膠)為1∶4時(shí),兩者協(xié)同效果最好,驢頭骨肉凍的彈性、咀嚼性、硬度達(dá)到最高。采用2種膠體復(fù)配的方法可改善傳統(tǒng)肉皮凍常溫下易析水、口感差的缺點(diǎn),減少食用膠的使用量,提升產(chǎn)品品質(zhì)。

添加適量的NaCl可以一定程度提高驢頭骨肉凍的凝膠特性,綜合考慮感官品質(zhì),每100 g樣品中添加1.0 g復(fù)配膠(魔芋膠/卡拉膠質(zhì)量比1∶4),0.2 g NaCl的驢頭骨肉凍成凍完整,色澤均一,且口感較好,風(fēng)味協(xié)調(diào)；蔗糖添加量在4%時(shí)甜度合適,但過(guò)量的蔗糖對(duì)驢頭骨肉凍的凝膠質(zhì)地影響較大,降低了產(chǎn)品的感官品質(zhì)。