蘇婭寧，楊慧娟，陳 韜,*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，云南 昆明 650000；2.中國計量大學標準化學院，浙江 杭州 310018）

食鹽作為加工配方中不可缺少的添加劑，不僅能增強肉糜風味，還能有效促進鹽溶性蛋白質(zhì)肌原纖維蛋白的溶解析出，進而促使肌原纖維蛋白與脂肪、水相互作用，形成穩(wěn)定的熱誘導凝膠，改善肉糜的保水保油性和組織結(jié)構(gòu)等[1-3]。但過量攝入鈉鹽會導致高血壓和心血管疾病發(fā)病率提高[4]；在我國居民膳食指南中也建議少鹽少油，成人每日攝入量不超過6 g[5]。生產(chǎn)傳統(tǒng)乳化型肉制品的食鹽添加量一般為2%～4%，目前低于2%的鹽含量已能滿足人們鈉攝入量以及風味需求[6]，所以降低食鹽攝入量是大勢所趨。但是減少鹽含量使離子強度降低，導致蛋白溶解性、乳化性變差，肉糜出現(xiàn)出水出油、凝膠結(jié)構(gòu)松散等問題；目前解決這類問題主要有鉀鹽及復合鹽、膳食纖維等替代食鹽添加以及非熱加工技術(shù)處理等方法[3,7-8]。其中，膳食纖維中纖維素作為資源豐富的可再生聚合物，其親水基團與水結(jié)合后，可促進肌原纖維蛋白分子間的交互作用，能有效提高凝膠網(wǎng)絡(luò)的聚合度，從而形成具有較好水合性和持油性的穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)，在低鹽低脂肉制品加工中應(yīng)用潛力巨大[9-10]，例如菊粉[11]、海藻[12-13]、魔芋[14]以及細菌纖維素[15]、再生纖維素[16]等纖維素衍生物。

本研究選擇一種具有獨特熱凝膠性的纖維素醚——甲基 纖維素（methyl cellulose，MC）替代肉糜中的食鹽。MC為天然纖維素經(jīng)醚化反應(yīng)將表面羥基置換成甲基制得，在水中溶解后呈凝膠狀，MC作為多糖中無毒、廉價的纖維素衍生物。我國允許在食品中添加使用，可以耐受較高加熱溫度，并且在各種溫度條件下依舊能保持凝膠性能，因乳化、增稠、成膜效果好，常被用作食品增稠劑、乳化劑以及用于食品包裝等[17-20]。顏正勇等[21]利用超級熱凝膠MC模擬脂肪制備的低脂乳化腸具有良好的口感和生產(chǎn)性價比；王飛等[22]采用MC制備重組牛排，加入0.5% MC牛排的硬度和彈性達到最高，出品率也較高；同樣，陸志娟等[23]發(fā)現(xiàn)添加MC的乳化香腸相較未添加MC的乳化香腸，具有更好的硬度、彈性與感官品質(zhì)[23]。熱凝膠MC在低鹽肉制品中的應(yīng)用研究尚鮮見報道。本實驗擬通過MC等量替代食鹽，研究MC不同替代量對低鹽肉糜凝膠的蒸煮損失率、色澤、質(zhì)構(gòu)、流變性能以及水分子弛豫特性的影響，探究MC替代低鹽肉糜的凝膠特性，以期為MC在肉制品中的應(yīng)用以及低鹽乳化型肉制品多樣性開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬寶肋、食鹽 市售；MC（食品級） 山東味之馨生物科技有限公司；三聚磷酸鈉 優(yōu)寶嘉食品有限 公司；直徑24 mm膠原蛋白腸衣 梧州神冠蛋白質(zhì)腸衣有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TJS12絞肉-灌腸雙用機 廣州市番禺恒聯(lián)食品機械廠；BZBJ-15斬拌機 嘉興艾博不銹鋼機械工程有限 公司；SF-8手動灌腸機 廣東恒聯(lián)食品機械有限公司；HH-8快速恒溫數(shù)顯水浴箱 常州國華電器有限公司；CR-400色彩色差儀 日本Konica公司；YP5001電子 天平 上海光正醫(yī)療儀器有限公司；ATY224萬分之一電子天平 日本Shimadzu公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司；MCR-302流變儀 奧地利安東帕公司；NMI 20-040H-I低場核磁共振成像分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳化肉糜配方和工藝流程

設(shè)計1個對照組、4個實驗組，每組肉糜總質(zhì)量1 kg：瘦肉625 g、肥肉240 g、冰水113 g（分2 次添加，第1次斬拌添加2/3體積，第2次斬拌添加1/3體積）、三聚磷酸鈉2 g；食鹽添加量設(shè)置5個梯度，分別為20（對照）、16、12、8、4 g，采用MC等量替代食鹽時，MC添加量分別為0（0%）、4（0.4%）、8（0.8%）、12（1.2%）、16 g（1.6%）。

工藝流程：1）質(zhì)量分數(shù)2% MC水凝膠的配制：采用冷熱水溶解法，將98 g飲用水加熱至55 ℃后用1/3溶解分散2 g MC粉末呈漿狀，再加入剩余2/3的水溶解成透明凝膠狀，放置備用。2）新鮮豬寶肋去皮、肥瘦肉分開，瘦肉剔除結(jié)締組織，切成方塊；膠原蛋白腸衣經(jīng)溫水浸泡。3）用絞肉機將肥、瘦肉分開絞碎至細小顆粒狀。4）斬拌：按照配方中各組配料添加量，先將瘦肉、食鹽和三聚磷酸鈉混勻，再加入2/3體積冰水以及相應(yīng)添加量的2% MC水凝膠，于1 500 r/min斬拌1 min后再于3 000 r/min斬拌3 min，暫停2 min，然后加入肥肉和剩余1/3冰水，于1 500 r/min斬拌1 min后再于3 000 r/min斬拌3 min，制得肉糜。

將所制肉糜分為2 份，一份肉糜經(jīng)真空包裝后于4 ℃冷藏，用于色澤、流變特性、水分子弛豫特性指標測定；另一份灌制成乳化腸，裝入塑封袋，恒溫水浴80 ℃蒸煮20 min，用于香腸色澤、蒸煮損失、質(zhì)構(gòu)指標測定。

1.3.2 蒸煮損失的測定

參照Pinton[24]和鄧思楊[25]等的方法，取直徑2.4 cm、高1.50 cm的乳化腸，稱質(zhì)量（m1），密封包裝于蒸煮袋中，80 ℃水浴加熱20 min。取出冷卻30 min后放于4 ℃冷藏12 h，用濾紙吸干肉樣表面水分，稱質(zhì)量（m2）。蒸煮損失率按式（1）計算：

1.3.3 色澤的測定

根據(jù)Vilar等[13]的方法加以1修改，手持便攜式色差儀經(jīng)白板（L*=97.43，a*=0.00，b*=1.70）校準后，分別測定生肉糜和乳化香腸的亮度值（L*）、紅度值（a*）、黃度值（b*）。每個處理平行測定6 次。白度（W）按 式（2）計算：

1.3.4 質(zhì)構(gòu)測定

參考張玉梅等[26]的方法略作修改，將蒸煮后的乳化腸切成直徑2.5 cm、高2 cm的圓柱體，切面保持平整垂直，每批樣品取6 段。測定參數(shù)如下：P/50探頭，測前速率2 mm/s，測試速率5 mm/s，測后速率5 mm/s，壓縮比50%。

1.3.5 水分分布的測定

參考楊慧娟[27]的方法，用低場核磁共振成像分析儀分析水分分布特性。質(zhì)子共振頻率22 MHz，測試溫度32 ℃。將約2 g肉糜樣品放入直徑15 mm核磁管中，采用CPMG序列測定橫向馳豫時間（T2）：90°脈沖和180°脈沖間隔時間250 μs，重復掃描次數(shù)32，重復間隔時間6.5 s，回波個數(shù)12 000。每組3個重復。

1.3.6 流變性能測定

參考Zhao Yinyu等[28]方法，用流變儀測定樣品的動態(tài)流變學特性。采用50 mm平板測試，將樣品均勻涂布于測試平臺，排除氣泡。測試參數(shù)：頻率0.1 Hz，應(yīng)變2%，上下狹縫寬度1 mm，起始溫度20 ℃，升溫速率2 ℃/min，終止溫度80 ℃。測定過程中肉糜與空氣接觸處加一層硅油密封，防止加熱過程中水分揮發(fā)流失。每組3個重復。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果以±s表示，用IBM SPSS 25軟件進行實驗數(shù)據(jù)、相關(guān)性和主成分分析（principal component analysis，PCA），并用Origin Pro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 MC添加量對低鹽肉糜凝膠蒸煮損失率的影響

由圖1可知，低鹽肉糜凝膠蒸煮損失率隨MC添加量的增加呈先降低后增加的趨勢，當添加0.4% MC時，蒸煮損失較對照組顯著降低（P＜0.05），可能是由于鹽含量的少量降低對蛋白溶解度影響較小，加入的增稠劑MC在較高加熱溫度下仍能保持熱凝膠性能，使其在熱加工過程中具有較好的持水力[22]，在蒸煮后能夠保留較多水分。而隨著MC添加量逐漸增大，食鹽被大量替代，添加1.6% MC的肉糜蒸煮損失率顯著高于對照組 （P＜0.05），其原因可能是與高鹽添加量相比，鹽含量大幅度降低后肌原纖維蛋白析出量急劇減少，導致乳化后形成的三維網(wǎng)狀凝膠基質(zhì)穩(wěn)定性降低，水分流失過多。添加0.8%和1.2% MC的低鹽肉糜凝膠蒸煮損失率與對照相比無顯著差異（P＞0.05）。結(jié)果表明，0.4%的MC替代添加量能有效降低低鹽肉糜凝膠的蒸煮損失率。

圖1 MC添加量對低鹽肉糜凝膠蒸煮損失率的影響Fig. 1 Effect of MC addition on cooking loss percentage of low-salt meat gels

2.2 MC添加量對低鹽肉糜凝膠色澤的影響

肉制品色澤是消費者選擇肉類產(chǎn)品的重要評判標準之一，可通過測定L*、a*、b*和W評估添加MC對低鹽肉糜凝膠色澤的影響。由表1可知，隨著MC添加量增大，生肉糜和肉糜凝膠L*和W均表現(xiàn)為總體上升趨勢，這可能是由于在肉糜中添加MC后，水分含量和基質(zhì)發(fā)生變化，光反射增強。Grossi等[29]在鹽含量1.2%的豬肉腸中添加胡蘿卜纖維或者淀粉并進行超高壓處理，發(fā)現(xiàn)隨著胡蘿卜纖維或淀粉添加量的增大，豬肉腸L*逐漸增加，與本實驗結(jié)果一致。而對于a*和b*，相較于生肉糜，蒸煮后肉糜凝膠a*和b*明顯降低，可能是蒸煮后肌紅蛋白變性導致?？傮w來說，加入MC能提高低鹽肉糜凝膠的L*且使整體表現(xiàn)為理想的粉紅色，但MC替代添加量過多也會導致產(chǎn)品色澤過于蒼白。

表1 MC添加量對低鹽肉糜凝膠色澤的影響Table 1 Effect of MC addition on the color of low-salt meat gels

2.3 MC添加量對低鹽肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表2可知，隨著MC添加量的增大，低鹽肉糜凝膠的硬度、咀嚼性、彈性與膠黏性均顯著降低 （P＜0.05），僅MC替代添加量0.4%的低鹽肉糜硬度與對照組無顯著差異（P＞0.05），其可能原因是與高鹽對照組相比，MC的乳化增稠作用對低鹽肉糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性改善效果不明顯，食鹽大量減少導致蛋白析出變少，對質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生負面影響。這與趙春波等[30]用氯化鉀部分替代食鹽對豬肉乳化腸品質(zhì)影響的研究結(jié)果相同。而陸志娟等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在乳化香腸其他成分不受影響的情況下，MC添加量越高，乳化腸的硬度、咀嚼性、凝聚性和咀嚼性越大，質(zhì)構(gòu)特性越好。

表2 MC添加量對低鹽肉糜凝膠質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of MC addition on the texture characteristics of low-salt meat gels

由圖2可看出，對照組和添加0.4% MC低鹽肉糜凝膠的橫切面相對平整光滑，但隨著MC添加量由0.8%增加到1.6%，肉糜凝膠結(jié)構(gòu)越來越松散，與質(zhì)構(gòu)特性結(jié)果一致。

圖2 不同MC添加量的低鹽肉糜凝膠橫切面圖Fig. 2 Cross-sectional images of low-salt meat gels with different amounts of MC

2.4 MC添加量對低鹽肉糜凝膠T2的影響

不同狀態(tài)水分的分布比例變化反映了肉糜持水性的變化[31]。由圖3可知，擬合后T2弛豫時間呈現(xiàn)3個不同信號峰：1～3 ms的T2b1為中度結(jié)合水；5～22 ms的T2b2為輕度結(jié)合水；22～150 ms的T21為不易流動水，這與張駿龍[32]等研究結(jié)果相似。結(jié)合表3可知，隨著MC添加量的增加，中度結(jié)合水P2b1呈先增大后減小的趨勢，輕度結(jié)合水P2b2為MC替代組顯著低于對照組，而不易流動水P21為MC替代組顯著高于對照組。添加0.4% MC，中度結(jié)合水和不易流動水含量最高 （P＜0.05），持水性更好，這與蒸煮損失率結(jié)果一致，這可能是因為MC參與形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強了凝膠基質(zhì)對水分子的截留能力[33]。

圖3 不同MC添加量的低鹽肉糜凝膠T2分布Fig. 3 T2 relaxation time distribution of low-salt meat gels with different amounts of MC

表3 不同MC添加量的低鹽肉糜凝膠中不同狀態(tài)水分相對含量的變化Table 3 Changes in relative contents of different water states in low-salt meat gels with different amounts of MC

2.5 MC添加量對低鹽肉糜凝膠流變學特性的影響

儲能模量（G′）表示流體的彈性特征，損耗模量（G′′）表示流體的黏性特征，整個過程G′始終高于G′′，說明該流體中彈性占主要部分。由圖4可知，溫度20～40 ℃，對照和0.4% MC組肉糜G′逐漸降低，這是由于加熱時蛋白發(fā)生解折疊；在40～54 ℃形成了一個熱變性峰，主要是由于肌球蛋白頭部受熱結(jié)合，51 ℃達到峰值，進一步升溫導致尾部展開[34-35]，而0.8%～1.6% MC組該熱變性峰不明顯甚至消失，說明隨著MC添加量增大，肌球蛋白頭部受熱聚集的能力逐漸變?nèi)?；溫?0 ℃G′迅速上升，至80 ℃趨于平穩(wěn)，該過程中蛋白完全展開并交聯(lián)，肉糜從半溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡娴膹椥阅z[36]。 總體來看，0.4% MC組G′明顯高于其他實驗組，但低于對照組，這與彈性結(jié)果相同。G′′變化趨勢與G′大致相同，主要為20～40 ℃下降，40～55 ℃出現(xiàn)一個熱變性峰，升至80 ℃趨于平緩；對照和0.4% MC組G′′在20～40 ℃以及80 ℃時重疊，結(jié)合G′發(fā)現(xiàn)，MC添加量0.4%時，MC在低鹽肉糜凝膠中的乳化凝膠性較好，能夠一定程度穩(wěn)定低鹽導致蛋白溶解減少狀態(tài)下的乳液，促進形成良好的黏彈性凝膠，但與對照仍有一定差異。

圖4 MC添加量對低鹽肉糜凝膠流變特性的影響Fig. 4 Effect of MC addition on the rheological properties of low-salt meat gels

2.6 MC添加量對低鹽肉糜凝膠特性影響的相關(guān)性分析

由表4可知，蒸煮損失率與不易流動水含量P21呈顯著負相關(guān)（P＜0.05），與中度結(jié)合水含量P2b1呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），說明低鹽肉糜凝膠的蒸煮損失率越低，不易流動水和結(jié)合水含量就越多；蒸煮損失率與質(zhì)構(gòu)指標均呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）；L*和水分含量指標不易流動水P21和中度結(jié)合水含量P2b1均呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與質(zhì)構(gòu)指標也具有一定相關(guān)性。添加MC后顯著影響低鹽肉糜凝膠水分、色澤、質(zhì)構(gòu)等凝膠特性指標，相關(guān)性分析結(jié)果表明，低鹽肉糜凝膠的色澤、質(zhì)構(gòu)、水分分布及蒸煮損失率相互之間存在顯著相關(guān)性，蒸煮水分損失率較低時，不易流動水含量升高，凝膠質(zhì)構(gòu)特性提高。

表4 低鹽肉糜凝膠性指標間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between various indexes of low-salt meat gels

2.7 PCA法評價不同MC添加量對低鹽肉糜凝膠特性的影響

通過PCA結(jié)果中的因子載荷值反映蒸煮損失率、色澤、質(zhì)構(gòu)等指標對PC載荷的影響方向和程度。首先對指標數(shù)值進行KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）和Bartlett球形檢驗，如表5所示，KMO取樣適切性量數(shù)大于0.6且Bartlett球形度檢驗顯著性小于0.05，說明各因素間關(guān)聯(lián)度較高，與相關(guān)性分析結(jié)果相同，并從表6和圖5中提取出2個特征值大于1的PC，2個PC貢獻率累計89.906%，PC1特征值為7.413，PC2特征值為3.375，這2個PC可以反映低鹽肉糜凝膠的大部分特性。

表5 KMO 和Bartlett的檢驗結(jié)果Table 5 Results of KMO and Bartlett test

表6 總方差分解結(jié)果Table 6 Contribution of first two principal components to total variance

圖5 PC特征值碎石圖Fig. 5 Scree plot of principal component eigenvalues

由表7和圖6可知，PC1中質(zhì)構(gòu)指標所占權(quán)重較大，說明其對凝膠性具有重要作用，方差占比61.778%，PC2中a*和不易流動水含量P21所占權(quán)重較大，方差占比28.129%。

圖6 不同MC添加量低鹽肉糜凝膠品質(zhì)指標與PC間相關(guān)因子載荷圖Fig. 6 PCA loading plot of quality indicators of low-salt meat gels with different amounts of MC

表7 指標成分載荷矩陣Table 7 Principal component loading matrix of PCA

將各指標PC1載荷除以PC1初始特征值的算數(shù)平方根得到PC1表達式系數(shù)，依次計算PC2，用各PC的方差占比建立綜合評價模型，F(xiàn)1、F2和F分別代表PC1、PC2得分和綜合得分，表達式如下：

各指標數(shù)值進行標準化處理后代入以上表達式得出各PC得分以及綜合得分，由表8可知，0.4% MC組綜合得分較為接近高鹽對照組，0.4%可以作為合適的MC替代添加量用于制備低鹽凝膠類肉糜制品。

表8 不同MC添加量實驗組PCA評價結(jié)果Table 8 Results of evaluation by PCA of low-salt meat gels with different amounts of MC

3 結(jié) 論

通過測定肉糜凝膠的蒸煮損失率、色澤、質(zhì)構(gòu)、流變以及水分子弛豫特性，發(fā)現(xiàn)隨著MC替代添加量逐漸增加，蒸煮損失率先降低后升高；與對照組相比，低鹽肉糜凝膠L*和W顯著增加，中度結(jié)合水和不易流動水含量顯著增加，彈性、咀嚼性、膠黏性顯著減弱，G′和G′′降低。

蒸煮損失率、質(zhì)構(gòu)、色澤、水分子弛豫特性間具有相關(guān)性。MC添加量0.4%的低鹽肉糜凝膠硬度與對照無顯著差異（P＞0.05），肉眼觀察肉糜凝膠橫切面較光滑平整，PCA結(jié)果也表明添加0.4% MC的低鹽肉糜綜合評價結(jié)果接近高鹽對照組，認為0.4%可作為生產(chǎn)低鹽肉糜凝膠合適的MC替代添加量。

加入適量MC使低鹽肉糜的凝膠性能接近高鹽對照組，但該研究僅測定凝膠宏觀特性并加以少部分物化指標進行分析判斷，凝膠體系中MC對蛋白的作用機理及其對低鹽肉糜凝膠中蛋白析出減少的彌補效果尚未闡明，在此基礎(chǔ)上如何提高低鹽肉糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性，或通過其他加工技術(shù)改善低鹽肉糜凝膠特性缺陷等問題還需進一步研究。