徐敬欣,常婧瑤,孔保華,夏秀芳,劉 騫
(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)
肉粉腸是一種具有悠久歷史的傳統(tǒng)肉制品,在東北、華北地區(qū)十分流行,具有風(fēng)味濃郁、爽口不膩、價格低廉等優(yōu)點[1],因此深受消費者青睞。產(chǎn)品中除主料肉糜外,綠豆淀粉在配方中也占有重要比例(通常在35%左右[2,3]),其在肉粉腸加工過程中,起到增稠和穩(wěn)定的作用,同時賦予產(chǎn)品特殊的口感[4?6]。然而,在肉粉腸加工過程中,不同的蒸煮時間會直接影響熱加工過程中綠豆淀粉糊化特性,從而影響最終產(chǎn)品的淀粉糊化度(Degree of Starch Gelatinization,DSG)。最終產(chǎn)品的DSG越高,淀粉顆粒對酶的敏感性越高,越易被消化吸收[7]。蒸煮是熏煮類香腸的重要熱加工工藝環(huán)節(jié)[8],是決定產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵步驟[9]。在該過程中蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性,引起肌肉收縮失水,從而導(dǎo)致香腸重量的減少和水分含量的降低。在實際生產(chǎn)過程中,如果蒸煮工藝控制不當,會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和出品率,給生產(chǎn)企業(yè)帶來經(jīng)濟損失[10]。由于淀粉顆粒的糊化溫度要比肌肉內(nèi)各種蛋白質(zhì)變性凝固粘合溫度要高,當?shù)矸酆瘯r,肉中蛋白質(zhì)分子均已變性凝固并粘合形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),此時糊化后的淀粉顆粒膠體進入到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中[11]。若蒸煮時間較短,則導(dǎo)致產(chǎn)品DSG較低,影響產(chǎn)品消化率;若蒸煮時間較長,雖最終產(chǎn)品中DSG較高,但易導(dǎo)致腸衣破裂,餡料溢出,影響產(chǎn)品觀感。
綜上,蒸煮時間對最終產(chǎn)品的DSG和品質(zhì)特性有直接影響?;诖耍緦嶒瀸⒏淖?nèi)夥勰c加工工藝中的蒸煮時間,探討不同蒸煮時間對于肉粉腸DSG以及品質(zhì)特性和感官特性的影響,同時利用聚類分析(Hierarchical Cluster Analysis,HCA)分析探討不同樣品間各參數(shù)的相似性和差異性,以期為肉粉腸類制品的加工提供理論基礎(chǔ)。
干綠豆淀粉 哈爾濱市哈達淀粉有限公司;豬瘦肉、豬脂肪、大蔥和鮮姜 市售;豬腸衣(7路,d=36~38 mm) 江蘇南通寶豐腸衣有限公司;復(fù)合磷酸鹽、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉 廈門市頂為味興業(yè)香料發(fā)展有限公司;山梨酸鉀 寧波王龍科技股份有限公司;食鹽 中鹽東興鹽化股份有限公司;香辛料 江蘇省泰州市香之源食品有限公司;淀粉葡萄糖苷酶(Amyloglucosidase,AGS)、K-GLUC試劑盒 愛爾蘭威克洛Megazyme國際公司。
TU-1800紫外可見光分光光度計 北京普析通用儀器有限公司;IT-09A12加熱磁力攪拌器上海一恒科學(xué)儀器有限公司;AQUALAB 4TE水分活度儀 美國Decagon Devices儀器公司; ZE-6000色差計 日本色電工業(yè)株式會社;TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro System公司;Mq-20低場核磁共振分析儀 德國布魯克公司;CXJQ-100型絞肉機 合肥九美商貿(mào)有限公司;自動和面機 廣東省廣州市道升商用廚具有限公司;S2-A81絞肉機 九陽股份有限公司;垣悅-22絞切兩用灌腸機 江蘇鎮(zhèn)江辛豐垣悅機械廠;BZZT-IV-150蒸煮桶 杭州艾博機械工程有限公司。
1.2.1 肉粉腸的配方 肉粉腸的配方如表1所示。
表1 肉粉腸的配方Table 1 Formula of starch-meat sausages
1.2.2 肉粉腸的加工工藝流程 原料的選擇→絞碎→冷藏→粗斬拌肉糜→預(yù)糊化淀粉→混合餡料→灌制→煮制→干燥→糖熏→冷卻→成品
1.2.3 肉粉腸的操作要點 原料的選擇:選擇經(jīng)衛(wèi)生檢疫合格的瘦豬腿肉和豬背肥膘為原料,剔除可見筋膜并清洗血污等雜質(zhì)。
絞碎:用刀盤孔徑為3 mm的絞肉機分別將瘦豬肉和脂肪攪碎。
冷藏:將攪碎的原料肉在4 ℃冰箱中冷藏過夜12 h左右。
粗斬拌肉糜:將瘦豬肉和豬背膘放入斬拌機中,高速斬拌3 min(肉糜呈粗顆粒)后取出,置于4 ℃冰箱冷藏備用。
預(yù)糊化淀粉:將300 g干綠豆淀粉溶于400 g冷水,置于自動和面機中,使體系呈均勻分散的懸濁液,然后,將剩余800 g的95 ℃熱水緩慢加入上述懸濁液中,邊加入邊攪拌。
混合餡料:將鮮姜和大蔥混合打漿備用,持續(xù)攪拌預(yù)糊化后的淀粉,至其溫度降低至48 ℃左右加入備用的豬粗肉糜,加入食鹽、蔥、姜、香油等香辛料以及異抗壞血酸鈉和防腐劑并持續(xù)攪拌10 min。
灌制:用灌腸機將肉餡灌入豬腸衣內(nèi)。灌裝時要求均勻,使灌裝后的腸可呈扁平狀鋪于操作臺上,聯(lián)結(jié)到所需長度,然后再盤繞起來。
蒸煮:在恒溫蒸煮桶中蒸煮,水溫85 ℃,不同實驗組分別蒸煮20、25、30、35和40 min,經(jīng)測定,腸體中心溫度均已達到74 ℃。
干燥:將腸體從恒溫蒸煮鍋中撈出,置于室溫中風(fēng)干30 min,至腸體表面無多余水分并且溫度冷卻至室溫。
糖熏:將白砂糖與潮濕木屑以1:1(v/v)在錫紙盒中(長× 寬× 高 =12 cm×1 2 cm×3 cm)混合均勻,并將其置于燒紅的鐵鍋底部,持續(xù)加熱鐵鍋直至錫紙盒內(nèi)白砂糖化開呈褐色且有煙產(chǎn)生,將干燥后的肉粉腸置于鍋中鐵架上,蓋緊鍋蓋,熏制6 min,至腸衣呈金黃色。
冷卻:將糖熏后的產(chǎn)品置于晾干架,冷卻至室溫后進行真空包裝。
1.2.4 肉粉腸DSG測定 根據(jù)Liu等[12]的方法測量總淀粉含量。糊化淀粉含量的測量參考Liu等[12]的方法略作改動。主要測量步驟包括:a. 肉粉腸樣品中總淀粉的機械再溶解,即將樣品置于0.5 mol/L NaOH溶液中,并以400 r/min的轉(zhuǎn)速磁力攪拌60 min,然后,用0.5 mol/L鹽酸溶液中和;b.肉粉腸樣品中糊化淀粉的機械再溶解,即將樣品置于80 mmol/L NaOH溶液中,并以400 r/min的轉(zhuǎn)速磁力攪拌60 min,然后,用80 mmol/L鹽酸溶液中和;c. 調(diào)節(jié)酶適pH后,分別用淀粉葡萄糖苷酶(AGS酶)酶解機械再溶解后的樣品;d. 利用比色法,使用紫外可見光分光光度計測量酶解產(chǎn)生的D-葡萄糖含量;e. 得出總淀粉含量和糊化淀粉含量,并利用以下公式計算肉粉腸的DSG。
1.2.5 水分含量與水分活度測定 根據(jù)GB 5009.3-2016[13]測定樣品的水分含量,取無雜質(zhì)的鋁制扁形稱量瓶,置于101~105 ℃干燥箱中,瓶蓋斜支于瓶邊,干燥1.0 h,取出蓋好,于干燥器內(nèi)冷卻0.5 h,稱量,并重復(fù)干燥至恒重。稱取2 g試樣(精確至0.0001 g),放入該稱量瓶中,置于101~105 ℃干燥箱中,瓶蓋斜支于瓶邊,干燥2~4 h后,蓋好取出,放入干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后稱量。然后再放入101~105 ℃干燥箱中干燥1 h左右,取出,放入干燥器內(nèi)冷卻0.5 h后再稱量,并重復(fù)以上操作至恒重。
取適量肉糜平鋪于水活杯底部,將水活杯放置于水活測定儀中進行水分活度測定,記錄測定結(jié)束后的數(shù)值。
1.2.6 蒸煮損失測定 參考álvarez等[14]方法略有改動,取35 g生肉糜于離心管中,以3500 r/min轉(zhuǎn)速于4 ℃離心5 min,不同實驗組置于85 ℃的恒溫水浴鍋中分別加熱20、25、30、35和40 min,取出后在室溫下倒置冷卻45 min 1 h。蒸煮損失計算公式如下:
1.2.7 乳化穩(wěn)定性測定 參考Colmenero等[15]的方法略有改動,分別將蒸煮20、25、30、35和40 min后所得液體全部倒入鋁盒中,置于105 ℃烘箱加熱至恒重,減少的重量即為水分損失,恒重后的鋁盒總重減去空鋁盒的重量即為脂肪損失。計算公式表達為:
1.2.8 顏色測定 根據(jù)Jia等[16]所述的方法,用色差 計來測定肉粉腸的亮度值(Lightness,L*值)、紅度值(Redness,a*值)和黃度值(Yellowness,b*值)。將肉粉腸樣品粉碎,并使用D65光源和10°觀察儀(直徑為8mm)進行測量,觀察儀直徑為8 mm,測量區(qū)域為50 mm。測量之前,使用白色參考板(L*值= 95.26,a*值= ?0.89,b*值= 1.18)進行校準。每組樣品測量3次平行,每次平行將樣品旋轉(zhuǎn)3次至不同位置進行測量。
1.2.9 質(zhì)構(gòu)特性測定 分別取長度、粗細均勻的樣品進行質(zhì)構(gòu)測定。探頭型號為P2,試驗參數(shù)如下:測試前速度為1.5 mm/s,測試速度為1.5 mm/s,測試后速度為10.0 mm/s,觸發(fā)力為15.0g,樣品首次軸向壓縮未刺破腸衣,且壓縮至原始高度的15.0%,測定指標包括:硬度、彈性和回復(fù)性。第二次軸向壓縮刺破腸衣,且壓縮至樣品的75.0%。測定指標包括:脆性、咀嚼性和致密性。
1.2.10 水分動態(tài)分布測定 參考Aursand等[17]方法略作改動,用圓柱形取樣器(直徑18 mm)取18 mm×18 mm(高×直徑)肉粉腸樣品置于核磁試管中,使用低場核磁共振分析儀在室溫(25 ℃)下測定自旋-自旋弛豫時間T2。使用CONTIN軟件分析弛豫數(shù)據(jù),弛豫時間分量表示為T2b、T21和T22,相關(guān)面積比例分別表示為A2b、A21和A22。測試參數(shù):質(zhì)子共振頻率為22 MHz,測量溫度為32 ℃,重復(fù)掃描16次,重復(fù)間隔時間TR為3500 ms,采樣間隔160 μs,回波個數(shù)為5000。每個樣品平行測定6次,實驗重復(fù)3次。
1.2.11 肉粉腸感官評價 感官評價由感官小組(共16名成員,包括8位女性和8位男性)在感官實驗室(ISO 8589,2007)完成,評分細則如表2所示。肉類實驗室的專家通過預(yù)備課程對所有小組成員進行了培訓(xùn),以使他們了解樣品。根據(jù)以下參數(shù),通過感官描述分析對每個肉粉腸進行評估:肉粉腸的內(nèi)部顏色,肉粉腸的切面均勻度,肉粉腸的彈性,肉粉腸的硬度,肉粉腸的風(fēng)味強度。此外,小組成員還需要提供每個肉粉腸的總體可接受性。將室溫的每組肉粉腸切成片(厚5~8 mm),并放在隨機編碼的3位數(shù)的白板上,然后將所有樣品立即交予小組成員。此外,還需向小組成員提供飲用水,避免測試不同樣品之間味覺的混淆[18]。
表2 肉粉腸感官評分細則Table 2 Sensorial evaluation scores of starch-meat sausages
每個實驗重復(fù)3次,結(jié)果以平均值±標準差表達。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用IBM SPSS 25(IBM SPSS 軟件公司,Chicago,IL,USA)軟件進行,差異顯著性(P<0.05)分析使用Tukey HSD(Honestly Significant Difference)程序。利用Origin 2018(OriginLab 軟件公司,Hampton,MA,USA)軟件作圖,R version 4.0.3(MathSoft,Inc. USA)軟件進行聚類分析,討論不同樣品間參數(shù)的相似性。
圖1為不同煮制時間下肉粉腸的DSG變化情況。由圖1可以看出肉粉腸的DSG隨著蒸煮時間的增加而顯著增加(P<0.05)。隨著蒸煮時間的延長,更多的淀粉分子溶解在水中,淀粉顆粒逐漸瓦解,微晶束也相應(yīng)解體,直至全部溶解[19]。蒸煮時間延長導(dǎo)致越來越多的水分子與淀粉結(jié)合,樣品中糊化的淀粉含量增加,未糊化的生淀粉顆粒含量逐漸降低,因此肉粉腸樣品的DSG逐漸升高。
圖1 不同蒸煮時間對肉粉腸DSG的影響Fig.1 Effect of different cooking time on DSG of starch-meat sausages
表3為不同蒸煮時間下肉粉腸的水分含量和水分活度的變化,由表3可以看出,隨著蒸煮時間的延長,肉粉腸的水分含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,但水分活度變化不顯著(P>0.05)。這是因為肉粉腸的DSG隨蒸煮時間的增加而顯著增加(P<0.05),糊化后溶出的直鏈淀粉越來越多[20],形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)體系能夠承載更多水分子,使體系水分含量升高。
表3 不同蒸煮時間對肉粉腸水分含量和水分活度的影響Table 3 Effects of different cooking time on water capacity and water activity of starch-meat sausages
表4為不同蒸煮時間內(nèi)肉粉腸的蒸煮損失和乳化穩(wěn)定性變化,由表4可看出隨著蒸煮時間的延長,肉粉腸的蒸煮損失、水分損失和脂肪損失均呈下降的趨勢,且在較短的蒸煮時間內(nèi)下降幅度較大。這是因為隨著蒸煮時間的延長,肌原纖維蛋白逐漸溶解并形成蛋白-蛋白凝膠結(jié)構(gòu)。隨著溫度進一步升高,結(jié)締組織蛋白中的膠原蛋白開始變性,膠原纖維收縮,克服分子間的束縛力,逐漸溶解并凝膠化[21]。這種凝膠化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可承載大量水分子,因此肉粉腸的蒸煮損失、水分損失和脂肪損失均隨蒸煮時間的上升而下降。此外,隨著蒸煮時間的增加,肉粉腸的DSG顯著增加(P<0.05),水分子進入淀粉顆粒中,晶體和非晶體態(tài)之間的氫鍵斷裂,淀粉分子間的締合狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致淀粉顆粒在水中分散,成為親水膠體[22],使肉糜體系持水性增強。然而,當蒸煮時間超過30 min時,肉粉腸的蒸煮損失和脂肪損失無明顯變化(P>0.05)。這是因為蒸煮時間過長,雖然淀粉凝膠體系逐漸形成,但蛋白質(zhì)已經(jīng)充分變性,變性速率下降,從而聚集速率超過變性速率,因此持水性變化不明顯。
表4 不同蒸煮時間對肉粉腸蒸煮損失和乳化穩(wěn)定性的影響Table 4 Effects of different cooking time on cooking loss and emulsion stability of starch-meat sausages
表5為不同蒸煮時間的肉粉腸水分動態(tài)分布變化,由表5可以看出,隨著蒸煮時間的延長,T2b向弛豫時間變短的方向移動,當蒸煮時間超過30 min時無顯著變化(P>0.05)。同時,A2b隨蒸煮時間的延長呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)的趨勢,表明與肉中蛋白質(zhì)和淀粉顆粒結(jié)合的最緊密的結(jié)合水含量上升。此外,由表5和圖2可以看出,T21和T22也均向弛豫時間變短的方向移動,而A21逐漸上升,A22逐漸下降,且均在蒸煮時間超過30 min后變化不明顯(P>0.05)。表明當蒸煮時間低于30 min時,大量自由水向不易流動水轉(zhuǎn)變,體系中水分子流動性降低。然而,隨蒸煮時間持續(xù)增加,不易流動水含量仍維持在81%左右,表明蒸煮時間進一步增加對于肉粉腸中不易流動水的含量無顯著影響(P>0.05)。
圖2 不同蒸煮時間對肉粉腸中水分動態(tài)分布的影響Fig.2 Effect of different cooking time on water dynamic distribution of starch-meat sausages
表5 不同蒸煮時間對肉粉腸橫向弛豫時間及相應(yīng)峰面積比例的影響Table 5 Effect of different cooking time on relaxation time and the corresponding peak area proportions of starch-meat sausages
表6為不同蒸煮時間內(nèi)肉粉腸的質(zhì)構(gòu)特性變化,由表6可以看出隨著蒸煮時間的延長,肉粉腸的硬度、脆性、咀嚼性和回復(fù)性顯著增加(P<0.05),而彈性和致密性則在較低蒸煮時間內(nèi)呈現(xiàn)顯著上升(P<0.05)的趨勢,而后則無明顯變化(P>0.05)。這是因為淀粉在一定的水分和溫度下糊化后,直鏈淀粉分子從淀粉顆粒中逸出,淀粉分子鏈間通過氫鍵交聯(lián)聚合,可溶性直鏈淀粉形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu),溶脹淀粉顆粒和碎片填充在直鏈淀粉網(wǎng)絡(luò)中,形成具有一定黏彈性和強度的凝膠[23?25]。此外,熱加工使得肌原纖維變性而聚集收縮[26],同時肉粉腸中DSG逐漸升高,所形成的凝膠結(jié)構(gòu)具有一定的填充作用,增強了產(chǎn)品的剪切力,使產(chǎn)品的脆性和咀嚼性提高。
表6 不同蒸煮時間對肉粉腸質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of different cooking time on texture characteristics of starch-meat sausages
表7為不同蒸煮時間的肉粉腸顏色變化,由表7可以看出隨著蒸煮時間的延長,肉粉腸的b*值無明顯變化(P>0.05),而L*值和a*值呈現(xiàn)上升的趨勢,且當蒸煮時間達到30 min及以上時數(shù)值趨于平穩(wěn)。這是因為隨蒸煮時間的延長,糊化的淀粉顆粒逐漸增多,且與餡料中的蛋白質(zhì)搶奪水分子,而水分對于紅光的吸收能力比藍光強,肉糜表面水分減少可能會導(dǎo)致肉糜a*值增大[27]。此外,由圖3可以看出蒸煮20和25 min的樣品顏色較差,這可能是因為蒸煮時間短導(dǎo)致樣品內(nèi)淀粉顆粒糊化不完全,沒有與肉中的蛋白質(zhì)分子充分結(jié)合,形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu),所以呈現(xiàn)自身的灰白色[28],而蒸煮充分后,淀粉顆粒糊化程度增大,變性蛋白質(zhì)分子與糊化淀粉顆粒均勻融合,表現(xiàn)出良好、均一的顏色。
表7 不同蒸煮時間對肉粉腸顏色的影響Table 7 Effect of different cooking time on colors of starchmeat sausages
表8為不同蒸煮時間下肉粉腸的感官評價結(jié)果,由表8可以看出,肉粉腸的內(nèi)部色澤、切面致密性、彈性、硬度和風(fēng)味均隨蒸煮時間的增加而呈上升的趨勢,且當蒸煮時間較長(30、35和40 min)時,上述指標變化不顯著(P>0.05)。表明蒸煮時間為30 min就已達到了品質(zhì)良好的狀態(tài)。同時,過長時間蒸煮的肉粉腸樣品得到較低的總體可接受性評分。這是因為大量淀粉發(fā)生糊化,吸水膨脹,肉粉腸樣品的硬度升高。且長時間的蒸煮還導(dǎo)致脂肪顆粒溶解,凝膠網(wǎng)絡(luò)體系遭到破壞,產(chǎn)品出現(xiàn)析油現(xiàn)象。而淀粉顆粒中充盈大量水分子,對油脂吸收能力減弱。此外,過長的蒸煮時間超過了豬腸衣的彈性極限,易產(chǎn)生腸衣破裂的現(xiàn)象,導(dǎo)致外觀上的不美觀(如圖3),且從肉制品工業(yè)加工的角度出發(fā),較長的蒸煮時間代表更多的能源消耗,因此30 min的蒸煮時間為肉粉腸工業(yè)生產(chǎn)的最佳時間。
圖3 不同蒸煮時間對肉粉腸切面的影響Fig.3 Effect of different cooking time on sections of starchmeat sausages
表8 不同蒸煮時間對肉粉腸感官評價的影響Table 8 Effect of different cooking time on sensorial evaluation of starch-meat sausages
聚類分析是觀察和處理復(fù)雜數(shù)據(jù)矩陣的正確工具。其在數(shù)學(xué)上將每個變量視為樣本描述的多維空間中的一個點[29]。當一個給定的樣本作為變量中的一個點時,可以計算該點與所有其他點之間的距離,從而建立一個矩陣來描述所有被調(diào)查樣本之間的接近度[30]。該分析是根據(jù)樣品間相似性對樣品進行分組的一種簡單方法,可以清晰地描述分類實驗中不同樣品之間的多元性相關(guān)程度。聚類分析的結(jié)果通常表示為熱圖,可以明確展示不同樣本之間的接近度和關(guān)系。圖4為不同蒸煮時間的肉粉腸的各參數(shù)的聚類分析,由圖4可以看出,在聚類1組中,較短的蒸煮時間(20和25 min)對于肉粉腸的顏色(b*值、a*值和L*值)、DSG、感官特性(彈性、硬度、風(fēng)味、內(nèi)部色澤、切面致密性和總體可接受性)、質(zhì)構(gòu)特性(回復(fù)性、致密性、硬度、脆性、咀嚼性、彈性)、水分含量、水分活度、A2b和A21均有明顯的下調(diào)的影響。而較長的蒸煮時間(35和40 min)對于上述指標均有上調(diào)的影響。同時,除咀嚼性、脆性和水分含量外,30 min的蒸煮時間對于上述其他指標也有上調(diào)的影響。在聚類2組中,較短的蒸煮時間(20 和25 min)對于肉粉腸的蒸煮損失,水分損失,脂肪損失T2b、T21、T22和A22均有明顯的上調(diào)影響。同時,由圖4可以看出較長的蒸煮時間(30、35和40 min)對所有指標的影響結(jié)果類似,且30 min的時間能夠提高肉粉腸的工廠加工效率,因此是最適宜的加工參數(shù)。
圖4 不同蒸煮時間的DSG與對肉粉腸品質(zhì)特性指標的聚類分析Fig.4 HCA analysis on DSG and quality characteristic index of starch-meat sausages processed for different cooking time
本實驗主要探究了20、25、30、35和40 min的蒸煮時間對肉粉腸DSG和品質(zhì)特性的影響。研究結(jié)果表明,肉粉腸DSG與蒸煮時間呈正相關(guān)關(guān)系,同時,蒸煮時間的增加提高了肉粉腸的硬度和彈性,但蒸煮時間達到30 min后樣品的品質(zhì)特性無明顯提升,且過久的蒸煮時間易導(dǎo)致腸衣破裂,因此30 min是肉粉腸加工工藝的最佳蒸煮時間。