核磁共振技术研究玉米抗性淀粉对香肠品质的影响

王兆龙，张锦胜，钱 菲，刘玉环，彭 红，阮榕生*，赵琴琴，成 昕

(南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，生物质转化教育部工程研究中心， 江西 南昌 330047)

核磁共振技术研究玉米抗性淀粉对香肠品质的影响

王兆龙，张锦胜，钱 菲，刘玉环，彭 红，阮榕生*，赵琴琴，成 昕

(南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，生物质转化教育部工程研究中心， 江西 南昌 330047)

将玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉按不同比例配合，加入传统中式香肠中，通过测定核磁共振参数、质构参数及感官评定来评价抗性淀粉及其含量的大小对香肠品质的影响。结果表明：香肠样品体系中抗性淀粉替代率过低或过高都有可能造成样品体系中结合水减少，而体系中自由水则随抗性淀粉替代率的增大而增加。抗性淀粉的替代率在40%～60%之间时，香肠的硬度较小，咀嚼性和弹性相对较好；香肠样品的磁共振弛豫参数与其质构特性显著相关，这充分说明，水分含量及其存在状态是影响香肠质构品质的主要因素之一。

抗性淀粉；香肠；核磁共振

淀粉在肉制品中的应用，有其独特的优越性。淀粉有非常好的膨胀性，在西式火腿特别是一些肉块较大的产品中，加入少量淀粉后，可以保水保汁，增加弹性，改善结构。通常加入5%以下的淀粉对产品的外观与结构均无较大的影响，而且添加合适的淀粉，还可以增加产品的口感。同时，淀粉在肉制品中还是一种价格低廉而对产品又有明显良性作用的填充料。抗性淀粉是一种物理改性淀粉，它不能被人体小肠消化吸收，具有减肥降体质量的作用[1-3]，同时，抗性淀粉可以被结肠菌群利用，发酵生成有益人体健康的短链脂肪酸等物质，具有降低结肠癌等肠道疾病发病率的功能特性[4]，因此，在一些国家抗性淀粉被认为是一种膳食纤维，但抗性淀粉理化性质及加工稳定性却比膳食纤维要好[5-7]。将抗性淀粉添加到我国的传统食品香肠中，利用抗性淀粉的功能特性可以改善香肠的营养品质。目前，抗性淀粉一般用于以谷物为主要原料的食品中，用来改善食品加工工艺，增加食品的脆度、膨胀性及最终产品的质地，而将抗性淀粉应用于肉制品中的相关研究很少。本研究将玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉按不同比例配合，加入传统中式香肠中，通过测定磁共振参数、质构参数及感官评定来评价抗性淀粉及其含量的对香肠品质的影响。同时分析质构参数与磁共振弛豫参数之间的相关性，为核磁共振技术在评价食品产品质量方面的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瘦猪肉、猪背脂、一级玉米淀粉、天然猪肠衣、食盐、香辛料 南昌市售；玉米抗性淀粉 自制；亚硝酸钠 杭州龙山化工有限公司；VC 上海盈元化工有限公司；三聚磷酸盐 徐州海成食品添加剂有限公司；

1.2 仪器与设备

0.3 T1H yomingmr2 imaging核磁共振成像系统(配备内径为15.6cm的射频线圈) 宁波健信机械有限公司；SL2002N 型电子天平 上海民桥精密科学仪器有限公司；台式电动绞肉机 广州金洋厨具有限公司；FDG-24BQ远红外线食品烘炉 广州市白云通宝烘焙设备厂；Instron3369型万能测试仪 美国Instron公司。

1.3 方法

1.3.1 香肠的制作

1.3.1.1 基本配方

瘦猪肉80g、猪背脂20g、亚硝酸钠0.012g、水25g、食盐2.5g、复合磷酸盐0.35g、香辛料2.5g、异抗坏血酸纳0.05g、总淀粉14.5g。

1.3.1.2 玉米抗性淀粉的替代方案

香肠配方中，普通玉米淀粉的添加量为10%，用玉米抗性淀粉取代普通玉米淀粉，从而研究抗性淀粉对香肠品质的影响。替代方案如表1所示。

表1 抗性淀粉的替代方案Table 1 The substitution scheme of maize resistant starch

1.3.1.3 工艺流程

工艺流程：原料肉的处理→绞肉→腌制→搅拌→灌肠及扭结→干燥→风干→成品

各工艺参数如下：

绞肉：清洗好的瘦猪肉放在绞肉机中经过20、10mm的孔板进行绞制。将脂肪切成丁，大小约10mm左右。腌制：将腌制料(食盐、硝酸盐、磷酸盐)及部分冰水加入到瘦肉中，搅拌均匀，在温度4～10℃下腌制48h，脂肪加盐在温度4～10℃下进行腌制，时间为72h。搅拌：将腌制好的瘦肉和脂肪混合，搅拌3～5min，再加入淀粉及冰水搅拌至所有原料混合均匀[8-9]。整个过程温度要求控制在15℃以下。灌肠及扭结：采用泡制好的天然肠衣进行灌制、扭结。干燥：灌制好的香肠均匀地挂在烤箱内，在60～65℃条件下烘烤，至肠体表面干燥、肉馅变色即可。

1.3.2 质构参数设定

采用Instron 3369型万能测试仪在室温下对香肠的质构特性进行测定。连续两次压缩香肠样品，每次压缩到产品原来高度50%，压缩速度为5mm/s，数据采集间隔时间为10ms，每组样测8次，取平均值。实验数据通过配套软件Bluehill获得。实验测定了硬度、黏聚性、咀嚼性以及弹性4个参数。香肠典型的全质构分析(TPA)图谱如图1所示。

图1 香肠典型的全质构分析(TPA)图谱Fig.1 Typical TPA map of sausage products

各参数计算方法如下：硬度(hardness)：第一次压缩样品时的最大峰值(F1)；黏聚性(cohesiveness)：是第二次穿冲的用功面积与第一次用功面积的商值(A2/A1)；咀嚼性(chewiness)：(A2/A1)×F1×(t2/t1)；弹性(elastic)：t2/t1。

1.3.3 驰豫参数设定

将样品置于永久磁场中心位置的射频线圈的中心，利用自由感应衰减(free induction decay，FID)脉冲序列测定样品的自旋-自旋弛豫时间T2*，用反转恢复(inversion recoverory，IR)脉冲序列测量样品的自旋-晶格弛豫时间T1[10-13]。

FID实验采用的参数为：采样点数TD＝2048、重复扫描次数NS＝8、弛豫衰减时间t0=3s。利用T2*_Fit拟和程序计算出T2*值。

IR实验采用的参数：采样点数TD＝2048，重复扫描次数NS＝16、弛豫衰减时间t0=4s。利用T1_Fit拟和程序计算出T1值。

1.3.4 感官评定

本研究采用双盲法对香肠的感官品质进行评定。将玉米抗性淀粉(RS)替代率不同的各样品组香肠进行密码编号。15名人员相互隔离，分开对11组样品进行评定，品评每组样品前需漱口，保证口腔清洁及消除上一个样品的影响。评定标准见表2。

表2 香肠感官检验评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of sausage products

2 结果与分析

2.1 抗性淀粉对香肠弛豫特性的影响

利用核磁共振FID脉冲序列测量样品的自旋-自旋弛豫时间T2*和自旋-晶格弛豫时间T1，分别得到两组数据，即弛豫时间T2*1、T2*2和T11、T12[14-15]。弛豫时间T11和T2*1代表样品体系中结合较紧密的水分即结合水，而T12和T2*2则代表样品体系中流动性较强的那部分水即自由水。从核磁共振实验明显看出，抗性淀粉替代率不同的香肠样品其弛豫特性有明显区别。

图2 香肠的自旋-自旋弛豫时间T2*1随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.2 Change trend of spin-spin relaxation time T2*1for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

由图2可知，香肠的自旋-自旋弛豫时间T2*1的值在3.6～4.0ms之间，说明其所代表的是与大分子物质结合得较紧密的那部分水。当抗性淀粉的替代率小于20%时，香肠的T2*1较没有抗性淀粉替代时有所减小，而当RS替代率大于20%后，香肠的T2*1开始缓慢增加，但当抗性淀粉增加到一定量以后，T2*1又呈下降趋势。而图3显示，T2*2在17～30ms之间，代表体系中自由水。T2*2在RS替代率小于20%时有所减小，当RS替代率大于20%以后，基本呈上升趋势，当替代率大于90%时，其T2*2的值已超过未添加抗性淀粉的样品的T2*2值。由此推断，抗性淀粉的含量过低或过高都有可能造成样品体系中结合水含量的减少。而自由水含量则随抗性淀粉含量的增加而增加。

图3 香肠的自旋-自旋弛豫时间T2*2随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.3 Change trend of spin-spin relaxation time T2*2for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

2.2 玉米抗性淀粉对香肠质构的影响

采用Instron3369型万能测试仪在室温下对香肠的质构特性(硬度、咀嚼性、黏聚性等)进行测定。以时间对压缩载荷作图可以得到各样品的TPA图，综合分析可得出抗性淀粉对各质构参数影响。

图4 香肠的硬度随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.4 Change trend of hardness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

图5 香肠的咀嚼性随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.5 Change trend of chewiness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

图6 香肠的黏聚性随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.6 Change trend of cohesiveness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

图7 香肠的弹性随抗性淀粉替代率的变化趋势图Fig.7 Change trend of elasticity for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

由图4～7可知，香肠的硬度随抗性淀粉替代率的变化而改变，当抗性淀粉的替代率小于30%或大于70%时，香肠样品的硬度较未添加抗性淀粉的香肠的硬度要大。香肠的咀嚼性开始时随着抗性淀粉替代率的增大而减小，但当替代率超过30%时香肠的咀嚼性随抗性淀粉替代率的增大而增加，并且当RS替代率在40%～60%之间时，咀嚼性较好。香肠样品的黏聚性较未添加抗性淀粉的香肠的黏聚性要小，并且当RS替代率在60%时，香肠的黏聚性达到中等强度水平。抗性淀粉替代率在30%～60%时，香肠样品的弹性较高。

综上所述，在总淀粉添加量一定的香肠制品中，抗性淀粉的替代率在40%～60%之间时，香肠的硬度较小，弹性较高。而抗性淀粉的加入在一定程度上降低了香肠的咀嚼性和黏聚性，但在60%左右的RS替代率情况下，香肠的咀嚼性和黏聚性较好，口感适宜。

2.3 香肠的感官评定

对11组香肠样品进行感官评定。评定结果如表3所示(其结果为15人评定结果的平均值)。

表3 香肠的感官评定结果Table 3 Sensory evaluation results of sausage products

由表3可知，上述6#～8#样品为优级品，1#、4#、5#、10#、11#样品为一级品，而2#、3#、9#样品则为二级品。即抗性淀粉替代率在50%～70%之间时，香肠的色泽、香气、滋味和形态都较不添加抗性淀粉的样品要好。

2.4 相关性分析

利用SPSS 16.0统计软件分析不同抗性淀粉替代率的香肠样品的弛豫特性与质构参数之间的相关性，得出自旋-晶格弛豫时间T12与硬度在0.01的水平上呈极显著负相关，相关系数为-0.831；与弹性在0.01的水平上呈极显著正相关，相关系数为0.867；与感官评定总分在0.01的水平上呈极显著正相关，相关系数为0.844。T11与感官评定总分在0.05的水平上呈显著正相关，相关系数为0.623。自旋-自旋弛豫时间T2*2则在0.05的水平上与咀嚼性和黏聚性呈显著正相关，相关系数分别为0.657和0.668。此外，弹性与T2*1在0.01的水平上呈极显著正相关，相关系数为0.778，与T11在0.05的水平上呈显著相关，相关系数为0.669。如表4所示。

表4 香肠弛豫参数与质构参数的SPSS相关性分析结果Table 4 Correlation analysis between relaxation parameters and texture parameters of Chinese sausage by SPSS

弛豫时间T11和T2*1代表样品体系中结合较紧密的水分即结合水，而T12和T2*2则代表样品体系中流动性较强的那部分水即自由水。这说明香肠的质构特性如硬度、咀嚼性和黏聚性与体系中自由水密切有关，而弹性除与自由水有关外还受体系中结合水的影响。

由此可以推断，水分含量及其存在状态是影响香肠质构品质的主要因素之一。不同含量的抗性淀粉结合水分的能力不同；将抗性淀粉添加到猪肉肉糜中，肉糜持水性也会随着抗性淀粉添加量的不同而有所变化。因此，通过控制抗性淀粉的添加量可以改变目标食品体系中水分的分布和迁移，以达到改善其质构品质的目的。

同时，磁共振技术是目前能直观地监测食品中水分的分布和迁移唯一有效的研究方法。证明食品质构与弛豫参数之间存在相关性，为磁共振技术在评价食品产品质量方面的应用提供了有力支持，进一步推广了磁共振技术在食品工业中的应用。

3 结 论

3.1 从磁共振弛豫特性分析，FID序列及IR序列对于香肠内部水分的测定结果基本一致。香肠样品体系中抗性淀粉替代率过低或过高都有可能造成样品体系中结合水减少，而体系中自由水则随抗性淀粉替代率的增大而增加。

3.2 从质构特性分析，在总淀粉添加量一定的香肠制品中，抗性淀粉的替代率在40%～60%之间时，香肠的硬度较小，咀嚼性和弹性较好。而抗性淀粉的加入在一定程度上降低了香肠的咀嚼性和黏聚性，但在60%左右的RS替代情况下，香肠的黏聚性较好，口感适宜。

3.3 香肠样品的磁共振弛豫参数与其质构特性显著相关：T12与硬度、弹性及感官品质呈极显著相关，T2*2与咀嚼性、黏聚性呈显著相关，同时T11与弹性和感官品质也呈显著相关。弛豫时间T11和T2*1代表样品体系中的结合水，而T12和T2*2则代表样品体系中的自由水，由此，水分含量及其存在状态是影响香肠质构品质的主要因素之一。

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NMR Study of the Effect of Maize Resistant Starch on Sausage Quality

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

Traditional sausage samples containing maize resistant starch (RS) or normal corn starch with different proportions were investigated by low field nuclear magnetic resonance (NMR) technique, texture parameters and sensory evaluation to explore the effect of resistant starch on the quality of sausage products. A very high or low substitution rate of RS could result in the reduction of bound water in sausage samples, while the amount of free water would increase with the increasing RS substitution rate. Sausage products containing a fixed amount of RS starch with a substitution rate ranging from 40% to 60% exhibited lower hardness, and better chewness and flexibility. These results demonstrated that water content and status were the major affecting factors of sausage texture properties.

resistant starch；sausage；nuclear magnetic resonance

TS231

A

1002-6630(2011)07-0038-05

2010-06-29

国家重点实验室自由探索课题(SKLF-TS-2008014)

王兆龙(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为食品质量与安全。E-mail：478236053@qq.com

*通信作者：阮榕生(1963—)，男，教授，博士，研究方向为食品质量与安全。E-mail：ruanx001@umn.edu.com