剪切时间对肉糜中微粒分散特性的影响

高菲菲，汪张贵，彭增起,*，靳红果，王蓉蓉，张雅玮，姚 瑶

(1.南京农业大学食品科学技术学院，江苏 南京 210095；2.蚌埠学院生物与食品科学系，安徽 蚌埠 233030)

剪切时间对肉糜中微粒分散特性的影响

高菲菲1，汪张贵2，彭增起1,*，靳红果1，王蓉蓉1，张雅玮1，姚 瑶1

(1.南京农业大学食品科学技术学院，江苏 南京 210095；2.蚌埠学院生物与食品科学系，安徽 蚌埠 233030)

为形成乳化性良好的肉糜，研究不同剪切时间对肉糜中脂肪微粒粒径的影响。实验以猪背最长肌和背膘为原料肉，在3000r/min剪切速率下分别斩拌1、3、5、7min制成生肉糜，利用激光粒度分析仪测定不同剪切时间下肉糜中脂肪微粒大小和粒度分布特点。结果显示：剪切5min和7min条件下，肉糜中脂肪微粒粒径比较小、粒度分布集中，且无显著性差异。

肉糜；剪切；脂肪微粒；粒径；粒度分布

粒度是指微粒在空间范围所占据大小的线性尺度，是影响乳状液稳定性的重要因素之一[1-3]。粒度分布范围越窄，微粒大小的集中程度越高。通常采用粒度分布来衡量乳状液中微粒大小的范围，即某个尺寸大小微粒所占体积(或浓度)比[1]。激光粒度分析仪是利用激光散射原理设计的一种测量微小颗粒的高端精密仪器，测量范围宽，精度高，在0.1～3000μm测量范围内可以达到5%的重复性精度和准确度[4]，且测量时不破坏样品，测量结果真实可靠，已经在化工、材料、医药和环保等多领域和学科中得到广泛应用。

要想形成乳化性能好的肉糜，脂肪必须剪切成大小适宜的脂肪微粒。因而，剪切条件对肉糜乳化效果尤为重要。脂肪剪切过度，脂肪微粒粒径过小，总表面积过大，盐溶性蛋白质不能完全包裹所有脂肪微粒，产品在热加工过程中发生出油出水现象[5-6]；脂肪剪切时间过短，肉糜中脂肪微粒直径太大，达不到乳化要求。孔保华等[7]研究发现，牛肉糜类肉制品的硬度、弹性、黏聚性都随着斩拌时间增加先增大后减少，其中以剪切20min时达到最大值，随后又开始减小；Alvarez等[8]研究发现在1500r/min斩拌速率下制成的肉糜，其蒸煮损失随着斩拌时间(＞8min)延长急剧增加。Alvarez等[9]研究斩拌时间(2、5、8min)和牛肉肉糜稳定性的相关性，结果发现剪切5min时肉糜乳化物体系最为稳定。

本研究以猪背最长肌和背膘为原料肉，在3000r/min剪切速率(Stephan UMC-5C型乳化混合机最大剪切速率)条件下剪切不同时间(1、3、5、7min)制成的肉糜，研究脂肪微粒大小和粒度分布特点，并且在此基础上确定肌肉蛋白质和背膘剪切工艺参数，为肉糜制品的生产加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 肌肉组织

猪瘦肉(背最长肌)购于浙江青莲食品有限公司，瘦肉颜色鲜红，品种、性别、基因型等宰前因素基本一致。剔除瘦肉中多余脂肪和结缔组织，切成小肉块，用4.5mm筛孔绞碎机绞碎，再进行分装，每袋约200g，真空包装，－20℃贮存备用。肉样在使用前先放在4℃解冻8～10h，使其处于半解冻状态，以便在肉糜制备过程中达到部分降温效果。

1.1.2 脂肪组织

猪背膘购于浙江青莲食品有限公司，色泽洁白，品种、性别、基因型等宰前因素基本一致。剔除背膘中多余的瘦肉组织，切成小丁状，用7.5mm筛孔绞碎机绞碎后分装，每袋约200g，真空包装，－20℃贮存备用。

根据国家标准方法[10]测得猪背膘中水分含量约为12.58%，脂肪含量为85.72%。

1.2 试剂与仪器

氯化钠(NaCl) 西陇化工股份有限公司；磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O) 江苏永华精细化学品有限公司；盐酸、十二烷基硫酸钠(SDS) 南京化学试剂有限公司。

UMC-5C型乳化混合机 德国Stephan机械有限公司；MM-12型绞肉机 广东省韶关市新通力食品机械有限公司；Mastersizer Microplus激光粒度分布仪 英国Malvern机械有限公司；Hanna-211型pH计 意大利Hanna有限公司；SIM-F124 Sanyo制冰机 日本三洋公司。

1.3 方法

1.3.1 肉糜的制备

分别称取4份200g半解冻状态的瘦肉样置于乳化混合机内，加入300mL 0.6mol/L NaCl-0.015mol/L K2HPO4溶液(pH6.6，4℃)后，在3000r/min斩拌速率条件下真空斩拌3min，再添加100g猪背膘，分别在相同斩拌速率(3000r/min)真空状态下斩拌不同时间(1、3、5、7min)，即可得到肉糜。肉糜的斩拌终点温度控制在12℃以下。每处理组有3个重复。

1.3.2 肉糜中脂肪微粒大小和粒度分布的测定

取少量上述刚制备的肉糜用水按料液比1:500(m/V)稀释，为防止稀释后肉糜乳状液中脂肪微粒发生凝聚，在稀释后肉糜乳状液中加入几滴SDS。采用激光粒度分析仪测定稀释后的肉糜乳状液中脂肪微粒大小与粒度分布，可得到脂肪微粒粒度分布图谱。

测定具体参数设置如下：颗粒折射率为1.520，颗粒吸收率为0.001，进样器名为Hydro2000 MU(A)，分散剂为水，分散剂折射率为1.330，噪音为30s，分析软件为配套软件。数据结果分别用d10、d50、d90、d3,2和d4,3表示。其中，d10、d50和d90分别表示微粒的累积体积占颗粒群总体积的10%、50%和90%时的粒径大小，即小于该粒径的微粒体积占颗粒群总体积的10%、50%和90%。d3,2是表面积力矩平均值，指与实际颗粒群有相同比表面的等效球体的平均直径；d4,3是体积或质量力矩平均值，表示与实际颗粒群的质量相同的等效球体的平均直径。

1.4 数据处理

采用统计软件SPSS 13.0 (SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)进行方差比较，如果方差分析效应显著，使用Duncan Multiple Range Test进行多重比较。选用激光粒度分析仪的自动分析模式，根据试样的特性和分析数据自动生成一些不规则的图形(如双峰)。双峰模式能够反映试样颗粒分布梯度，同时反映试样颗粒体积百分数。

2 结果与分析

2.1 剪切时间对肉糜中脂肪粒径大小的影响

严格意义上说，剪切后肉糜中颗粒既有脂肪滴、脂肪颗粒，也有肌肉组织小颗粒。但是，经过1:500比例稀释后的肉糜主要为脂肪滴、脂肪颗粒。因而，激光粒度分析仪测定的数据主要是脂肪滴和脂肪颗粒的粒径大小和粒度分布。

由表1可知，随着剪切时间的延长，肉糜中脂肪颗粒的粒径逐渐变小。脂肪微粒累计体积占总体积10%、50%和90%的粒径数值分别依次减小，d3,2、d4,3粒径也有相同变化趋势。其中，中值粒径d50值越小表明乳化活性越高，因此可以说明，随着剪切时间的延长，肉糜中肌肉蛋白质与脂肪乳化越充分，形成的乳状液越稳定。而且，数据显示剪切5min和7min的两处理组间粒径相差不大，说明当剪切时间为5min和7min时，脂肪颗粒大小已经达到经典乳状液的粒径范围。经剪切1min肉糜中脂肪的平均粒径在所有处理组中最大，这是由于剪切时间短，脂肪粒度分布不均且粒径较大，这种肉糜的乳化稳定性和凝胶强度较差。剪切3min时，肉糜中微粒的平均粒径大幅减小，其中d3,2与剪切5min和7min两处理组对应数值比较相差不大，但d4,3比之稍大。这可能是由于剪切3min已基本将脂肪微粒分散，但仍有粒度分布不均的问题存在。剪切5min和7min的两处理组间差异并不显著(P＞0.05)，说明此时肉糜中脂肪粒径已接近经典乳状液对分散相直径大小要求。究其原因为：经剪切5～7min后，形成了很小的脂肪微粒，它们分散在基质中，与肌肉蛋白形成了相对稳定的乳状液。

2.2 剪切时间对脂肪微粒粒径分布的影响

表1 剪切时间对肉糜中脂肪粒径大小的影响(x±s,n＝3)Table 1 Effect of chopping time on fat particle size of meat emulsion (x±s,n＝3)

图1 剪切时间对脂肪微粒粒径分布的影响Fig.1 Effect of chopping time on fat particle size distribution of meat emulsion

图1显示的是在不同剪切时间下肉糜中脂肪微粒的粒度分布图，图中横坐标为脂肪微粒的直径大小，纵坐标表示某一粒径的微粒占颗粒群总体积的百分比。这些粒度分布曲线总体上呈“双峰”型，除1min的曲线；而且呈“双峰”型的粒度分布曲线的范围大小也不一样。可以看出，剪切5min和7min条件下的粒度分布曲线范围明显小于剪切3min的粒度分布范围。而分布范围越窄，表明微粒分散程度越小、集中程度越高。因而，剪切5min和7min条件下粒度分布更趋集中。“双峰”曲线的第一峰值均落在1.95μm左右，分别占所在乳状液中颗粒群总体积的4.8%、7.3%和7.8%，说明脂肪微粒出现频率最高的粒径为1.95μm，且脂肪粒径越来越小、尺寸越来越均匀。3条分布曲线上中值粒径分别为6.165、2.923、2.808μm，此值越小反映微粒乳化活性越高。另外，剪切5min和7min粒度分布的平均直径明显小于剪切的粒径平均值，这也反映了剪切5min和7min粒度分布更加集中的特点。

因此，随着剪切时间延长，肉糜中脂肪粒径逐渐变小、粒度分布范围渐变窄，脂肪微粒集中程度增加。在3000r/min剪切速率条件下剪切1min后，肉糜中脂肪的粒度分布呈接近线型分布，但在剪切3、5min和7min后制备的3种肉糜中脂肪的粒度分布都呈双峰分布，通过分析比较得出剪切3min条件下粒度分布与剪切5min和7min两处理组差异明显(P＜0.05)，但后两者之间无明显差异(P＞0.05)。因此可以确定背膘剪切的适宜时间为5min和7min，此时产生的脂肪微粒粒径较小且粒度分布均匀集中，接近经典乳状液对分散相直径大小的要求。

3 讨 论

分散相微粒大小和粒度分布能够影响乳状液的物理化学性质。当乳状液中的所有微粒大小一致时，则单分散乳状液，可以用直径表示微粒大小。但实际食品乳状液中微粒尺寸是分布在一定范围内的，属于多分散乳状液。多分散乳状液特性与微粒尺寸大小和分布特点有关，通常用不同尺寸范围内微粒浓度来表征[11]。在乳状液中，微粒数量通常足够多，尺寸往往被认为是连续的。因而，微粒(或液滴)浓度一般用一定尺寸范围内的体积百分数或粒数百分数表示，而微粒(或液滴)大小一般用平均半径或直径表示。多分散乳状液也可以用单峰、双峰或多峰表示，这主要取决于微粒尺寸分布的峰值数量。目前多利用静态光散射(如激光粒度分析仪)[12-13]来精确地测量和分析乳状液中分散相微粒大小和粒度分布特点。

剪切时间长短能够影响肉糜中盐溶性蛋白的提取量、脂肪微粒大小和粒度分布，从而影响着肉糜乳化稳定性。宾冬梅[14]在研究香肠制作中发现肉斩得越碎，保水性越好。但脂肪颗粒斩拌过小，脂肪表面积急剧增加以至于盐溶性蛋白不能将其完全包裹，香肠在热加工过程中会发生出油出水现象[6]。Alvarez等[9]研究了1750r/min速率条件下不同剪切时间(2、5、8min)对牛肉肉糜乳化稳定性的影响，研究发现剪切5min时肉糜的乳化体系最为稳定。研究结果也表明，背膘在3000r/min剪切速率下剪切5min和7min，脂肪微粒小，粒度分布均匀集中，且无显著性差异，接近经典乳状液对分散相直径大小要求。因此应选择适当的剪切时间，这样肉糜中的脂肪微粒才能被盐溶性蛋白充分包裹[15-16]或被蛋白基质物理镶嵌固定[17-18]，从而使肉糜乳化体系相对稳定。

剪切时间是影响肉糜乳化稳定性和品质特性的重要因素。要想形成良好的肉糜，在实际生产中必须控制好适宜的剪切时间。

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Effect of Chopping Time on Particle Size Distribution in Meat Batters

GAO Fei-fei1，WANG Zhang-gui2，PENG Zeng-qi1,*，JIN Hong-guo1，WANG Rong-rong1，ZHANG Ya-wei1，YAO Yao1
(1. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；2. Department of Biotechnology and Food Science, Bengbu College, Bengbu 233030, China)

In order to form a fine emulsified meat batters, the fat must be cut into particles with appropriate size. Therefore, shear conditions were particularly important to emulsion of meat batters. Too long shearing time can cause the product out of oil and too short shearing time cannot meet the emulsion requirements. In the present study, fresh pork and back fat were used as raw materials and the raw meat was chopped within 1, 3, 5 min and 7 min under the shearing rate of 3000 r/min, respectively. Laser particle size analyzer was used to analyze fat particles size and distribution characterization under different chopping time. The results showed that under the condition of chopping time for 5 min and 7 min, fat particles in meat batters have a smaller size as well as concentrated distribution, and did not revealed significant difference.

meat batter；shear；fat particles；diameter；size distribution

TS251.1

A

1002-6630(2012)05-0074-04

2011-03-09

安徽省高等学校优秀青年人才基金重点项目(2012SQRL214ZD)

高菲菲(1989—)，女，硕士研究生，研究方向为肉品加工与质量控制。E-mail：gaoff505@163.com

*通信作者：彭增起(1956—)，男，教授，博士，研究方向为肉品加工与质量控制。E-mail：pengzengqi@sina.com