阿拉伯胶、瓜尔豆胶复配对鸭血凝胶特性的影响

杨雪松，孙杨赢,*，潘道东,2，曹锦轩，陆 茵，张志强，蔡晓军

（1.宁波大学 浙江省动物蛋白食品精深加工技术重点实验室，浙江 宁波 315211；2.南京师范大学金陵女子学院，江苏 南京 210097）

据国家水禽产业技术体系统计数据显示，我国2013年肉鸭出栏数近30.7亿 羽，按肉鸭加工过程中每只鸭可收集0.1 L的量计算，产生的鸭血可达30.7万 t，是一种非常重要的动物蛋白资源[1]。鸭血固形物含量约10%，固形物中蛋白含量40%，蛋白中含有人体所需要的18 种氨基酸及其他微量元素，其氨基酸总量为80.65%，赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸以及苏氨酸含量均高于联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization，FAO/WHO）的标准模式[2]。鸭血主要是通过制作成血豆腐食用[3]，然而现阶段市场上供应的血豆腐主要是以手工小作坊生产，所得产品质量、均一程度较差，容易出现起孔、碎血、产品不成形等问题[4]。凝胶特性是血液制品重要的功能性质，是形成凝胶制品质构、保水性的基础，而食用胶体具有改善蛋白热诱导凝胶的特性；因此研究食用胶对鸭血制品功能特性的影响，可为合理使用食用胶、提高产品的加工品质和食用品质提供理论和应用指导。

阿拉伯胶一般由D-半乳糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸组成[6]，因其具有增稠，改善乳化稳定性、胶着性等功能而在食品工业方面被广泛应用[7]。瓜尔豆胶是一种非离子型的直链分子，且极易在水中膨胀，在大量羟基的存在下，增加溶液的结合水亲和力从而使其水溶液具有非常高的黏度[8]，在食品中常用作增稠剂及稳定剂等，以改善食品的组织结构、口感和风味，同时降低生产成本、增加经济效应。

本研究在鸭血豆腐基本配方的基础上，将阿拉伯胶与瓜尔豆胶按不同的质量浓度添加到鸭血中，制成鸭血豆腐，探究单一食用胶对鸭血豆腐品质的影响；再将阿拉伯胶与瓜尔豆胶以不同质量比复配，不同质量浓度添加到鸭血中，测定产品的凝胶特性及保水性，并对其微观结构进行分析，研究食用胶对鸭血豆腐凝胶性能的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸭血粉（鸭血由宁波市上畈屠宰场提供，以10 g/L柠檬酸钠抗凝，按照鸭血液与抗凝液体积比100∶1添加混匀，4 ℃运回畜产品加工研究室，立即用100 目筛过滤，真空冷冻干燥成粉，-40 ℃冰箱保存）；瓜尔豆胶（食品级，多糖＞82%、酸不溶物＜2.5%、蛋白质＜5%、1%水，25 ℃放置2 h，黏度＞5 000 mPa·s）、阿拉伯胶（食品级，多糖＞85%、水不溶物＜0.5%、蛋白质＜1%、25%水溶液，25 ℃放置1 h，黏度60～120 mPa·s） 河南豫兴生物科技有限公司；氯化钠、氯化钙、柠檬酸钠、戊二醛、无水乙醇、叔丁醇（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DZF-6050真空干燥箱、DK-8D型电热恒温水槽 上海一恒科学仪器有限公司；CR-400色彩色差计 日本柯尼卡美能达公司；5418R小型台式冷冻离心机 德国Eppendorf公司；TA-XTPlus质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司；Alpha 1-2 LD plus冷冻干燥机德国Christ公司；E-1010真空离子溅射仪、S-3400N扫描电子显微镜 日本Hitachi公司。

1.3 方法

1.3.1 鸭血豆腐的制备

鸭血豆腐的制备参照陈菲[9]、王鹏[10]等的方法，略有改动。称取5.110 0 g鸭血粉，分别加入一定量的食用胶（阿拉伯胶：0.000、0.050、0.100、0.150、0.200 g；瓜尔豆胶：0.000、0.075、0.150、0.225、0.300 g），以40 mL纯水复溶，充分溶解后加入5 mL、1.2 g/100 mL氯化钠溶液，经真空干燥箱抽气后再加入5 mL、3 g/100 mL氯化钙，灌入胶原蛋白肠衣，25 ℃水浴20 min使其自然凝固，形成生血凝胶，然后将生血凝胶置于90 ℃水浴条件下保温20 min，得到鸭血豆腐后立即用冰水混合物冷却20 min，置于4 ℃下保存过夜，测量其凝胶特性。

1.3.2 鸭血豆腐凝胶质构特性的测定

质构剖面分析（texture profile analysis，TPA）测定参照Fan Mingcong等[11]的方法，略有改动。将样品在室温下放置30 min，待样品恢复室温后，剥去肠衣后，用刀将鸭血豆腐切为φ 20 mm×10 mm的圆柱，用TA-XTPlus型号质构仪的TPA模式对样品的硬度、弹性、咀嚼性、回复性等指标进行测定。其参数设定为：探头型号P/50，压缩比50%，测前速率2.0 mm/s，测中速率1.0 mm/s，返回速率5.0 mm/s，两次下压的间隔时间为3 s，触发力5 g，数据攫取速率为200 pps，每组样品测定5 次。

1.3.3 鸭血豆腐保水性的测定

待鸭血豆腐温度达到室温，取1.3 g（精确到0.000 1 g）不同的鸭血产品加入2 mL离心管中，参照朱君等[12]的方法测定其保水性（water-holding capacity，WHC），在4 ℃下10 000×g离心15 min后，先用移液枪吸去可见水分，再用滤纸彻底去除表面水分，称量离心管的质量，然后按下式计算鸭血豆腐保水性，每组样品测量4 次。

式中：m为空离心管的质量/g；m1为离心前离心管+鸭血豆腐的质量/g；m2为去除离心水分后离心管+鸭血豆腐的质量/g。

1.3.4 鸭血豆腐微观结构分析

鸭血豆腐电镜扫描参照Wang Peng等[13]的方法，略有改动。取待测凝胶样品，切成5 mm×2 mm×2 mm的薄片，用体积分数2.5%、pH 7.2的戊二醛于4 ℃浸泡2.0 h进行固定，再用0.1 mol/L、pH 7.2磷酸缓冲液洗涤3 次，每次10 min。然后用体积分数分别为30%、50%、70%、80%、90%的乙醇进行梯度脱水，每次10 min。再用无水乙醇脱水3 次，每次10 min。之后用体积比1∶1的无水乙醇与叔丁醇、纯叔丁醇进行置换各一次，每次15 min。用真空冷冻干燥机对样品进行干燥。采用E-1010真空离子溅射仪镀金，S-3400N扫描电子显微镜观察冻干样品的微观结构。

1.3.5 阿拉伯胶与瓜尔豆胶的复配筛选

设定复配食用胶总添加量为4 g/L，将阿拉伯胶与瓜尔豆胶按不同质量比（m（阿拉伯胶）∶m（瓜尔豆胶）＝1∶9、3∶7、1∶1、7∶3、9∶1）复配添加到鸭血中，研究不同复配比胶体对鸭血豆腐凝胶性能的影响；然后将复配食用胶按m（阿拉伯胶）∶m（瓜尔豆胶）＝7∶3的比例，以不同的添加量（3.0、3.5、4.0 g/L）添加到鸭血中，进一步确定鸭血豆腐中复配食用胶体的最佳添加量。

1.4 统计分析

每个实验重复3 次，实验数据采用SAS 9.1.3软件进行统计分析，显著性差异分析使用Duncan’s Multiple Range Test进行多重比较，采用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同阿拉伯胶与瓜尔豆胶添加量对鸭血豆腐质构特性的影响

表1 不同阿拉伯胶添加量的鸭血豆腐的质构特性Table1 Textural properties of duck blood curd with different concentrations of gumarabic

阿拉伯胶添加量对鸭血豆腐凝胶性能的影响如表1所示，添加阿拉伯胶对鸭血豆腐的硬度、弹性、咀嚼性等凝胶性有极显著提高（P＜0.01），且随着阿拉伯胶添加量增加而增加，在添加量为4 g/L时达到最大值。有研究表明，食用胶的加入增加了体系黏度，使得体系中的分散相相对不容易聚集和凝聚，从而稳定分散体系[14]；此外，胶体还能通过保护、覆盖胶体的作用方式达到稳定乳化的功能，即胶粒被体系吸收后在分散的小球粒或颗粒周围形成覆盖膜层，并将电荷均匀分配给覆膜颗粒使其相互排斥而形成分散的稳定体系[15]。

与对照组相比，在阿拉伯胶添加量为3、4 g/L时，鸭血豆腐的硬度由2 780.31 g分别上升到4 762.95、5 337.43 g，增加了71.31%、91.98%（P＜0.01）。硬度是衡量凝胶强度的主要参数，硬度大表明凝胶的网络结构坚实，抗形变能力强。然而，过度的胶体颗粒会抑制网络交联和扰乱有序凝胶基质的形成，从而降低凝胶强度[16]。食用胶体的加入及随后形成的复合物能够增强在界面的吸附作用并且能在相邻气泡间形成黏弹性的膜[17]，食用胶体自身同样对泡沫稳定性有影响，尤其能够增加体系的黏度从而在聚合物之间形成很高的结合力[18]，进而增强泡沫的稳定性。在阿拉伯胶添加量为4 g/L时，由于食用胶添加量较大，鸭血黏度增加，泡沫稳定性过高，使血液中气泡难以消除，制成的鸭血表面形成一些肉眼可见孔洞，且豆腐黏着性上升到105.07 g·s，过于黏腻，反而使产品的接受度下降。弹性与回复性是赋与产品独特口感的重要特征，不仅在滋味上，而且对产品的外观、贮藏性也有较大的影响。在阿拉伯胶添加量为3 g/L时，鸭血豆腐的弹性与回复性相比于对照组分别增加了3.41%、20%（P＜0.01）。说明阿拉伯胶具有提高鸭血豆腐凝胶性能的作用。

表2 不同瓜尔豆胶添加量的鸭血豆腐的质构特性Table2 Textural properties of duck blood curd with different concentrations of guargum

瓜尔豆胶添加量对鸭血豆腐凝胶性能的影响如表2所示，在瓜尔豆胶添加量为4.5 g/L时，鸭血豆腐凝胶的弹性、内聚性与咀嚼性达到最大值；添加量为6.0 g/L时，其硬度、胶着性、回复性达到最大值。在龙肇[19]研究瓜尔豆胶质量浓度对酪蛋白酸钠乳浊液脂肪部分聚结率的影响时，发现在较高的瓜尔豆胶质量浓度下，酪蛋白和瓜尔豆胶乳浊液混合体系的表观黏度也提高，这将减缓乳浊液滴的运动速率，从而降低脂肪球碰撞频率，使液滴间的聚集或者聚结程度得以降低。在复溶过程中，鸭血粉末空隙中的气体以气泡的形式分散在复溶血液中，瓜尔豆胶加入后，一方面其分散在鸭血蛋白形成的胶体网络结构中，且与血液蛋白质间产生了一定的交互作用，使鸭血凝胶网络结构更加充实，从而表现出产品凝胶强度的增加[20]；另一方面血液蛋白质结构会部分展开与多糖形成复合物，且瓜尔豆胶本身能够添加体系的黏度从而在聚合物之间形成很高的结合力[21]，增强泡沫的稳定性，使鸭血黏度过大急剧增加，食用胶体自身对泡沫稳定性及体系聚合物之间形成很高的结合力增加了复溶血液脱气的难度，疏松的凝胶结构使鸭血凝胶的强度降低，黏着性和接受度下降。与对照组相比，在瓜尔豆胶添加量为4.5 g/L时，鸭血豆腐的硬度、弹性、回复性分别增加了33.21%、8.43%、14.29%（P＜0.01）。说明瓜尔豆胶具有提高鸭血豆腐凝胶性能的作用。

图1 添加不同质量浓度食用胶鸭血豆腐的保水性能Fig.1 Water-holding capacity of duck blood curd with different concentrations of edible gum

蛋白凝胶的保水性是指水化后的蛋白胶体束缚水的能力，主要通过蛋白水合作用和毛细管作用将水分束缚在凝胶网络中，保水性影响食品的色、香、味、营养成分、多汁性、嫩度等感官品质，因此是反映蛋白凝胶稳定性的重要参数[22]。添加与水有较强亲合作用的食用胶体能够增加肉的持水能力，且随着食用胶质量浓度的增加而增加。食用胶的吸水比例可达数十倍，因为食用胶的分子结构中含有强离子性基团，能和游离水形成额外的氢键[15]。同时，热处理过程增加了血液大分子蛋白质之间网络交联，进一步导致大量的水分被锁在凝胶网络系统。

阿拉伯胶与瓜尔豆胶添加量对鸭血豆腐保水性的影响如图1所示，可以看出，未添加食用胶的对照组鸭血豆腐凝胶保水性分别只有51.88%与50.12%，而添加食用胶的各个处理组的凝胶保水性均显著高于对照组，且随着食用胶添加量增加而提高。当阿拉伯胶的添加量分别为3、4 g/L时，鸭血豆腐的凝胶保水性达到59.75%和62.10%，与对照组相比提高了15.17%和19.7%（P＜0.01）。当瓜尔豆胶的添加量分别为4.5、6.0 g/L时，保水性分别达到66.31%和70.01%，与对照组相比提高了32.29%和39.67%（P＜0.01）。说明阿拉伯胶与瓜尔豆胶在增强鸭血豆腐凝胶的保水性方面有明显的增效作用，但过高质量浓度食用胶的添加反而会使得鸭血豆腐凝胶黏腻感增加、气泡难以消除，从而降低其可接受度。因而最终确定阿拉伯胶、瓜尔豆胶单独添加量分别为3.0、4.5 g/L。以上研究结果显示两种食用胶均能显著提高鸭血豆腐的硬度、弹性、回复性等质构特性和保水性能，阿拉伯胶对产品质构特性的影响高于瓜尔豆胶，而瓜尔豆胶对其保水性能的提升更为突出。多糖是一种直链或具有支链的高分子化合物，它们通过分子间缠绕或者通过分子间次级键相互作用[23]在一定的条件下可以得到1+1＞2的协同增效作用，这是多糖之间相互作用的结果[24]。利用这种相互作用，将阿拉伯胶与瓜尔豆胶进行复配后加入鸭血，以期进一步提升鸭血豆腐的品质。

2.2 添加不同复配比食用胶对鸭血豆腐品质的影响

表3 添加不同复配比食用胶的鸭血豆腐的质构特性Table3 Textural properties of duck blood curd with different ratios between gumarabic and guargum

在复配食用胶总添加量为4 g/L时，将阿拉伯胶与瓜尔豆胶按不同质量比（1∶9～9∶1）复配添加到鸭血中，制成鸭血豆腐，其TPA测定结果如表3所示。随着阿拉伯胶在复配胶中质量比的增加，鸭血豆腐在硬度、黏着性、弹性、内聚性、咀嚼性5 个指标上虽无显著差异（P＞0.0 5），但胶着性、回复性差异极显著（P＜0.01）。其中胶着性在m（阿拉伯胶）∶m（瓜尔豆胶）＝7∶3时达到最大值2 746.95，回复性在m（阿拉伯胶）∶m（瓜尔豆胶）＝9∶1时达到最大值0.240。

根据王鹏[10]对全血凝胶产品质构性质的研究，血豆腐机械测定的结果与感官品质高度相关，且根据对其机械指标进行聚类分析的结果，硬度、弹性、回复性及黏着性对鸭血豆腐的品质起关键作用。添加不同复配比食用胶的鸭血豆腐，其硬度均在4 500 g以上，明显高于瓜儿豆胶单独添加时的硬度，其弹性、回复性也均能达到较好的结果。与阿拉伯胶单独添加的鸭血豆腐相比，其黏着性也有所降低。

图2 添加不同复配比食用胶鸭血豆腐的保水性能Fig.2 WHC of duck blood curd with different ratios between gum arabic and guar gum

凝胶体系中水分的保持必须具备两个条件，一是凝胶中有存留水分的空间，凝胶网格结构对水的固定作用是决定保水性好坏的关键。阿拉伯胶具有稳定的乳化性能[25]，鸭血体系中阿拉伯胶的添加有助于各组分均匀、稳定地分散，从而形成稳定有序的凝胶网络结构；二是存在维持水分存留的作用力[10]。增稠性是瓜尔豆胶最主要的性能，具有与大量水分结合的能力。瓜尔豆胶分子中含有的羟基、烷氧基和糖苷键中的氧原子外层均含有SP3杂化轨道，轨道中未共用的孤电子对可以与水分子中带部分正电荷的氢依靠静电引力结合形成氢键，氢键的键合力极强，当这种分子之间的作用力超过瓜尔豆胶分子链节的内聚力时，就会使大分子链舒展，与水结合形成长分子链，溶解分散在水中，形成热力学稳定体系[26]。阿拉伯胶与瓜尔豆胶的复配恰好具备这两个条件，从而使鸭血蛋白结构均匀松散，保水效果增强。在复配食用胶总添加量为4 g/L时，将阿拉伯胶与瓜尔豆胶按不同质量比（1∶9～9∶1）复配添加到鸭血中，制成鸭血豆腐，得到的保水性结果如图2所示。随着阿拉伯胶在复配胶中质量比的增加，鸭血豆腐的保水性在整体上有所增加，且在阿拉伯胶与瓜尔豆胶复配质量比为7∶3时达到最大值70.97%。相比于阿拉伯胶3 g/L、瓜尔豆胶4.5 g/L单独添加时的保水性59.75%、66.31%而言，都有较大幅度的提升。可以看出，两种食用胶的复配表现出了较好的相容性，复配胶的使用并没有降低鸭血豆腐的凝胶性能，反而较瓜尔豆胶单独添加时的硬度有所提高，较好地改善了阿拉伯胶单独添加时的保水性能。结合鸭血豆腐凝胶的TPA结果，最终选定鸭血豆腐中阿拉伯胶与瓜尔豆胶的质量比为7∶3进行后续实验。

2.3 不同添加量复配食用胶对鸭血豆腐品质的影响

表4 不同添加量复配食用胶的鸭血豆腐的质构特性Table4 Textural properties of duck blood curd with different concentrations of gumarabic and guargum mixture

将阿拉伯胶和瓜尔豆胶按质量比7∶3复配，以不同添加量（3.0、3.5、4.0 g/L）添加到鸭血豆腐中，得到的TPA测定结果如表4所示。可以看出，复配胶的添加量对鸭血豆腐除弹性以外的凝胶性能，都有显著影响（P＜0.05）。就TPA测定结果来看，可能由于产品批次不同所造成的质量区别，与不同复配比添加时的质构测定有较大出入，但总体趋势还是比较一致的。复配胶的添加量为3.0 g/L时鸭血豆腐的硬度、胶着性、咀嚼性、回复性均低于其他两组。鸭血中复配胶添加量3.5 g/L和4.0 g/L形成的凝胶相比，鸭血豆腐凝胶的胶着性、咀嚼性、回复性无显著差异，而在黏着性、内聚性上差异显著（P＜0.05）。且硬度在复配胶的添加量为3.5 g/L时，达到最大值4 217.33 g。

图3 不同添加量复配食用胶的鸭血豆腐的保水性能Fig.3 WHC of duck blood curd with different concentrations of gum arabic and guar gum mixture

将阿拉伯胶和瓜尔豆胶按质量比7∶3复配，以不同添加量（3.0、3.5、4.0 g/L）添加到鸭血豆腐中，鸭血豆腐凝胶的保水性如图3所示。可以看出，添加复配食用胶的鸭血豆腐凝胶保水性均在60%以上，远远大于未添加食用胶鸭血豆腐凝胶的保水性能，这是由于阿拉伯胶与瓜尔豆胶为亲水食用胶体，它们本身具有的乳化、增稠特性，会在溶解过程中会吸收大量水分，可以将多余的部分游离水吸收与鸭血中的血浆蛋白一同形成乳化体系[27]。在复配胶的添加量为3.5 g/L时，鸭血豆腐凝胶的保水性达到最大值66.97%。结合其机械指标的测定结果，最终选定复配胶的添加量为3.5 g/L，阿拉伯胶与瓜尔豆胶质量比为7∶3作为鸭血豆腐中复配食用胶的最佳添加量。

2.4 添加不同食用胶对鸭血豆腐品质微观结构的影响

从图4可以清晰地观察到，由鸭血凝胶形成的网络结构，样品中并没有完整的红细胞，可能是由于鸭血经过冷冻干燥以及复溶，使得细胞膜破裂，血细胞内的蛋白游离出来，分散到整个鸭血凝胶体系。在对照组中，凝胶体系是由一些裸露的、大小不同的球形蛋白分子堆积而成的较大团状凝聚，凝胶结构孔洞较少、孔径较小且混乱无序。因此，这种粗糙的、不稳定的网状结构势必导致鸭血豆腐凝胶具有较差的硬度、弹性、保水性以及较差的口感。由于食用胶主要成分为亲水多糖，其溶于水后再经加热即可形成具有较强硬度的凝胶，且亲水多糖与蛋白质在溶解过程相互作用，可使蛋白质更有效地结合在其自身形成的凝胶体系中，形成的三维空间结构更加稳固[28]。凝胶网络越致密、越均匀，网络支架大小越均一，则体系的凝胶强度越高[29]。从整体上看，鸭血中添加食用胶后形成凝胶体系，食用胶与鸭血蛋白相互作用，产生连续的、比较均匀、致密的三维空间网络结构，凝胶网络的比例和空间增加，这种紧密、均一的网状结构，能够有效地保留水分，从而减少了鸭血豆腐的脱水收缩[30]；同时也增强了鸭血豆腐的抗变形能力，使产品的硬度、弹性、回复性极显著提升，赋予鸭血豆腐优质的口感。向鸭血中添加阿拉伯胶与瓜尔豆胶的复配胶体，与对照组相比，形成了更加坚固、致密的网状结构，有很好的伸缩空间。与添加单一食用胶相比，凝胶网络更加致密有序，扫描电子显微镜图中能够明显地观察到蛋白质的交联变得致密、网状结构孔径变小，赋予鸭血豆腐较高的硬度、弹性等，并且有效地提高了鸭血豆腐凝胶的保水性。

图4 不同食用胶添加鸭血豆腐的扫描电子显微镜图Fig.4 Scanning electron microscopic pictures of duck blood curd with different concentrations of edible gum

3 结 论

阿拉伯胶与瓜尔豆胶均能极显著地提高鸭血豆腐的质构特性和保水性能（P＜0.01），但食用胶体添加量过高反而会导致鸭血豆腐硬度等凝胶特性与感官接受度的降低。在阿拉伯胶添加量为3.0 g/L时，阿拉伯胶稳定的乳化性能使鸭血体系各组分之间的相互作用增强，形成了更为稳定、有序的凝胶网络结构；瓜尔豆胶添加量为4.5 g/L时，能够结合大量水分，显著提升鸭血豆腐的保水性性能。当阿拉伯胶与瓜尔豆胶的复配质量比为3∶7，并以3.5 g/L的质量浓度添加到鸭血中时，复配胶体利用多糖间的相互作用，结合了两种多糖的性能，进一步提升了鸭血豆腐的品质。复配胶体处理组的鸭血豆腐的保水性相比未添加胶体对照组的保水性分别提升了29.09%和33.62%，且其硬度、弹性、回复性等指标也有显著提高，赋予产品良好的质构特性。

微观结构观察结果表明食用胶的添加能使鸭血豆腐形成连续、致密的凝胶网络结构，其凝胶性能与保水性都达到较高的水平，且能显著提高消费者的接受水平。因此，可以添加一定量的复配食用胶体以改善鸭血豆腐的凝胶特性。

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