不同盐处理对乳化肉糜的流变性质和凝胶特性的影响

孙迪，邓亚敏，郑多多，许帅强，邵俊花*，刘登勇

1(渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州，121013) 2(中国农业科学院合肥食品营养与健康创新研究院，北京，100193)

乳化肉糜制品，作为肉制品的一个重要组成部分，其生产实质是蛋白质、脂肪、水、盐等成分相互作用的混合物[1-2]，在斩拌操作及热加工过程中通过乳化及凝胶的形成赋予产品良好的质构、口感。实际生产中，斩拌工序不合理、斩拌过程添加的盐类不合适等均会影响乳化效果，并在随后的热加工过程中使产品出现出油、出水、结构松散等质量缺陷，严重影响产品的品质及经济效益[3-5]。

盐类，作为提取盐溶性蛋白质的主要添加成分，可能通过与蛋白质发生作用呈现不同的水合状态进而影响蛋白质的溶胀效果，最终影响最后的乳化情况并在加热后的产品中造成出油、出水等问题[6]。肉制品加工过程中，食盐主要通过溶出肌原纤维蛋白和加强肌原纤维蛋白间的静电排斥力来改善肉制品的组织状态和结构，提高肉制品的持水性[7-8]。溶出的盐溶性蛋白越多，对加工过程中肌动蛋白和肌球蛋白等的交联形成凝胶网络结构越有利，但盐含量过高则可能造成脱水，反而不利于盐溶性蛋白的溶出[9]。磷酸盐主要是通过提高pH值、增加离子强度以及螯合金属离子，提高肉的持水能力，保证其鲜嫩度及原始风味。

蛋白凝胶特性决定肉糜制品的食用品质，包括肉糜制品的硬度、弹性、切片性和产率等。流变特性和保水性研究是制定食品加工工艺设计、食品加工机械和进行产品质量控制的依据[10-12]。斩拌肉糜过程中食盐与磷酸盐以不同方式加入，可能会对蛋白质的提取产生差异，进而影响其后的乳化过程，对产品的持水能力及质构与流变特性造成影响。

本文通过改变斩拌过程中食盐及磷酸盐的添加方式(空白组、食盐组、磷酸盐组、食盐+磷酸盐组)，研究不同盐处理对乳化肉糜的流变性质、色泽、保水性和质构特性的影响，同时对色泽、保水性和质构特性进行相关性分析，以期为肉制品的生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪背最长肌(购于当地大润发超市)，食盐(NaCl)，复合磷酸盐(三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠，质量比1∶1∶1)均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT2i质构仪，英国Stable Micro Systems公司；TJ12-H绞肉机，广东恒联食品机械制有限公司；Stephan-M5低温真空斩拌机，德国Stephan机械有限公司；电磁炉，上海苏泊尔电器有限公司；D-37520温控离心机，德国Sigma公司；Discovery DHR-1流变仪，美国TA仪器公司；SY-1230恒温水浴槽，上海沪粤明科学仪器有限公司；BCD-215KALM海尔立式冷藏柜，青岛海尔股份有限公司；CR-400色彩色差仪，柯盛行杭州仪器有限公司；PL203电子天，平梅特勒-托利多仪器上海有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 肉糜样品及乳化凝胶制备

对经过前处理的猪背最长肌，用孔径为6 mm的绞肉机绞碎得到相应的碎肉，将背膘用刀切碎；按照4种方式：不加食盐与磷酸盐、只加食盐、只加磷酸盐、加食盐+磷酸盐，分别加入预先绞碎的猪背最长肌，其中添加的量为猪背最长肌(600 g)、食盐(30 g)、复合磷酸盐(3 g)，真空高速(3 000 r/min)斩拌1 min，静止2 min；释放真空，向乳化机中加入背膘(300 g)以及1/2冰水(134 g)继续斩拌2 min，静止2 min；再次释放真空，加入剩余冰水，斩拌3 min获得最终的乳化肉糜。

对于不同盐处理方式得到的肉糜(空白组、食盐组、磷酸盐组、食盐+磷酸盐组)，分别从相应斩拌好的肉馅中称取质量约35 g肉糜，置于50 mL带螺旋盖的离心管中，低速(1 800 r/min)4 ℃离心5 min，驱除肉糜中气泡，加盖密封，75 ℃恒温水浴30 min。

1.3.2 色泽的测定

使用CR-400测色色差仪(光源D65，测量直径8 mm)对斩拌好的肉糜进行测定，测定之前先进行校准。方法参照邵俊花等[13]，稍加改动。测量结果选择亮度值(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)作为主要分析参数，每个处理平行测定3次，实验重复3次。

1.3.3 保水性的测定

1.3.3.1 蒸煮损失的测定

对得到的不同盐处理方式的肉糜(空白组、食盐组、磷酸盐组、食盐+磷酸盐组)，分别从相应斩拌好的肉馅中称取质量约35 g肉糜，置于50 mL带螺旋盖的离心管中，称重W1；低速(1 800 r/min)4 ℃离心5 min，驱除肉糜中气泡，加盖密封，75 ℃恒温水浴30 min，取出离心管。倒置1 h冷却。除去流失的汁液后称重W2。测试方法依据SHAO等[14]，稍加改动。

(1)

式中：W1为带盖离心管和肉糜的质量，g；W2为肉糜蒸煮后除去汁液的带盖离心管和肉糜的质量，g。

1.3.3.2 离心损失的测定

沿乳化凝胶的中心部位取质量约10 g的样品，放置于天平上称重W3，用滤纸将肉样包裹好放入50 mL的离心管中(内放入脱脂棉)，按照4 ℃，9 000 r/min的条件离心15 min，取出样品，剥去滤纸，对肉样称重W4，离心前后重量的损失与原肉样重量的百分比即为离心失水率。测试方法参照邵俊花等[13]，稍加改动。

(2)

式中：W3为离心前样品的质量，g；W4为离心后样品的质量，g。

1.3.4 质构特性的测定

测定方法依据SHAO等[14]，稍加改动。将方法1.3.1制得的凝胶静置1 h冷却后取样。将样品处理成直径16 mm、高10 mm的圆柱形样品，备用。

采用质构仪质构剖面分析(texture profile analysis，TPA)程序模块测定乳化凝胶的质构特性。测定指标为硬度(hardness)、弹性(springiness)、黏聚性(cohesiveness)、回复性(resilience)、咀嚼度(chewiness)、胶着度(gumminess)。具体测定参数为：探头P50；测前速率2 mm/s，测中速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，间隔时间5 s，数据收集率200点/s，压缩比50%，触发力5.0 kg，触发类型auto；每组5个平行，重复3次。测试完毕，采用仪器自带的软件Texture Expert Exceed 2.64a内部宏TPA.MAC对测试结果进行处理。

1.3.5 流变特性的测定

采用DHR流变仪对空白组、食盐组、磷酸盐组、食盐+磷酸盐组制得的生肉糜样品，进行静态以及动态流变测试。

(1)静态黏弹性流变测定

采用40 mm平板测试，温度设定15 ℃，选择Flow sweep模式，剪切速率选定10个，分别为2、4、8、16、32、64、128、256、512、1 024 s-1，测试结果以剪切速率变化过程中的黏度变化作为度量。每组设3个平行，实验重复3次。

(2)动态流变测定

采用40 mm平板测试，温度范围设定20～80 ℃，选择Temperature sweep模式，将不同盐处理的肉糜均匀涂布于测试平台，赶走气泡。参数设置依据吴菊清等[15]，稍作修改。测试的具体参数设定为：频率0.1 Hz，应变2%，夹缝间距1 mm，起始温度20 ℃，升温速率3 ℃/min，终止温度80 ℃。每组设3个平行，实验重复3次。测试指标为储能模量(G′)、损耗模量(G″)和相位角(Tanδ)。

1.3.6 数据分析

使用SPSS 19.0对数据进行统计分析，方差分析采用单因素ANOVA分析，对数据进行正态分布检验，符合正态分布的多重比较采用LSD法，不符合正态分布的用Tamhane,s-T2(M)检验，差异显著性为p<0.05。作图采用Sigmaplot 12.0软件。

2 结果与讨论

2.1 不同盐处理对乳化肉糜色泽特性的影响

不同盐处理组的乳化肉糜颜色结果如图1所示，空白组、食盐组、磷酸盐和食盐+磷酸盐组间的黄度值(b*)无显著差异(p> 0.05)，可能与斩拌之后的短时间内乳化肉糜蛋白质的氧化程度不严重有关[13]。而对于红度值(a*)，食盐+磷酸盐组显著(p<0.05)高于其他处理组。由于空白处理中被蛋白质结合疏松的表层自由水含量相对较高，增加了光的散射能力，造成亮度值较大，并在随后的热加工过程中表现出严重的汁液流失现象。相对于空白组，其他3组处理均显著降低了乳化肉糜的亮度值(L*)，尤其单独添加食盐处理组的L*值也显著(p<0.05)低于磷酸盐组与食盐+磷酸盐组，而这2组之间无显著差异(p>0.05)。一方面可能是因为蛋白质的提取情况不同造成了此差异的出现。YOUSSEF等[16]发现，随着蛋白质水平的提高，乳化肉糜的亮度值下降。另一方面，亮度值也与肉糜的蒸煮损失存在显著相关性[14]，蒸煮损失的多少反映肉糜的系水力情况。

图1 食盐和磷酸盐对肉糜色差的影响Fig.1 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat colour

2.2 不同盐处理对乳化肉糜稳定性的影响

肉的保水性通常指肉在冻结、冷藏、解冻、腌制、绞碎、斩拌及加热等贮存加工过程中，对于肉自身的水分及添加到肉中的水分的保持能力[17]。持水性的高低直接关系到肉制品的质地、嫩度、切片性、弹性、口感和成品率等项质量指标和经济指标。决定肌肉持水性能的物质是肌肉中的结构蛋白质，并且主要是肌球蛋白。肌球蛋白数量多少和存在状态对肌肉持水性起关键作用，宰前因素、宰后因素、盐类等对肌肉持水性产生影响[18]。如图2所示，对乳化肉糜凝胶保水性的情况进行蒸煮损失及离心损失测定，结果发现：盐类的添加对保水性有一定的影响作用，而且3%的食盐与0.3%的复合磷酸盐的混合使用对保水性的效果最好，与其他3组相比具有显著的差异性(p<0.05)，表明了两者发挥了协同作用，这与JOHNSEN等[19]的部分研究内容有一定的相似性。由离心损失结果可知，3个盐处理组均显著低于空白，3组之间差异并不显著(p>0.05)。

图2 食盐和磷酸盐对乳化凝胶保水性的影响Fig.2 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat gel water holding capacities

通过对乳化肉糜加热，可推测乳化肉糜凝胶的稳定性，而凝胶稳定性决定产品的蒸煮得率以及感官特性等其他的产品品质[20]。刘泽龙[21]也表示盐(如NaCl，KCl)与磷酸盐(如焦磷酸，三聚磷酸)配合使用可以起到有效降低肉的蒸煮损失的作用。食盐的加入提高了肉糜中盐溶性蛋白的溶解度，大量的肌球蛋白或肌动蛋白包裹在脂肪微粒表面，形成一层较厚的蛋白膜，增强了肉糜的乳化稳定性与凝胶特性[22]。磷酸盐与食盐结合使用可以提高肌球蛋白的提取和产品吸收水分的能力。其中，吸水能力的提高一方面因为磷酸盐添加后使pH和离子强度有所提高，但更主要的是辅助食盐解聚粗丝以及解离肌动球蛋白[23]。另外，由磷酸盐单独添加后的蒸煮损失结果发现，磷酸盐单独加入并没有显著提高肉糜系水力，说明磷酸盐强持水性的作用特点需要食盐共同添加才会得以体现。对加热后的乳化肉糜进一步离心的结果也证明：盐类的添加有助于蛋白质束缚水分强度的提高。

2.3 不同盐处理对乳化肉糜质构特性的影响

由表1结果可知，对于硬度、胶着度和咀嚼度3个指标，4组处理均呈现以下趋势：食盐组与食盐+磷酸盐组处理之间无显著差异(p>0.05)，但二者均显著(p<0.05)高于另外2组，而另外2组之间没有显著差异；对于黏聚性和回复性，食盐+磷酸盐组显著(p<0.05)高于食盐组，二者均显著(p<0.05)高于空白与磷酸盐组，而空白与磷酸盐组之间仍无显著差异(p>0.05)；对于弹性，食盐组与食盐+磷酸盐组没有显著差异(p>0.05)，但均显著(p<0.05)高于磷酸盐组，而磷酸盐组与空白组没有显著差异。

表1 食盐和磷酸盐对乳化凝胶质构特性的影响Table 1 Effect of NaCl and phosphates on the emulsified meat gel textural properties

注：同一列肩标不同者差异显著(p<0.05)。

食盐+磷酸盐组与食盐组呈现弹性较好、凝胶剖面结构紧凑的质构特点，与之前的蒸煮损失较低的原因有关，而磷酸盐组与空白组对照因在加热过程中汁液流失情况严重，因此造成较差的质构。产品的最终质构品质与蛋白质的含量有直接的关联性[14]，空白组因没有添加任何盐类，瘦肉中的盐溶蛋白没有得到充分的提取，影响到加热过程中凝胶网络的形成，导致弹性、咀嚼度等较差[24]。相关性分析显示乳化肉糜的蒸煮损失与其质构特性参数包括弹性、黏聚性、回复性、硬度、胶着度和咀嚼度均呈极显著(p<0.01)的负相关，表明较低的蒸煮损失情况下，乳化肉糜的质构相关指标才相对较高。

2.4 乳化肉糜静态流变

作为猪肉糜流变特性参数之一，黏度是由于猪肉糜中的蛋白质、脂肪分子与水分子以及其他分子之间的内聚力引起的阻滞猪肉糜流动和变形的物理特性[25]。猪肉经历绞碎至加盐、加水及加脂肪的完整斩拌之后，由图3的静态黏度结果可以发现：随着剪切速率的增加，所有乳化肉糜处理的黏度均呈现逐渐下降趋势，表现为剪切稀化，显现假塑性流体的性质。肉糜中蛋白质、水等分子承受应力时，分子之间的缠结点会被解开，同时沿着流动的方向呈规则排列，所以使得黏度降低。且缠结点被解开和大分子的规则排列程度是随着剪切速率的增加而加大的，因此黏度逐渐降低[26]。低剪切速率下，4组处理肉糜的黏度变化按照：食盐组>食盐+磷酸盐组>磷酸盐组>空白组的规律变化，即4组处理的乳化肉糜中蛋白质、水分子之间的结合程度以及内聚力强度依次下降。在本实验中4组处理出现的黏度差异，可归因于盐的类型对于乳化肉糜黏度的影响不同，其中食盐的影响明显大于磷酸盐的作用。

图3 剪切速率对乳化肉糜黏度的影响Fig.3 Effect of shearing rate on the viscosity of emulsified meat

2.5 乳化肉糜动态流变

肌原纤维蛋白受热凝胶化是一个不稳定的动态流变过程，同时伴随着蛋白解链、变性和凝聚等物化反应的发生[27]。动态流变主要是在小幅振荡中施加应力，通过样品对此应力反馈出的G′(储能模量)、G″(损耗模量)等特征指标来反映凝胶的黏弹性质[28]。G′表征凝胶体系的弹性特征，值越大代表着乳化凝胶的弹性能力好；G″表征凝胶体系的黏性特征；相位角Tanδ是损耗模量与储能模量的比值，表征的是凝胶的总体黏弹性特征，其值越高表明弹性越低或者黏性越大。在动力学加热过程中G′和G″及Tanδ的变化可表明肌球蛋白相互聚集速率的变化，反映蛋白结构解折叠和随后凝集的不同时期[29]。

由图4可知，乳化肉糜在经历热加工过程中，黏性模量G″总体呈现先下降后上升的趋势。空白组与磷酸盐组G″在44 ℃达到最低值，44 ℃后缓慢上升至最大值后保持不变，不同于空白组的一点，磷酸盐组乳化肉糜在凝胶形成后黏性达到最高后，在68 ℃左右又有下降趋势。食盐组与食盐+磷酸盐组G″在56 ℃达到最低值，而后稳步上升至最大值后逐渐趋于平稳趋势。结合图5所示的各组乳化肉糜相位角的变化情况，4组乳化肉糜Tanδ值较高，即乳化肉糜整体黏弹性较好。对比4组进行分析，空白组乳化肉糜Tanδ一直下降，即黏性特征一直没有明显增加过程；食盐组在31～40 ℃温度范围时黏度特征升高趋势优于弹性特征，磷酸盐组在38～48 ℃温度范围时糜黏度特征升高趋势优于弹性特征。但由图5可以看出，各组乳化肉糜由溶胶向凝胶转变的过程中，相位角Tanδ的值都小于1，即每个处理的损耗模量G″都小于贮能模量G′，说明各处理组的弹性特征很好，但仍属于弱黏弹性凝胶，这些弹性特征特性又类似于固体。

图4 温度对乳化肉糜黏性模量G″的影响Fig.4 Effect of temperature on the loss modulus of emulsified meat

图5 温度对乳化肉糜相位角Tanδ的影响Fig.5 Effect of temperature on the Tanδ of emulsified meat

2.6 相关性分析

对乳化肉糜的保水性、颜色及乳化凝胶的质构分别进行相关分析。乳化肉糜凝胶质构参数中全部与蒸煮损失具有相关性，均呈显著的负相关(p<0.01)，即蒸煮损失越小，硬度、胶着度、黏聚性和回复性越高；硬度与乳化肉糜亮度值L*呈显著的负相关(R=-0.360，p<0.05)。而红度值a*与除弹性(p>0.05)之外的乳化肉糜凝胶质构参数具有相关性，均成极显著的正相关(p<0.01)，即红度值a*越大则可能表现为硬度、胶着度、黏聚性和回复性越高；与蒸煮损失呈极显著的负相关(R=-0.691，p<0.01)，即红度值a*越大则蒸煮损失越小。黄度值b*与蒸煮损失呈显著的负相关(R=-424，p<0.05)，即黄度值b*越大则蒸煮损失越小。由此可见，食盐与磷酸盐添加方式的不同对蛋白质的提取产生差异，进而对产品的持水能力及质构特性造成显著或极显著的影响。

表2 乳化肉糜保水性及品质的相关性分析Table 2 Correlation analysis of raw meat batter water retention and meat quality

注：*表示在 0.05 水平(双侧)上显著相关， **表示在 0.01 水平(双侧)上显著相关。

3 结论

结合肉糜凝胶特性、保水性及质构变化分析发现：食盐及磷酸盐的添加对乳化肉糜的黄度值(b*)无显著影响，使亮度值(L*)显著降低，而红度值(a*)在二者共同添加下明显增加。食盐与磷酸盐共同添加，二者发挥协同作用使凝胶呈现较高的保水性与质构特性；磷酸盐单独加入不能显著提高乳化肉糜的系水力，且对肉糜凝胶的质构起到劣化作用；食盐组对乳化肉糜黏度的影响高于其他处理组，即食盐组乳化肉糜中蛋白质、水分子之间的结合程度以及内聚力强度较强。食盐与磷酸盐组相位角较高，说明食盐与磷酸盐在肉糜蛋白质与水分、脂肪相互作用中发挥出明显的协同作用。因此，实际生产过程中选用适当的盐添加方式，可以有效提高乳化型肉制品的部分品质特性，降低汁液流失和质量劣变的发生率。