不同添加量氧化马铃薯淀粉对乳化肠品质的影响

周凤超，李禹儒，赵俊梅，姜浩岩，张鹏

(绥化学院 食品与制药工程学院，黑龙江 绥化，152061)

淀粉是肉制品中使用最广泛的添加剂之一，主要是由于淀粉具有很高的膨胀和持水能力，可增强肉制品的凝胶强度、减少肉的用量，同时还能提高肉制品的稳定性[1]。淀粉原料中，马铃薯淀粉(potato starch，PS)常用于肉制品的加工[2]。由于肉制品工业的快速发展以及消费者对肉制品品质的需求，原料淀粉的添加已经不能满足肉制品逐渐提高的产品品质标准，因此改性淀粉在肉制品中逐渐取代了原料淀粉，继承了原料淀粉诸多特性的同时，赋予肉制品天然淀粉所不能提供的诸多功能特性，如耐热性、耐酸性、糊化稳定性、抗老化性和抗剪切性等[3]。

马铃薯淀粉通过氧化处理(oxidation treatment，OT)可以降低其特征性的高黏度和老化特性，使淀粉糊更加透明并具有良好的成膜性，目前已被广泛应用于食品工业中的面团、面包和烘焙食品加工[4]。常用的氧化剂有次氯酸钠和过氧化氢，其中次氯酸钠是商业化生产氧化淀粉最常用的氧化剂[5]。目前，有关氧化马铃薯淀粉应用于食品的研究很多[6-7]，但对考察其凝胶特性和应用于肉制品方面的研究却鲜有报道。

本试验在前一阶段研究的基础上[8]，将具有较强凝胶特性的氧化马铃薯淀粉按照不同添加量添加于乳化肠中，考察了其对乳化肠品质的影响，有效提高了乳化肠的保水保油性，改善了产品的质构和风味，提高了产品的可接受性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料马铃薯淀粉(native potato starch, NPS)、体积分数为0.2%的氧化剂处理的马铃薯淀粉(potato starch treated with 0.2% oxidant, 0.2% OTPS)，实验室自制；猪后腿肉，购自黑龙江北大荒肉业有限公司；Na2HPO4、NaH2PO4等均为国产分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

101-3AB 电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；XT120A 普利塞斯XS系列原装天平，瑞士普利赛斯有限公司；S-3400N扫描电子显微镜，日本日立公司；TA-XT plus型质构分析仪，英国Stable Micro System公司；UMC5斩拌熔融釜，德国Stephan公司；FW12型绞肉机，广东韶关市食品机械厂；GC-3L小型灌肠机，瑞安市鸿飞机械有限公司；应变式无侧限压缩仪，沧州星旺试验仪器有限公司；Mq-20低场核磁共振分析仪，德国布鲁克公司；ZE-6000色差计，日本色电工业株式会社。

1.3 试验方法

1.3.1 乳化肠的制备方法

试验共设6个处理组，处理组名称及原辅料添加量见表1。所有乳化肠均采用相同加工工艺，其制备工艺参考刘迪迪[9]的方法，稍有修改。工艺流程如下：

猪后腿肉去除结缔组织并绞碎 → 加入腌肉料混匀 → 置于4 ℃腌制12 h 以上 → 按配方加入各类脂肪和辅料 → 斩拌乳化 → 灌肠 → 打卡 → 85 ℃ 煮制30 min → 流动水冷却 → 4 ℃冰箱冷藏。

表1 乳化肠配料表Table 1 Ingredients of emulsion sausage

注：辅料(按总肉质量计)淀粉4%、6%、8%(质量分数，下同)，大豆分离蛋白2%，卡拉胶0.6%，冰水50%。

猪后腿肉去除结缔组织后绞碎，加入腌制剂(按瘦肉质量计)：3%盐，1.5%糖，0.01%亚硝酸盐，0.05%异抗坏血酸钠，0.4%复合磷酸钠。搅拌均匀，在4 ℃冰箱下腌制12 h 以上。将腌好的肉在斩拌机斩拌。按表2的配方加入辅料，斩拌30 s，得到肉馅。将肉馅灌入直径26 mm的胶原蛋白肠衣中，保持松紧一致，每根乳化肠长度15 cm，放入85 ℃水浴锅中煮制30 min，将煮制好的乳化肠放入流动水中冷却至室温，肠直径为28 mm左右。擦干表面，4 ℃冰箱贮存待用。所有样品要求在2 d 内测完。

1.3.2 乳化肠蒸煮损失率的测定

乳化肠在煮制前，精确称其重量(M1)，煮制好的乳化肠冷却至常温后，用吸水纸将肠体表面的水和油吸干，再次精确称其重量(M2)，蒸煮损失率可以反映产品的持水持油能力，公式如下：

(1)

1.3.3 总压出汁液

参考CARBALLO等[10]的方法，使用应变式无侧限压缩仪测定。取相同部位1 cm厚的乳化肠称重(M1)，用4层纱布包裹后再用10层滤纸包裹，置于压力仪平台上在69.44 N作用力下作用10 min，去除纱布及滤纸后称重(M2)，总压出汁液率用下式表示：

(2)

1.3.4 乳化肠质构特性测定

从冰箱中取出乳化肠，待温度逐渐回升至室温，将肠衣剥去，用刀将其切成直径28 mm，长20 mm的圆柱体，每组样品选取6段采用质构仪进行质地剖面分析测定。测定指标如下：硬度，黏聚性，黏附性，弹性和咀嚼性。选用P/50探头，测前速度为2.0 mm/s，测试速度为1 mm/s，测后速度为1 mm/s，压缩比为50%，2次激活感应力为5 g，2次下压间隔时间为5.0 s，TPA结果采用stablemicro system软件分析。

1.3.5 乳化肠色差的测定

使用色差计测定乳化肠内部颜色，记录L*值(亮度)、a*值(红度)和b*值(黄度)。

1.3.6 低场核磁共振(LF-NMR)测定乳化肠中水分的动态分布(T2的测定)

将乳化肠切成小块放入核磁玻璃试管中进行测定，每个样品的T2通过CONTIN软件对其进行反演，得出每个样品的T2弛豫时间及相对应的峰面积比A2，分析水分在乳化肠中的分布及运动情况。

1.3.7 扫描电镜微观结构观察

将乳化肠样品取小块，用2.5% pH 7.2的戊二醛溶液固定，固定好的样品切成厚度约为2 mm 的薄片，用0.1 mol/L pH 7.2的磷酸盐缓冲液洗涤3次，每次10 min，接着分别用体积分数50%、70%、80%、90%的乙醇浸泡脱水，每个梯度浸泡10 min，然后再用体积分数100%的乙醇二次脱水2次，每次10 min，最后用无水乙醇与叔丁醇的混合液(体积比为1∶1)置换1次，用叔丁醇置换1次，每次15 min。处理好的样品通过真空冷冻干燥机干燥后，选择截面平缓的样品逐个粘贴在扫描电镜样品台上，表面喷金镀膜后于扫描电镜(scanning electron micrograph，SEM)在放大倍数400倍的条件下观察微观结构，加速电压为5 kV。

1.3.8 乳化肠感官评定

感官评定由10位有经验的教师和学生(男、女各5人)组成的感官评定小组完成。评定人员需从组织形态、弹性、口感、风味和总体可接受性5个方面对乳化肠打分。采用盲评计分方式进行评定，评定人员禁止接触交流，评定之前需用温水漱口。乳化肠去掉肠衣，均切成5 mm厚的薄片，随机编码，用于感官评价，评定标准见表2。

1.3.9 数据统计分析

每个试验重复3次，结果表示为平均值±SD。数据统计分析采用Statistix 8.1(分析软件，St Paul, MN)软件包中Linear Models程序进行，差异显著性(p<0.05)分析使用Tukey HSD程序。采用SigmaPlot 11.0软件作图。

表2 感官评定评分标准Table 2 Standards for sensory evaluation

2 结果与分析

2.1 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠保水保油性的影响

蒸煮损失率和总压出汁液率可以反映乳化肠的保水保油性，同时对产品的组分和风味产生影响(图1)。

图1 NPS和0.2%OTPS对乳化肠蒸煮损失率和总压出汁液率的影响Fig.1 Cooking loss and total expressible fluid of NPS,or 0.2%OTPS注：数据表示为平均值±标准差(n=3)；a～c在同一指标中，相同表示差异不显著(p>0.05)，不同表示差异显著(p<0.05)。

由图1 可知，乳化肠的蒸煮损失率和总压出汁液率均随淀粉含量的增加显著下降(p<0.05)，说明淀粉含量的增加改善了乳化肠的保水保油性，PIETRASIK[11]将改性马铃薯淀粉与磷酸酯淀粉添加到粉碎肉糜蒸煮香肠中得到了同样的结果。相同条件下，添加0.2% OTPS的乳化肠其蒸煮损失率和总压出汁液率相比于添加NPS的乳化肠显著降低，说明添加0.2% OTPS能更好的改善乳化肠的保水保油性。这是因为，0.2% OTPS具有较高的凝胶强度[8]，与肉糜可形成良好的乳化效果，淀粉颗粒均匀的分布于乳化肠中使乳化体系具有更均匀的粒径，且能够充分溶胀填充在蛋白凝胶网络结构内部，从而降低了蒸煮损失。

2.2 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠质构的影响

许多研究报道，肉糜类制品的特性与淀粉的类型和添加量有关[12-13]。由表3可知，添加NPS和0.2% OTPS的乳化肠硬度、黏附性和咀嚼性均随淀粉含量的增加而显著增加(p<0.05)。一些学者也证实了肠类制品中较高的淀粉含量会提高产品的硬度和咀嚼性等[14]，但并不是提高越高越好。相同条件下，添加0.2% OTPS的乳化肠硬度、黏附性和咀嚼性显著高于(p<0.05)添加NPS的乳化肠，说明0.2% OTPS对乳化肠硬度、黏附性和咀嚼性的提升效果显著。淀粉添加量6%(质量分数)的乳化肠，弹性、黏聚性和回复性显著高于添加量4%(质量分数)的乳化肠，但相比于添加量8%的乳化肠无显著变化；相同条件下，添加0.2% OTPS乳化肠的弹性、黏聚性和回复性相比于添加NPS的乳化肠仍表现出显著增加的数值，说明0.2% OTPS对乳化肠弹性、黏聚性和回复性也有显著的提升。

硬度和弹性是反映乳化肠质构特性的2个重要指标，直接影响产品的口感。乳化肠硬度随淀粉添加量的增加显著增加，而弹性在6%和8%添加量(质量分数)时无显著变化，这可能是由于随着添加量的增加，淀粉在乳化肠中逐渐将蛋白质三维空间网络填满，使其结构更加紧密，孔隙更加狭小，虽然硬度呈显著增加趋势，但由于凝胶内部的孔隙已经被填充到一定程度趋于饱和，因此在添加量为6%和8%(质量分数)时，乳化肠弹性并未呈显著增加趋势，同时黏聚性和回复性也出现了同样的变化。乳化肠的黏附性是指乳化肠表面与口、舌和牙等剥离时所需要施加的力，黏附性中的负号表示力的方向，其大小用绝对值表示。0.2% OTPS相比于NPS带有更多的负电荷，在乳化肠中能更好地分布，使乳化肠复合凝胶体系中的淀粉-蛋白产生良好的相互作用[15-16]，形成的乳化肠内部结构均匀，三维网络空间疏松和紧密程度适中，因此表现出较好的黏附性和咀嚼性。

表3 NPS和0.2%OTPS对乳化肠质构的影响Table 3 Effect of NPS and 0.2%OTPS on TPA of emulsion-type sausage

注：对于同一测定指标，字母a～d不同表示差异显著(p<0.05)，相同表示差异不显著(p>0.05)。

2.3 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠内部颜色的影响

肉制品的颜色并不影响产品的营养价值和风味，但会直接关系到商品的价值和消费者的食欲，对产品的可接受性影响较大。乳化肠内部颜色见表4，亮度随淀粉添加量的增加呈显著增加趋势，相同条件下，添加0.2%OTPS的乳化肠的亮度最高(p<0.05)。淀粉本身具有很高的亮度，因此随淀粉添加量的增加乳化肠的亮度显著增加。同时，次氯酸钠氧化处理对淀粉具有漂白作用，则相比于NPS，0.2%OTPS亮度更大，从而使添加0.2%OTPS的乳化肠亮度更高。此外，由于0.2%OTPS带有更多的负电荷[8]，可与肉糜形成更好的乳化效果，使加热融化的脂肪更加均匀地分布在乳化肠内，表现出更多的光反射，使亮度增加。与亮度值的变化相反，红度值和黄度值均随淀粉添加量的增加呈显著降低趋势。相同条件添加0.2%OTPS的乳化肠的红度值和黄度值最低(p<0.05)。

表4 NPS和0.2%OTPS对乳化肠颜色的影响Table 4 Effect of NPS and 0.2%OTPS on color of emulsion-type sausage

注：对于同一测定指标，字母a～d不同表示差异显著(p<0.05)，相同表示差异不显著(p>0.05)。下同。

2.4 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠水分组成及分布的影响

如图2-A和图2-B分别为添加NPS和0.2%OTPS的乳化肠LF-NMR衰减曲线反演后的T2弛豫时间分布。

图2 NPS和0.2%OTPS对乳化肠T2弛豫时间分布的影响Fig.2 Representative distributions of T2 relaxation times of emulsion-type sausage

T2弛豫时间出现的4个峰代表乳化肠中不同组分的水，即T2b：与大分子紧密结合的水；T21：凝胶网络结构内部的水；T22：凝胶网络结构间的水；T23：凝胶体系外的水，分别对应乳化肠中的结合水(T2b)、不易流动水(T21和T22)和自由水(T23)。能够明显地看到，乳化肠T2弛豫时间的T22和T23峰随淀粉添加量的增加均向快弛豫方向移动。说明随淀粉添加量的增加，乳化肠中凝胶体系外的水逐渐向凝胶网络结构中移动，这对提高乳化肠的品质是有利的。

表5 NPS和0.2%OTPS对乳化肠T2 弛豫 时间的影响Table 5 Effects of NPS and 0.2%OTPS on T2 relaxation times of emulsion-type sausage

由表5可知，随着淀粉添加量的增加，乳化肠T2弛豫时间整体呈提前趋势。相同条件下，添加0.2%OTPS的乳化肠T2弛豫时间显著低于(p<0.05)添加NPS的乳化肠。由表6可知，乳化肠中代表结合水的A2b峰面积比无显著差异(p>0.05)均在0.4%～0.5%；而代表不易流动水的A21和A22峰面积比随淀粉添加量的增加呈显著增加趋势，相反，代表自由水的A23峰面积比则呈显著降低(p<0.05)趋势；相同条件下，添加0.2% OTPS的乳化肠A21和A22峰面积比显著高于(p<0.05)添加NPS的乳化肠，而A23弛豫峰面积比则显著低于(p<0.05)添加NPS的乳化肠。乳化肠LF-NMR结果说明：(1)淀粉类型及添加量的多少不影响乳化肠中与大分子紧密结合的水；(2)淀粉添加量的增加能够使乳化肠中的自由水向不易流动水转变，有助于提高乳化肠的品质；(3)添加0.2%OTPS的乳化肠相比于添加NPS的乳化肠能够更好地稳定内部水分，保持良好的持水能力。

表6 NPS和0.2%OTPS对乳化肠T2 弛豫时间 峰面积比(%)的影响Table 6 Effects of NPS and 0.2%OTPS on T2 relaxation times area percentage (%) of emulsion-type sausage

2.5 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠微观结构的影响

乳化肠制备过程中，淀粉颗粒会被肌原纤维蛋白包裹，加热后形成蛋白凝胶的骨架结构，淀粉以填充的形式分散在骨架结构的缝隙中，共同形成乳化肠的内部的质构特性。由图3可以清楚地观察到，随着淀粉添加量的增加，乳化肠的致密程度逐渐增强，表面孔洞逐渐减少。

图3 淀粉种类及含量对乳化肠微观结构的影响(×400)Fig.3 Effects of variety and content of starch on micros-tructure of emulsion-type sausage (×400)

从填充效果来看，添加0.2%OTPS的乳化肠孔隙度明显小于添加NPS的乳化肠，且随淀粉添加量的增加乳化肠表面组织结构更加均匀细腻。淀粉添加量4%(质量分数)时，能够明显地观察到添加NPS的乳化肠表面有蛋白质包裹着的淀粉颗粒，并且淀粉颗粒周围有较大的缝隙，而随淀粉添加量增加这种状况才逐渐减弱，这说明淀粉颗粒未能将蛋白凝胶网络结构的空间充分充填，相互之间形成的作用力弱，在乳化肠煮制完成冷却的过程中蛋白网络中的淀粉发生重结晶，使原来糊化膨胀的淀粉颗粒体积缩小，与周围的蛋白凝胶形成较大的缝隙。而添加0.2% OTPS的乳化肠只在4%添加量时观察到表面有较小的缝隙，之后随淀粉添加量的增加这种状况几乎未观察到。由此可知添加0.2% OTPS的乳化肠具有良好的填充效果，加热时形成稳定、结构均匀、组织细腻的凝胶体系，减少了水分和油滴的析出，这也是其具有较好的持水和持油性的原因。

2.6 原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠感官特性的影响

由表7可知，5项指标中评分最高的均是添加0.2%OTPS的乳化肠，其中6%添加量(质量分数)的弹性、口感、风味以及总体接受性评分最高，8%添加量(质量分数)的组织形态评分最高。这主要是由于0.2%OTPS与肉糜能够形成组织结构更好的乳化肉糜，使肌原纤维蛋白、脂肪及淀粉颗粒在乳化肠中更均匀的分布，受热后形成凝胶的特性更好。乳化肠中淀粉添加量越高组织形态越紧凑和致密，从而使硬度增加，但硬度增加会使乳化肠失去一定的弹性，因此并不是淀粉添加量越高产品感官特性越好。此外，淀粉添加量高会使乳化肠中的风味物质被掩盖，其具有的回生作用也会使产品的口感下降，因此适当的淀粉添加量有利于提高乳化肠的感官特性。根据感官评价结果，乳化肠中适宜添加6%(质量分数)的0.2%OTPS来稳定其结构和提高产品品质。

表7 NPS和0.2%OTPS对乳化肠感官质量的影响Table 7 Effects of NPS and 0.2%OTPS on sensory evaluation of emulsion-type sausages

注：对于同一测定指标，字母a～e不同表示差异显著(p<0.05)，相同表示差异不显著(p>0.05)。

3 结论

试验通过模拟乳化凝胶肉制品的生产工艺，研究不同添加量的原料及氧化马铃薯淀粉对乳化肠品质的影响，结果显示马铃薯淀粉的类型及添加量对乳化肠的持水持油性、质构特性、水分分布、颜色和微观结构均有影响。并根据氧化马铃薯淀粉的特性和其与肌原纤维蛋白的凝胶机理阐明了乳化肠各项指标的变化原因，为乳化凝胶肉制品的制备提供理论依据。研究结果表明，0.2% OTPS添加量为6%(质量分数)时，能够明显改善乳化肠的质构和感官特性，乳化肠总体可接受性最高。