抗冻融复配增稠剂的研究及应用

2020-07-21张立峰宋玉伟宁海凤李艳龙

肉类工业 2020年6期

张立峰宋玉伟宁海凤李艳龙

临沂艾德森生物科技有限公司山东临沂 276000

随着人们收入水平的提高和生活节奏的加快，我国速冻行业迅速成长，自20世纪90年代以来，每年产量以超过20%的速度增长，成为食品行业中的新星。其中速冻肉制品因其美味、方便、健康、卫生、营养、实惠等优点更是得到人们的青睐。自2012年全国各类速冻食品行业，逐步进入资本竞争和品牌竞争阶段。

但从目前实际情况来看，得益于地理环境、生产经验等因素，我国速冻肉制品等火锅料制品的生产主要集中于福建、山东等区域，且其占领了行业中大部分的市场份额[1]。

速冻肉制品在冷冻—解冻循环中，普遍存在着产品质量下降的问题。经学者分析，冷冻肉制品在冷冻—解冻循环中，产品质量的变化取决于产品水分含量的变化方式，特别是水分结晶作用。有三个因素对其具有明显影响：(1)产品所经受的温度变化速率，特别是在冷冻时；(2)产品中水分的存在形式；(3)食品的组成成分。

本文立足速冻肉制品行业使用需求，通过合理调整产品中各成分的比例，复配出一款抗冻融性复配增稠剂，提高配方中料水的粘度和吸水性，尽可能使肉制品中的自由水含量最少，并且最大程度地降低较大晶体的生长速度。

此新型抗冻融复配增稠剂将有助于速冻肉制品在冷冻—解冻循环中质量的稳定，很大程度上减少冷冻过程中，冰晶对产品组织结构的破坏，确保产品内部组织结构细腻、均匀。在解冻后能够维持产品结构，降低产品的解冻失水率，防止产品出水收缩，扩展应用领域[2]。

1 材料与方法

1.1 原辅材料与仪器、设备

1.1.1 原辅材料

Iota卡拉胶，凝胶强度≥500g/cm2，临沂艾德森生物科技有限公司；

魔芋胶，粘度≥36 000mPa·s，湖北一致魔芋制品有限公司；

可得然胶，凝胶强度≥500g/cm2，潍坊市海奥斯生物科技有限公司；

刺槐豆胶，河北科隆多生物科技有限公司；

结冷胶，凝胶强度≥1 000g/cm2，新疆阜丰生物科技有限公司；

海藻酸钠，粘度≥650mPa·s，青岛明月海藻集团有限公司；

羧甲基纤维素钠，粘度≥3 000mPa·s，常州市国宇环保科技有限公司；

聚丙烯酸钠，粘度≥3 000mPa·s，明创(河南)工贸有限公司；

黄原胶，粘度≥1 200mPa·s，阜丰集团；

瓜尔胶，粘度≥1 200mPa·s，山东广浦生物科技有限公司；

氯化钾、氯化钙、大豆分离蛋白、色拉油、鸡大胸、鸡腿泥、鸡皮、肥膘、磷酸盐、淀粉、乙基麦芽酚、异抗坏血酸钠、亚硝酸盐、色素、姜粉、蒜粉、胡椒粉、五香粉、香精、盐、糖、味精等。

1.1.2 仪器、设备

质构仪，型号TA-XT plus，英国SMS公司；

恒温恒湿箱，型号CTHI-250B，施都凯仪器设备(上海)有限公司；

电热鼓风干燥箱，型号101-3AB，天津市泰斯特仪器有限公司；

NDJ-1S数字式粘度计，上海衡平仪器仪表厂；

电子天平，型号ML204T，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；

电热恒温水浴锅，型号HSY-28，上海跃进医疗器械有限公司；

低温箱，MDF-U548D-C，松下冷链(大连)有限公司；

烧杯、温度计、斩拌机、蒸箱、绞肉机、滚揉机、打浆机、灌肠机、成型机、速冻柜等。

1.2 烤肠工艺流程

原料修整→原料绞制→搅拌、腌制(添加腌制料水)→一次滚揉(添加乳化物，原料)→二次滚揉(添加淀粉)→灌肠→烘烤糖熏→冷却修剪→袋装→杀菌入库。

1.3 实验方法

1.3.1 料水粘度的测定[3]

将磷酸盐溶于水中，然后称取其它可以溶于水中的配料，溶解，再称取适量抗冻融复配增稠剂，搅拌均匀，取500g于1L烧杯中。然后将烧杯放入(30土1)℃恒温水浴槽恒温，将直流调速翼形搅拌器放入烧杯中，调整好位置，开启搅拌，调整转速在150r/min。连续搅拌10min后，停止搅拌，取出烧杯，马上用4号转子以转速12r/min进行第一次黏度测定。测定完后，将烧杯又放入(30土1)℃恒温水浴槽恒温搅拌。每间隔10min重新测量，直至黏度计读数达到最大值并明显开始下降为止。每次测定时应连续读取3个测定值，并计算平均值，以最大平均值计算粘度。

粘度=500*粘度计读数的最大平均值

1.3.2 产品结构及抗冻融能力测试

以烤肠为实验对象，分空白组和实验组，空白组不加复配增稠剂，实验组按推荐的0.5%添加量添加。做出成品进行速冻，速冻后冷冻保存24h，解冻后进行性能评价。主要评价产品的凝胶强度、破裂韧性及解冻失水率。

(1)产品凝胶强度、破裂韧性的测定[4]。

将解冻后的肠体切割成固定规格(4cm*6cm圆柱体)，放入20℃生化培养箱中恒温静置2～3h，用质构仪测定肠体的凝胶强度和破裂韧性。

测试条件：TMS 12.7mm探头，测试速度0.5mm/s，测试样品形变百分量50%，力量感应元量程50N。

(2)产品解冻失水率的测定。

称取速冻后保存一个月的烤肠质量m1，在室温条件下进行解冻，完全解冻后，擦干肠体表面的水分，称取肠体重量m2，根据下式计算解冻失水率。解冻失水率越低说明产品的保水性越好[5]。

解冻失水率w2=[(m1﹣m2)/m1]*100%

2 结果与分析

2.1 单因素试验对多种增稠剂的初步筛选

2.1.1 不同增稠剂对料水粘度的影响

筛选高粘度添加剂，提高配方中料水的粘度和吸水性，尽可能使肉制品中自由水含量降低[6]，从而改善肉制品在冷冻—解冻循环过程中，出水过多导致质量下降的问题。将iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔胶、可得然胶、结冷胶、刺槐豆胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠，分别按照0.5%的添加量添加到料水中，检测料水粘度，筛选出粘度较高的增稠剂。

表1 不同种类增稠剂对料水粘度的影响Table 1 The effect of different thickeners on the viscosity of feed water

从表1可以看出，iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠可以大大提高料水的粘度，但是聚丙烯酸钠使得料水中有拉丝，故暂时选择iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠为下步试验对象。

2.1.2 不同增稠剂对速冻-解冻后产品保水性的影响

选取上述粘度较高的六种增稠剂，添加量为料陷的0.5%制成料水，分别添加到产品中制成烤肠，速冻24h，然后室温解冻，测定不同增稠剂对产品解冻失水率的影响。解冻失水率越低，保水效果越好。

图1显示，iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、海藻酸钠的解冻失水率均小于5%，明显低于空白，有效改善速冻-解冻后烤肠的保水性；而瓜尔胶、羧甲基纤维素钠的解冻失水率与空白接近，速冻-解冻后的保水性能较差。

2.1.3 不同增稠剂对速冻-解冻后产品结构的影响

将上述筛选的iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、海藻酸钠分别添加到料水中(添加量为料陷的0.5%)，以不添加增稠剂为空白对照，制成烤肠，速冻24h，然后室温解冻，用质构仪测定烤肠的凝胶强度和破裂韧性，选择能改善产品结构的增稠剂(见图2)。

通过测试，魔芋胶对产品凝胶强度、破裂韧性均有较好的改善；iota卡拉胶虽然对提高产品凝胶强度方面影响较小，但是可以大大提高产品的破裂韧性；黄原胶对产品凝胶强度和破裂韧性比空白均有所改善，并且有明显的成本优势；海藻酸钠对产品结构的影响程度和黄原胶相似，但是成本是黄原胶的几倍；综上所述，选择iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶进行整理配方的优化。

2.2 不同添加量对产品解冻失水率的影响

选取iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶三种增稠剂，分别试验不同的添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)对产品解冻失水率的影响，得到每种增稠剂对应的最佳添加量[7]。

图3显示，随着添加量的增大，iota卡拉胶使得产品的解冻失水率越来越小，保水性越来越好，当添加量为0.8%时，解冻失水率最低，继续增大至1%，影响不明显。当魔芋胶的添加量从0.2%逐渐增大至0.6%时，产品解冻失水率越来越小，但当添加量继续增大，解冻失水率反而降低，推测原因是魔芋胶添加量太多导致料水粘度过高，滚揉时不利于料水充分混匀到原料肉中，产品结构受到破坏，使得解冻失水率增大。黄原胶对产品解冻失水率的影响与iota卡拉胶类似，随着添加量增大，解冻失水率越来越小，当添加量为0.8%时基本达到最大，继续提高到1.0%，影响不明显。

通过上面试验，我们得出iota卡拉胶最佳添加量为0.8%、魔芋胶的最佳添加量为0.6%、黄原胶的最佳添加量为0.8%。

2.3 正交实验优化抗冻融复配增稠剂的最佳配比

因为iota卡拉胶与氯化钙结合会形成韧性凝胶，猜想如果配比中添加氯化钙，可能会更加改善产品的结构[8]，所以本实验在单因素的基础上，选择iota卡拉胶、魔芋胶、黄原胶、氯化钙为因素，选择L9(34)正交试验，筛选出抗冻融复配增稠剂的最佳配比。

因为这3种胶体粘度均比较高，所以进行复配使用时，我们使用的复配增稠剂添加量为0.8%，根据2.2的试验数据进行试验方案设计，试验方案及结果见表2、表3。

表2 正交试验因素水平表Table 2 Table of orthogonal test factors

以解冻失水率为试验指标进行分析，结果表明：对烤肠速冻-解冻后保水效果的影响由大到小的顺序为B>C>A>D，说明魔芋胶是影响产品解冻失水率的最主要因素，其次为黄原胶，再次为iota卡拉胶，最后为氯化钙。四者的最佳添加组合为A2B1C3D3，即iota卡拉胶30%、魔芋胶23%、黄原胶32%、氯化钙12%。