植物多糖在低盐低脂肉制品中的应用

任晶晶 王茜茜 潘琼 余霞 陈从贵

摘 要：食用高盐高脂肉制品不利于人体健康，低盐低脂已成为肉制品发展趋势。植物多糖是一种天然的高分子化合物，将其添加到肉制品中可以改变肉体系的凝胶、持水、乳化能力等特性，提高肉制品品质（质构、保水性等）、改善感官品质、促进健康等。本文系统总结和归纳植物多糖在肉制品中的应用研究现状，梳理植物多糖在肉类工业中的应用前景，以期为肉类工业中更好地应用植物多糖提供理论指导。

关键词：植物多糖;肉制品;低盐低脂;品质特性;健康功能

Abstract： Eating high-salt and high-fat meat products is not conducive to human health. Therefore， developing low-salt and low-fat meat products has become a new trend. Plant polysaccharides， a class of natural macromolecular compounds， can change the gelling， water retention and emulsifying characteristics， and thus improve the texture and water-holding capacity， and sensory quality and promote human health when added to meat products. In this paper， the current status of the application of plant polysaccharides in meat products is systematically summarized， and an outlook on future trends is presented， in order to provide theoretical guidance for more extensive application of plant polysaccharides in the meat industry.

Keywords： plant polysaccharides; meat products; low-salt and low-fat; quality characteristics; health-benefiting functions

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200824-207

中图分类号：TS251.5                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2020）09-0074-07

引文格式：

任晶晶， 王茜茜， 潘琼， 等. 植物多糖在低盐低脂肉制品中的应用[J]. 肉类研究， 2020， 34（9）： 74-80. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200824-207.    http：//www.rlyj.net.cn

REN Jingjing， WANG Xixi， PAN Qiong， et al. Application of plant polysaccharides in low-salt and low-fat meat products[J]. Meat Research， 2020， 34（9）： 74-80. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20200824-207.    http：//www.rlyj.net.cn

我国是世界上肉类产品生产和消费最多的国家。肉和肉制品对人类健康具有重要影响。肉制品中过量的盐、脂肪及其热加工的衍生物与肥胖、心脏病、癌症等多种疾病相关[1-2]，对人体健康构成潜在风险。然而，单纯减少肉制品中的盐和脂肪含量，会给产品风味、质构和口感等品质特性带来负面影响，使产品变硬、汁液感差、风味和蒸煮性能劣变等[3]。随着社会经济的发展，人类追求合理膳食、低盐低脂饮食和健康饮食的热情激增，肉制品的低盐化、低脂化、功能化等已成为肉品工业研究的重点和难点。

植物多糖作为植物体内的天然组分，除了具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗菌、抗病毒、保护肝脏等生理作用[4-5]以外，還具有特定的食用品质和理化特性，例如，植物多糖是可溶性膳食纤维的良好来源，通过蛋白质-多糖相互作用稳定加工类食品的结构[6]，影响食物蛋白溶解、凝胶和乳化能力等功能特性，并由此调控各类凝胶食品的质构与功能[7-8]。肉制品和植物多糖的有机结合可以弥补肉制品减盐减脂带来的品质和风味改变，对开发健康肉制品和功能肉制品具有重要意义。植物多糖应用于肉制品的探索近年来已逐渐成为研究热点，未来的发展空间仍然很大。本文系统总结植物多糖在肉制品中的应用研究现状，并展望了未来的应用研究和发展方向。

1 植物多糖对低盐低脂肉制品质构和保水性的影响

如今，国际科学界把多糖研究视作生命科学的前沿领域，甚至提出21世纪是多糖的世纪[9]。多糖是地球上最丰富的高分子质量长链亲水聚合物。大多数食物多糖来源于植物（陆生植物、海藻）[10]。而实际应用于肉制品的多糖大致分为淀粉多糖和非淀粉多糖（包括纤维素、半纤维素、麸皮等）两类，其中淀粉类多糖在植物中含量最多，且在肉类加工中应用最广泛。

1.1 植物多糖对低盐低脂肉制品质构的影响

多数植物多糖可以通过降低表面张力、增加黏度、阻止相分离，从而保持肉体系的稳定，弥补减盐减脂带来的质构变化[11-12]。

食盐对基质中水和脂肪的结合具有重要作用，减少食盐含量会削弱水和脂肪的结合作用，增加蒸煮损失，降低产品硬度和弹性[13]。在低钠盐肉制品中，淀粉类多糖的使用比食盐添加水平对质构的影响更大，且含有植物多糖的肉糜在热加工过程中，蛋白质与多糖之间的氢键和疏水键作用增强，从而提高肉蛋白的凝胶性，改善肉制品质构[14-16]。马铃薯淀粉通过影响低钠盐猪肉香肠的杨氏模量和断裂应变，进而增加其硬度和弹性[17]。

植物多糖在低脂产品中的应用更为广泛。多种淀粉多糖[18-20]相继应用于低脂肉制品中，显著改善了产品的硬度和弹性等。近年来，随着研究的推进，非淀粉多糖应用于低脂肉制品的研究逐渐受到关注，如羧甲基纤维素[21]、阿魏酸阿拉伯木聚糖[22]、麦麸[23]等。非淀粉多糖性质不同，对肉制品质构的改变也显示出较大差异。例如，Herrera-Balandrano等[22]在低脂法兰克福香肠中添加阿魏酸阿拉伯木聚糖，结果显示，香肠的硬度、弹性等均得到改善;而Chang等[23]将黑麦麸添加到低脂法兰克福香肠中，虽然增加了香肠的弹性，却降低了香肠的剪切力和硬度。

1.2 植物多糖对低盐低脂肉制品保水性的影响

在肉类加工中，持水能力反映了蛋白质吸收水分并将水分保留在蛋白质组织中的能力[24]。加热过程中，肉蛋白受热聚合形成凝胶网络，赋予肉制品相应的保水性，保水性对稳定肉制品质量具有至关重要的作用。减少盐和脂肪的使用量，会显著降低肉制品的保水性[25]。而添加其他保水组分，可以补偿这种水结合力的降低。植物多糖作为一种碳水化合物，在水介质中受热时会与蛋白质发生作用而结合大量水分，形成凝胶，增加肉制品的保水性[17，26]。目前，植物多糖影响肉制品保水性的机理主要有两方面：一是物化结合原理，多糖颗粒在受热过程中，其分子结构中的大量羟基通过氢键作用和疏水作用等吸水溶胀[6，27]，进而增加肉制品的持水性;二是阻滞原理，多糖与蛋白质受热形成密实、均匀的凝胶网络结构，将水分子截留在凝胶网络中，阻滞了水分子的迁移和渗出[28-29]，从而提高肉制品的持水性。

钠盐添加量会影响肌原纤维蛋白（如肌球蛋白和肌动蛋白）的溶解度，从而间接影响肉制品的保水能力[30]。

淀粉类多糖对低钠盐肉制品保水性影响显著。Grossi等[17]将淀粉添加到低钠盐香肠中，发现加入淀粉的低钠盐香肠与高盐香肠的保水能力无显著差异，并认为淀粉颗粒可以作为凝胶基质的填料，吸收水分膨胀后，会显著增加凝胶的持水能力[31-32]。有学者在淀粉分子链上引入乙酞基和交联键制成乙酞化二淀粉磷酸酯，并應用于肉制品中，不仅提高了淀粉自身的亲水能力，也增强了热糊化后的网络结构，形成更稳定的体系[33-34]。

肉制品中脂肪含量也会影响水的结合能力，降低肉制品中的脂肪含量会直接导致产品韧性变差、可接受度降低[35]。Khalil[36]、Cierach[37]等将淀粉类多糖应用于低脂肉制品中，均可显著改善低脂肉制品持水性。对于非淀粉多糖，有学者将菊粉和黑麦麸应用于低脂肉制品中，结果表明，菊粉可以显著增加低脂牛肉饼的持水性[38]。但是，黑麦麸在不同产品中表现出不同的保水性。例如，黑麦麸添加至乳化类肉制品（香肠）内，麦麸和肉蛋白形成的网络结构可以提高肉制品保水能力;而将其应用在肉丁类产品（肉丸）中，却直接导致产品保水能力下降[39]。可见，肉制品种类不同，麦麸的应用效果有差异，值得进一步研究。

单一植物多糖的使用效果存在局限性。为此，人们开始关注植物多糖与其他组分（多糖、胶体和蛋白等）的复配使用[40]，以进一步改善使用效果。例如，Vasquez等[41]使用最佳混合模型系统，考察β-葡聚糖、淀粉和角叉菜胶混合使用对肉制品质构的影响，结果表明，β-葡聚糖和淀粉含量较高的样品硬度和弹性较大、蒸煮损失较小。袁晓龙等[42]将变性淀粉、大豆分离蛋白和卡拉胶添加到脂肪含量8%的低脂香肠中，当变性淀粉添加量2%、大豆分离蛋白3%、卡拉胶0.4%时，低脂香肠的质构、保水性较好。其原因可能在于：植物多糖与肌原纤维蛋白之间的相互作用促进了紧密三维空间网络结构的形成，从而改善了肉的质构和保水性[43]。此外，有学者评估一种非淀粉多糖的混合物（羧甲基纤维素、角叉菜胶、大豆分离蛋白等）对低钠盐低脂法兰克福香肠品质特性的影响，结果表明，混合物对法兰克福香肠的黏度、蒸煮损失、保水能力、乳液稳定性和硬度均具有显著改善作用[44]。

许多研究结果已经证实，植物多糖对低钠盐低脂肉制品品质具有改善作用。但仍存在一些值得深入探究的问题。例如，非淀粉多糖对低钠盐肉制品品质影响的内在机制尚不清晰，各类植物多糖与其他组分（多糖、胶体、蛋白等）的协同作用及其机理尚不明确。

2 植物多糖对低盐低脂肉制品感官品质和风味的影响

2.1 植物多糖对低盐低脂肉制品感官品质的影响

肉类的颜色是影响消费者接受度的主要产品属性之一。肉制品的色泽主要受肉色素、肉蛋白结构及其因加工技术引起的变性程度等影响[45]，在肉糜类制品中，颜色还受脂肪含量、脂肪球大小、水分含量及产品切割面均匀性的影响[27]。植物多糖对肉制品色泽、口感等感官品质有重要影响[46]。

对于低钠盐肉制品体系，Grossi等[17]研究表明，低钠盐香肠的红度值（a*）随淀粉多糖和非淀粉多糖（纤维类）含量的增加而降低，亮度值（L*）随淀粉多糖和非淀粉多糖（纤维类）含量的增加而增加，并推测这种现象可能源于水分含量和基质变化，即在肉糜中添加淀粉或纤维会提高保水性，而增加的水分和添加的非肉类成分（淀粉和纤维）会对肉类色素和结构蛋白产生稀释作用，增强光的反射强度，从而提高产品L*。Lim等[44]将多糖-蛋白混合物（羧甲基纤维素、角叉菜胶、分离大豆蛋白等）应用于低盐低脂法兰克福香肠中，通过感官评价发现这种多糖复合物可以改善法兰克福香肠的嫩度和多汁性等感官特性，但对色泽无显著影响。

对于低脂肉制品体系，玉米淀粉[36]和变性淀粉[47]会降低产品的a*，提高L*，并对产品的多汁性和嫩度有改善作用;灵芝多糖（添加量4.0%～8.0%）也可以改善低脂肉制品的色泽和感官品质[48];宋小叶等[49]将菊粉添加到低脂羊肉乳化香肠中，研究发现，添加菊粉组的a*和感官评分随菊粉添加量的增加而增大，菊粉添加量6%时，低脂羊肉乳化香肠的色泽和感官品质最好，且总体可接受度优于高脂组;Furlan等[50]将菊粉应用于低脂肉糜中，结果表明，在色泽和感官品质方面，添加菊粉的低脂肉糜组与高脂对照组无显著差异。

现有研究表明，植物多糖会影响肉制品的色泽等感官品质，但尚未得到较为一致的研究结果。一些粗多糖本身的色泽、多糖组分经热加工产生的降解物色泽、多糖与肉制品体系中其他组分结合形成的呈色物质等，都可能影响肉制品的色泽。针对不同植物多糖与肉制品结合对肉制品色泽、感官品质等的影响规律和内在机制研究，还需继续关注。

2.2 植物多糖对低盐低脂肉制品风味的影响

挥发性风味分子是食品中的一类呈味物质，主要包括烃、醇、酯、酚、胺、硫化物和硫醇等[51]。研究发现，植物多糖与脂肪相似，在低脂肉制品中可作为脂溶性风味物质的载体，起到缓释和稳定风味的作用[52]。植物多糖对挥发性风味化合物的缓释机理主要有2 种：一是封装与控制释放机制，植物多糖作为亲水性的高分子，与食物中的蛋白质、水通过一定的化学或物理交联作用形成生物聚合物，而带相反电荷的聚合物又可以结合形成三维网络结构，这种网络结构可实现对风味分子的封装和控制释放[53];二是黏附和黏膜吸附释放作用，植物多糖由于具有一定的黏度和黏膜黏附性[54]，而食品的黏性会延迟食品风味感知和风味化合物的释放[52]，加之风味分子与人体口腔黏膜之间的相互作用也会增强食物中呈味物质香气的持久性[55-56]，二者的共同作用形成了挥发性风味化合物的缓释效果。可见，选择合适的植物多糖可以有效补偿低盐低脂肉制品的风味损失。

淀粉类多糖和羧甲基纤维素在低钠盐低脂肉体系中具有风味补偿作用。Ruusunen等[57]将羧甲基纤维素、卡拉胶和柠檬酸钠复配后加入到低钠盐香肠中，结果表明，加入的复配物可以显著增强低钠盐（NaCl含量低于1.4%）香肠的咸味，进而增强产品的风味强度。

Matulis等[58]也研究发现，在低钠盐（NaCl含量1.3%）条件下，法兰克福香肠的风味强度会随着角叉菜胶和脂肪含量的增加而增加。

脂肪对肉制品风味具有重要影响作用，除了体现在脂肪自身的风味上，还会影响风味化合物的释放。肉制品中的脂溶性风味物质在咀嚼过程中逐渐释放，进而延长风味保留时间[59-60]。而减少脂肪含量会破坏这种缓释功能，且随着脂肪含量的下降，肉制品的苦味、酸味等會变得明显[61]，对肉制品风味产生严重的负面影响。为了弥补低脂肉制品的风味损失，有学者尝试将淀粉类多糖应用于低脂牛肉饼中，发现低脂组与对照组（高脂组）的风味强度无显著差异[36];Hughes等[62]将木薯淀粉应用于法兰克福香肠中，发现木薯淀粉也可以增强法兰克福香肠的总体风味强度。

由此可见，淀粉类多糖可以通过缓释作用增强肉制品风味强度，但有关非淀粉多糖与肉制品风味影响的关系研究报道相对较少。基于风味对肉制品质量和消费者选择食品的重要影响作用，深化植物多糖与风味影响的关系及作用机制研究十分必要。

3 植物多糖对低盐低脂肉制品促进健康的作用

植物多糖可以通过影响其他物质的吸收代谢以及在结肠内发酵产生的次生产物，发挥抗肿瘤、抗炎、提高机体免疫功能等生理功能[63]。人体不能产生某些植物多糖的降解酶，导致这些植物多糖不能在小肠内消化，而在大肠的厌氧环境下，多糖可通过微生物作用水解成低聚寡糖和单糖，进而产生大量的短链脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），主要包括乙酸、丙酸和丁酸。SCFA在机体中参与代谢、为机体提供能量、维持机体健康[64-65]。SCFA能通过激活肝脏和肌肉细胞内酶的活性，调控体内脂肪酸的合成、氧化及脂质分解的平衡[66]。

在动物模型中研究发现，SCFA能降低动物血液中的胆固醇含量[67]，其中丙酸能有效抑制干细胞内胆固醇的合成[68]，继而影响脂质代谢。

淀粉类多糖的生理功能主要受淀粉结构的影响，高直链淀粉分子具有高度有序的结构，在大肠中被微生物降解的速率相对较慢，其中抗性淀粉是一种典型的高直链结构多糖，现已证实抗性淀粉对肠道健康具有促进作用[69-70]。Toden等[71]将抗性淀粉和熟肉（牛肉和鸡肉）一同饲喂大鼠，研究发现，抗性淀粉会引起大鼠盲肠和粪便中苯酚和甲酚含量的降低，并增加大肠中SCFA的含量，说明抗性淀粉可以保护食肉导致的大鼠结肠DNA损伤。为研究抗性淀粉生理功能在熟肉制品中的保留情况，Wang Xixi等[72]设计了相关实验，研究发现，添加抗性淀粉能够促进低温肉制品中蛋白质的水解，形成大量游离氨基酸，显著减小消化物粒径，酸化肠道环境，抑制肠道中有害细菌酶的活性，改善小鼠的肠胃消化和盲肠发酵特性;并能够增加小鼠的体质量，降低脂肪和肝脏组织质量，减轻脂质堆积，改善结肠健康[73]。

一些非淀粉多糖应用到肉制品中时，不仅可以降低产品热量[74-75]，还具有促进肠道健康的作用。

Rebekka等[76]研究一种添加菊粉的猪肉香肠对大鼠体内代谢和肠道微生物的影响，发现大鼠粪便内的SCFA含量、肠道中双歧杆菌属数量均显著增加，表明添加菊粉的肉制品可以改善健康大鼠的肠道微生物组成和微生物活性;Thgersen等[77]发现，这种添加菊粉的猪肉香肠也可以显著降低大鼠粪便中总N-亚硝基化合物和亚硝酰基铁化合物含量，表明菊粉对亚硝基化合物的形成具有保护作用;Thgersen等[78]还探究了添加菊粉和钙的猪肉香肠对健康大鼠肠道生化活性的影响规律，结果显示，添加菊粉可以显著增加大鼠粪便中SCFA含量，但添加钙对SCFA含量无显著影响。上述研究表明，菊粉对SCFA的形成具有主要贡献作用。

非淀粉多糖也被证实对心血管疾病具有预防作用。例如，菊粉香肠对大鼠血浆代谢组中的SCFA有显著增强作用[76];含有海藻的重组肉可以通过减少小鼠血液中极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）含量和VLDL-胆固醇含量，缓解高脂、高能量和高胆固醇肉类饮食对血脂和脂蛋白血症的负面影响[79];Machogonzalez等[80]将角豆果提取物与肉制品一同饲喂糖尿病模型小鼠，发现角豆果提取物可以逆转糖尿病脂蛋白改变，表现出显著的降血糖和降血脂作用，并指出这种降血糖作用只适用于患病前期。

盡管在肉制品中加入植物多糖等膳食纤维成分有助于开发健康的肉制品，但有关植物多糖与肉制品结合对生理功能的影响研究目前还处于探索阶段。深入探究植物多糖结合肉制品对肠道健康、心血管疾病等的影响规律及机制，对开发促进健康的功能肉制品具有理论和实际价值。

4 结 语

植物多糖作为植物中的重要活性成分之一，应用于肉制品中具有改善肉制品质构、保水性、感官品质、风味及促进健康等作用，但植物多糖在肉类工业的推广应用还面临诸多挑战。例如，探明植物多糖影响肉制品风味、色泽和感官品质的机制十分必要。

过去人们主要关注植物多糖对肉制品品质特性的影响研究，而植物多糖引起的肉制品品质特性变化与产品入口后消化、吸收、代谢的关系研究同样值得高度关注，将成为植物多糖应用于肉制品加工领域未来研究的一个重要方向，对开发健康和功能化肉制品、满足人民对美好生活的向往等均具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] VIRTANEN H E K， VOUTILAINEN S， KOSKINEN T T， et al. Dietary proteins and protein sources and risk of death： the Kuopio ischaemic heart disease risk factor study[J]. The American Journal of Clinical Nutrition， 2019， 109（5）： 1462-1471. DOI：10.1093/ajcn/nqz025.

[2] SUN Q， BERNSTEIN A M， SCHULZE M B， et al. Red meat consumption and mortality： results from 2 prospective cohort studies[J]. JAMA Internal Medicine， 2012， 172（7）： 555-563. DOI：10.1002/star.201000043.

[3] KEETON J T. Low-fat meat products-technological problems with processing[J]. Meat Science， 1994， 36： 261-276. DOI：10.1016/0309-1740（94）90045-0.

[4] WANG Wenjie， XUE Changhu， MAO Xiangzhao. Radioprotective effects and mechanisms of animal， plant and microbial polysaccharides[J]. International Journal of Biological Macromolecules， 2020， 153： 373-384. DOI：10.1016/j.ijbiomac.2020.02.203.

[5] CHEN Shiguo， XUE Changhu， YIN Liang， et al. Comparison of structures and anticoagulant activities of fucosylated chondroitin sulfates from different sea cucumbers[J]. Carbohydrate Polymers， 2011， 83（2）： 688-696. DOI：10.1016/j.carbpol.2010.08.040.

[6] 扶庆权， 师文添. 卡拉胶和魔芋胶的复配及其在香肠类产品中的应用[J]. 肉类研究， 2008， 22（10）： 33-35.

[7] KARNIK D， WICKER L. Emulsion stability of sugar beet pectin fractions obtained by isopropanol fractionation[J]. Food Hydrocolloids， 2018， 74： 249-254. DOI：10.1016/j.foodhyd.2017.07.041.

[8] BANERJEE S， BHATTACHARYA S. Food gels： gelling process and new applications[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition， 2012， 52（4）： 334-346. DOI：10.1080/10408398.2010.500234.

[9] ZHANG Guowen， HU Mingming， HE Li， et al. Optimization of microwave-assisted enzymatic extraction of polyphenols from waste peanut shells and evaluation of its antioxidant and antibacterial activities in vitro[J]. Food and Bioproducts Processing， 2013， 91（2）： 158-168. DOI：10.1016/j.fbp.2012.09.003.