糖醇部分替代蔗糖對豬肉脯水分分布變化及質(zhì)構(gòu)相關(guān)性分析

曹葉萍,南家蓮,高 靜,郇延軍,*

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無錫 214122;2.淮坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州 262500)

豬肉脯是豬肉經(jīng)腌制、烘烤的片狀肉制品,因其風(fēng)味獨特、口感細膩、營養(yǎng)豐富、攜帶和食用方便等特點倍受消費者青睞[1]。但目前豬肉脯普遍存在口感堅韌、彈性不夠、硬度大等問題,其市場銷售因此受到一定影響。影響肉脯質(zhì)構(gòu)的因素很多,從微觀角度講,膠原蛋白含量、蛋白質(zhì)的水解度和凝膠結(jié)構(gòu)、結(jié)合水所占比例等都對其有很大影響[2];從宏觀角度講,原料肉的組織形態(tài)、肥瘦比、水分含量則是重點考察因素。Li等[3]探討了牛肉顆粒在干燥過程中的水分遷移和分布情況,發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水,導(dǎo)致其硬度、內(nèi)聚性和彈性增大。Ferrini等[4]研究發(fā)現(xiàn)在影響干肉制品質(zhì)構(gòu)的因素中,水分含量及水分存在形式的影響最為突出。馬紀(jì)兵等[5]在研究風(fēng)干牦牛肉加工過程中水分狀態(tài)變化及質(zhì)構(gòu)相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn),含水率的變化與質(zhì)構(gòu)各指標(biāo)表現(xiàn)出極顯著相關(guān)關(guān)系。因而改善肉脯質(zhì)構(gòu)最簡單有效的方法是提高水分含量,但與此同時水分活度也會相應(yīng)提高,影響產(chǎn)品的保質(zhì)期。

糖醇是含有兩個或兩個以上羥基的多元醇,既可以提供甜味又不會顯著增加熱量的一類低熱甜味劑[6]。大量研究表明一些糖醇具有很強的吸水性,可以作為水分調(diào)節(jié)劑用于食品中,既能在不影響產(chǎn)品水分活度的基礎(chǔ)上增加含水量,使得產(chǎn)品質(zhì)地柔軟,又能延長保藏期。祝婕等[7]探討了木糖醇部分替代蔗糖對蜜汁叉燒肉品質(zhì)的影響,研究發(fā)現(xiàn)木糖醇顯著降低了蜜汁叉燒肉的水分活度,增大了其硬度、彈性、膠黏性和咀嚼性。郇延軍等[8]研究了山梨糖醇在發(fā)酵香腸中的應(yīng)用,山梨糖醇不僅能夠降低香腸的水分活度,同時也能改善香腸的口感硬、難咀嚼、不易儲藏等問題。

本研究將木糖醇、麥芽糖醇及赤蘚糖醇分別部分替代蔗糖應(yīng)用于豬肉脯中,以期可以在不影響水分活度的基礎(chǔ)上提高肉脯的含水量,改善肉脯質(zhì)構(gòu)。通過肉脯出品率、含水量、剪切力、水分活度、水分存在形式、質(zhì)構(gòu)及各指標(biāo)相關(guān)性等研究糖醇對豬肉脯質(zhì)構(gòu)的影響,為傳統(tǒng)豬肉脯質(zhì)構(gòu)改良提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬后腿肉、蔗糖、白胡椒粉、特級醬油、魚露、雞精、味精 當(dāng)?shù)爻?焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉 分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;乙基麥芽酚、紅曲紅 食品級,耕道貿(mào)易有限公司。

TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀 Stable Micro Systems公司(英國);LabMASTER-Aw水分活度儀 NOVASIN公司(瑞士);MesoMR23-060V-I型低場核磁共振成像分析儀 瑞士布魯克公司;其他為實驗室常規(guī)儀器。

1.2 實驗方法

1.2.1 豬肉脯基本配方 修整切片后的原料肉100 g,蔗糖20 g,復(fù)合磷酸鹽(焦磷酸鈉∶三聚磷酸鈉∶六偏磷酸鈉=2∶1∶1,質(zhì)量比)0.6 g,白胡椒粉0.348 g,特級醬油2 g,魚露2 g,雞精0.581 g,味精0.767 g,乙基麥芽酚0.1 g,紅曲紅0.023 g。

1.2.2 豬肉脯加工工藝 原料修整(去除可見脂肪、結(jié)締組織)→切片(厚度約4 mm)→蔗糖取代物→混料→腌制(4 ℃,0.5 h)→攤篩→烘干(65 ℃,5 h)→烤制(上下火均220 ℃,1 min)→冷卻,真空包裝。

關(guān)鍵控制點:切片:利用切片機順著豬肉肌纖維的方向?qū)⒃先馇谐珊穸燃s4 mm的肉片,注重肉片的完整性,以防肉片被撕裂;烘干:將腌制好的肉片平整的鋪在竹篩上,送入65 ℃恒溫干燥箱烘烤5 h,竹篩上要事先刷好植物油,而且烘烤時要對肉片進行翻面,避免肉片與竹篩粘連。

1.2.3 糖醇部分替代蔗糖生產(chǎn)豬肉脯的單因素實驗 每組取修整切片后的原料肉100 g,在混料過程中分別加入不同替代比的糖醇,即木糖醇(25%、50%、75%),麥芽糖醇(25%、50%、75%)及赤蘚糖醇(15%、25%、35%),以不含糖醇樣品對照組,各組蔗糖與糖醇添加量如表1所示,每個處理組設(shè)置3個重復(fù)。

表1 各實驗組蔗糖和糖醇替代量Table 1 Sucrose and sugar alcohol substitutions of each experimental group

1.2.4 出品率的測定 參考Sindelar等[9]的方法,保證每個實驗組的樣品質(zhì)量、厚度一致,稱量樣品加熱前后的重量。出品率按下式進行計算:

1.2.5 豬肉脯中水分含量測定 采用GB 5009.3-2016中的恒溫干燥法[10]測量。

1.2.6 豬肉脯水分活度的測定 采用FA-ST水分活度儀測定,選擇厚薄相同的樣品剪碎,平鋪于測量皿內(nèi),以完全覆蓋底部為標(biāo)準(zhǔn),待示數(shù)穩(wěn)定后記錄樣品水分活度。

1.2.7 剪切力測定 依據(jù)Zhao等[11]的方法加以改進。將豬肉脯切割成長3 cm,寬2 cm,高0.4 cm的小肉條,用于剪切力的測定。探頭使用A/CKB,測試前速度1 mm/s,測試速度1 mm/s,測試后速度10 mm/s,壓縮比90%,觸發(fā)力5 g,測試模式壓縮。

1.2.8 感官評價 感官評價標(biāo)準(zhǔn)與方法參照Martínez等[12]的方法并加以改進。由10位有食品感官評定經(jīng)驗的專業(yè)人士組成,鑒評小組對肉脯的色澤、形態(tài)、香氣、滋味、口感和總體可接受性六個因素進行評分,滿分為10分,結(jié)果取平均值,肉脯的感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 豬肉脯的感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory evaluation standard of pork jerky

1.2.9 豬肉脯水分存在形式的測定 參照Shao等[13]的方法并稍作改動。將烤制好的肉脯放置室溫25 ℃后稱取2 g肉脯樣品放入核磁管內(nèi)進行核磁共振測定。實驗參數(shù):磁場強度為(0.5±0.08) T,共振頻率為20 MHz,采樣頻率SW=100 kHz,采樣點數(shù)TD=179996,重復(fù)等待時間TW=3500 ms,重復(fù)累加次數(shù)NS=32,回波時間TE=0.6 ms。

1.2.10 豬肉脯全質(zhì)構(gòu)的測定 根據(jù)Jeltema等[14]的方法稍作調(diào)整。將烤制完成的豬肉脯剪成長2 cm,寬1 cm,高0.4 cm的小肉條,探頭使用P/35R,測試前速度1 mm/s,測試速度3 mm/s,測試后速度3 mm/s,壓縮比60%,觸發(fā)力5 g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本實驗中繪圖采用Excel 97-2003及Origin 2016軟件,對數(shù)據(jù)進行相關(guān)性及顯著性的分析采用SPSS Statistics 19.0軟件,每個實驗重復(fù)三次。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖醇部分替代蔗糖對豬肉脯出品率、含水量、剪切力、水分活度和感官的影響

不同糖醇部分替代蔗糖對豬肉脯出品率的影響如表3所示,隨著糖醇的替代比例的增加,出品率顯著提高(p<0.05),且均高于對照組。當(dāng)木糖醇和麥芽糖醇替代比例為75%時,出品率分別達到最高,比對照組分別高出4.04%、4.44%,赤蘚糖醇替代比例為35%時出品率最高,比對照組高出5.04%。

表3 糖醇部分替代組對豬肉脯出品率、含水量、水分活度以及剪切力的影響Table 3 Effects of partial replacement of sugar alcohol on pork chop production rate,water content,water activity and shearing force

水分是影響肉脯品質(zhì)的重要組成成分,由表3可知,隨著糖醇替代比例的增加，其水分含量均有所提高,與出品率變化相符,這是因為糖醇分子中存在大量羥基,這些羥基能夠與水分子以氫鍵的形式結(jié)合,達到一定的保水作用,因而實驗組的含水量高于對照組,其中赤蘚糖醇替代比35%時含水量最高。

三種糖醇部分替代蔗糖對豬肉脯水分活度的影響如表3所示,雖然各組的水分含量顯著增加(p<0.05),但各組之間的水分活度并沒有顯著性差異(p>0.05),水分含量與水分活度不是成嚴格的正相關(guān)關(guān)系[15],可能存在本研究中水分含量升高而水分活度維持穩(wěn)定的實驗現(xiàn)象。因此可以得出結(jié)論,這三種糖醇均可以使肉脯在提高水分含量的同時不增加水分活度。

由表3可知,豬肉脯的剪切力維持在2540～3540 g之間,隨著糖醇的替代比例的增加,剪切力顯著降低(p<0.05),這是因為隨著糖醇的替代,水分含量不斷增加,且糖醇的添加可以改善肉糜的凝膠結(jié)構(gòu)[16],因而剪切力逐漸減小。當(dāng)木糖醇和麥芽糖醇替代比例為75%時,剪切力分別達到最低,比對照組分別降低了17.81%、24.32%,且替代比例為50%組與75%組之間差異不顯著(p>0.05)。赤蘚糖醇替代比例為35%時剪切力最低,比對照組降低了27.93%。

隨著糖醇替代比例的增加,感官總得分顯著提高(p<0.05),且均高于對照組。木糖醇替代比50%時得分最高,出品率和含水量較高,剪切力較低;麥芽糖醇替代比50%時得分最高,出品率和含水量較高,剪切力較低;赤蘚糖醇替代比35%時得分最高,出品率和含水量最高,剪切力最低。綜上所述,三種糖醇的最佳替代比分別為:木糖醇50%或麥芽糖醇50%或赤蘚糖醇35%。

2.2 三種糖醇最佳替代比對豬肉脯水分存在形式的影響

選擇2.1中三種糖醇最佳替代組進行核磁共振分析,以替代比0為對照組。圖1為不同糖醇部分替代組豬肉脯的核磁共振圖譜,揭示了其水分分布及組成特點[17],發(fā)現(xiàn)樣品一般會出現(xiàn)3個峰,可以把豬肉脯的橫向弛豫時間分為三個部分:結(jié)合水(1～10 ms)、不易流動水(11～100 ms)和自由水(100～1000 ms)[18]。

圖1 三種糖醇最佳替代組豬肉脯T2弛豫時間分布

由表4可知,T21的弛豫時間集中時在2～7 ms,T22的弛豫時間集中在30～90 ms,T23的弛豫時間集中在114～440 ms,三種不同糖醇部分替代蔗糖,都使得弛豫時間T21、T22和T23顯著降低(p<0.05),即結(jié)合水、不易流動水及自由水的自由度顯著降低,說明糖醇的多羥基結(jié)構(gòu)能減弱水分運動性。T21減小一方面可能是因為糖醇可以改變豬肉脯的乳化凝膠結(jié)構(gòu)，使得水分子與肉蛋白結(jié)合的更加緊密,從而降低水分子的移動性,另一方面也是因為糖醇的多羥基結(jié)構(gòu)使其能與水分子以氫鍵的形式結(jié)合,使體系內(nèi)水的流動性降低,活性也降低。T22代表的是肉中的不易流動水,而不易流動水主要影響肉制品的保水性,弛豫時間越短說明肉脯的保水性越好[19],表明糖醇可以改善豬肉脯的保水性,因而實驗組的含水量高于對照組。T23減小可能是因為自由水在烘烤時揮發(fā),含水量越高,揮發(fā)掉的自由水越多。與對照組相比，三種不同糖醇替代組的A21、A22及A23均顯著增加(p<0.05),這與含水量結(jié)果相符。

表4 三種糖醇最佳替代組對豬肉脯弛豫時間(T2)的影響Table 4 Effects of three sugar alcohol optimal substitution groups on pork jerky relaxation time(T2)

相對面積是指每部分水的峰面積與總峰面積的比值。由圖2可知,與對照組相比,糖醇替代組結(jié)合水相對面積和不易流動水相對面積均明顯增加,而自由水相對面積明顯降低,這可能是因為糖醇分子中存在大量羥基,其能夠與肉中蛋白質(zhì)分子發(fā)生結(jié)合[20],還能夠有效束縛小分子水,促進肌肉中自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水和不易流動水,因而表現(xiàn)為結(jié)合水與不易流動水相對面積增加,自由水相對面積減少。

圖2 三種糖醇最佳替代組對肉脯相對面積比例的變化

2.3 三種糖醇最佳替代比對豬肉脯全質(zhì)構(gòu)的影響

通過質(zhì)地多面剖析法(texture profile analysis,TPA)測量豬肉脯在三種糖醇最佳替代比下質(zhì)構(gòu)特性的變化,硬度表示物體變形所需要的力,硬度越小,肉質(zhì)越軟[21]。由表5可知,三種不同糖醇的替代,硬度均顯著低于對照組(p<0.05),這是因為糖醇的加入能夠提高豬肉脯的水分含量,且糖醇可以改善肉糜的凝膠結(jié)構(gòu),因而硬度逐漸減小。咀嚼性=硬度×凝聚力×彈性,反映了從開始咀嚼肉脯到下咽的整個過程中消耗的熱值,它的數(shù)值越小說明肉脯質(zhì)地越柔軟[22]。添加糖醇能夠顯著降低豬肉脯的咀嚼性(p<0.05),使得豬肉脯更易咀嚼,本研究豬肉脯在糖醇替代蔗糖的過程中咀嚼性最低，降到了6356.229 g左右,降低了約5486.169 g,李真[23]研究熏馬肉干發(fā)現(xiàn),含水率越高,咀嚼性越低,其變化趨勢與本研究一致。同時,糖醇的加入能夠改善豬肉脯的彈性、內(nèi)聚性和回復(fù)性。

表5 三種糖醇最佳替代比對豬肉脯質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 5 Effects of the best substitution ratio of three sugar alcohols on the texture characteristics of pork mash

2.4 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

由表6得知,第一,三種不同糖醇最佳替代組制作的肉脯含水量的變化與硬度、內(nèi)聚性、咀嚼性的變化呈極顯著負相關(guān)關(guān)系(p<0.01),與彈性、回復(fù)性的變化則呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.01),與賈艷華等[24]在探討軟烤扇貝質(zhì)構(gòu)與水分含量的相關(guān)性分析時得到的結(jié)果一致,水分含量越低,硬度、內(nèi)聚性、回復(fù)性反而越大,而彈性、膠黏性及咀嚼性越小。第二,自由水和結(jié)合水的弛豫時間、峰面積的變化與質(zhì)構(gòu)各指標(biāo)間相關(guān)性不顯著(p>0.05)。第三,不易流動水的弛豫時間和峰面積與質(zhì)構(gòu)各指標(biāo)呈極顯著相關(guān)(p<0.01),這是因為糖醇的替代,肉乳化體系的凝膠結(jié)構(gòu)得到改善,使得水分的移動性減弱,且部分自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃铀?導(dǎo)致硬度和咀嚼性下降,而彈性、內(nèi)聚性及回復(fù)力上升。崔宏博等[25]也認為蝦蒸制過程中不易流動水的變化與硬度變化有顯著相關(guān)性,且與回復(fù)性呈顯著負相關(guān)關(guān)系。

表6 各指標(biāo)間的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 6 Results of Pearson correlation coefficient among each index

3 結(jié)論

隨著糖醇替代比例的增加,豬肉脯含水量均顯著提高(p<0.05),而水分活度變化均不顯著(p>0.05),三種糖醇的替代均能在提高肉脯含水量的同時不增加水分活度。綜合出品率、剪切力和感官數(shù)據(jù)分析,三種糖醇的最佳替代比分別為:木糖醇50%、麥芽糖醇50%、赤蘚糖醇35%。

三種糖醇最佳替代組的T2弛豫時間均顯著降低(p<0.05),結(jié)合水和不易流動水相對含量明顯增加,自由水相對含量明顯減少,說明糖醇分子中存在大量羥基,能夠與肉中蛋白質(zhì)分子發(fā)生結(jié)合,還能夠有效束縛小分子水,促進肌肉中自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水和不易流動水。

三種糖醇最佳替代組的豬肉脯硬度和咀嚼性顯著減小(p<0.05),彈性、內(nèi)聚性及回復(fù)力顯著提高(p<0.05),說明糖醇可以有效改善豬肉脯的質(zhì)構(gòu)。

在三種不同糖醇最佳替代組中,豬肉脯不易流動水的變化與質(zhì)構(gòu)特性均表現(xiàn)出極顯著相關(guān)(p<0.01),隨著糖醇的替代,肉乳化體系的凝膠結(jié)構(gòu)得到改善,使得水分的移動性減弱,且部分自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃铀?水分分布狀態(tài)的變化引起質(zhì)構(gòu)特性的變化。