低溫乳化香腸復(fù)配乳化劑的開發(fā)及應(yīng)用

孔曉雪，韓衍青，徐寶才，周輝，曾憲明，孫健，*，李新福

（1.南京師范大學(xué)食品與制藥工程學(xué)院，江蘇南京210023；2.江蘇雨潤肉類產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司肉品加工與質(zhì)量控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京211806；3.江蘇省生產(chǎn)力促進(jìn)中心，江蘇南京210042；4.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京210095）

乳化劑是一類能夠改善乳化體中各種構(gòu)成相之間的表面張力，形成均勻分散體或乳化體的食品添加劑[1]，在各類食品乳化體系中發(fā)揮著重要的乳化功能。伴隨著食品加工體系的日益多樣化，食品乳化體系已從傳統(tǒng)的水包油型和油包水型擴(kuò)大到多重乳化體、非水乳化體、凝膠乳化體等多種形式[2]，乳化劑的含義也從單一的乳化功能逐步延伸到乳化、穩(wěn)定、增稠等綜合性功能。單一乳化劑已不能滿足現(xiàn)代食品加工體系對于乳化的要求，科學(xué)利用多種添加物復(fù)配，以達(dá)到綜合乳化為目的的添加劑研發(fā)方式逐漸成為現(xiàn)代食品加工的重要趨勢[3]。

常見肉制品中發(fā)揮乳化、增稠、穩(wěn)定作用的添加物有動植物源蛋白質(zhì)、膠體以及一些多糖。在肉制品中加入大豆蛋白，能夠有效保水、保油，提高食用品質(zhì)[4]。在香腸中加入從牛奶中分離制得的乳清蛋白，可在一定程度上促進(jìn)脂肪乳化，防止脂肪分離和聚集[5]。在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下呈現(xiàn)很高黏度的瓜爾豆膠，作為一種植物源的半乳甘露聚糖，能夠在肉制品乳化體系中發(fā)揮協(xié)同增效作用[6]。黃原膠作為一種微生物源單孢多糖，因其具有的大分子特殊結(jié)構(gòu)和膠體特性，常作為乳化劑、穩(wěn)定劑、凝膠增稠劑等應(yīng)用于高端肉制品[7]。

低溫乳化香腸常因乳化體系不穩(wěn)定在貯藏和流通過程中出現(xiàn)出水和出油現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的食用品質(zhì)，給生產(chǎn)企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失[8]。綜合利用多種物質(zhì)的功能特性，通過工藝設(shè)計進(jìn)行科學(xué)復(fù)配，能夠有效提升肉制品的加工穩(wěn)定性，改善產(chǎn)品出水、出油等品質(zhì)下降問題。本研究通過對蛋白多糖共價復(fù)合類乳化劑的應(yīng)用研究，篩選評價了復(fù)配乳化劑的加工特性及其對低溫乳化香腸保水保油特性、質(zhì)構(gòu)特性以及感官品質(zhì)的影響，為改善低溫乳化香腸出水出油、質(zhì)構(gòu)和口感劣化等突出問題提供一定的應(yīng)用參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

大豆?jié)饪s蛋白（99%）：山東滕望化工有限公司；黃原膠（99.2%）：湖南株洲英特銳爾生物工程有限公司；乳清蛋白（98%）：陜西西安欣祿生物科技有限公司；低溫乳化香腸制備所需原輔材料（雞胸肉、豬背脂肪、三聚磷酸鈉、亞硝酸鈉、五香粉、蒜泥、豬腸衣、包裝袋等）：南京雨潤食品有限公司，按照工廠采購標(biāo)準(zhǔn)集中供應(yīng)；三聚磷酸鈉（食品級，＞96%）：山東佰仟化工有限公司；亞硝酸鈉（98%）：江西南昌藍(lán)翔化工有限公司；五香粉：山東樂陵永和食品有限公司；豬腸衣（口徑40 mm）：天津鑫和腸衣有限公司；包裝袋：江西祥云包裝有限公司；大豆油、金龍魚非轉(zhuǎn)基因（精煉一級）：家樂福購物超市；瓜爾豆膠（食品級）：成都希福生物科技有限公司。

TA.XT.Plus 物性測定儀：英國Stable Micro System公司；MB-22S 型臺式絞肉機(jī)：北京南常肉食機(jī)械有限公司；SBX100 攪拌機(jī)、ZB-80 真空斬拌機(jī)：諸城市圣地食品包裝機(jī)械廠；VF620 真空灌腸機(jī)：德國handtmann公司；Ti3000 煙熏爐：德國fessmann 公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 正交優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)單因素試驗(yàn)及加工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮大豆蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠、乳清蛋白添加比例對低溫乳化香腸食用口感的影響，以4 類添加物的添加量為設(shè)計因素，以制備的乳化體硬度值為評價指標(biāo)，按照L9（34）正交表選取適當(dāng)添加水平進(jìn)行正交優(yōu)化設(shè)計，因素水平設(shè)置見表1。

表1 復(fù)配乳化體制備正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Compound emulsifier preparation orthogonal test factor level

1.2.2 復(fù)配乳化體的制備

參考朱明等的試驗(yàn)方法[9]并作適當(dāng)修改：將4 種能夠發(fā)揮乳化功能的添加物按照正交優(yōu)化設(shè)計中的比例進(jìn)行復(fù)配后添加到攪拌機(jī)中，加入相當(dāng)于復(fù)配料8 倍體積的濃度為2.5%的食鹽水，20 r/min 低速攪拌1 min，攪拌過程中適時停止進(jìn)行人工攪拌，防止復(fù)配料粘結(jié)在攪拌機(jī)底部，隨后進(jìn)行60 r/min 高速攪拌3 min 達(dá)到充分混勻；再加入復(fù)配料8 倍體積的大豆油，同樣操作條件下攪拌使大豆油充分混合于復(fù)配料中，獲得混合均勻的乳化體。

將制備的乳化體真空灌裝入直徑為60 mm 的聚偏二氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）腸衣中，灌裝長度200 mm，按照低溫乳化香腸常規(guī)蒸煮工藝（85 ℃蒸汽蒸煮30 min）進(jìn)行熱加工，冷卻至37 ℃以下，于4 ℃低溫冷庫貯藏24 h 后進(jìn)行測定。

1.2.3 低溫乳化香腸的生產(chǎn)

按照加工車間正常生產(chǎn)工藝制作低溫乳化香腸，復(fù)配乳化劑按照試驗(yàn)確定的配比混勻后，以占肉重0.6%的比例預(yù)先與豬背膘斬拌制成乳化脂，在斬拌工序時添加。相關(guān)測試均在產(chǎn)品出爐散熱4 h 后進(jìn)行。生產(chǎn)工藝流程如下：

原料豬肉、雞腿肉→絞制→斬拌（復(fù)配乳化劑+豬背膘）→灌裝→蒸煮→冷卻→包裝

1.2.4 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定

復(fù)配乳化體質(zhì)構(gòu)特性測定參考韓衍青等的試驗(yàn)方法[10]并作適當(dāng)修改，具體方法如下：將制備的復(fù)配乳化體樣品剝?nèi)ツc衣，均勻切成直徑為60 mm、長度20 mm 的圓柱體，采用物性測定儀選取P/50 探頭在室溫（25 ℃）下進(jìn)行壓縮測定，樣本數(shù)n=20。具體試驗(yàn)參數(shù)為測前速度2 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度1 mm/s，觸發(fā)力5 g，壓縮比例50%，測定間隔時間5 s。

1.2.5 蒸煮損失率測定

參考孫建清[11]等的方法，分別測定復(fù)配乳化體蒸煮前和蒸煮冷卻后的質(zhì)量變化，按照下述公式計算蒸煮損失率，復(fù)配乳化體質(zhì)量為3 次平行測定的平均值。

式中：W1為蒸煮前樣品質(zhì)量，g；W2為蒸煮后樣品質(zhì)量，g。

1.2.6 總壓出汁率測定

參考Pietrasik 等的方法[12]并作適當(dāng)修改。將制備的復(fù)配乳化體樣品剝?nèi)ツc衣，均勻切成長度為10 mm、直徑為60 mm 的圓柱體，將其置于濾紙上，采用物性測試儀選取Hold Until Time 模式用P/50 探頭進(jìn)行壓縮測試，記錄樣品壓縮前后的質(zhì)量變化，樣本數(shù)n=10。具體試驗(yàn)參數(shù)為壓縮力2 kg，持續(xù)時間300 s，測前速度1 mm/s，測中速度0.5 mm/s，測后速度10 mm/s，觸發(fā)力5 g。

式中：M1為壓縮前樣品質(zhì)量，g；M2為壓縮后樣品質(zhì)量，g。

1.2.7 感官評定

參考Somboonpanyakul 等的試驗(yàn)方法[13]進(jìn)行，由一線研發(fā)人員10 人組成的感官評定小組完成。評價試驗(yàn)采用雙盲法對香腸感官進(jìn)行嗜好性評定，樣品進(jìn)行密碼編號（本研究采用5 位隨機(jī)數(shù)字），隨機(jī)評定，評定分?jǐn)?shù)采用1 分～10 分制，每次評定由每個評定成員單獨(dú)進(jìn)行，相互不接觸交流，樣品評定之間用清水漱口。感官指標(biāo)包括硬度（1=非常軟，10=非常硬）、質(zhì)地（1=切面粗糙，10=切面細(xì)膩）、彈性（1=無彈性，10=彈性良好）、色澤（1=暗褐色，10=粉褐色）、風(fēng)味（1=令人厭惡，10=非常令人愉悅）和總體可接受性（1=不可接受，10=接受性非常高），各權(quán)重系數(shù)分別為0.2、0.3、0.1、0.1、0.15、0.15。

1.2.8 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SAS8.12 進(jìn)行ANOVA 單因素方差分析及Ducan’s 多重檢驗(yàn)（P＜0.05），數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)配乳化體正交試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)配乳化體正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test results

表3 正交試驗(yàn)方差分析Table 3 Orthogonal test analysis of variance

由表2 可見，9 組試驗(yàn)得到的復(fù)配乳化體硬度差異很大，其中有3 組試驗(yàn)獲得的復(fù)配乳化體硬度超過1 000 g，分別是第3 組1659.3 g，第6 組1 402.1 g 和第4 組1 172.9 g，說明這3 組試驗(yàn)采用的復(fù)配比例保水保油效果較好，第5 組試驗(yàn)結(jié)果得到的復(fù)配乳化體硬度最?。?89.7 g），該組試驗(yàn)采用的復(fù)配比例保水保油效果最差。其中第6 組以黃原膠最小添加量、瓜爾豆膠最大添加量、乳清蛋白和大豆蛋白中間添加量得到的復(fù)配乳化體硬度最大，說明在整個復(fù)配體系中，這兩種膠體對香腸保水保油特性起到關(guān)鍵作用。

有研究證實(shí)[14]，黃原膠具有良好的親水性和一定的乳化能力，并且可與其他添加物協(xié)同作用，特別是與瓜爾豆膠、刺槐豆膠等半乳甘露聚糖配合使用時表現(xiàn)有極為顯著的協(xié)同增效作用。單獨(dú)添加黃原膠一種膠體時，雖然可提高香腸的出品率，但會對凝膠的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生不利影響[15]。

從極差值分析來看，因素乳清蛋白添加量的極差最大（760.5），因素黃原膠添加量得到的極差最小（96.3），說明乳清蛋白添加量是影響復(fù)配乳化體硬度的最大因素，黃原膠添加量是影響復(fù)配乳化體硬度的最小因素。研究證實(shí)[16]，乳清蛋白和大豆蛋白的混合物能夠顯著改善乳化香腸的切片性，使得產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)更加緊密，特別是乳清蛋白所特有的延伸三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力，能夠促進(jìn)形成凝膠增強(qiáng)產(chǎn)品持水能力。

根據(jù)表3 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果分析得出，大豆蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠、乳清蛋白添加量對復(fù)配乳化體硬度的影響均不顯著。

2.2 復(fù)配乳化體質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定結(jié)果

復(fù)配乳化體質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定結(jié)果見表4。

表4 復(fù)配乳化體質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定結(jié)果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

表4 復(fù)配乳化體質(zhì)構(gòu)指標(biāo)測定結(jié)果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

由表4 可見，整體上9 組試驗(yàn)對復(fù)配乳化體黏聚性的影響均不顯著，除黏聚性指標(biāo)外，其他彈性、咀嚼度、回復(fù)性3 個指標(biāo)在9 組試驗(yàn)中呈現(xiàn)的結(jié)果均與正交試驗(yàn)結(jié)果相一致，即最優(yōu)結(jié)果為第3 組，其次是第6組，再次是第4 組，說明3 組試驗(yàn)采用的復(fù)配比例均能夠達(dá)到比較好的保水保油效果。瓜爾豆膠、黃原膠作為多糖，與大豆蛋白、乳清蛋白共價復(fù)合后形成一種功能性乳化物，顯著提升乳化體的保水保油能力。徐葦?shù)葘Υ蠖沟鞍着c瓜爾豆膠復(fù)合物的乳化性能進(jìn)行研究表明[17]，復(fù)配后乳化性能明顯提高，且在堿性、高溫條件下乳化性能最好。本研究利用蛋白和多糖復(fù)配制得乳化體，各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)顯示不同復(fù)配比例的乳化體其乳化性能差異很大，以第3、4、6 組總體乳化性能較好。

2.3 復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響

復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響結(jié)果見表5。

表5 復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸保水保油性的影響Table 5 Effect of compound emulsifier on water retention and oil retention of cooked emulsified sausage

從表5 中數(shù)據(jù)可以看出，與市售某公司生產(chǎn)的乳化劑相比，本研究遴選出的3 組復(fù)配比例在香腸保水保油效果上均優(yōu)于市售乳化劑S 組，尤其是采用第6組復(fù)配比例制作的香腸，其蒸煮損失率和總壓出汁率均達(dá)到最低，分別為9.72%和0.89%；采用第3 組復(fù)配比例制作的香腸蒸煮損失率顯著高于第6 組，但總壓出汁率卻與第6 組無顯著差異。第3 和第4 組對香腸蒸煮損失率和總壓出汁率的影響與市售乳化劑S組無顯著差異。添加乳化劑組與未添加乳化劑組對香腸蒸煮損失率和總壓出汁率的影響差異非常顯著，未添加任何乳化成分制作的香腸蒸煮損失率高達(dá)18.26%，總壓出汁率超過6%，添加乳化劑后香腸的蒸煮損失率低于13%，總壓出汁率在2%以下。

Su 等研究報道[18]，非肉蛋白添加促進(jìn)了法蘭克福香腸凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，提高加工熱穩(wěn)定性，保水保油能力顯著增強(qiáng)。本研究添加的4 類物質(zhì)均有提高產(chǎn)品出品率，增強(qiáng)產(chǎn)品穩(wěn)定性的作用，4 類添加成分發(fā)揮的協(xié)同乳化功能顯著提升了加工穩(wěn)定性。

2.4 復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸質(zhì)構(gòu)特性的影響

復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸質(zhì)構(gòu)特性的影響結(jié)果見表6。

由表6 可以發(fā)現(xiàn)，添加乳化劑對低溫乳化香腸質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均有顯著改善，正交優(yōu)化選出的3、4、6 組復(fù)配比例制作的香腸質(zhì)構(gòu)特性總體上比市售S 組制作的乳化香腸好，其中以第6 組復(fù)配比例制作的低溫乳化香腸硬度最大（6 505 g），彈性最好（0.92 g），黏聚性、咀嚼度以及回復(fù)性均最佳。其次是第3 組，香腸的硬度和彈性分別達(dá)到4 252.0 g 和0.83 g。采用市售乳化劑制作的低溫乳化香腸除硬度和咀嚼度與第3 組香腸差異顯著外，其他3 項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)均與第3 組無顯著差異。孫健等[19]對黃原膠、大豆分離蛋白的研究認(rèn)為，2 種物質(zhì)的添加在顯著增加產(chǎn)品出品率的同時，對產(chǎn)品的彈性、黏聚性的影響兩者存在顯著的交互作用。Muguruma 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，乳清蛋白的添加可以明顯改善雞肉香腸的質(zhì)構(gòu)特性，即便在磷酸鹽降低的前提下也能發(fā)揮很好的乳化功能。

表6 復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of compound emulsifier on texture structure of low temperature emulsified sausage

2.5 感官評定分析

復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸感官評分結(jié)果見表7。

表7 復(fù)配乳化劑對低溫乳化香腸感官評分的影響Table 7 Effect of compound emulsifier on sensory score of low temperature emulsified sausage

正交優(yōu)化篩選出的第3、4、6 組和市售乳化劑S 組制作的低溫乳化香腸在感官評分上沒有顯著差異，添加復(fù)配乳化劑和未添加復(fù)配乳化劑組相比，香腸的感官評分差異顯著，未添加復(fù)配乳化劑組突出表現(xiàn)在組織形態(tài)、口感、切片性等組織結(jié)構(gòu)指標(biāo)上評分較低，整體可接受性也較差。

在所有食品加工體系中，肉制品加工體系屬于較為復(fù)雜的一類，肌肉脂肪與肌肉蛋白質(zhì)相互作用，對肉制品食用品質(zhì)起著決定性影響。特別是對于低溫乳化類肉制品，乳化效果的好壞直接影響產(chǎn)品的食用口感、組織穩(wěn)定性和風(fēng)味呈現(xiàn)[21]。蛋白與多糖共價復(fù)合作為一種安全可靠的增強(qiáng)蛋白質(zhì)保水保油能力的乳化方式近年來被廣泛關(guān)注，成為目前最有應(yīng)用前景的改善蛋白質(zhì)功能特性的方法之一[22]。兩者共價結(jié)合后形成的產(chǎn)物具有良好的乳化性、溶解性、抗菌性和抗氧化性[23]。綜合感官評定結(jié)果，復(fù)配乳化劑的添加有效改善了產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和保水保油特性，在提升低溫乳化類香腸組織穩(wěn)定性方面具有重要的應(yīng)用價值。

3 結(jié)論

復(fù)配乳化劑的添加能夠顯著改善低溫乳化香腸的組織結(jié)構(gòu)，有利于增強(qiáng)香腸保水保油特性，采用蛋白質(zhì)和多糖共價復(fù)合形式制備的乳化體添加到香腸中能夠顯著改善香腸的食用品質(zhì)。本文優(yōu)選出了以大豆?jié)饪s蛋白、瓜爾豆膠、黃原膠和乳清蛋白按照質(zhì)量比1 ∶1 ∶0.25 ∶0.33 制備的復(fù)配乳化劑，能夠顯著提升低溫乳化香腸的加工穩(wěn)定性。