抗凍融復(fù)配增稠劑的研究及應(yīng)用

張立峰 宋玉偉 寧海鳳 李艷龍

臨沂艾德森生物科技有限公司 山東臨沂 276000

隨著人們收入水平的提高和生活節(jié)奏的加快，我國速凍行業(yè)迅速成長，自20世紀(jì)90年代以來，每年產(chǎn)量以超過20%的速度增長，成為食品行業(yè)中的新星。其中速凍肉制品因其美味、方便、健康、衛(wèi)生、營養(yǎng)、實惠等優(yōu)點更是得到人們的青睞。自2012年全國各類速凍食品行業(yè)，逐步進入資本競爭和品牌競爭階段。

但從目前實際情況來看，得益于地理環(huán)境、生產(chǎn)經(jīng)驗等因素，我國速凍肉制品等火鍋料制品的生產(chǎn)主要集中于福建、山東等區(qū)域，且其占領(lǐng)了行業(yè)中大部分的市場份額[1]。

速凍肉制品在冷凍—解凍循環(huán)中，普遍存在著產(chǎn)品質(zhì)量下降的問題。經(jīng)學(xué)者分析，冷凍肉制品在冷凍—解凍循環(huán)中，產(chǎn)品質(zhì)量的變化取決于產(chǎn)品水分含量的變化方式，特別是水分結(jié)晶作用。有三個因素對其具有明顯影響：(1)產(chǎn)品所經(jīng)受的溫度變化速率，特別是在冷凍時；(2)產(chǎn)品中水分的存在形式；(3)食品的組成成分。

本文立足速凍肉制品行業(yè)使用需求，通過合理調(diào)整產(chǎn)品中各成分的比例，復(fù)配出一款抗凍融性復(fù)配增稠劑，提高配方中料水的粘度和吸水性，盡可能使肉制品中的自由水含量最少，并且最大程度地降低較大晶體的生長速度。

此新型抗凍融復(fù)配增稠劑將有助于速凍肉制品在冷凍—解凍循環(huán)中質(zhì)量的穩(wěn)定，很大程度上減少冷凍過程中，冰晶對產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的破壞，確保產(chǎn)品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩、均勻。在解凍后能夠維持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品的解凍失水率，防止產(chǎn)品出水收縮，擴展應(yīng)用領(lǐng)域[2]。

1 材料與方法

1.1 原輔材料與儀器、設(shè)備

1.1.1 原輔材料

Iota卡拉膠，凝膠強度≥500g/cm2，臨沂艾德森生物科技有限公司；

魔芋膠，粘度≥36 000mPa·s，湖北一致魔芋制品有限公司；

可得然膠，凝膠強度≥500g/cm2，濰坊市海奧斯生物科技有限公司；

刺槐豆膠，河北科隆多生物科技有限公司；

結(jié)冷膠，凝膠強度≥1 000g/cm2，新疆阜豐生物科技有限公司；

海藻酸鈉，粘度≥650mPa·s，青島明月海藻集團有限公司；

羧甲基纖維素鈉，粘度≥3 000mPa·s，常州市國宇環(huán)保科技有限公司；

聚丙烯酸鈉，粘度≥3 000mPa·s，明創(chuàng)(河南)工貿(mào)有限公司；

黃原膠，粘度≥1 200mPa·s，阜豐集團；

瓜爾膠，粘度≥1 200mPa·s，山東廣浦生物科技有限公司；

氯化鉀、氯化鈣、大豆分離蛋白、色拉油、雞大胸、雞腿泥、雞皮、肥膘、磷酸鹽、淀粉、乙基麥芽酚、異抗壞血酸鈉、亞硝酸鹽、色素、姜粉、蒜粉、胡椒粉、五香粉、香精、鹽、糖、味精等。

1.1.2 儀器、設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀，型號TA-XT plus，英國SMS公司；

恒溫恒濕箱，型號CTHI-250B，施都凱儀器設(shè)備(上海)有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱，型號101-3AB，天津市泰斯特儀器有限公司；

NDJ-1S數(shù)字式粘度計，上海衡平儀器儀表廠；

電子天平，型號ML204T，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

電熱恒溫水浴鍋，型號HSY-28，上海躍進醫(yī)療器械有限公司；

低溫箱，MDF-U548D-C，松下冷鏈(大連)有限公司；

燒杯、溫度計、斬拌機、蒸箱、絞肉機、滾揉機、打漿機、灌腸機、成型機、速凍柜等。

1.2 烤腸工藝流程

原料修整→原料絞制→攪拌、腌制(添加腌制料水)→一次滾揉(添加乳化物，原料)→二次滾揉(添加淀粉)→灌腸→烘烤糖熏→冷卻修剪→袋裝→殺菌入庫。

1.3 實驗方法

1.3.1 料水粘度的測定[3]

將磷酸鹽溶于水中，然后稱取其它可以溶于水中的配料，溶解，再稱取適量抗凍融復(fù)配增稠劑，攪拌均勻，取500g于1L燒杯中。然后將燒杯放入(30土1)℃恒溫水浴槽恒溫，將直流調(diào)速翼形攪拌器放入燒杯中，調(diào)整好位置，開啟攪拌，調(diào)整轉(zhuǎn)速在150r/min。連續(xù)攪拌10min后，停止攪拌，取出燒杯，馬上用4號轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速12r/min進行第一次黏度測定。測定完后，將燒杯又放入(30土1)℃恒溫水浴槽恒溫攪拌。每間隔10min重新測量，直至黏度計讀數(shù)達到最大值并明顯開始下降為止。每次測定時應(yīng)連續(xù)讀取3個測定值，并計算平均值，以最大平均值計算粘度。

粘度=500*粘度計讀數(shù)的最大平均值

1.3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及抗凍融能力測試

以烤腸為實驗對象，分空白組和實驗組，空白組不加復(fù)配增稠劑，實驗組按推薦的0.5%添加量添加。做出成品進行速凍，速凍后冷凍保存24h，解凍后進行性能評價。主要評價產(chǎn)品的凝膠強度、破裂韌性及解凍失水率。

(1)產(chǎn)品凝膠強度、破裂韌性的測定[4]。

將解凍后的腸體切割成固定規(guī)格(4cm*6cm圓柱體)，放入20℃生化培養(yǎng)箱中恒溫靜置2～3h，用質(zhì)構(gòu)儀測定腸體的凝膠強度和破裂韌性。

測試條件：TMS 12.7mm探頭，測試速度0.5mm/s，測試樣品形變百分量50%，力量感應(yīng)元量程50N。

(2)產(chǎn)品解凍失水率的測定。

稱取速凍后保存一個月的烤腸質(zhì)量m1，在室溫條件下進行解凍，完全解凍后，擦干腸體表面的水分，稱取腸體重量m2，根據(jù)下式計算解凍失水率。解凍失水率越低說明產(chǎn)品的保水性越好[5]。

解凍失水率w2=[(m1﹣m2)/m1]*100%

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗對多種增稠劑的初步篩選

2.1.1 不同增稠劑對料水粘度的影響

篩選高粘度添加劑，提高配方中料水的粘度和吸水性，盡可能使肉制品中自由水含量降低[6]，從而改善肉制品在冷凍—解凍循環(huán)過程中，出水過多導(dǎo)致質(zhì)量下降的問題。將iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、瓜爾膠、可得然膠、結(jié)冷膠、刺槐豆膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉，分別按照0.5%的添加量添加到料水中，檢測料水粘度，篩選出粘度較高的增稠劑。

表1 不同種類增稠劑對料水粘度的影響Table 1 The effect of different thickeners on the viscosity of feed water

從表1可以看出，iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉可以大大提高料水的粘度，但是聚丙烯酸鈉使得料水中有拉絲，故暫時選擇iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、瓜爾膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉為下步試驗對象。

2.1.2 不同增稠劑對速凍-解凍后產(chǎn)品保水性的影響

選取上述粘度較高的六種增稠劑，添加量為料陷的0.5%制成料水，分別添加到產(chǎn)品中制成烤腸，速凍24h，然后室溫解凍，測定不同增稠劑對產(chǎn)品解凍失水率的影響。解凍失水率越低，保水效果越好。

圖1顯示，iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、海藻酸鈉的解凍失水率均小于5%，明顯低于空白，有效改善速凍-解凍后烤腸的保水性；而瓜爾膠、羧甲基纖維素鈉的解凍失水率與空白接近，速凍-解凍后的保水性能較差。

2.1.3 不同增稠劑對速凍-解凍后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響

將上述篩選的iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、海藻酸鈉分別添加到料水中(添加量為料陷的0.5%)，以不添加增稠劑為空白對照，制成烤腸，速凍24h，然后室溫解凍，用質(zhì)構(gòu)儀測定烤腸的凝膠強度和破裂韌性，選擇能改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的增稠劑(見圖2)。

通過測試，魔芋膠對產(chǎn)品凝膠強度、破裂韌性均有較好的改善；iota卡拉膠雖然對提高產(chǎn)品凝膠強度方面影響較小，但是可以大大提高產(chǎn)品的破裂韌性；黃原膠對產(chǎn)品凝膠強度和破裂韌性比空白均有所改善，并且有明顯的成本優(yōu)勢；海藻酸鈉對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響程度和黃原膠相似，但是成本是黃原膠的幾倍；綜上所述，選擇iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠進行整理配方的優(yōu)化。

2.2 不同添加量對產(chǎn)品解凍失水率的影響

選取iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠三種增稠劑，分別試驗不同的添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)對產(chǎn)品解凍失水率的影響，得到每種增稠劑對應(yīng)的最佳添加量[7]。

圖3顯示，隨著添加量的增大，iota卡拉膠使得產(chǎn)品的解凍失水率越來越小，保水性越來越好，當(dāng)添加量為0.8%時，解凍失水率最低，繼續(xù)增大至1%，影響不明顯。當(dāng)魔芋膠的添加量從0.2%逐漸增大至0.6%時，產(chǎn)品解凍失水率越來越小，但當(dāng)添加量繼續(xù)增大，解凍失水率反而降低，推測原因是魔芋膠添加量太多導(dǎo)致料水粘度過高，滾揉時不利于料水充分混勻到原料肉中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)受到破壞，使得解凍失水率增大。黃原膠對產(chǎn)品解凍失水率的影響與iota卡拉膠類似，隨著添加量增大，解凍失水率越來越小，當(dāng)添加量為0.8%時基本達到最大，繼續(xù)提高到1.0%，影響不明顯。

通過上面試驗，我們得出iota卡拉膠最佳添加量為0.8%、魔芋膠的最佳添加量為0.6%、黃原膠的最佳添加量為0.8%。

2.3 正交實驗優(yōu)化抗凍融復(fù)配增稠劑的最佳配比

因為iota卡拉膠與氯化鈣結(jié)合會形成韌性凝膠，猜想如果配比中添加氯化鈣，可能會更加改善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)[8]，所以本實驗在單因素的基礎(chǔ)上，選擇iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、氯化鈣為因素，選擇L9(34)正交試驗，篩選出抗凍融復(fù)配增稠劑的最佳配比。

因為這3種膠體粘度均比較高，所以進行復(fù)配使用時，我們使用的復(fù)配增稠劑添加量為0.8%，根據(jù)2.2的試驗數(shù)據(jù)進行試驗方案設(shè)計，試驗方案及結(jié)果見表2、表3。

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Table of orthogonal test factors

以解凍失水率為試驗指標(biāo)進行分析，結(jié)果表明：對烤腸速凍-解凍后保水效果的影響由大到小的順序為B>C>A>D，說明魔芋膠是影響產(chǎn)品解凍失水率的最主要因素，其次為黃原膠，再次為iota卡拉膠，最后為氯化鈣。四者的最佳添加組合為A2B1C3D3，即iota卡拉膠30%、魔芋膠23%、黃原膠32%、氯化鈣12%。

表3 正交試驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test

2.4 驗證實驗

根據(jù)篩選得到的最佳工藝條件，A2B1C3D3即iota卡拉膠30%、魔芋膠23%、黃原膠32%、氯化鈣12%，制備抗凍融復(fù)配增稠劑，并測試解凍失水率。經(jīng)實驗驗證，最佳制備條件下的解凍出水率能夠達到1.91%，優(yōu)于正交實驗中的結(jié)果，因此本最佳工藝條件合理。

3 結(jié)論

單因素實驗篩選能明顯提高料水粘度、降低產(chǎn)品解凍失水率、改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的增稠劑是iota卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、海藻酸鈉。

正交實驗篩選出抗凍融復(fù)配增稠劑的最佳組合，iota卡拉膠30%、魔芋膠23%、黃原膠32%、氯化鈣12%，此組合下烤腸速凍-解凍后的解凍出水率能夠達到1.91%，具有較好的抗凍融性。