纖維素改性及其在肉制品中應(yīng)用研究進展

米紅波，李毅，鄧婷月，儀淑敏，李學(xué)鵬，陳敬鑫，勵建榮

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，國家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧錦州 121013）

纖維素是自然界中分布最廣、含量最豐富的碳水化合物，每年全球植物可生產(chǎn)超過數(shù)百億噸的纖維素，使這種多糖成為最大的有機碳庫[1]。在各種可持續(xù)資源中，纖維素因具有取之不盡、用之不竭的物質(zhì)基礎(chǔ)，作為唯一的碳可再生資源，被普遍認(rèn)為可以補充或部分取代不可再生資源，成為人類未來發(fā)展所依賴的重要資源。

纖維素是由D-吡喃葡萄糖環(huán)通過β-1,4-糖苷鍵以C1椅式構(gòu)象連接而成的線型高分子化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子式為(C6H10O5)n。纖維素是由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交錯構(gòu)成的，其中非結(jié)晶區(qū)中的大部分羥基在葡萄糖環(huán)上處于游離狀態(tài)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而結(jié)晶區(qū)的羥基基團龐大，在分子內(nèi)和分子間形成了大量氫鍵，嚴(yán)重阻礙了纖維素表面與化學(xué)試劑或生物酶等的有效接觸和相互作用[2]，這對其成型、加工和應(yīng)用都極為不利。因此采用物理、化學(xué)或生物方法改變纖維素固有的特性，形成具有其它功能性質(zhì)的纖維素衍生物并開拓改性纖維素在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，已成為目前研究的熱點。目前，纖維素衍生技術(shù)已很成熟，然而，改性纖維素來源廣泛、種類和制備技術(shù)繁多，用于食品工業(yè)的改性纖維素還具有一定的局限性，雖然一些纖維素衍生物無法直接加入食品進行食用，如氧化、酯化、交聯(lián)纖維素，但依舊可作為功能性包裝薄膜應(yīng)用于食品加工中發(fā)揮作用，因此了解不同技術(shù)方法下制備的各類改性纖維素在食品包裝中發(fā)揮的作用，可以為纖維素的高值化利用及今后在食品領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供一定的參考。同時，不同改性纖維素對肉制品的作用不同，如微晶纖維素，羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素等醚化纖維素，以及利用特殊工藝制備的細(xì)菌纖維素（BC），納米纖維素等，作為配料適量的添加在肉制品中均能不同程度的改善肉制品的品質(zhì)，對提高凝膠特性、降低蒸煮損失、減少脂肪含量、延長肉制品的貨架期等方面均有影響，因此，了解改性纖維素的特性及其與肉類蛋白質(zhì)間的相互作用機制，對不同的肉制品選擇適當(dāng)?shù)母男岳w維素種類和用量是極其必要的。本文主要介紹常見的改性纖維素的制備，闡述改性纖維素與肉類蛋白質(zhì)之間的相互作用及其在肉制品加工和包裝中的應(yīng)用，旨在為改性纖維素的深入研究及新型高質(zhì)量食品的開發(fā)提供參考。

圖1 纖維素結(jié)構(gòu)Fig.1 Cellulose structure

1 改性纖維素

改性是通過纖維素表面的羥基引入官能團或其他的元素，改變纖維素的部分化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能，最終成為一種具有特殊功能的大分子物質(zhì)[3]。纖維素的改性主要有化學(xué)改性、物理改性和生物改性三種方法，其中化學(xué)改性的應(yīng)用和研究較為廣泛。

1.1 化學(xué)改性纖維素

天然纖維素分子中的每個葡萄糖單元環(huán)上均有3個羥基，可發(fā)生與羥基有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)，如氧化、酯化、醚化、交聯(lián)、接枝共聚等。

1.1.1 氧化纖維素

目前，纖維素的氧化反應(yīng)分為非選擇性氧化和選擇性氧化。非選擇性氧化的發(fā)生是隨機的，發(fā)生的位置不固定，生成的產(chǎn)物多樣，結(jié)果較為復(fù)雜；而選擇性氧化能有效抑制纖維素氧化過程中的過度降解，保證其具有一定的機械性能。如高碘酸鹽只針對纖維素的兩個仲羥基進行選擇性氧化。利用高碘酸鈉為氧化劑，在48 ℃的條件下反應(yīng)19 h制得氧化程度較高，且溶于熱水的二醛纖維素，將其與納米微晶纖維素混合制備出的薄膜具有較高的透明度、拉伸強度、彈性模量和氧氣隔離性能[4]。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化體系(TEMPO/NaBr/NaClO)可選擇性地氧化伯羥基，而對仲羥基無作用，其氧化纖維素C6伯羥基的機理見圖2。Hai等[5]制備了一種無需化學(xué)溶解的幾丁質(zhì)納米纖維和竹纖維素納米纖維混合而成的綠色納米復(fù)合材料，其中竹纖維素納米纖維的分離采用TEMPO氧化和水反碰撞法。隨著竹纖維素納米纖維濃度的增加，納米復(fù)合材料的拉伸強度和彈性模量分別增加了3倍和1.3倍且該納米復(fù)合材料可在一周內(nèi)完全生物降解，有望在食品包裝中得到應(yīng)用。采用不同比例的殼聚糖、TEMPO纖維素納米纖維和山梨醇制備的生物復(fù)合膜在40 ℃的烤箱中烘烤2～4 d，隨著殼聚糖比例的增加，膜表面的沙門氏菌、大腸桿菌O157:H7和單核增生李斯特菌的生長明顯降低，還能顯著提高膜的抗氧化活性，可以成功地用于多種食品的包裝材料[6]。

圖2 TEMPO體系氧化纖維素機理[7]Fig.2 The mechanism of TEMPO-mediated oxidation of cellulose[7]

1.1.2 酯化纖維素

纖維素分子鏈上活潑的羥基與酸性介質(zhì)（酸、酸酐、酰鹵）等發(fā)生酯化反應(yīng)得到的產(chǎn)物為纖維素酯類[8]，可分為纖維素?zé)o機酸酯和有機酸酯。Fotie等[9]制備了三種類型的纖維素納米晶體（CNCs）：通過硫酸從木漿中提取的CNCSO3H，通過硫酸銨從棉短絨中提取的CNCCOOH和通過對前兩種CNCCOOH和CNCSO3H進行酯化獲得的CNCCOOR，在不同類型的塑料薄膜上使用三種類型的CNCs進行涂覆，最后用溶劑型聚氨酯粘合劑進行了層壓。酯化在不改變結(jié)晶度或不損害晶體完整性的情況下，創(chuàng)造出對水不太敏感的結(jié)構(gòu)，與未改性的CNCs相比顯著地改善了氣體阻隔性，覆有酯化纖維素納米晶體的聚合物層壓后可實現(xiàn)90%～100%的氧氣阻隔性，即使在較高的相對濕度（80%）情況下透氧率也顯示出非常低的值，選擇用于層壓的可密封塑料將使CNCs迅速應(yīng)用于食品包裝中，從而取代現(xiàn)在使用的油基材料。

1.1.3 醚化纖維素

醚化纖維素是指在堿性介質(zhì)中，纖維素分子每個葡萄糖單元的C2、C3和C6羥基全部或部分被其他基團取代[10]。根據(jù)其取代基的不同分為混合醚類和單一醚類。也可根據(jù)其改性后離子性不同分為：陰離子纖維素醚、陽離子纖維素醚、分子鏈上既有陰離子基團又有陽離子基團的兩性離子纖維素醚和非離子纖維素醚[11]。以羧甲基纖維素（CMC）、羥乙基纖維素（HEC）、羥丙基纖維素（HPC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）等為代表的纖維素醚產(chǎn)品已實現(xiàn)商品化[12]。對微晶纖維素（MCC）進行陽離子醚化得到改性MCC，因其在淀粉膜基質(zhì)中具有更好的分散性和相容性，淀粉復(fù)合薄膜的拉伸能力、水蒸氣阻隔能力等得到提高[13]。陳妮娜等[14]制備的藕粉-CMC-茶樹油可食膜具有熱水速溶性，可直接把食品和包裝膜一起用熱水沖泡后食用，還可在較長時間內(nèi)保持良好的阻濕、阻氧、阻油性，有望替代傳統(tǒng)塑料膜應(yīng)用在方便面、速溶固體飲料、豆奶粉等食品的內(nèi)包裝袋。

圖3 纖維素醚結(jié)構(gòu)式Fig.3 Cellulose ether structure

1.1.4 交聯(lián)纖維素

纖維素高分子與雙官能團化合物在交聯(lián)劑的作用下生成交聯(lián)鍵（即橋鍵）而呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，稱為纖維素的交聯(lián)。以小麥蛋白質(zhì)、甲基纖維素為原料，乙醇/水溶液為溶劑，采用流延法制備的交聯(lián)型可食性復(fù)合膜材料，具有較高的營養(yǎng)價值，透明，可食用，可降解，無任何污染，可防止氣體、水蒸氣和溶質(zhì)等在食品、肉制品內(nèi)部遷移，避免風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)成分等在貯運過程發(fā)生變化，延長食品貨架期。以CMC為基材，添加藕粉、甘油、茶多酚、蜂蠟制備復(fù)合膜，用氯化鈣對復(fù)合膜進行交聯(lián)改性制備了可食用的交聯(lián)CMC-藕粉復(fù)合膜能直接接觸豬肉表面，用復(fù)合膜和PE膜雙層保鮮膜包裝冷鮮豬肉，可阻止高水分豬肉中水分的遷移和散失，起到了良好的持水和抗菌、抗氧化作用[15]。

1.1.5 接枝共聚纖維素

以纖維素表面活性羥基作為接枝點，一種（或多種）單體在纖維素高分子主鏈上，通過引發(fā)在羥基處生成支鏈的反應(yīng)，稱為纖維素的接枝。這種改性方法能保持纖維素的原有主鏈和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同時賦予新的性能。經(jīng)接枝胺化反應(yīng)制備的MCC結(jié)晶度降低、熱穩(wěn)定性提高，對水體中二價銅離子的絡(luò)合能力和吸附能力大大提高[16]。以造紙中的木漿為原料，過硫酸鉀為引發(fā)劑，將木漿中的纖維素與殼聚糖進行接枝共聚，可合成具有抗菌性能的纖維素材料[17]。

1.2 物理改性纖維素

纖維素的物理改性方法包括蒸汽爆破、機械研磨、微波輔助提取法等，主要用于去除一些對纖維素起保護作用的成分。Chen等[18]采用機械高壓蒸汽分離稻稈中的纖維素，并將其填充到聚丙烯中作改性劑。Cherian等[19]利用蒸汽爆破技術(shù)處理菠蘿葉纖維，首次成功提取其纖維素納米纖維。由纖維素經(jīng)漂白處理和機械分散后精制而成的纖維素粉以及利用無機酸搗成漿狀，解聚后除去非結(jié)晶部分并提純而得的MCC等均是通過物理改性制得。

1.3 生物改性纖維素

生物改性主要是利用果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶等生物酶來處理纖維素。采用的方法主要有生物拋光、生物酶退漿、改善聚合物表面的物理結(jié)構(gòu)、微生物合成等[20]。這種方法可以對纖維進行局部的氧化、水解和吸附且不損傷纖維素強度，具有環(huán)保、專一、作用溫和等優(yōu)點[21]。但纖維素酶價格昂貴、加工時間較長，且此方法主要應(yīng)用于造紙行業(yè)，因此應(yīng)用范圍較窄[22]。

2 改性纖維素在肉制品中的應(yīng)用

肉類是高質(zhì)量蛋白質(zhì)和許多微量營養(yǎng)素的重要來源，具有很高的生物學(xué)價值。改性纖維素可作為增稠劑、穩(wěn)定劑、保水劑、乳化劑等應(yīng)用在肉制品加工過程中，可與肉制品中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)相互作用形成乳化小液滴，以共聚物或填充物的形式被束縛在蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而減小了乳化肉糜凝膠的空隙，提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性和體系的凝膠強度[23]。同時，改性纖維素可調(diào)節(jié)分散體系中連續(xù)相的流變性及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，延遲相分離和由重力引起的乳狀液分層[24]，還可吸附在油-水界面上，在乳化液滴周圍形成空間屏障，降低界面張力并防止液滴聚結(jié)[25]。研究改性纖維素對肉制品品質(zhì)的影響及其與肉類蛋白質(zhì)在加工過程中的相互作用機制，將為生產(chǎn)出更加健康、符合新時代消費理念的食品提供參考，具有深遠意義。

2.1 改性纖維素與肉類蛋白質(zhì)的相互作用機理

表1 蛋白質(zhì)與纖維素間氫鍵的形成[26]Table 1 H-Bond formation between protein and cellulose[26]

肉類蛋白質(zhì)包括肌原纖維蛋白、肌漿蛋白及以膠原蛋白為主的結(jié)締組織蛋白。在肉制品加工過程中，肌原纖維蛋白在油滴周圍聚集，并參與形成三維網(wǎng)狀凝膠，有助于提高乳狀液的穩(wěn)定性、持水能力和肉制品的質(zhì)地。如表1所示，添加纖維素后，肌動蛋白通過肉中20個氨基酸殘基（Asp11，Asn12，Gly13，Ser14，Gly15，Leu16，Lys18，Ser155，Gly156，Asp157，Gly182，Arg210，Lys213，Glu214，Gly301，Gly302，Thr303，Tyr306，Lys336，Tyr337）和七個不同的氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用；膠原蛋白通過11個氨基酸殘基（His43，Gly44，Gln45，Asp46，Thr49，Val144，Gly153，Ser154，Gly155，Gln156，Ala157）和6個氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用；肌球蛋白分子具有兩個球狀頭部和桿狀尾部的不對稱結(jié)構(gòu)，通過尾對尾靜電相互作用與不溶性纖維素結(jié)合，有25個氨基酸殘基（Glu179，Ser180，Gly181，Lys184，Thr185，Asn238，Asn240，Ser241，Ser242，Arg243，Phe244，Gly245，Tyr266，Leu267，Glu269，Asp461，Ile462，Ala463，Gly464，Phe465，Glu466，Phe468，Glu474，Ile478，Asn479）和14個氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用[26]。纖維和肉蛋白之間的氫鍵越多，產(chǎn)品就越堅固，Yadav等[27]觀察到加入蘋果渣和玉米麩皮后，雞肉香腸硬度增加，而加入番茄渣后硬度降低。纖維素經(jīng)改性后，引入一些活性基團，結(jié)晶度和聚集度降低，可及度提高，與肉類蛋白質(zhì)之間相互作用發(fā)生改變，必然會導(dǎo)致肉制品感官上的變化。

纖維素與蛋白質(zhì)之間的相互作用主要是非共價作用力，包括靜電相互作用（相互吸引或排斥）、疏水相互作用、氫鍵、范德華力等。蛋白質(zhì)含有大量的氨基和羧基殘基，使其帶有正電荷或負(fù)電荷，在等電點（pI）時，蛋白質(zhì)的靜電荷為零，肌球蛋白溶解性最低，持水能力最弱。由于體系的復(fù)雜性和外界條件的多變性使改性纖維素與蛋白質(zhì)之間的相互作用具有不確定性。靜電相互作用形成的復(fù)合物具有可逆性，可通過調(diào)節(jié)離子強度和pH值來改變纖維素和蛋白質(zhì)之間的靜電相互作用性質(zhì)和強度[28]。離子強度能夠影響肌原纖維蛋白的溶解能力，低離子強度下，能夠形成很好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高離子強度下，凝膠結(jié)構(gòu)隨機且無序[29]。肌球蛋白的凝膠特性依賴于pH值，熱凝膠形成過程中，肌球蛋白會發(fā)生變性聚集，隨后相互交聯(lián)形成有序的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并把水包裹其中，當(dāng)pH值高于pI時，增加的負(fù)電荷會導(dǎo)致凝膠網(wǎng)絡(luò)中肌球蛋白分子間產(chǎn)生靜電斥力并為周圍水分子提供了更多的氫鍵結(jié)合位點，增大了水合作用表面積，最終表現(xiàn)為凝膠的保水性提高。肉類蛋白質(zhì)在受熱變性后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，添加的改性纖維素以其特殊結(jié)構(gòu)能夠及時吸收并結(jié)合蛋白質(zhì)在熱變性過程中失去的水分，從而提高肉制品的感官特性。

改性纖維素添加到肉制品中后，可能會導(dǎo)致三種微觀現(xiàn)象的發(fā)生：產(chǎn)生復(fù)合物、共溶和相分離[30]，這種相互作用對于肉制品加工過程中的質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。蛋白質(zhì)和纖維素之間的吸引相互作用可導(dǎo)致可溶性或不溶性復(fù)合物的形成，存在于單相體系中。當(dāng)樣品濃度和體系離子強度較低、蛋白質(zhì)與纖維素帶有相反電荷時，兩者之間存在強烈的相互作用，發(fā)生聚集形成不溶性復(fù)合物，特別是當(dāng)pH值在蛋白質(zhì)等電點和多糖解離常數(shù)之間最易發(fā)生復(fù)合凝聚（締合型相分離），又稱熱力學(xué)相容性。共溶往往是在樣品濃度較低時，形成穩(wěn)定的單一均相體系，在這一體系中蛋白質(zhì)與纖維素之間不發(fā)生相互作用或以可溶性復(fù)合物的形式存在。當(dāng)樣品濃度和體系離子強度足夠高并在一定pH條件下，蛋白質(zhì)與纖維素之間的相互排斥作用較強，進而在體系中發(fā)生遷移，聚集成兩個不相容的體系，一個纖維素富集相，一個蛋白質(zhì)富集相（離散型相分離），也稱為熱力學(xué)不相容[31]。

2.2 改性纖維素對肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響

重組肉制品在加工過程中蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的鍵合或相互作用決定了肉糜的流變特性和熱誘導(dǎo)凝膠的物理性質(zhì)，改性纖維素能在重組蛋白凝膠中提供凝聚力，其對肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響如表2所示。

表2 改性纖維素對肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響Table 2 Effect of modified cellulose on gelation, emulsification and water retention of meat products

羧化納米纖維素（cNFC）可改善雞肉鹽溶性蛋白的凝膠強度和持水性，且在谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的存在下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，因此，可應(yīng)用于重組肉制品中[32]。與對照組（全脂香腸）相比，添加纖維素納米纖維的香腸脂肪含量降低，蒸煮損失減少，且具有更高的彈性和感官接受度[33]。HPMC的分子鏈上含有羥丙基和甲基，具有獨特的加熱凝膠和冷卻熔融能力。HPMC的加入可穩(wěn)定魚糜凝膠結(jié)構(gòu)，改善其流變性能，且添加HPMC粉體比添加HPMC溶膠更有效地穩(wěn)定魚糜蛋白網(wǎng)絡(luò)，更好地承受魚糜在應(yīng)力作用下的變形和流動[34]。Zhao等[35]研究了再生纖維素（RC）對豬肉肌原纖維蛋白-豬油乳化液穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)RC濃度高于0.4%時，乳化液具有良好的增稠性和較強的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，濃度達到0.8%時，在連續(xù)的水相中形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供了更高的粘度和空間屏障來固定油滴，有效抑制乳化液分層現(xiàn)象。同時，RC可吸附在油-水界面上形成皮克林乳液，減小油滴尺寸，防止其聚集和絮凝。

Lin等[36]研究了四種具有不同分子量和取代度的CMC對低脂法蘭克福香腸的影響，分子量的降低導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定性的下降，而法蘭克福香腸的理化組成和加工產(chǎn)率保持不變。BC因其纖維網(wǎng)絡(luò)細(xì)、生物相容性好、保水性強、抗張強度高等優(yōu)點，被廣泛用作食品配料。堿處理產(chǎn)生的BC網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅能有效地約束水分子，增強保水性，而且在一定外力作用下還能進行結(jié)構(gòu)修飾，防止蠕變引起的水滲出，添加BC的魚糜具有纖維素-蛋白質(zhì)相分離網(wǎng)絡(luò)混合凝膠的特性，5%的BC可改善海豚魚糜的凝膠強度[37]。另外，BC可作為潛在的功能性成分應(yīng)用于中式乳化肉制品中，與對照組相比，添加10%的BC可使中式肉丸獲得較好的多汁性和咀嚼性，且不會對產(chǎn)品的凝膠特性和貯藏穩(wěn)定性造成不利影響[38]。郭艷[39]探究了BC對雞肉餅保水性和質(zhì)地的影響，發(fā)現(xiàn)添加BC的雞肉餅微觀結(jié)構(gòu)更加密致，BC與蛋白質(zhì)可良好兼容。當(dāng)BC添加量為0.6%時，對雞肉餅品質(zhì)的改善效果最佳，但過量的BC將使雞肉餅的咀嚼度下降。同時，BC可以在較低添加量（0.5%）下降低乳化香腸的蒸煮損失，改善其質(zhì)構(gòu)特性及脂肪分布，使乳化香腸結(jié)構(gòu)均勻，同時不會對樣品顏色造成影響[40]。

2.3 改性纖維素在低脂肉制品中的應(yīng)用

脂肪含量與肉制品的口感、風(fēng)味有著密不可分的關(guān)系，主要起乳化、減少蒸煮損失、改善持水性、提高產(chǎn)品風(fēng)味、多汁性及嫩度等作用[41]。隨著人們消費水平的提高，過量脂肪的攝入會引發(fā)肥胖、高血壓、高血脂等潛在危害，減少肉制品中的脂肪含量，選擇合適的脂肪替代物已經(jīng)引起眾多學(xué)者的關(guān)注。

Gibis等[42]發(fā)現(xiàn)CMC和MCC可作為肉制品潛在的脂肪替代物，當(dāng)CMC濃度超過0.5%時，會使牛肉餅的微觀結(jié)構(gòu)、感官和質(zhì)構(gòu)特性出現(xiàn)差異，MCC的添加濃度為2%時，油炸牛肉餅柔軟多汁，感官評分最佳且口感為脂肪樣。這是因為CMC濃度較高時，熱處理后形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強度下降，而MCC與牛肉蛋白質(zhì)基質(zhì)高度相容，加熱油炸后可形成含有肉粒和脂肪顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，使得產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)得到改善。CMC可以降低高蛋白低脂香腸配方的質(zhì)地硬度，MCC可以改善蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的完整性，這種組合可用于生產(chǎn)脂肪含量較低的健康的肉制品[28]。同時，CMC和MCC可提高牛肉餅在加熱過程中的水分結(jié)合能力，降低脂肪含量，同時抑制極性雜環(huán)胺的形成。隨著CMC或MCC含量的增加，肉餅中的雜環(huán)胺含量明顯降低，這可能是由于前體物質(zhì)葡萄糖和肌酸向肉餅表面的質(zhì)量遷移減少或與葡萄糖單體的額外抑制反應(yīng)所致[43]。將HPMC與菜籽油相結(jié)合構(gòu)建成固體狀的油凝膠替代動物脂肪(牛脂)以降低肉餅中飽和脂肪的水平，HPMC的硬度和剪切力明顯高于牛脂，在50%的替換水平時肉餅的蒸煮損失明顯降低，質(zhì)地也變得更加柔軟，整體可接受性最高，可顯著降低飽和脂肪與不飽和脂肪的比例，從而生產(chǎn)出更具營養(yǎng)價值的肉餅[44]。用RC乳化液代替50%豬背脂肪可在不影響乳化香腸感官品質(zhì)的條件下有效地改善其脂肪酸組成和氧化穩(wěn)定性[45]。

無定形纖維素也是一種低熱量，不易消化的無味纖維，通常從谷物來源獲得，具有良好的保水能力，可增加粘度并提供與脂肪相同的多汁和質(zhì)地等感官特性，摻入無定形纖維素可降低乳化熟香腸的脂肪和膽固醇水平。用無定形纖維素完全取代豬肉脂肪會導(dǎo)致n-6/n-3比的含量降低，共軛亞油酸和異油酸含量增加[46]。而半量(50%)替代豬肉脂肪，可使發(fā)酵香腸中的脂肪和膽固醇含量分別降低45%和15%[47]。

薛璐等[48]利用BC不能被人體消化吸收利用這一優(yōu)良特點，制得了添加大豆乳清BC的低脂肉腸，15%的BC和0.5%的卡拉膠結(jié)合使用可使肉腸的組織狀態(tài)、風(fēng)味、顏色等與對照組相比無明顯差別，同時，肉腸熱量降低了56.07%。將納米微晶纖維素作為脂肪替代品添加到兔肉糜凝膠中，與豬肉脂肪相比，納米微晶纖維素體積小且羥基可與蛋白質(zhì)及水分子形成氫鍵，從而形成了致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此降低了肉糜凝膠的蒸煮損失，提高了凝膠的保水性、硬度、黏結(jié)性和咀嚼性[49]。另外，0.5%的納米纖化纖維素(NFC)可以成功地取代乳化香腸傳統(tǒng)配方中0.5%的聚磷酸鹽和1%的淀粉，對生面團或熟香腸的脂肪和持水性均未產(chǎn)生負(fù)面影響，不含磷酸鹽和淀粉的NFC香腸與對照香腸具有相似的組成和質(zhì)量特性[50]。

2.4 改性纖維素在肉制品包裝中的應(yīng)用

天然纖維素經(jīng)過改性后具有良好的成膜性、優(yōu)異的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，可作為包裝膜用于食品工業(yè)?？咕b膜作為新一代食品包裝材料，能夠提高或保持包裝食品的微生物安全性、質(zhì)量和感官特性而受到廣泛關(guān)注[51]?？咕ねǔＪ抢每咕鷦┡c多糖、蛋白質(zhì)和脂類等高分子聚合物混合制備而成[52]。將抗菌效果好、能力強的聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽接枝于纖維素分子鏈上，制得接枝改性抑菌纖維素薄膜，用于鮮豬肉的包裝，發(fā)現(xiàn)對照組在常溫和低溫下的變質(zhì)時間分別為48 h和96 h，而接枝改性抑菌纖維素膜裹包的鮮豬肉保質(zhì)期分別為96 h和192 h，貨架壽命延長一倍[53]。Khezrian等[54]以納米蒙脫土-殼聚糖和納米蒙脫土-CMC為基料，分別加入不同濃度的山楂精油和無花果提取物制備了新型薄膜，作為駱駝肉碎的活性包裝材料，包裝在抗菌膜中的樣品的微生物種群（嗜冷菌、假單胞菌、大腸桿菌、乳酸菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌等）明顯低于對照組，薄膜的氧氣阻隔性抑制了需氧菌的生長，有效防止了微生物腐敗，脂肪和蛋白質(zhì)在冷藏過程中的氧化，提高了肉糜貨架期。加入迷迭香提取物的CMC食用薄膜可有效地抑制牛肉的腐敗，降低牛肉的化學(xué)變性程度，延緩脂肪氧化[55]。Soni等[56]將牛至精油和百里香精油作為抗菌物質(zhì)添加入CMC中制備了可食用薄膜來包裹雞肉，與不含精油的可食性薄膜相比，混合加入0.02%的牛至精油和0.03%的百里香精油具有最強的抗菌作用，最適合作為涂覆食用膜。羔羊肉在4±1 ℃下的貨架期是6 d，而利用混入1.0%的二氧化鈦和2.0%的迷迭香精油的CNF納米復(fù)合薄膜包裝后，保質(zhì)期可延長至15 d，有效地保持羔羊肉的微生物和感官品質(zhì)，且其對革蘭氏陽性菌的抑制作用大于對革蘭氏陰性菌的[57]。

肉類及其衍生產(chǎn)品是極易腐敗的食品，在不適當(dāng)?shù)膬Υ鏃l件下會迅速變質(zhì)?？墒秤帽∧せ蛲磕ぬ峁┝艘环N有效的方法來保存和包裝這些食品，通過防止水分流失和抑制微生物生長，可提高肉制品的貨架期，尤其是納米纖維素膜具有機械強度高、粒徑小、可完全降解等特點，以瓜果皮殼核籽、稻草秸稈、豆渣甘蔗渣等為代表的農(nóng)副產(chǎn)品中富含的纖維素已被很多研究者用作制備來源。目前，消費者的主要關(guān)注點是安全性問題，而成本和大規(guī)模制備工作則是食品專業(yè)人士的主要研究內(nèi)容。隨著傳統(tǒng)薄膜逐步退出市場，功能性包裝膜和涂膜材料將有著廣闊的前景。

3 結(jié)論

植物纖維素是一種來源豐富的天然產(chǎn)物，利用各種方法將其進行改性并應(yīng)用于肉制品中，不僅實現(xiàn)了纖維素基材的高值化利用、減少不可再生能源的消耗，還可滿足消費者對天然食品添加劑、低熱量、低脂肪肉制品的訴求，同時，改性纖維素可簡化加工過程、降低產(chǎn)品成本、賦予產(chǎn)品良好的感官品質(zhì)、表現(xiàn)出良好的食品加工特性，因此在各個領(lǐng)域都受到了廣泛的關(guān)注。而了解纖維素改性后結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，肉類蛋白質(zhì)與纖維素的相互作用機制，分析改性纖維素對食品品質(zhì)的影響顯得尤為重要。下一步如何開發(fā)出纖維素改性過程中健康無毒害的引發(fā)體系、如何從富含纖維素的副產(chǎn)物中提取并制備出環(huán)保、經(jīng)濟且高性能的改性纖維素、如何找到更多可作為配料的綠色、安全、可降低脂肪含量、提高食用品質(zhì)的改性纖維素將成為亟待解決的問題。目前，納米技術(shù)已發(fā)展到一定高度，納米纖維素的制備及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用將有著不容小覷的發(fā)展趨勢。因此，將改性纖維素作為食品添加劑、脂肪替代物、功能性食品原料和新型包裝材料等應(yīng)用到肉制品中將是未來的重要研究方向。